Тема: Определение средней плотности и пористости строительных материалов

Краткие теоретические сведения

Средней плотностью материала называется масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами), г/см³ (кг/м³):

, (2.1)

где m – масса материала, г (кг); V – объем материала с порами и пустотами, см³ (м³).

Пористость характеризуется степенью заполнения объема материала порами.

Пористость определяют по формуле:

(2.2)

Важнейшие свойства материалов – прочность, теплопроводность, водопоглощение, водонепроницаемость и другие зависят от степени и характера их пористости.

Пористость различных природных каменных материалов колеблется от 38% (известняк) до 0,3% (габбро).

Некоторые свойства материалов, например, морозостойкость, зависят не столько от общей величины пористости, сколько от размера и характера пор и степени равномерности их распределения в материале.

Опыт 1. Определение средней плотности образцов правильной геометрической формы.

Аппаратура: весы технические с разновесами; линейка или штангенциркуль; сушильный шкаф; эксикатор.

Методика выполнения опыта.

Образцы материалов правильной геометрической формы (куб, параллелепипед) высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре (105 ± 5) ^оС, охлаждают в эксикаторе, затем измеряют линейкой или штангенциркулем геометрические размеры и определяют массу.

Грань образца измеряют в трех местах по ширине и высоте. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение. Образцы правильной формы с размерами сторон до 10 см измеряют с точностью до 0,1 мм, размером 10 см и более – с точностью до 1 мм.

Объем образца, имеющего вид куба или параллелепипеда, вычисляют как произведение площади основания на высоту. Объем образца цилиндрической формы, см³:

, (2.3)

где D – средний диаметр цилиндра, см; h – средняя высота цилиндра, см.

При массе образца до 500 г точность взвешивания до 0,1 г, более 500 г – до 1 г. Данные определения записывают в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Номер опыта	Вид материала	Форма образца	Размер образца			Объем материала V, см³	Масса материала m, г	Cредняя плотность, г/см³,
			Длина l	Ширина b	Высота h
1.	2.	3.	4.			5.	6.	7.

Опыт 2 Определение средней плотности образца неправильной геометрической формы плотной структуры

Аппаратура и материалы: объемомер (мерный сосуд); технические весы с разновесами; сушильный шкаф; вакуумнасос и эксикатор с крышкой; образец; нитки.

Методика проведения опыта

Рис. 2.1. Объемомер 1 - объемомер, 2 - водоотводная трубка, 3 – мерный цилиндр

Образцы высушивают и взвешивают. Взвешенный образец помещают в сосуд с водой, так, чтобы уровень воды в нем был выше верха образца не менее чем на 2 см, и кипятят в течение двух часов или выдерживают 24 ч без кипячения. Для ускорения процесса водонасыщения рекомендуется поместить образец в эксикатор, создать в нем разряжение 0,09 МПа и залить образец водой. Через 0,5 мин образец вынимают из воды и погружают в объемомер (рис 2.1). По объему вытесненной воды определяют объем образца. Данные определения записывают в табл. 2.2

Таблица 2.2

Номер опыта	Вид материала	Масса высушенного образца, m, г	Объем воды, вытес- ненной из объемомера, V, см³	Средняя плотность, г/см³
1	2	3	4	5

Опыт 3 Определение средней плотности образца неправильной геометрической формы пористой структуры.

Аппаратура: объемомер и мерный цилиндр; сушильный шкаф; расплавленный парафин; электроплитка; нитки; образец.

Методика проведения опыта

Образец высушивают и взвешивают, обвязывают ниткой и снова взвешивают. На поверхность взвешенного образца наносят тонким слоем парафин и дают ему остыть. При осмотре образца пузырьки и трещины на парафиновой пленке удаляют заглаживанием нагретой металлической проволокой или пластиной. Покрытый парафином образец взвешивают.

Объем парафина, затраченного на покрытие образца, определяют по формуле:

, (2.4)

где -- плотность парафина, =0,86 г/см³.

Для определения объема образца V₁, покрытого парафином, его погружают в объемомер.

Объем образца без парафина, см³: V=V₁-V_n

Данные опыта записывают в табл.2.3

Таблица 2.3

Номер опыта	Вид материала	Масса высушенного образца m₁, г	Масса образца, высушен-ного и покрытого парафином, m₂, г	Объем парафина, затраченного на покрытие образца, см³,	Объем воды, вытесненной из объемомера образцом, покрытым парафином, V₁, см³	Объем образца без парафина, см³, V=V₁-V_n	Средняя плотность, г/см³,
1	2	3	4	5	6	7	8

Опыт 4 Определение средней плотности образцов неправильной геометрической формы методом гидростатического взвешивания.

Аппаратура: гидростатические весы и разновесы; сушильный шкаф; вакуум-насос; эксикатор с крышкой; нитки; образец.

Методика проведения опыта

Высушенный и взвешенный образец помещают в эксикатор, создают разряжение не менее 0,09 МПа и заливают водой. Насыщенный образец взвешивают на воздухе и в воде (рис. 2.2).

Масса образца в вводе m₂ меньше массы образца на воздухе m₁ на значение выталкивающей силы, которая по закону Архимеда равна массе вытесненной жидкости. Учитывая, что плотность воды ρ_в=1 г/см³, масса вытесненной воды равна объему образца:

(2.5)

средняя плотность:

(2.6)

Рис. 2.2. Взвешивание образца на

гидростатических весах

где m – масса сухого образца, г.

Результаты испытаний записывают в табл. 2.4

Таблица 2.4

Номер опыта	Вид материала	Масса сухого образца m, г	Масса высушенного образца, г		Средняя плотность, г/см³
			на воздухе m₁	в воде m₂
1	2	3	4		5

Опыт 5. Определение насыпной плотности.

Насыпная плотность (ρ_он) – отношение массы сыпучего материала ко всему занимаемому им объему, включая пространство между зернами

, г/см³ (2.7)

где m – масса материала, г; V – объем сыпучего материала с пустотами, см³.

Методика проведения опыта

Для определения насыпной плотности используют воронку – конус с сосудом известной ёмкости – 1000 см³.

Рис. 2.3 Воронка ЛОВ 1- воронка; 2- задвижка; 3- мерный цилиндр объемом 1000 см³

Таблица 2.5

Номер опыта	Вид материала	Масса материала с сосудом, m₁, г	Масса сосуда, m₂, г	Объем сосуда, V, см³ (л)	Насыпная плотность , г/см³
1	2	3	4	5	6