Monilla teollisuudenaloilla, samoin kuin rakentamisessa ja maataloudessa, käytetään käsitettä "materiaalitiheys". Tämä on laskettu arvo, joka on aineen massan suhde sen viemään tilavuuteen. Tietäen tällaisen parametrin esimerkiksi betonille, rakentajat voivat laskea tarvittavan määrän sitä kaataessaan erilaisia teräsbetonirakenteita: rakennuspalikoita, kattoja, monoliittisia seiniä, pylväitä, suojasarkofageja, altaita, sulkuja ja muita esineitä.
Miten määritetään tiheys
On tärkeää huomata, että rakennusmateriaalien tiheyttä määritettäessä voit käyttää erityisiä vertailutaulukoita, joissa nämä arvot on annettu eri aineille. Myös laskentamenetelmiä ja -algoritmeja on kehitetty, jotka mahdollistavat tällaisten tietojen hankkimisen käytännössä, jos vertailumateriaalia ei ole saatavilla.
Tiheys määritetty:
- nestekappaleet hydrometrilaitteella (esimerkiksi hyvin tunnettu prosessi auton akun elektrolyytin parametrien mittaamiseksi);
- kiinteät ja nestemäiset aineet käyttämällä kaavaa tunnetuilla alkumassatiedoilla jaäänenvoimakkuus.
Kaikissa riippumattomissa laskelmissa on tietysti epätarkkuuksia, koska tilavuutta on vaikea määrittää luotettavasti, jos rungon muoto on epäsäännöllinen.
Virheet tiheysmittauksissa
Materiaalin tiheyden laskemiseksi tarkasti, on otettava huomioon seuraavat asiat:
- Virhe on järjestelmällinen. Se näkyy jatkuvasti tai voi muuttua tietyn lain mukaan saman parametrin useiden mittausten prosessissa. Liittyy instrumentin asteikon virheeseen, laitteen alhaiseen herkkyyteen tai laskentakaavojen tarkkuusasteeseen. Joten esimerkiksi määrittämällä kehon paino painojen avulla ja huomioimatta kelluvuuden vaikutusta, tiedot ovat likimääräisiä.
- Virhe on satunnainen. Se johtuu saapuvista syistä ja sillä on erilainen vaikutus määritettävien tietojen luotettavuuteen. Muutokset ympäristön lämpötilassa, ilmanpaineessa, värinät huoneessa, näkymätön säteily ja ilman tärinä - kaikki tämä näkyy mittauksissa. Tällaista vaikutusta on täysin mahdotonta välttää.
- Virhe arvojen pyöristyksessä. Kun kaavojen laskennassa saadaan välitietoja, luvuissa on usein monta merkitsevää numeroa desimaalipilkun jälkeen. Tarve rajoittaa näiden merkkien määrää merkitsee virheen ilmenemistä. Tätä epätarkkuutta voidaan osittain pienentää jättämällä välilaskelmiin useita suuruusluokkia enemmän kuin lopputulos vaatii.
- Huolimattomat virheet (puutteet) johtuvat virheellisistälaskelmat, mittausrajojen tai laitteen virheellinen sisällyttäminen, tarkastuspöytäkirjojen lukukelvottomuus. Tällä tavalla saadut tiedot voivat poiketa jyrkästi vastaavista laskelmista. Siksi ne pitäisi poistaa ja työt tehdä uudelleen.
Todellinen tiheyden mittaus
Rakennusmateriaalin tiheys huomioon ottaen sinun on otettava huomioon sen todellinen arvo. Eli kun yksikkötilavuuden aineen rakenne ei sisällä kuoria, tyhjiä tiloja ja vieraita sulkeumia. Käytännössä absoluuttista tasaisuutta ei ole, kun esimerkiksi betoni kaadetaan muottiin. Sen todellisen lujuuden määrittämiseksi, joka riippuu suoraan materiaalin tiheydestä, suoritetaan seuraavat toimenpiteet:
- Rakenne on hiottu jauhemaiseen tilaan. Päästä eroon huokosista tässä vaiheessa.
- Kuivataan uunissa yli 100 asteen lämpötilassa, jäljellä oleva kosteus poistetaan näytteestä.
- Jäähdytä huoneenlämpötilaan ja seulo hienon siivilän läpi, jonka silmäkoko on 0,20 x 0,20 mm, jolloin jauhe on tasalaatuista.
- Saatu näyte punnitaan erittäin tarkalla elektronisella vaa'alla. Tilavuus lasketaan tilavuusmittarilla upottamalla nesterakenteeseen ja mittaamalla syrjäytynyt neste (pyknometrinen analyysi).
Laskenta suoritetaan kaavan mukaan:
p=m/V
jossa m on näytteen massa g;
V – tilavuus cm3.
Tiheysmittaus kg/m on usein käytettävissä3.
Keskimääräinen materiaalitiheys
ToSen määrittämiseksi, kuinka rakennusmateriaalit käyttäytyvät todellisissa käyttöolosuhteissa kosteuden, positiivisten ja negatiivisten lämpötilojen, mekaanisten kuormien vaikutuksesta, sinun on käytettävä keskimääräistä tiheyttä. Se kuvaa materiaalien fysikaalista tilaa.
Jos todellinen tiheys on vakioarvo ja riippuu vain aineen kidehilan kemiallisesta koostumuksesta ja rakenteesta, keskimääräinen tiheys määräytyy rakenteen huokoisuuden mukaan. Se edustaa homogeenisen materiaalin massan suhdetta luonnollisissa olosuhteissa käytetyn tilan tilavuuteen.
Keskimääräinen tiheys antaa insinöörille käsityksen elementtien mekaanisesta lujuudesta, kosteuden imeytymisasteesta, lämmönjohtavuudesta ja muista tärkeistä tekijöistä, joita käytetään elementtien rakentamisessa.
Tiheyden käsite
Otettu käyttöön bulkkirakennusmateriaalien (hiekka, sora, paisutettu savi jne.) analysointiin. Indikaattori on tärkeä rakennusseoksen tiettyjen komponenttien kustannustehokkaan käytön laskennassa. Se näyttää aineen massan suhteen tilavuuteen, jonka se varaa löyhänä rakenteena.
Jos esimerkiksi rakeisen materiaalin bulkkitiheys ja rakeiden keskimääräinen tiheys tunnetaan, voidage-parametri on helppo määrittää. Betonin valmistuksessa on tarkoituksenmukaisempaa käyttää täyteainetta (sora, kivimurska, hiekka), jonka kuiva-aineen huokoisuus on pienempi, koska sen täyttämiseen käytetään perussementtimateriaalia, mikä lisää kustannuksia..
Osoittimetjoidenkin materiaalien tiheydet
Jos otamme joidenkin taulukoiden laskennalliset tiedot, niin niissä:
- Kalsiumin, piin ja alumiinin oksideja sisältävien kivimateriaalien tiheys vaihtelee välillä 2400-3100 kg/m3.
- Selluloosapohjainen puu - 1550 kg/m3.
- Orgaaniset aineet (hiili, happi, vety) - 800-1400 kg per m3.
- Metallit: teräs - 7850, alumiini - 2700, lyijy - 11300 kg/m3.
Nykyaikaisissa talonrakennustekniikoissa materiaalitiheysindeksi on tärkeä kantavien rakenteiden lujuuden kann alta. Kaikki lämpöä eristävät ja kosteutta eristävät toiminnot suoritetaan pienitiheyksisillä materiaaleilla, joissa on suljettu solurakenne.
