3. Параметры состояния материалов (истинная, средняя, насыпная, относительная плотности, пористость, межзерновая пустотность).

Основные структурные характеристики материала, во многом определяющие его технические свойства,— это плотность и пористость; важнейший параметр состояния — влажность.

Плотность — физическая величина, определяемая массой единицы объема вещества (или материала).

В зависимости от того, берется ли в расчет объем только самого вещества, из которого состоит материал, или весь объем материала с порами и пустотами, различают истинную и среднюю плотность.

Таким образом, истинная плотность характеризует не материал, а вещество, из которого состоит материал,— это физическая константа вещества.

Истинная плотность ρ (прежнее название – удельный вес) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот. Определяют по формуле ρ = m / V, где m – масса материала, кг; V – абсолютный объем, занимаемый материалом (без пор и пустот), м3. Истинная плотность жидкостей и материалов, полученных из расплавленных масс (металла, стекла, а также гранита, мрамора и других подобных горных пород), практически соответствует их плотности в естественном состоянии, а пористых материалов – приводится к абсолютно плотному состоянию искусственным путем. Истинная плотность – свойство, которое контролируются только при геологической разведке.

Средняя плотность γ (прежнее название – объемная масса) – масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами. Определяется по формуле γ = m / V1, где m – масса материала, кг; V1 – объем материала в естественном состоянии, м3. Средняя плотность металла и стекла практически равна их истинной плотности, у большинства строительных материалов она, как правило, меньше (из-за наличия пор).

Для каждого материала стандарты устанавливают значение влажности, при котором вычисляют среднюю плотность, необходимую для расчета пористости, теплопроводности и теплоемкости материалов, определения стоимости их перевозок и расчета прочности конструкций с учетом их собственной массы.

Материалы	Значение плотности, кг/м3		Материалы	Значение плотности, кг/м3
	истинной	средней		истинной	средней
Свинец	11300—11400	11300—11400	Известняк плотный	2400—2600	2100—2400
Медь	8300—8900	8300—8900	Песок кварцевый	2600—2700	,1400—1900
Сталь	7800—7900	7800—7850	Стекло строительное	3000	2500—3000
Чугун	7800	6900—7400	Цемент	3000—3100	800—1300
Алюминиевые сплавы	2800	2700—2800	Бетон тяжелый	2600—2900	1800—2500
			Раствор строитель ный	2500—2900	1300—2200
Базальт	3300	2700—3200
Габбро	3200	2800—3200	Гравий	2600—2800	1400—1600
Мрамор	3000	2700—2800	Кирпич глиняный	2500—2800	1600—1900
Гранит	2600—2900	2600—2700	Минеральная вата	2800	75—400
Туф	2200—2800	1000—2200	Сосна	1600	500—600

 Плотность материалов в воздушно-сухом состоянии. Примечание. Для сыпучих (рыхлых) материалов: песка, цемента, гравия приведена насыпная средняя плотность.

Насыпная плотность сыпучего строительного материала – это его плотность в неуплотненном состоянии. Она учитывает не только объем самих частиц материала (песчинок или отдельных камней гравия), но и пространство между ними, так что насыпная плотность меньше, чем плотность обычная. При уплотнении сыпучего материала, его плотность становится больше и перестает быть насыпной. Цемент в мешке, отвал щебня, или шесть кубов песка в кузове грузовика – все они находятся в неуплотненном состоянии и имеют свою насыпную плотность. Знать ее необходимо для того, чтобы связывать объем и массу таких материалов, ведь цены за их поставку могут быть в рублях, как за тонну, так и за кубометр. Точно так же количество этих материалов, например, их пропорции для приготовления бетона, могут понадобиться и в тоннах, и в кубометрах.

В таблице приведены насыпные плотности основных строительных материалов (сколько их в одном кубе) и сколько кубов такого материала в одной тонне.

Строительный материал	Насыпная плотность, кг/м3	Кубов в 1 тонне
Цемент сухой	1500	0,666
Мокрый песок	1920	0,52
Сухой песок	1440	0,694
Гравий крупный	1500	0,666
Гравий мелкий	1700	0,588
Щебень мелкий	1600	0,625

В самостоятельном строительстве мерилом чаще всего яв. ведро, а не кубометры и тонны. Поэтому нужно знать, что одно 10-литровое ведро имеет объем 0,01 м³ и содержит:

-15 кг сухого цемента -17 кг мелкого гравия

-14 кг сухого песка -16 кг щебня

-15 кг крупного гравия

Относительная плотность, d - отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4^оС, имеющая плотность 1000 кг/м³.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 - p_c/p_u)*100

где p_c, p_u — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов.