2 Плотность материала

Плотностью называется масса единицы объема материала. Чтобы вычислить плотность ρ (кг/м³), надо знать массу материала m (кг) и его объем V (м³):

(1)

Большинство строительных материалов имеют пористую структуру. В их объеме помимо твердого вещества находятся воздушные ячейки (поры), поэтому для строительных материалов определяют две характеристики: истинную (без пор и пустот) и среднюю (в естественном состоянии) плотности.

2.1 Определение истинной плотности

Истинную плотность определяют путем измерения массы единицы объема высушенного материала в абсолютно плотном состоянии с использованием прибора – объемомера Ле-Шателье.

Простейший способ получить материал в абсолютно плотном состоянии – измельчить его так, чтобы каждая частица не имела внутри себя пор.

Аппаратура. Прибор Ле-Шателье, лабораторные весы, разновесы, стаканчик или фарфоровая чашка для взвешивания, сушильный шкаф, эксикатор, фарфоровая ступка, сито №02 (размер ячейки в свету 0,2 х 0,2 мм).

Подготовка к испытанию. Отобранную пробу природного или искусственного каменного материала (кирпич, кварцевый песок, цемент и т.п.) массой 200-220 г измельчают, полученный порошок просеивают через сито №02. Порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 110 ± 5 ^оС до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе над безводным хлоридом кальция, где и хранят до проведения испытания. После этого на технических весах в отдельных стаканчиках отвешивают не менее двух навесок массой по 70-75 г каждая ( ).

Проведение испытания. Прибор Ле-Шателье (объемомер) – стеклянная колба с узкой шейкой и шаровидным уширением в средней части шейки, на шейке выше и ниже шаровидного уширения нанесены две черты, объем между которыми равен 20 см³ (мл). Шейка градуирована, цена деления 0,1 см³ (1 мл) – рисунок 1. Колбу наполняют инертной по отношению к испытываемому веществу жидкостью (воду, масло, керосин) до нижней нулевой риски, причем уровень жидкости определяют по нижнему мениску. Навеску материала всыпают через воронку небольшими равномерными порциями до тех пор, пока уровень жидкости в колбе, определенный по нижнему мениску, не поднимется до риски с делением 20 см³ (мл) или другим делением в пределах верхней градуированной части колбы. Для удаления пузырьков воздуха колбу поворачивают несколько раз вокруг ее вертикальной оси. Разность отсчетов между конечным и начальным уровнями жидкости соответствует объему всыпанного порошка V (см³). Остаток порошка взвешивают со стаканчиком ( ), все взвешивания производят с погрешностью до 0,01 г.

Обработка результатов. Истинную плотность материала вычисляют по формуле:

, г/см³ (2)

где - первоначальная масса порошка материала со стаканчиком, г;

- масса остатка порошка материала со стаканчиком, г;

- объем воды, вытесненной порошком материала, см³ (мл).

Истинную плотность материала следует вычислять с точностью до 0,01 г/см³.

Расхождение между результатами двух определений истинной плотности не должно быть больше 0,02 г/см³. В случаях больших расхождений производят третье определение и вычисляют среднее арифметическое двух ближайших значений. Исходные данные и результаты определений истинной плотности заносят в лабораторный журнал испытаний, см. п. 1, Приложение А. Значения истинной плотности некоторых строительных материалов представлены в таблице 1 Приложения Б.

Рисунок 1 - Прибор Ле-Шателье