Лабораторная работа № 1 Тема: Определение истинной плотности строительных материалов

Краткие теоретические сведения

Одним из важнейших физических свойств является, безусловно, плотность, которая бывает истинной и средней.

Истинная плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без учета пор, трещин или других полостей, присущих материалу в его обычном состоянии. Истинную плотность ρ определяют как частное от деления массы m материала на объем V в абсолютно плотном состоянии (без пор), г/см³( кг/м³).

,

где m — это масса материала (измеряется в граммах),  V — объём материала в абсолютно плотном состоянии (измеряется в см³), ρ — истинная плотность (измеряется в г/см³).

Истинная плотность каждого вещества - постоянная физическая характеристика.

Большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и др.) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них ничтожно мал.

Плотность большинства каменных материалов колеблется от 2,2 до 3,3, г/см³.

органических материалов от 0,9 до 1,6 и металлов от 7,25 до 7,85 г/см³.

Стандартный метод определения истинной плотности предусматривает измельчение материала в порошок и определение V с помощью  объёмомера Ле-Шателье или пикнометра по величине объема вытесненной жидкости известной массой этого порошка.

Для устранения замкнутых пор материал измельчают так, чтобы он проходил через сито с отверстиями Ø 0,2 мм; для исключения влаги просеянный материал высушивают при температуре 105…110 ^оС до постоянной массы.

Объёмомер заполняют жидкостью до нижней метки и засыпают измельченный образец до тех пор, пока уровень жидкости не поднимется до верхней метки. Это означает, что образец занял объём V, равный объёму, заключенному между нижней и верхней метками прибора. Для удаления воздуха из материала навеску подвергают вакуумированию в течение часа или кипячению в течение 20 минут.

При определении объёмов материалов, не реагирующих с водой, объёмомер или пикнометр заполняют дистиллированной водой, для вычисления объёма материалов, реагирующих с водой (гипс, цемент), применяют бензин, керосин или безводный спирт. Плотность жидких и вязких строительных материалов определяют с помощью ареометра.

Опыт 1. Определение истинной плотности с помощью объёмомера Ле-Шателье.

Аппаратура: объёмомер Ле-Шателье, весы технические с разновесами, фарфоровая чашка, эксикатор, сушильный шкаф, песчаная баня, фарфоровая ступка с пестиком, вакуумнасос, стеклянный сосуд (эксикатор) с крышкой.

Методика проведения опыта

Подготовка пробы.

От средней пробы материала дроблёного известняка, керамзита или кирпича отбирают около 200 г., измельчают до крупности частиц 1,2 мм, тщательно перемешивают, после чего отвешивают навеску около 150 г. Навеску измельчают в ступке в порошок до полного прохождения через сито с сеткой №140.

Пробу высыпают в чашку, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, после чего отделяют навеску равной 80г. и определяют плотность.

Для проведения испытания объёмомер наполняют жидкостью, чтобы уровень её по нижнему мениску доходил до черты 0-0. Навеску массой 80 г взвешивают вместе с чашкой с точностью до 0,1 г. Порошок высыпают в объёмомер ложечкой или совочком небольшими равномерными порциями, пока уровень жидкости в объёмомере (по нижнему мениску) не поднимется до верхней черты.

Чтобы удалить пузырьки воздуха из материала, объёмомер несколько раз энергично поворачивают вокруг вертикальной оси. Остаток порошка с чашкой взвешивают.

По разности между массой порошка с чашкой после опыта и массой чашки с материалом до опыта определяют массу всыпанного материала, полный объём, которого равен 20 см³.

Рис. 1.1 Объёмомер

Ле-Шателье

Результат опыта записывают в табл.1.1

Таблица 1.1

Номер опыта	Наименование материала	Масса чашки с материалом m1, г	Масса чашки с остатком m2, г	Объём материала V, см 3	Плотность, г/см 3
1	2	3	4	5	6

Опыт 2. Определение истинной плотности с помощью пикнометра.

Методика проведения опыта

Навеску массой 10 г переносят в чистый сухой пикнометр и доливают дистиллированную воду до половины пикнометра.

Затем пикнометр в слегка наклонённом положении ставят на песчаную баню и кипятят в течение 15-20 минут. После этого пикнометр охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированную воду, вытирают и взвешивают. Освобождают пикнометр от содержимого, доливают до метки дистиллированную воду комнатной температуры и снова взвешивают.

А ппаратура:, пикнометр вместимостью 100 мл, весы технические с разновесами, сушильный шкаф, песчаная баня

Рис. 1.2. Пикнометр, установленный для кипячения.

Плотность определяют как среднее арифметическое двух определений. Результат опыта записывают в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Номер опыта	Наименование материала	Объём пикнометра V, см3	Масса материала m1,г	Масса пикнометра с жидкостью m2,г	Плотность, г /см3	Масса пикнометра с материалом и жидкостью m3, г
1	2	3	4	5	6	7

Контрольные вопросы по лекционному курсу

1. Сформулировать понятия о строительных материалах, изделиях и конструкциях и привести их примеры.

2. Назвать древние строительные материалы: используемые в строительстве до сих пор; уже не используемые в строительстве.

3. Назвать отечественных ученых и охарактеризовать их вклад в строительную науку.

4. Перечислить основные классы строительных материалов и изделий; по назначению; по исходному сырью; технологии переработки.

5. Что такое эффективные строительные материалы и в чем их различие?

6. Какие требования регламентируются стандартами и в чем заключается, их роль?

7. Что такое модульная система, чему равен строительный модуль?