In veel industrieën, maar ook in de bouw en de landbouw, wordt het concept "materiaaldichtheid" gebruikt. Dit is een berekende waarde, de verhouding tussen de massa van een stof en het volume dat het inneemt. Als bouwers een dergelijke parameter kennen, bijvoorbeeld voor beton, kunnen ze de benodigde hoeveelheid ervan berekenen bij het storten van verschillende constructies van gewapend beton: bouwstenen, plafonds, monolithische muren, kolommen, beschermende sarcofagen, poelen, sluizen en andere objecten.
Hoe de dichtheid te bepalen
Het is belangrijk op te merken dat u bij het bepalen van de dichtheid van bouwmaterialen speciale referentietabellen kunt gebruiken, waarin deze waarden voor verschillende stoffen worden gegeven. Er zijn ook rekenmethoden en algoritmen ontwikkeld die het mogelijk maken om dergelijke gegevens in de praktijk te verkrijgen als er geen toegang is tot referentiemateriaal.
Dichtheid bepaald op basis van:
- vloeibare lichamen met een hydrometer (bijvoorbeeld het bekende proces van het meten van de parameters van de elektrolyt van een auto-accu);
- vaste en vloeibare stoffen met behulp van de formule met bekende initiële massagegevens envolume.
Alle onafhankelijke berekeningen zullen natuurlijk onnauwkeurigheden hebben, omdat het moeilijk is om het volume betrouwbaar te bepalen als het lichaam een onregelmatige vorm heeft.
Fouten in dichtheidsmetingen
Om de dichtheid van het materiaal nauwkeurig te berekenen, moet met het volgende rekening worden gehouden:
- De fout is systematisch. Het verschijnt constant of kan veranderen volgens een bepaalde wet in het proces van verschillende metingen van dezelfde parameter. Geassocieerd met de fout van de instrumentschaal, lage gevoeligheid van het apparaat of de mate van nauwkeurigheid van de berekeningsformules. Dus, bijvoorbeeld door het lichaamsgewicht te bepalen met behulp van gewichten en het effect van het drijfvermogen te negeren, zijn de gegevens bij benadering.
- De fout is willekeurig. Het wordt veroorzaakt door inkomende redenen en heeft een ander effect op de betrouwbaarheid van de gegevens die worden bepaald. Veranderingen in omgevingstemperatuur, atmosferische druk, trillingen in de ruimte, onzichtbare straling en luchttrillingen - dit alles wordt weerspiegeld in de metingen. Het is absoluut onmogelijk om een dergelijke invloed te vermijden.
- Fout bij het afronden van waarden. Bij het verkrijgen van tussenliggende gegevens bij de berekening van formules, hebben getallen vaak veel significante cijfers achter de komma. De noodzaak om het aantal van deze tekens te beperken, impliceert de schijn van een fout. Deze onnauwkeurigheid kan gedeeltelijk worden verminderd door in tussentijdse berekeningen enkele ordes van grootte meer te laten dan het eindresultaat vereist.
- Onzorgvuldige fouten (missers) zijn te wijten aan foutiefberekeningen, onjuiste opname van meetlimieten of het apparaat als geheel, onleesbaarheid van controleregistraties. De op deze manier verkregen gegevens kunnen sterk afwijken van vergelijkbare berekeningen. Daarom moeten ze worden verwijderd en moet het werk opnieuw worden gedaan.
True Density Meting
Rekening houdend met de dichtheid van het bouwmateriaal, moet u rekening houden met de werkelijke waarde ervan. Dat wil zeggen, wanneer de structuur van de substantie van een eenheidsvolume geen schillen, holtes en vreemde insluitsels bevat. In de praktijk is er geen absolute uniformiteit wanneer bijvoorbeeld beton in een mal wordt gestort. Om de werkelijke sterkte te bepalen, die direct afhangt van de dichtheid van het materiaal, worden de volgende bewerkingen uitgevoerd:
- De structuur is vermalen tot poeder. Verwijder in dit stadium de poriën.
- Droog in een oven bij een temperatuur van meer dan 100 graden, het resterende vocht wordt uit het monster verwijderd.
- Koel tot kamertemperatuur en passeer door een fijne zeef met een maaswijdte van 0,20 x 0,20 mm, waardoor het poeder uniform wordt.
- Het resulterende monster wordt gewogen op een elektronische weegschaal met hoge precisie. Het volume wordt berekend in een volumetrische meter door onderdompeling in een vloeibare structuur en het meten van de verplaatste vloeistof (pyknometrische analyse).
De berekening wordt uitgevoerd volgens de formule:
p=m/V
waarbij m de massa van het monster in g is;
V – volume in cm3.
Dichtheidsmeting in kg/m is vaak toepasbaar3.
Gemiddelde materiaaldichtheid
Naarom te bepalen hoe bouwmaterialen zich gedragen in reële bedrijfsomstandigheden onder invloed van vocht, positieve en negatieve temperaturen, mechanische belastingen, moet u de gemiddelde dichtheid gebruiken. Het kenmerkt de fysieke staat van materialen.
Als de werkelijke dichtheid een constante waarde is en alleen afhangt van de chemische samenstelling en structuur van het kristalrooster van de stof, dan wordt de gemiddelde dichtheid bepaald door de porositeit van de structuur. Het vertegenwoordigt de verhouding van de massa van het materiaal in een homogene staat tot het volume van de ingenomen ruimte in natuurlijke omstandigheden.
Gemiddelde dichtheid geeft de ingenieur een idee van de mechanische sterkte, mate van vochtopname, thermische geleidbaarheid en andere belangrijke factoren die worden gebruikt bij de constructie van elementen.
Het concept van bulkdichtheid
Geïntroduceerd voor de analyse van bouwmaterialen in bulk (zand, grind, geëxpandeerde klei, enz.). De indicator is van belang voor het berekenen van het kosteneffectief gebruik van bepaalde componenten van de bouwmix. Het toont de verhouding van de massa van een stof tot het volume dat het inneemt in een staat van losse structuur.
Als bijvoorbeeld het stortgewicht van een korrelig materiaal en de gemiddelde dichtheid van korrels bekend zijn, is het gemakkelijk om de leegteparameter te bepalen. Bij de vervaardiging van beton is het handiger om een vulmiddel (grind, steenslag, zand) te gebruiken, die een lagere porositeit van de droge stof heeft, omdat het basiscementmateriaal zal worden gebruikt om het te vullen, wat de kosten zal verhogen.
Indicatorendichtheden van sommige materialen
Als we de berekende gegevens van sommige tabellen nemen, dan daarin:
- De dichtheid van steenmaterialen, die oxiden van calcium, silicium en aluminium bevatten, varieert van 2400 tot 3100 kg per m3.
- Hout met cellulose rug - 1550 kg per m3.
- Organische stoffen (koolstof, zuurstof, waterstof) - 800-1400 kg per m3.
- Metalen: staal - 7850, aluminium - 2700, lood - 11300 kg per m3.
Bij moderne bouwconstructietechnologieën is de materiaaldichtheidsindex belangrijk vanuit het oogpunt van de sterkte van dragende constructies. Alle warmte-isolerende en vochtwerende functies worden uitgevoerd door materialen met een lage dichtheid en een gesloten celstructuur.
