Всего на сайте:
183 тыс. 477 статей

Главная | Физика

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ  Просмотрен 9095

Определение: средней плотностью называют отношение массы материала в естественном состоянии, т.е. вместе с порами и пустотами, к его объему.

Среднюю плотность ρ0, кг/м3, вычисляют по формуле:

ρ0 = m/V1, (1.3)

где: mмасса материала, кг; V1 объем материала в естественном состоянии, м3.

Большинство строительных материалов имеет поры. Чем их больше в единице объема материала, тем меньше его средняя плотность. Для жидкостей и материалов, получаемых из расплавленных масс (стекло, металл), средняя плотность по значению практически равна истинной плотности.

От средней плотности материала в значительной мере зависят его физико-технические свойства, например, прочность и теплопроводность. Значение средней плотности материала используют при определении его пористости, массы и размера строительных конструкций, при расчетах транспорта и подъемно-транспортного оборудования.

При определении средней плотности материала можно использовать образцы как правильной, так и неправильной геометрической формы. От формы образца зависит метод определения средней плотности материала.

А) ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ ОБРАЗЦА

ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Для определения средней плотности образцы материала могут быть изготовлены в форме куба, параллелепипеда или цилиндра. При этом необходимо учитывать, что для пористых материалов размер образца кубической формы должен быть не менее 100х100х100 мм, а для плотных не менее 40х40х40 мм. У цилиндрических образцов диаметр и высота должны быть соответственно не менее 70 и 40 мм.

Образцы правильной геометрической формы (три для испытуемого материала) высушивают в сушильном шкафу при температуре 110±5 °С, охлаждают в эксикаторе и хранят в нем до момента испытания.

При помощи штангенциркуля измеряют размер образца и вычисляют его объем, после чего образец взвешивают на технических весах. Каждую грань образца кубической или близкой к ней формы измеряют в трех местах (а1, а2, а3, b1, b2, b3, h1, h2, h3) по ширине и высоте, как показано на рис. 1.2а, и за окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений каждой грани. На каждой из параллельных плоскостей образца цилиндрической формы проводят два взаимно перпендикулярных диаметра (d1, d2, d3, d4), затем измеряют их; кроме этого, измеряют диаметры средней части цилиндра (d5, d6) в середине его высоты (рис. 1.2б). За окончательный результат принимают среднее арифметическое шести измерений диаметра.

Высоту цилиндра определяют в четырех местах (h1, h2, h3, h4) и за окончательный результат принимают среднее арифметическое четырех измерений.

Образцы любой формы со стороной размером до 100 мм измеряют с точностью до 0,1 мм, а 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.

Объем образца V, м3, имеющего вид куба или параллелепипеда, вычисляют по формуле

V1 = аср·bср·hср, (1.4)

где: аср, bср, hср - средние значения размеров граней образца, м.

 

Рис.

1.2. Схема измерения объема образца

а - кубической формы; б – цилиндрической формы

Объем образца V, м3, цилиндрической формы вычисляют по формуле

V1 = (π·d2ср·hср)/4, (1.5)

где: π = 3,14; dср - средний диаметр цилиндра, м; hср – средняя высота цилиндра, м.

Зная объем и массу образца, по формуле (1.3) определяют его среднюю плотность. Среднюю плотность материала вычисляют как среде арифметическое трех значений различных образцов.

Б) ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛА

В ОБРАЗЦЕ НЕПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ.

Для определения объема образца неправильной формы, применяют метод, основанный на вытеснении образцом из сосуда жидкости, в которую его погружают, для чего используют объемомер или гидростатические весы.

1Б: Определение средней плотности при помощи объемомера

Объемомер (рис 1.3) представляет собой металлический цилиндр с внутренним диаметром 150 мм и высотой 320 мм. На высоте 250 мм в него впаяна латунная трубка диаметром 8-10 мм, имеющая загнутый вниз конец. Объемомер наполняют водой несколько выше трубки и ждут, пока избыток воды стечет, затем под трубку подставляют взвешенный стакан. Каждый образец высушивают, взвешивают, а затем покрывают (при помощи кисти) тонким слоем расплавленного парафина. После того как парафин застынет, образец осматривают, обнаруженные при осмотре на парафиновой пленке пузырьки и трещины удаляют, заглаживая нагретой металлической проволокой или пластинкой. Затем парафинированный образец перевязывают прочной нитью и вторично взвешивают.

При погружении испытуемого образца в объемомер вытесняемая вода будет вытекать из трубки в стакан. После того как падение капель прекратится, стакан с водой взвешивают и определяют массу воды, вытесненную образцом.

Рис. 1.3. Объемомер

1 – металлический цилиндр; 2 – латунная трубка;

3 – стакан; 4 – испытуемый образец

Для определения средней плотности образца сначала определяют объем парафина Vn, м3, затраченного на покрытие образца по формуле

Vn = (m1 – m)/ρn, (1.6)

где: m – масса сухого образца, кг; m1– масса образца покрытого парафином, кг; ρn - средняя плотность парафина, равная 930 кг/м3.

После этого вычисляют среднюю плотность образца ρ0, кг/м3, по формуле

ρ0 = m/(V1 - Vn), (1.7)

где: m – масса сухого образца, кг; V1– объем образца с парафином (численно равный массе воды, вытесненной образцом), м3; Vn – объем парафина, м3.

 

2Б: Определение средней плотности материала

методом гидростатического взвешивания

Сухой образец неправильной геометрической формы взвешивают на технических весах, затем парафинируют и снова взвешивают. После этого его подвешивают на тонкой нити к крючку приспособления, закрепленного на левом конце коромысла гидростатических весов (рис 1.4). Массу образца уравновешивают гирями, устанавливая их на правую чашку. После этого образец погружают в стакан с водой так, чтобы он не касался при этом стенок и дна (при этом равновесие весов нарушаются). Весы снова уравновешивают, сняв с правой чашки часть гирь, и определяют массу образца в воде.

Среднюю плотность образца ρ0, кг/м3, вычисляют по формуле

,(1.8)

где: m – масса сухого образца, кг; m1– масса образца, покрытого парафином, кг; m2 масса образца, покрытого парафином, в воде, кг; ρn - средняя плотность парафина, равная 930 кг/м3; (m1 - m)/ρn - объем парафина, покрываемого образец, м3.

Среднюю плотность материала вычисляют как среднее арифметическое значение для трех-пяти образцов.

Рис. 1.4 Взвешивание образца на гидростатических весах

Предыдущая статья:ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОЙ ПЛОТНОСТИ Следующая статья:ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАСЫПНОЙ ПЛОТНОСТИ
page speed (0.014 sec, direct)