1.4.2. Определение средней плотности

Средняя плотность материала р_ср – физическая величина, определяемая отношением массы m, г, однородного материала к его объему V_с, см³, в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами, а именно:

р_ср = m/V_с, г/см³. (1.20)

Большинство строительных материалов имеет поры. Чем больше их в единице объема материала, тем меньше его средняя плотность. Для жидкостей и материалов, получаемых из расплавленных масс (стекло, металл), средняя плотность практически равна истинной плотности (см. табл. 1.2).

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 размеров строительных конструкций, при расчетах необходимого количества транспортных средств 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.

1.4.3. 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 размеры образца кубической формы должны быть не менее 100×100×100 мм, а для плотных – не менее 40×40×40 мм. У цилиндрических образцов диаметр и высота должны быть не менее 70 и 40 мм соответственно.

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

С помощью штангенциркуля измеряют размеры образца и вычисляют его объем, после чего взвешивают образец на технических весах. Каждую грань образца кубической или близкой к ней формы измеряют в трех местах (а₁, а₂, а₃; b₁, b₂, b₃; h₁, h₂, h₃) по ширине и высоте, как показано на рис. 1.2, а, и за окончательный результат принимают среднее арифметическое трех измерений каждой грани. На каждой из параллельных плоскостей образца цилиндрической формы проводят две пары взаимно перпендикулярных диаметров (d₁, d₂ и d₃, d₄), затем измеряют их. Кроме того, измеряют диаметры средней части цилиндра (d₅, d₆) в середине его высоты (рис. 1.2, б). За окончательный результат принимают среднее арифметическое шести измерений диаметра.

Рис. 1.2. Схемы измерения объема образца:

а – кубической формы; б – цилиндрической формы

Высоту цилиндра определяют в четырех местах (h₁, h₂, h₃, h₄) и за окончательный результат принимают среднее арифметическое четырех измерений.

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

Объем образца V_c, см³, в естественном состоянии имеющего вид куба или параллелепипеда, вычисляют по формуле

V_c = а_срb_срh_ср, (1.21)

где а_ср, b_ср, h_ср – средние значения размеров граней образца, см.

Объем образца цилиндрической формы

V_c = (πd_cр²h_ср)/4, (1.22)

где d_ср – средний диаметр цилиндра, см;

h_ср – средняя высота цилиндра, см.

Зная объем и массу образца, по формуле (1.2) определяют его среднюю плотность. Среднюю плотность материала вычисляют как среднее арифметическое средних плотностей трех разных образцов.

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