Задание 2. Определение средней плотности.

Цель работы: изучить методы определения средней плотности материалов правильной и неправильной геометрической формы.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Средняя плотность ρ_о кг/м³, г/см³ масса единицы объема материала в естественном состоянии, то есть с учетом всех пор:

.

Среднюю плотность в зависимости от формы материала можно определить стереометрическим методом либо способом гидростатического взвешивания. Величина средней плотности зависит от пористости и влажности материала и у различных материалов может меняться в широких пределах, например, у стеклопора – 10 … 20 кг/м³, легких бетонов – 500 … 1800 кг/м³, базальта – 2900 … 3000 кг/м³.

ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Сущность метода заключается в определении массы, измерении объема, включающего поры и пустоты и вычисления средней плотности материала как отношения массы к объему.

Средняя плотность материалов определяют на целом изделии, на образцах правильной или неправильной геометрической формы. Образцы могут иметь форму куба, параллелепипеда или цилиндра и размер по наименьшему измерению не менее 50 мм.

Среднюю плотность дырчатых, пустотелых, пористо-пустотелых изделий определяют только на целых изделиях.

Образцы неправильной формы, отколотые от целого изделия, должны иметь массу не менее 300 г каждый.

Навеска щебня крупностью до 40 мм должна иметь массу около 2,5 кг.

Образцы любой формы со стороной размером до 100 мм измеряют с точностью до 0,1 мм, размером 100 мм и более с точностью до 1 мм. Образцы массой менее 500 г взвешивают с точностью до 0,1 г, а массой 500 г и более – с точностью до 1 г.

Испытание проводят на образцах, высушенных до постоянной массы при температуре 105 … 110^оС.

Среднюю плотность образцов правильной формы ρ_о в г/см³ вычисляют по формуле

,

где m - масса образца, г;

V - объем образца, вычисленный по геометрическим размерам, см³.

При испытании материалов неправильной формы их объем определяют с помощью гидростатического взвешивания. Для этого высушенные до постоянной температуре образцы насыщают водой путем кипячения их в ней в течение 2 часов или путем погружения образцов в воду и выдержкой в ней в течение 24 часов при комнатной температуре. Насыщенные образцы вынимают из воды, удаляют влагу с их поверхности влажной тканью и взвешивают сначала на обычных электронных весах, а затем на гидравлических.

Среднюю плотность ρ_о в г/см³ вычисляют по формуле

,

где m - масса образца в сухом состоянии, г;

m₁ - масса водонасыщенного образца на воздухе, г;

m₂ - масса водонасыщенного образца в воде, г;

ρ_в - истинная плотность воды, равная 1 г/см³.

Образцы неправильной формы с мелкими открытыми порами вместо насыщения водой разрешается покрывать пленкой парафина толщиной около 1 мм. Для этого высушенный и взвешенный образец погружают в разогретый парафин и охлаждают, затем взвешивают сначала на воздухе, затем в воде.

Среднюю плотность ρ_о в г/см³ вычисляют по формуле

,

где m – масса сухого образца, г;

m₁ - масса парафинированного образца на воздухе, г;

m₂ - масса парафинированного образца в воде, г;

ρ_n - "истинная" плотность парафина, равная 0,93 г/см³;

ρ_в - "истинная" плотность воды, равная 1 г/см³.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Стереометрический метод определения средней плотности

образцов правильной геометрической формы

О б о р у д о в а н и е и п р и н а д л е ж н о с т и.

• Весы электронные;

• Металлическая линейка.

1. Взвесить образец.

2. Измерить образец.

3. Вычислить объем образца.

2.Определение средней плотности образца неправильной формы

методом гидростатического взвешивания

О б о р у д о в а н и е и п р и н а д л е ж н о с т и.

• Весы электронные; в том числе с приспособлением для гидростатического взвешивания;

• Сосуд для насыщения водой.

1. Взвесить образец.

2. Насытить образец водой.

3. Взвесить водонасыщенный образец на воздухе.

4. Взвесить водонасыщенный образец в воде.