Определение средней и насыпной плотности

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Цель работы: освоить методики определения средней и насыпной плотностей строительных материалов.

 

Приборы, инструкции, материалы: сушильный шкаф, штангенциркуль, металлическая линейка, технические весы с разновесами, весы для гидростатического взвешивания, мерный сосуд вместимостью 1дм³, эксикатор, сита с отверстиями 5,10,20 и 40 мм, противень, совок, три образца из горной породы или кирпича в форме параллепипеда (куба), три образца в форме цилиндра.

Определение средней плотности

 

Средней плотностью называют отношение массы ма­териала в естественном состоянии, т.е. вместе с порами и пустотами, к его объему. Среднюю плотность , кг/м³, вычисляют по формуле:

 

где: – масса материала, кг;

– объем материала в естественном состоянии, м³.

Большинство строительных материалов имеет поры. Чем их больше в единице объема материала, тем меньше его средняя плотность. Для жидкостей и материалов, получаемых из расплавленных масс (стекло, металл), средняя плотность по значению практически равна истинной плотности (см. табл. 1.1).

От средней плотности материала в значительной мере зависят его физико-механические свойства, например прочность и теплопроводность. Значение средней плотности материала используют при определении его пори­стости, массы и размера строительных конструкций, при расчетах транспорта и подъемно-транспортного оборудо­вания.

При определении средней плотности материала мож­но использовать образцы как правильной, так и непра­вильной геометрической формы. От формы образца за­висит метод определения средней плотности материала.

 

Определение средней плотности образца правильной геометрической формы.

Для определения средней плот­ности образцы материала могут быть изготовлены в фор­ме куба, параллелепипеда или цилиндра. При этом необходимо учитывать, что для пористых материалов размер образца кубической формы должен быть не ме­нее 100×100×100мм, а для плотных – неменее 40×40×40 мм. У цилиндрических образцов диаметр и вы­сота должны быть соответственно не менее 70 и 40мм.

Образцы правильной геометрической формы (три для испытуемого материала) высушивают в сушильном шка­фу при 110±5°С, охлаждают в эксикаторе и хранят в нем до момента испытания.

При помощи штангенциркуля измеряют размер об­разцов и вычисляют его объем, после чего образец взве­шивают на технических весах. Каждую грань образца кубической или близкой к ней формы измеряют в трех местах (a ₁, a ₂, a ₃, b ₁, b ₂, b ₃, h ₁, h ₂, h ₃) по ширине и вы­соте, как показано на рис. 2.1, а, и за окончательный ре­зультат принимают среднее арифметическое трех изме­рений каждой грани. На каждой из параллельных плос­костей образца цилиндрической формы проводят два взаимно перпендикулярных диаметра (d ₁, d ₂, d ₃, d ₄), за­тем измеряют их; кроме этого, измеряют диаметры сред­ней части цилиндра (d ₅, d ₆)в середине его высоты (рис. 2.1, б). За окончательный результат принимают среднее арифметическое шести измерений диаметра. Высоту ци­линдра определяют в четырех местах (h ₁, h ₂, h ₃, h ₄) и за окончательный результат принимают среднее арифмети­ческое четырех измерений.

Рис. 2.1. Схема измерения объема образцов

а – кубической формы; б – цилиндрической формы

 

Образцы любой формы со стороной размером до 100мм измеряют с точностью до 0,1мм, размером 100мм и более – с точностью до 1мм. Образцы массой менее 500г взвешивают с точностью до 0,01г, а массой 500г и более – с точностью до 1г.

Объем образца , м³, имеющего вид куба или парал­лелепипеда, вычисляют по формуле:

 

где: , , – средние значения размеров граней образца, м.

 

Объем образца V, м³, цилиндрической формы вы­числяют по формуле:

 

где: ;

– средний диаметр цилиндра, м;

– средняя высота цилиндра, м.

 

Зная объем и массу образца, по приведенной ранее формуле определяют его среднюю плотность. Среднюю плотность материала вычисляют как среднее арифмети­ческое трех значений различных образцов.

Результаты испытания записывают в журнал для ла­бораторных работ и сравнивают с данными, приведен­ными в табл. 1.1; в журнале следует зарисовывать образ­цы правильной геометрической формы с указанием их размеров.

Полученные результаты записывают в таблицы 2.1, 2.2,2.3,2.4

Таблица 2. 1. Определение объема образцов в форме параллелепипеда (куба)

Номер испытания

Размеры образца, см

Объем образца V0, cм3

a1

a2

a3

a

b1

b2

b3

b

l1

l2

l3

l

Таблица 2. 2. Определение средней плотности образцов в форме параллелепипеда (куба)

Номер испытания	Масса образца, m, г	Объем образца, Vo, cм3	Средняя плотность образца, ρ, г/cм3

Таблица 2.3. Определение объема образцов в форме цилиндра

Номер испытания	Размеры образца, см	Объем образца V0, cм3
d1	d2	d3	d4	d	h1	h2	h3	h4	h

Таблица 2.4. Определение средней плотности материала неправильной геометрической формы.

