3.3 Определение насыпной плотности и пустотности

Сыпучие рыхлые материалы (щебень, гравий, песок, цемент и др.) характеризуются насыпной плотностью ρ_н и пустотностью V_пуст,

Насыпная плотность – это масса единицы объема материала в рыхлонасыпном состоянии. Формула расчета и размерность показателя те же, что и в (1.1). Объем таких материалов включает не только поры в зернах материала, но и пустоты между ними. Количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала, выраженное в процентах по отношению ко всему занимаемому объему, называют пустотностью. Этот показатель важен для песка, щебня, керамзита при изготовлении бетона.

Сущность испытания заключается в заполнении мерного сосуда рыхло-зернистым материалом.

В зависимости от крупности частиц материала используют сосуды различной вместимости. Если размер частиц материала составляет 0…5 мм то объем сосуда должен быть 1…2 л, если размер частиц 5…40 мм то объем сосуда – 10 л, и если размер частиц более 40 мм то объем сосуда - 20 л.

Насыпную плотность сыпучих материалов (песок, цемент и др.) определяют с помощью воронки в виде конуса с заслонкой в нижней части (рисунок 1.2).

1

2

3

Рисунок – 2 Определение насыпной плотности:

1- воронка-конус;2 - заслонка; 3 – мерный сосуд

Под воронку ставят заранее взвешенный мерный сосуд емкостью 1 л. В воронку засыпают сухой материал, открывают заслонку и с высоты 10 см заполняют сосуд с избытком. Металлической линейкой срезают излишек материала вровень с краями сосуда (без уплотнения) и взвешивают.

Насыпную плотность материала вычисляют по формуле:

, г/см³ (1.3)

где m₁ - масса сосуда, г;

m₂ - масса сосуда с материалом, г;

V - объем сосуда, см³.

Результаты определения насыпной плотности заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты определения насыпной плотности

Материал	Масса, г			Объем цилиндра, см3	Насыпная плотность, г/см3
	цилиндра	цилиндра с материалом	материала
1	2	3	4	5	6

3.4 Определение пористости

Пористость - это степень заполнения материала порами.

(1.4)

Поры представляют собой ячейки, не заполненные структурным материалом. По величине они могут быть от миллионных долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Более крупные поры, например, между зернами сыпучих материалов, или полости, имеющиеся в некоторых изделиях (пустотелый кирпич, панели из железобетона), называют пустотами. Поры обычно заполнены воздухом или водой; в пустотах, особенно в широкополосных, вода не может задерживаться и вытекает.

Пористость материалов колеблется в широких пределах:

от 0,2...0,8 % — у гранита и мрамора ;

до 75...85 % у теплоизоляционного (эффективного) кирпича и у ячеистого бетона;

и свыше 90 % —у пенопластов и минеральной ваты.

От величины пористости и ее характера (размера и формы пор, равномерности распределения пор по объему материала, их структуры — сообщающиеся поры или замкнутые) зависят важнейшие свойства материала: плотность, прочность, долговечность, теплопроводность, водопоглощение, водонепроницаемость и др. Например, открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала и ухудшают его морозостойкость. Однако в звукопоглощающих материалах открытые поры желательны, так как они поглощают звуковую энергию. Увеличение закрытой пористости за счет открытой повышает долговечность материала и уменьшает его теплопроводность.

Сведения о пористости материала позволяют определять целесообразные области его применения.

Различают полную, открытую и закрытую пористости. Полная пористость (П) включает в себя открытую (П_о) и закрытую пористости (П_з). Открытыми считаются поры, которые при помещении материала в воду заполняются ею, закрытыми – которые не заполняются водой.

Полную пористость рассчитывают по формуле:

(1.5)

где ρ - истинная плотность материала, г/см ³;

ρ_ср - средняя плотность материала, г/см³ .

Открытую пористость можно приближенно определить по величине водопоглощения по объему:

П_о ≈ В_v (1.6)

Закрытую (замкнутую) пористость в процентах определяют по формуле:

П_з = П - П_о (1.7)

Таблица 4 – Результаты определения пористости

Материал	Истинная плотность, г/см3	Средняя плотность, г/см3	Пористость, %
1	2	3	4