En moltes indústries, així com en la construcció i l'agricultura, s'utilitza el concepte de "densitat de material". Aquest és un valor calculat, que és la relació entre la massa d'una substància i el volum que ocupa. Coneixent aquest paràmetre, per exemple, per al formigó, els constructors poden calcular-ne la quantitat necessària quan aboquen diverses estructures de formigó armat: blocs de construcció, sostres, parets monolítices, columnes, sarcòfags protectors, piscines, rescloses i altres objectes..
Com determinar la densitat
És important tenir en compte que en determinar la densitat dels materials de construcció, podeu utilitzar taules de referència especials, on aquests valors es donen per a diverses substàncies. També s'han desenvolupat mètodes i algorismes de càlcul que permeten obtenir aquestes dades a la pràctica si no hi ha accés a materials de referència.
Densitat determinada a partir de:
- cossos líquids amb un dispositiu hidròmetre (per exemple, el conegut procés de mesura dels paràmetres de l'electròlit de la bateria d'un cotxe);
- substàncies sòlides i líquides utilitzant la fórmula amb dades de massa inicial conegudes ivolum.
Tots els càlculs independents, per descomptat, tindran inexactituds, perquè és difícil determinar de manera fiable el volum si el cos té una forma irregular.
Errors en les mesures de densitat
Per calcular amb precisió la densitat del material, cal tenir en compte el següent:
- L'error és sistemàtic. Apareix constantment o pot canviar segons una determinada llei en el procés de diverses mesures d'un mateix paràmetre. Associat a l'error de l'escala de l'instrument, la baixa sensibilitat del dispositiu o el grau de precisió de les fórmules de càlcul. Així, per exemple, determinant el pes corporal mitjançant peses i ignorant l'efecte de la flotabilitat, les dades són aproximades.
- L'error és aleatori. És causada per raons entrants i té un efecte diferent sobre la fiabilitat de les dades que es determinen. Canvis de temperatura ambient, pressió atmosfèrica, vibracions a l'habitació, radiació invisible i vibracions de l'aire: tot això es reflecteix en les mesures. És completament impossible evitar aquesta influència.
- Error en l'arrodoniment dels valors. Quan s'obtenen dades intermèdies en el càlcul de fórmules, els números solen tenir molts dígits significatius després del punt decimal. La necessitat de limitar el nombre d'aquests caràcters implica l'aparició d'un error. Aquesta imprecisió es pot reduir parcialment deixant en els càlculs intermedis diversos ordres de magnitud més del que requereix el resultat final.
- Els errors descuidats (errors) es deuen a errorscàlculs, inclusió incorrecta dels límits de mesura o del conjunt del dispositiu, il·legibilitat dels registres de control. Les dades obtingudes d'aquesta manera poden diferir molt de càlculs similars. Per tant, s'han de suprimir i tornar a fer la feina.
Mesurament de la densitat real
Tenint en compte la densitat del material de construcció, cal tenir en compte el seu valor real. És a dir, quan l'estructura de la substància d'una unitat de volum no conté closques, buits i inclusions estranyes. A la pràctica, no hi ha una uniformitat absoluta quan, per exemple, s'aboca formigó en un motlle. Per determinar la seva resistència real, que depèn directament de la densitat del material, es fan les operacions següents:
- L'estructura es tritura fins a un estat de pols. En aquesta etapa, desfer-se dels porus.
- Assecar al forn a una temperatura de més de 100 graus, la humitat restant s'elimina de la mostra.
- Refredar a temperatura ambient i passar per un colador fi amb una mida de malla de 0,20 x 0,20 mm, donant uniformitat a la pols.
- La mostra resultant es pesa en una balança electrònica d' alta precisió. El volum es calcula en un mesurador volumètric submergint-se en una estructura líquida i mesurant el líquid desplaçat (anàlisi picnomètrica).
El càlcul es realitza segons la fórmula:
p=m/V
on m és la massa de la mostra en g;
V – volum en cm3.
La mesura de la densitat en kg/m sovint s'aplica3.
Densitat mitjana del material
APer determinar com es comporten els materials de construcció en condicions reals de funcionament sota la influència de la humitat, les temperatures positives i negatives, les càrregues mecàniques, cal utilitzar la densitat mitjana. Caracteritza l'estat físic dels materials.
Si la densitat real és un valor constant i depèn només de la composició química i l'estructura de la xarxa cristal·lina de la substància, aleshores la densitat mitjana està determinada per la porositat de l'estructura. Representa la relació entre la massa del material en estat homogeni i el volum d'espai ocupat en condicions naturals.
La densitat mitjana dóna a l'enginyer una idea de la resistència mecànica, el grau d'absorció d'humitat, la conductivitat tèrmica i altres factors importants utilitzats en la construcció dels elements.
El concepte de densitat a granel
Introduït per a l'anàlisi de materials de construcció a granel (sorra, grava, argila expandida, etc.). L'indicador és important per calcular l'ús rendible de determinats components de la barreja de l'edifici. Mostra la relació entre la massa d'una substància i el volum que ocupa en estat d'estructura solta.
Per exemple, si es coneix la densitat aparent d'un material granular i la densitat mitjana dels grans, és fàcil determinar el paràmetre de buit. En la fabricació de formigó, és més convenient utilitzar un farciment (grava, pedra picada, sorra), que tingui una menor porositat de la matèria seca, ja que s'utilitzarà el material de ciment base per omplir-lo, la qual cosa augmentarà el cost..
Indicadorsdensitats d'alguns materials
Si prenem les dades calculades d'algunes taules, llavors en elles:
- La densitat dels materials de pedra, que contenen òxids de calci, silici i alumini, varia de 2400 a 3100 kg per m3.
- Fusta amb suport de cel·lulosa - 1550 kg per m3.
- Orgànics (carboni, oxigen, hidrogen) - 800-1400 kg per m3.
- Metals: acer - 7850, alumini - 2700, plom - 11300 kg per m3.
Amb les tecnologies modernes de construcció d'edificis, l'índex de densitat del material és important des del punt de vista de la resistència de les estructures de càrrega. Totes les funcions d'aïllament tèrmic i d'impermeabilització es fan amb materials de baixa densitat amb una estructura de cèl·lules tancades.