Номер испытания	Масса, г	Средняя плотность образца ρ, г/cм3
Контейнера	Пробы
Без пробы	С пробой	Сухой, m1	Насыщенной
В воздухе, mв·к	В жидкости,mж·к	В воздухе	В воздухе, m2	В жидкости, m3
Сухой,mв·с	Насыщенной, mв·н	В жидкости с насыщенной, mж·н

Таблица 2. 5. Определение средней плотности образцов в формецилиндра.

Номер испытания	Масса образца, m, г	Объем образца, V0,cм3	Средняя плотность образца, ρ, г/cм3

Определение средней плотности материала в образ­це неправильной

Геометрической формы

Для определе­ния объема образца применяют метод, основанный на вытеснении образцом из сосуда жидкости, в которую его погружают, для чего используют объемомер или гидро­статические весы.

Определение средней плотности при помощи объемомера. Этот прибор (рис. 2.2) представляет собой металли­ческий цилиндр с внутренним диаметром 150мм и высо­той 320мм. На высоте 250 мм в него впаяна латунная трубка диаметром 8 – 10 мм, имеющая загнутый вниз ко­нец. Объемомер наполняют водой несколько выше труб­ки и ждут, пока избыток воды стечет, затем под трубку подставляют взвешенный стакан. Каждый образец вы­сушивают, взвешивают, а затем покрывают (при помощи кисти) тонким слоем расплавленного парафина. После того как парафин застынет, образец осматривают, об­наруженные при осмотре на парафиновой пленке пу­зырьки или трещины удаляют, заглаживая нагретой ме­таллической проволокой или пластинкой. После парафиyирования образец перевязывают прочной нитью и вторично взвешивают.

 

Рис. 2.2. Объемомер

1 – металлический цилиндр; 2 – латунная трубка; 3 – стакан;

4 – испытуемый образец

 

При погружении испытуемого образца в объемомер вытесняемая вода будет вытекать из трубки в стакан. После того как падение капель прекратится, стакан с водой взвешивают и определяют массу воды, вытесненной образцом.

Среднюю плотность образца вычисляют следующим образом. Сначала определяют объем парафина , м³, затраченного на покрытие образца по формуле:

 

где: – масса сухого образца, кг;

– масса образца, покрытого парафином, кг;

– средняя плотность парафина, равная 930кг/м³.

После этого вычисляют среднюю плотность образца , кг/м³, по формуле:

 

 

где: – масса сухого образца, кг;

– объем образца с парафином (численно равный массе воды, вытесненной образцом), м³;

– объем парафина, м³.

 

Определение средней плотности материала методом гидростатического взвешивания.

Сухой образец непра­вильной геометрической формы взвешивают на техниче­ских весах, затем парафинируют и снова взвешивают. После этого его подвешивают на тонкой нити к крючку приспособления, закрепленного на левом конце коромысла гидростатических весов (рис.2.3). Массу образца уравновешивают гирями, устанавливая их на правую чашку. После этого образец погружают в стакан с водой так, чтобы он не касался стенок и дна (при этом равно­весие весов нарушается). Весы снова уравновешивают, сняв с правой чашки часть гирь, и определяют массу об­разца в воде.

 

Рис. 2.3. Взвешивание образца на гидростатических весах

 

Среднюю плотность образца , кг/м³, вычисляют по формуле:

 

 

где: – масса сухого образца, кг;

– масса образца, покрытого парафином, кг;

– масса образца, покрытого парафином в воде, кг;

– средняя плотность парафина, равная 930 кг/м³;

– значение, соответствующее объему образца, покрытого парафином, м³.

Среднюю плотность материала вычислят как среднее арифметическое определений трех – пяти образцов.

Результаты испытаний записывают в таблице 2.5 и сравнивают с данными, приведен­ными в табл 1.1. В журнале следует зарисовать схему прибора.

 

Таблица 2. 5. Определение средней плотности образцов неправильной формы.

Номер испытания	Масса, г	Средняя плотностьρ, г/cм3
Контейнера	Пробы
Без пробы	С пробой
В воздухе,mж*к	В жидкости,mж*к	В воздухе	В жидкости с насыщенной mж*н	Сухой m1	Насыщенной
Сухой, mв*н	Насыщенный, mв*н	В воздухе m2	В жидкости,m3

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: