Σε πολλούς κλάδους, καθώς και στις κατασκευές και τη γεωργία, χρησιμοποιείται η έννοια της «πυκνότητας υλικού». Αυτή είναι μια υπολογισμένη τιμή, η οποία είναι η αναλογία της μάζας μιας ουσίας προς τον όγκο που καταλαμβάνει. Γνωρίζοντας μια τέτοια παράμετρο, για παράδειγμα, για σκυρόδεμα, οι κατασκευαστές μπορούν να υπολογίσουν την απαιτούμενη ποσότητα κατά την έκχυση διαφόρων κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα: οικοδομικά τετράγωνα, οροφές, μονολιθικοί τοίχοι, κολώνες, προστατευτικές σαρκοφάγοι, πισίνες, φρεάστρες και άλλα αντικείμενα.
Πώς να προσδιορίσετε την πυκνότητα
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι κατά τον προσδιορισμό της πυκνότητας των δομικών υλικών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ειδικούς πίνακες αναφοράς, όπου αυτές οι τιμές δίνονται για διάφορες ουσίες. Έχουν επίσης αναπτυχθεί μέθοδοι υπολογισμού και αλγόριθμοι που καθιστούν δυνατή την απόκτηση τέτοιων δεδομένων στην πράξη εάν δεν υπάρχει πρόσβαση σε υλικά αναφοράς.
Πυκνότητα προσδιορίστηκε από:
- υγρά σώματα με συσκευή υδρόμετρου (για παράδειγμα, η γνωστή διαδικασία μέτρησης των παραμέτρων του ηλεκτρολύτη μιας μπαταρίας αυτοκινήτου);
- στερεές και υγρές ουσίες χρησιμοποιώντας τον τύπο με γνωστά αρχικά δεδομένα μάζας καιτόμος.
Όλοι οι ανεξάρτητοι υπολογισμοί, φυσικά, θα έχουν ανακρίβειες, επειδή είναι δύσκολο να προσδιοριστεί αξιόπιστα ο όγκος εάν το σώμα έχει ακανόνιστο σχήμα.
Σφάλματα στις μετρήσεις πυκνότητας
Για να υπολογιστεί με ακρίβεια η πυκνότητα του υλικού, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα:
- Το σφάλμα είναι συστηματικό. Εμφανίζεται συνεχώς ή μπορεί να αλλάξει σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο νόμο κατά τη διαδικασία πολλών μετρήσεων της ίδιας παραμέτρου. Σχετίζεται με το σφάλμα της κλίμακας του οργάνου, τη χαμηλή ευαισθησία της συσκευής ή τον βαθμό ακρίβειας των τύπων υπολογισμού. Έτσι, για παράδειγμα, προσδιορίζοντας το σωματικό βάρος χρησιμοποιώντας βάρη και αγνοώντας την επίδραση της άνωσης, τα δεδομένα είναι κατά προσέγγιση.
- Το σφάλμα είναι τυχαίο. Προκαλείται από εισερχόμενους λόγους και έχει διαφορετική επίδραση στην αξιοπιστία των δεδομένων που προσδιορίζονται. Αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, ατμοσφαιρική πίεση, δονήσεις στο δωμάτιο, αόρατη ακτινοβολία και δονήσεις αέρα - όλα αυτά αντανακλώνται στις μετρήσεις. Είναι εντελώς αδύνατο να αποφευχθεί μια τέτοια επιρροή.
- Σφάλμα στις τιμές στρογγυλοποίησης. Κατά τη λήψη ενδιάμεσων δεδομένων στον υπολογισμό των τύπων, οι αριθμοί συχνά έχουν πολλά σημαντικά ψηφία μετά την υποδιαστολή. Η ανάγκη περιορισμού του αριθμού αυτών των χαρακτήρων συνεπάγεται την εμφάνιση σφάλματος. Αυτή η ανακρίβεια μπορεί να μειωθεί εν μέρει αφήνοντας στους ενδιάμεσους υπολογισμούς αρκετές τάξεις μεγέθους περισσότερες από αυτές που απαιτεί το τελικό αποτέλεσμα.
- Τα απρόσεκτα λάθη (αστοχίες) οφείλονται σε λανθασμέναυπολογισμοί, λανθασμένη συμπερίληψη ορίων μέτρησης ή της συσκευής στο σύνολό της, δυσανάγνωστη των εγγραφών ελέγχου. Τα δεδομένα που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από παρόμοιους υπολογισμούς. Επομένως, θα πρέπει να διαγραφούν και να γίνει ξανά η δουλειά.
