V mnoha průmyslových odvětvích, stejně jako ve stavebnictví a zemědělství, se používá pojem „hustota materiálu“. Toto je vypočítaná hodnota, což je poměr hmotnosti látky k objemu, který zaujímá. Se znalostí takového parametru, například pro beton, mohou stavitelé vypočítat jeho požadované množství při lití různých železobetonových konstrukcí: stavební bloky, stropy, monolitické stěny, sloupy, ochranné sarkofágy, bazény, propusti a další předměty.
Jak určit hustotu
Je důležité si uvědomit, že při určování hustoty stavebních materiálů můžete použít speciální referenční tabulky, kde jsou tyto hodnoty uvedeny pro různé látky. Byly také vyvinuty výpočtové metody a algoritmy, které umožňují získat taková data v praxi, pokud není přístup k referenčním materiálům.
Hustota určená z:
- kapalná tělesa s hydrometrickým zařízením (například známý proces měření parametrů elektrolytu autobaterie);
- pevné a kapalné látky pomocí vzorce se známými počátečními údaji o hmotnosti ahlasitost.
Všechny nezávislé výpočty budou mít samozřejmě nepřesnosti, protože je obtížné spolehlivě určit objem, pokud má těleso nepravidelný tvar.
Chyby v měření hustoty
Aby bylo možné přesně vypočítat hustotu materiálu, je třeba vzít v úvahu následující:
- Chyba je systematická. Objevuje se neustále nebo se může měnit podle určitého zákona v procesu několika měření stejného parametru. Souvisí s chybou měřítka přístroje, nízkou citlivostí přístroje nebo mírou přesnosti výpočtových vzorců. Takže například určení tělesné hmotnosti pomocí závaží a ignorování vlivu vztlaku jsou data přibližná.
- Chyba je náhodná. Je to způsobeno příchozími důvody a má různý vliv na spolehlivost zjišťovaných dat. Změny okolní teploty, atmosférického tlaku, vibrace v místnosti, neviditelné záření a vibrace vzduchu – to vše se promítá do měření. Je zcela nemožné vyhnout se takovému vlivu.
- Chyba při zaokrouhlování hodnot. Při získávání mezilehlých dat při výpočtu vzorců mají čísla často za desetinnou čárkou mnoho platných číslic. Potřeba omezit počet těchto znaků znamená výskyt chyby. Tuto nepřesnost lze částečně snížit tím, že se v mezivýpočtech ponechá o několik řádů více, než vyžaduje konečný výsledek.
- Neopatrné chyby (chyby) jsou způsobeny chybouvýpočty, nesprávné zahrnutí mezí měření nebo zařízení jako celku, nečitelnost kontrolních záznamů. Takto získaná data se mohou výrazně lišit od podobných výpočtů. Proto by měly být smazány a práce provedena znovu.
Měření skutečné hustoty
S ohledem na hustotu stavebního materiálu je třeba vzít v úvahu jeho skutečnou hodnotu. To znamená, když struktura látky jednotkového objemu neobsahuje skořápky, dutiny a cizí vměstky. V praxi neexistuje absolutní jednotnost, když se například beton lije do formy. Pro určení jeho skutečné pevnosti, která přímo závisí na hustotě materiálu, se provádějí následující operace:
- Struktura je rozemleta do práškového stavu. V této fázi se zbavte pórů.
- Sušte v sušárně při teplotě nad 100 stupňů, zbývající vlhkost je ze vzorku odstraněna.
- Ochlaďte na pokojovou teplotu a nechte projít jemným sítem s velikostí ok 0,20 x 0,20 mm, čímž prášek získá jednotnost.
- Výsledný vzorek se zváží na vysoce přesné elektronické váze. Objem se vypočítá v objemovém měřiči ponořením do struktury kapaliny a měřením vytlačené kapaliny (pyknometrická analýza).
Výpočet se provádí podle vzorce:
p=m/V
kde m je hmotnost vzorku vg;
V – objem v cm3.
Často se používá měření hustoty v kg/m3.
Průměrná hustota materiálu
Komuk určení, jak se stavební materiály chovají v reálných provozních podmínkách pod vlivem vlhkosti, kladných a záporných teplot, mechanického zatížení, musíte použít průměrnou hustotu. Charakterizuje fyzikální stav materiálů.
Pokud je skutečná hustota konstantní hodnotou a závisí pouze na chemickém složení a struktuře krystalové mřížky látky, pak je průměrná hustota určena porézností struktury. Představuje poměr hmotnosti materiálu v homogenním stavu k objemu prostoru obsazeného v přírodních podmínkách.
Průměrná hustota poskytuje konstruktérovi představu o mechanické pevnosti, míře absorpce vlhkosti, tepelné vodivosti a dalších důležitých faktorech používaných při konstrukci prvků.
Koncept objemové hmotnosti
Zavedeno pro analýzu sypkých stavebních materiálů (písek, štěrk, keramzit atd.). Ukazatel je důležitý pro výpočet hospodárného použití určitých složek stavební směsi. Ukazuje poměr hmotnosti látky k objemu, který zaujímá ve stavu volné struktury.
Pokud je například známa objemová hustota zrnitého materiálu a průměrná hustota zrn, je snadné určit parametr pórovitosti. Při výrobě betonu je vhodnější použít plnivo (štěrk, drť, písek), které má nižší pórovitost sušiny, protože k jeho vyplnění bude použit základní cementový materiál, což zvýší náklady.
Ukazatelehustoty některých materiálů
Pokud vezmeme vypočítaná data některých tabulek, pak v nich:
- Hustota kamenných materiálů, které obsahují oxidy vápníku, křemíku a hliníku, se pohybuje od 2400 do 3100 kg na m3.
- Dřevo s celulózovým podkladem – 1550 kg na m3.
- Organické látky (uhlík, kyslík, vodík) – 800–1400 kg na m3.
- Kovy: ocel - 7850, hliník - 2700, olovo - 11300 kg na m3.
U moderních technologií výstavby budov je index hustoty materiálu důležitý z hlediska pevnosti nosných konstrukcí. Všechny funkce tepelné izolace a izolace proti vlhkosti zajišťují materiály s nízkou hustotou se strukturou uzavřených buněk.
