U mnogim industrijama, kao iu građevinarstvu i poljoprivredi, koristi se koncept "gustoće materijala". Ovo je izračunata vrijednost, koja je omjer mase tvari i volumena koji zauzima. Poznavajući takav parametar, na primjer, za beton, graditelji mogu izračunati njegovu potrebnu količinu prilikom izlijevanja raznih armiranobetonskih konstrukcija: građevinskih blokova, stropova, monolitnih zidova, stupova, zaštitnih sarkofaga, bazena, brana i drugih objekata.
Kako odrediti gustoću
Važno je napomenuti da pri određivanju gustoće građevinskih materijala možete koristiti posebne referentne tablice, gdje su te vrijednosti dane za različite tvari. Također su razvijene metode i algoritmi proračuna koji omogućuju dobivanje takvih podataka u praksi ako nema pristupa referentnim materijalima.
Gustoća određena iz:
- tekuća tijela s hidrometrom (na primjer, dobro poznati postupak mjerenja parametara elektrolita akumulatora automobila);
- čvrste i tekuće tvari koristeći formulu s poznatim početnim podacima o masi ivolumen.
Svi neovisni izračuni, naravno, imat će netočnosti, jer je teško pouzdano odrediti volumen ako tijelo ima nepravilan oblik.
Pogreške u mjerenju gustoće
Kako bi se precizno izračunala gustoća materijala, potrebno je uzeti u obzir sljedeće:
- Pogreška je sustavna. Pojavljuje se stalno ili se može mijenjati prema određenom zakonu u procesu više mjerenja istog parametra. Povezan s pogreškom ljestvice instrumenta, niskom osjetljivošću uređaja ili stupnjem točnosti formula za izračun. Tako, na primjer, određivanje tjelesne težine pomoću utega i zanemarujući učinak uzgona, podaci su približni.
- Pogreška je nasumična. To je uzrokovano nadolazećim razlozima i ima drugačiji učinak na pouzdanost podataka koji se utvrđuju. Promjene temperature okoline, atmosferskog tlaka, vibracije u prostoriji, nevidljivo zračenje i vibracije zraka - sve se to odražava u mjerenjima. Potpuno je nemoguće izbjeći takav utjecaj.
- Pogreška u zaokruživanju vrijednosti. Prilikom dobivanja međupodataka u izračunu formula, brojevi često imaju mnogo značajnih znamenki nakon decimalne točke. Potreba za ograničavanjem broja ovih znakova podrazumijeva pojavu greške. Ova se netočnost može djelomično smanjiti ostavljanjem u međuizračunima nekoliko redova veličine više nego što je potrebno za konačni rezultat.
- Nepažljive greške (promašaji) su posljedica pogrešnihizračuni, netočno uključivanje mjernih granica ili uređaja u cjelini, nečitljivost kontrolnih zapisa. Podaci dobiveni na ovaj način mogu se oštro razlikovati od sličnih izračuna. Stoga ih treba izbrisati i posao ponoviti.
Mjerenje prave gustoće
S obzirom na gustoću građevinskog materijala, morate uzeti u obzir njegovu pravu vrijednost. To jest, kada struktura tvari jedinice volumena ne sadrži školjke, šupljine i strane inkluzije. U praksi nema apsolutne jednoličnosti kada se npr. beton izlije u kalup. Za određivanje njegove stvarne čvrstoće, koja izravno ovisi o gustoći materijala, provode se sljedeće operacije:
- Struktura je mljevena u prah. U ovoj fazi riješite se pora.
- Sušiti u pećnici na temperaturi od preko 100 stupnjeva, preostala vlaga se uklanja iz uzorka.
- Ohladiti na sobnu temperaturu i procijediti kroz fino sito s veličinom oka 0,20 x 0,20 mm, dajući ujednačenost prahu.
- Rezultirajući uzorak se važe na visokopreciznoj elektroničkoj vagi. Volumen se izračunava volumetrijskim mjeračem uranjanjem u tekuću strukturu i mjerenjem istisnute tekućine (piknometrijska analiza).
Izračun se provodi prema formuli:
p=m/V
gdje je m masa uzorka u g;
V – volumen u cm3.
Mjerenje gustoće u kg/m često je primjenjivo3.
Prosječna gustoća materijala
Zada biste utvrdili kako se građevinski materijali ponašaju u stvarnim radnim uvjetima pod utjecajem vlage, pozitivnih i negativnih temperatura, mehaničkih opterećenja, morate koristiti prosječnu gustoću. Karakterizira fizičko stanje materijala.
Ako je prava gustoća konstantna vrijednost i ovisi samo o kemijskom sastavu i strukturi kristalne rešetke tvari, tada je prosječna gustoća određena poroznošću strukture. Predstavlja omjer mase materijala u homogenom stanju i volumena prostora koji se zauzima u prirodnim uvjetima.
Prosječna gustoća daje inženjeru ideju o mehaničkoj čvrstoći, stupnju apsorpcije vlage, toplinskoj vodljivosti i drugim važnim čimbenicima koji se koriste u konstrukciji elemenata.
Koncept nasipne gustoće
Uvedeno za analizu rasutih građevinskih materijala (pijesak, šljunak, ekspandirana glina itd.). Pokazatelj je važan za izračun isplativosti korištenja određenih komponenti građevinske smjese. Pokazuje omjer mase tvari i volumena koji zauzima u stanju labave strukture.
Na primjer, ako su poznati nasipna gustoća zrnastog materijala i prosječna gustoća zrna, tada je lako odrediti parametar praznjenja. U proizvodnji betona je svrsishodnije koristiti punilo (šljunak, drobljeni kamen, pijesak), koji ima manju poroznost suhe tvari, jer će se za punjenje koristiti osnovni cementni materijal, što će povećati trošak.
Indikatorigustoće nekih materijala
Ako uzmemo izračunate podatke nekih tablica, onda u njima:
- Gustoća kamenih materijala, koji sadrže okside kalcija, silicija i aluminija, varira od 2400 do 3100 kg po m3.
- Drvo s celuloznom podlogom - 1550 kg po m3.
- Organi (ugljik, kisik, vodik) - 800-1400 kg po m3.
- Metali: čelik - 7850, aluminij - 2700, olovo - 11300 kg po m3.
Uz moderne građevinske tehnologije, indeks gustoće materijala važan je s gledišta čvrstoće nosivih konstrukcija. Sve funkcije toplinske izolacije i zaštite od vlage izvode se od materijala niske gustoće sa strukturom zatvorenih ćelija.
