In baie nywerhede, sowel as in konstruksie en landbou, word die konsep van "materiaaldigtheid" gebruik. Dit is 'n berekende waarde, wat die verhouding is van die massa van 'n stof tot die volume wat dit beslaan. Met die kennis van so 'n parameter, byvoorbeeld vir beton, kan bouers die vereiste hoeveelheid daarvan bereken wanneer verskillende gewapende betonstrukture gegiet word: boublokke, plafonne, monolitiese mure, kolomme, beskermende sarkofage, poele, sluise en ander voorwerpe.
Hoe om die digtheid te bepaal
Dit is belangrik om daarop te let dat wanneer jy die digtheid van boumateriaal bepaal, jy spesiale verwysingstabelle kan gebruik, waar hierdie waardes vir verskeie stowwe gegee word. Berekeningsmetodes en algoritmes is ook ontwikkel wat dit moontlik maak om sulke data in die praktyk te bekom indien daar nie toegang tot verwysingsmateriaal is nie.
Digtheid bepaal uit:
- vloeibare liggame met 'n hidrometertoestel (byvoorbeeld die bekende proses om die parameters van die elektroliet van 'n motorbattery te meet);
- vaste en vloeibare stowwe met behulp van die formule met bekende aanvanklike massa data envolume.
Alle onafhanklike berekeninge sal natuurlik onakkuraathede hê, want dit is moeilik om die volume betroubaar te bepaal as die liggaam 'n onreëlmatige vorm het.
Foute in digtheidsmetings
Om die digtheid van die materiaal akkuraat te bereken, moet die volgende in ag geneem word:
- Die fout is sistematies. Dit verskyn voortdurend of kan verander volgens 'n sekere wet in die proses van verskeie metings van dieselfde parameter. Geassosieer met die fout van die instrumentskaal, lae sensitiwiteit van die toestel of die mate van akkuraatheid van die berekeningsformules. So, byvoorbeeld, die bepaling van liggaamsgewig deur gewigte te gebruik en die effek van dryfvermoë te ignoreer, is die data benaderd.
- Die fout is ewekansig. Dit word veroorsaak deur inkomende redes en het 'n ander effek op die betroubaarheid van die data wat bepaal word. Veranderinge in omgewingstemperatuur, atmosferiese druk, vibrasies in die kamer, onsigbare bestraling en lugvibrasies - dit alles word in die metings weerspieël. Dit is heeltemal onmoontlik om sulke invloed te vermy.
- Fout in afronding van waardes. Wanneer intermediêre data in die berekening van formules verkry word, het getalle dikwels baie betekenisvolle syfers na die desimale punt. Die behoefte om die aantal van hierdie karakters te beperk, impliseer die voorkoms van 'n fout. Hierdie onakkuraatheid kan gedeeltelik verminder word deur in intermediêre berekeninge verskeie ordes van grootte meer te laat as wat die finale resultaat vereis.
- Sorgelose foute (mis) is te wyte aan foutieweberekeninge, verkeerde insluiting van metingslimiete of die toestel as geheel, onleesbaarheid van beheerrekords. Die data wat op hierdie manier verkry word, kan skerp verskil van soortgelyke berekeninge. Daarom moet hulle uitgevee word en die werk weer gedoen word.
Ware digtheidmeting
In die lig van die digtheid van die boumateriaal, moet jy die ware waarde daarvan in ag neem. Dit wil sê wanneer die struktuur van die stof van 'n eenheidsvolume nie skulpe, leemtes en vreemde insluitings bevat nie. In die praktyk is daar geen absolute eenvormigheid wanneer byvoorbeeld beton in 'n vorm gegooi word nie. Om die werklike sterkte daarvan, wat direk afhang van die digtheid van die materiaal, te bepaal, word die volgende bewerkings uitgevoer:
- Die struktuur is tot 'n poeiertoestand gemaal. Raak op hierdie stadium ontslae van porieë.
- Droog in 'n oond by 'n temperatuur van meer as 100 grade, die oorblywende vog word uit die monster verwyder.
- Verkoel tot kamertemperatuur en gaan deur 'n fyn sif met 'n maasgrootte van 0,20 x 0,20 mm, wat eenvormigheid aan die poeier gee.
- Die resulterende monster word op 'n hoë-presisie elektroniese balans geweeg. Die volume word in 'n volumetriese meter bereken deur in 'n vloeistofstruktuur te dompel en die verplaasde vloeistof te meet (piknometriese analise).
Die berekening word uitgevoer volgens die formule:
p=m/V
waar m die massa van die monster in g is;
V – volume in cm3.
Digtheidmeting in kg/m is dikwels van toepassing3.
Gemiddelde materiaaldigtheid
Aanom te bepaal hoe boumateriaal optree in werklike bedryfstoestande onder die invloed van vog, positiewe en negatiewe temperature, meganiese vragte, moet jy die gemiddelde digtheid gebruik. Dit kenmerk die fisiese toestand van materiale.
As die ware digtheid 'n konstante waarde is en slegs afhang van die chemiese samestelling en struktuur van die kristalrooster van die stof, dan word die gemiddelde digtheid bepaal deur die porositeit van die struktuur. Dit verteenwoordig die verhouding van die massa van die materiaal in 'n homogene toestand tot die volume ruimte wat in natuurlike toestande beset word.
Gemiddelde digtheid gee die ingenieur 'n idee van die meganiese sterkte, mate van vogabsorpsie, termiese geleidingsvermoë en ander belangrike faktore wat in die konstruksie van elemente gebruik word.
Die konsep van grootmaatdigtheid
Ingestel vir die ontleding van grootmaat boumateriaal (sand, gruis, uitgebreide klei, ens.). Die aanwyser is belangrik vir die berekening van die koste-effektiewe gebruik van sekere komponente van die boumengsel. Dit toon die verhouding van die massa van 'n stof tot die volume wat dit in 'n toestand van los struktuur beslaan.
Byvoorbeeld, as die massadigtheid van 'n korrelmateriaal en die gemiddelde digtheid van korrels bekend is, dan is dit maklik om die spasieparameter te bepaal. By die vervaardiging van beton is dit beter om 'n vuller (gruis, gebreekte klip, sand) te gebruik wat 'n laer porositeit van die droë materiaal het, aangesien die basis sementmateriaal gebruik sal word om dit te vul, wat die koste sal verhoog.
Aanwysersdigthede van sommige materiale
As ons die berekende data van sommige tabelle neem, dan in hulle:
- Die digtheid van klipmateriale, wat oksiede van kalsium, silikon en aluminium bevat, wissel van 2400 tot 3100 kg per m3.
- Timber with sellulose backing - 1550 kg per m3.
- Organies (koolstof, suurstof, waterstof) - 800-1400 kg per m3.
- Metale: staal - 7850, aluminium - 2700, lood - 11300 kg per m3.
Met moderne geboukonstruksietegnologieë is die materiaaldigtheid-indeks belangrik vanuit die oogpunt van die sterkte van draende strukture. Alle hitte-isolerende en vogwerende funksies word uitgevoer deur lae-digtheid materiale met 'n geslote-sel struktuur.
