1.4.5. Определение насыпной плотности

Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.) определяют насыпную плотность. В объеме таких материалов имеются не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками материала. Насыпную плотность определяют с помощью прибора, который представляет собой стандартную воронку в виде усеченного конуса (рис. 1.5). Внизу конус переходит в трубку диаметром 20 мм с задвижкой. Под трубкой устанавливают заранее взвешенный мерный цилиндр вместимостью 1 л (1000 см³). Расстояние между верхним обрезом цилиндра и задвижкой должно быть 50 мм.

Выполнение работы. В воронку насыпают сухой исследуемый материал, затем открывают задвижку и заполняют цилиндр с избытком, закрывают задвижку и металлической или деревянной линейкой срезают от середины в обе стороны излишек материала вровень с краями цилиндра. При этом линейку держат наклонно, плотно прижимая к краям цилиндра. Необходимо, чтобы цилиндр был неподвижен, так как при толчках сыпучий материал может уплотниться, что увеличит его среднюю плотность. Затем цилиндр с материалом взвешивают с точностью до 1,0 г. Испытание повторяют пять раз и насыпную плотность р_н, г/см³, материала в рыхлонасыпном состоянии вычисляют как среднее арифметическое пяти определений, пользуясь формулой

р_н = (m₁ – m₂)/V_н, (1.26)

где m₁ – масса цилиндра с материалом, г;

m₂ – масса цилиндра без материала, г;

V_н – объем материала цилиндра, см³.

Рис. 1.5. Стандартная воронка:

1 – корпус; 2 – трубка; 3 – задвижка;

4 – мерный цилиндр

Результаты испытаний заносят в журнал для лабораторных работ, там же зарисовывают схему используемого прибора.

При транспортировке и хранении сыпучие материалы уплотняются. При этом их насыпная плотность оказывается на 15...30 % выше, чем в рыхлонасыпном состоянии. Определяют насыпную плотность материала в уплотненном состоянии по приведенной выше методике, однако после заполнения цилиндра материалом его уплотняют путем вибрации в течение 30...60 с на виброплощадке или легким постукиванием цилиндра с материалом о стол (до 30 раз). В процессе уплотнения материал досыпают, поддерживая некоторый избыток его в цилиндре. Затем избыток срезают и определяют массу материала в цилиндре, после чего вычисляют насыпную плотность в уплотненном состоянии.

1.4.6. Определение пористости

Пористость материала П, %, характеризуется степенью заполнения его объема порами. Ее вычисляют по формуле

, (1.27)

где р_ср, р_и – соответственно средняя и истинная плотность материала, г/см³.

Для сыпучих материалов определяют по формуле (1.4) истинную пористость, называемую обычно пустотностью. В данном случае берут насыпную плотность, а вместо истинной плотности – среднюю плотность кусков (зерен) материала. Результаты вычисления заносят в журнал для лабораторных работ.

В объеме материала одновременно могут находиться поры и пустоты. Поры представляют собой мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой, пустоты же – более крупные ячейки и полости, образующиеся между кусками рыхлонасыпанного материала.

Значения пористости строительных материалов различны, например для стекла и металла пористость составляет 0 %, кирпича – 25...35, обычного тяжелого бетона – 5...10, газобетона – 55...85, поропласта – 90...95 %.

Пористость в значительной степени определяет эксплуатационные свойства материалов: водопоглощение, морозостойкость, прочность, теплопроводность и др.