Μέτρηση πραγματικής πυκνότητας
Λαμβάνοντας υπόψη την πυκνότητα του δομικού υλικού, πρέπει να λάβετε υπόψη την πραγματική του αξία. Όταν δηλαδή η δομή της ουσίας ενός μοναδιαίου όγκου δεν περιέχει κελύφη, κενά και ξένα εγκλείσματα. Στην πράξη, δεν υπάρχει απόλυτη ομοιομορφία όταν, για παράδειγμα, χύνεται σκυρόδεμα σε καλούπι. Για να προσδιοριστεί η πραγματική του αντοχή, η οποία εξαρτάται άμεσα από την πυκνότητα του υλικού, εκτελούνται οι ακόλουθες λειτουργίες:
- Η δομή αλέθεται σε κατάσταση σκόνης. Σε αυτό το στάδιο, απαλλαγείτε από τους πόρους.
- Στεγνώστε σε φούρνο σε θερμοκρασία άνω των 100 βαθμών, αφαιρέστε την υπόλοιπη υγρασία από το δείγμα.
- Ψύξτε σε θερμοκρασία δωματίου και περάστε από λεπτό κόσκινο με μέγεθος ματιού 0,20 x 0,20 mm, δίνοντας ομοιομορφία στη σκόνη.
- Το δείγμα που προκύπτει ζυγίζεται σε ηλεκτρονικό ζυγό υψηλής ακρίβειας. Ο όγκος υπολογίζεται σε ογκομετρικό μετρητή με βύθιση σε υγρή δομή και μέτρηση του εκτοπισμένου υγρού (πυκνομετρική ανάλυση).
Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με τον τύπο:
p=m/V
όπου m είναι η μάζα του δείγματος σε g;
V – όγκος σε cm3.
Η μέτρηση πυκνότητας σε kg/m εφαρμόζεται συχνά3.
Μέση πυκνότητα υλικού
Προςγια να προσδιορίσετε πώς συμπεριφέρονται τα δομικά υλικά σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας υπό την επίδραση υγρασίας, θετικών και αρνητικών θερμοκρασιών, μηχανικών φορτίων, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τη μέση πυκνότητα. Χαρακτηρίζει τη φυσική κατάσταση των υλικών.
Αν η πραγματική πυκνότητα είναι σταθερή τιμή και εξαρτάται μόνο από τη χημική σύσταση και τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος της ουσίας, τότε η μέση πυκνότητα καθορίζεται από το πορώδες της δομής. Αντιπροσωπεύει την αναλογία της μάζας του υλικού σε ομοιογενή κατάσταση προς τον όγκο του χώρου που καταλαμβάνεται σε φυσικές συνθήκες.
Η μέση πυκνότητα δίνει στον μηχανικό μια ιδέα για τη μηχανική αντοχή, τον βαθμό απορρόφησης υγρασίας, τη θερμική αγωγιμότητα και άλλους σημαντικούς παράγοντες που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των στοιχείων.
Η έννοια της χύδην πυκνότητας
Εισάγεται για την ανάλυση χύδην οικοδομικών υλικών (άμμος, χαλίκι, διογκωμένη άργιλος κ.λπ.). Ο δείκτης είναι σημαντικός για τον υπολογισμό της οικονομικά αποδοτικής χρήσης ορισμένων συστατικών του κτιριακού μείγματος. Δείχνει την αναλογία της μάζας μιας ουσίας προς τον όγκο που καταλαμβάνει σε κατάσταση χαλαρής δομής.
Για παράδειγμα, εάν είναι γνωστές η χύδην πυκνότητα ενός κοκκώδους υλικού και η μέση πυκνότητα κόκκων, τότε είναι εύκολο να προσδιοριστεί η παράμετρος voidage. Στην κατασκευή σκυροδέματος, είναι πιο σκόπιμο να χρησιμοποιείται πληρωτικό (χαλίκι, θρυμματισμένη πέτρα, άμμος), το οποίο έχει χαμηλότερο πορώδες της ξηρής ύλης, αφού για την πλήρωσή του θα χρησιμοποιηθεί το βασικό υλικό τσιμέντου, γεγονός που θα αυξήσει το κόστος.
Δείκτεςπυκνότητες ορισμένων υλικών
Αν πάρουμε τα υπολογισμένα δεδομένα ορισμένων πινάκων, τότε σε αυτούς:
- Η πυκνότητα των υλικών πέτρας, που περιέχουν οξείδια ασβεστίου, πυριτίου και αλουμινίου, κυμαίνεται από 2400 έως 3100 kg ανά m3.
- Ξυλεία με υπόστρωμα κυτταρίνης - 1550 kg ανά m3.
- Οργανικά (άνθρακας, οξυγόνο, υδρογόνο) - 800-1400 kg ανά m3.
- Μέταλλα: χάλυβας - 7850, αλουμίνιο - 2700, μόλυβδος - 11300 kg ανά m3.
Με τις σύγχρονες τεχνολογίες κατασκευής κτιρίων, ο δείκτης πυκνότητας υλικού είναι σημαντικός από την άποψη της αντοχής των φέρων κατασκευών. Όλες οι λειτουργίες θερμομόνωσης και αδιαβροχοποίησης εκτελούνται από υλικά χαμηλής πυκνότητας με δομή κλειστών κυψελών.
