2. Определение средней плотности

Средняя плотность численно равна массе единицы объема материала в естественном состоянии (с пустотами и порами) с точностью до 1 г.

Объем образца правильной формы рассчитывают, замеряя геометрические размеры при помощи штангенциркуля. На основании полученных данных среднюю плотность ρ_ср, г/см³, вычисляют по формуле (2):

(2)

где, m – масса образца, г; V – объем образца, см³.

Объем образцов неправильной формы, например, зерна щебня, определяют при помощи весов для гидростатического взвешивания (рис. 2). Согласно закону Архимеда на тело, находящееся в жидкости, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости.

Для определения объема предварительно взвешенный высушенный образец покрывают тонким слоем расплавленного парафина с целью гидроизоляции открытых пор, проникновение воды в которые может повлиять на достоверность полученных результатов.

После парафинирования производят взвешивание образца сначала на воздухе, подвесив его на нити к левому коромыслу гидротехнических весов, а затем в воде, исключая соприкосновение с воздухом, стенками и дном емкости.

Рис. 2. Весы для гидростатического взвешивания

Расчет средней плотности проводят в следующей последовательности. Объем парафина V_п, см³, затраченного на покрытие образца (3):

(3)

где, т₂ – масса высушенного образца, г; m₁ – масса образца, покрытого парафином на воздухе, г; ρ_п – плотность парафина, принимаемая 0,93 г/см³.

Объем образца с парафином V_обр, см³ (4):

(4)

где, m₁ – масса образца, покрытого парафином, на воздухе, г; m₃ – масса образца в воде, г; ρ_в – плотность воды, равная 1 г/см³.

На основании полученных результатов формул (3), (4) рассчитывают среднюю плотность образца ρ_ср, г/см³ (5):

	(5)

3. Определение насыпной плотности

Песок, щебень, гравий используют в строительстве в виде рыхлозернистых смесей. Поэтому для таких материалов определяют не только среднюю плотность зерен, но и насыпную.

Насыпная плотность – это масса рыхлозернистых материалов в единице объема в свободном, неуплотненном состоянии.

Насыпную плотность находят путем взвешивания определенного объема заполнителя данной фракции, высушенного до постоянной массы. Размеры мерного цилиндра выбирают в зависимости от наибольшей крупности заполнителя (табл. 1). При определении насыпной плотности песка используют мерный сосуд вместимостью 1 л.

Таблица 1

Размеры мерного цилиндра

Объем мерного цилиндра, V, л	Размеры цилиндра, мм		Фракция заполнителя, мм
	Диаметр, d, мм	Высота, h, мм
5	185	185	От 5 до 10 мм
10	234	234	От 10 до 20 мм
20	294	294	От 20 до 40 мм
50	400	400	Св. 40 мм

Заполнитель, высушенный до постоянной массы, насыпают с высоты 10 см, через стандартную воронку (рис. 3), в предварительно взвешенный цилиндр до образования конуса, который снимается вровень с краями. Затем определяют массу цилиндра с заполнителем.

Рис. 3. Стандартная воронка для определения насыпной плотности:

1 – корпус; 2 – трубка; 3 – задвижка; 4 – мерный цилиндр

Насыпную плотность заполнителей ρ_н, г/см³, рассчитывают по формуле (6):

(6)

где, m₁ – масса мерного цилиндра с заполнителем, г; m₂ – масса мерного цилиндра, г; V – объем мерного цилиндра, см³.

Плотности некоторых материалов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Плотности некоторых материалов

Материалы	Плотность, г/см3
	истинная	средняя	насыпная
Щебень гранитный	2,6-2,8	2,5-2,7	1,45-1,65
Щебень известняковый	2,4-2,6	1,8-2,4	1,2-1,3
Щебень доломитовый	2,4-2,6	1,8-2,4	1,2-1,3
Песок кварцевый	2,5-2,65	-	1,45-1,7
Бетон тяжелый	2,6-2,9	1,8-2,5	-
Портландцемент	3,1	-	1,1-1,35