V številnih panogah, pa tudi v gradbeništvu in kmetijstvu, se uporablja koncept "materialne gostote". To je izračunana vrednost, ki je razmerje med maso snovi in prostornino, ki jo zaseda. Ob poznavanju takega parametra, na primer za beton, lahko gradbeniki izračunajo potrebno količino le-te pri prelivanju različnih armiranobetonskih konstrukcij: gradnikov, stropov, monolitnih sten, stebrov, zaščitnih sarkofagov, bazenov, žlebov in drugih predmetov.
Kako določiti gostoto
Pomembno je omeniti, da lahko pri določanju gostote gradbenih materialov uporabite posebne referenčne tabele, kjer so te vrednosti podane za različne snovi. Razvite so bile tudi računske metode in algoritmi, ki omogočajo pridobivanje takšnih podatkov v praksi, če ni dostopa do referenčnih materialov.
Gostota določena iz:
- tekoča telesa s hidrometrsko napravo (na primer dobro znan postopek merjenja parametrov elektrolita avtomobilskega akumulatorja);
- trdne in tekoče snovi z uporabo formule z znanimi začetnimi masnimi podatki inglasnost.
Vsi neodvisni izračuni bodo seveda imeli netočnosti, saj je prostornino težko zanesljivo določiti, če je telo nepravilne oblike.
Napake pri meritvah gostote
Za natančen izračun gostote materiala je treba upoštevati naslednje:
- Napaka je sistematična. Pojavlja se nenehno ali pa se lahko spreminja po določenem zakonu v procesu več meritev istega parametra. Povezan z napako merilne lestvice instrumenta, nizko občutljivostjo naprave ali stopnjo natančnosti izračunskih formul. Torej, če na primer določimo telesno težo z uporabo uteži in zanemarimo učinek vzgona, so podatki približni.
- Napaka je naključna. Povzročajo ga prihajajoči razlogi in ima drugačen učinek na zanesljivost podatkov, ki se ugotavljajo. Spremembe temperature okolice, atmosferskega tlaka, tresljajev v prostoru, nevidnega sevanja in vibracij zraka - vse to se odraža v meritvah. Takšnemu vplivu se je popolnoma nemogoče izogniti.
- Napaka pri zaokroževanju vrednosti. Pri pridobivanju vmesnih podatkov pri izračunu formul imajo števila pogosto veliko pomembnih števk za decimalno vejico. Potreba po omejitvi števila teh znakov pomeni pojav napake. To netočnost je mogoče delno zmanjšati tako, da v vmesnih izračunih pustite nekaj vrst velikosti več, kot zahteva končni rezultat.
- Neprevidne napake (zgrešitve) so posledica napačnihizračuni, napačna vključitev mejnih vrednosti ali naprave kot celote, nečitljivost kontrolnih zapisov. Tako pridobljeni podatki se lahko močno razlikujejo od podobnih izračunov. Zato jih je treba izbrisati in delo znova opraviti.
Meritev prave gostote
Glede na gostoto gradbenega materiala morate upoštevati njegovo pravo vrednost. To pomeni, da struktura snovi enote prostornine ne vsebuje lupin, praznin in tujih vključkov. V praksi ni absolutne enotnosti, ko se na primer beton vlije v kalup. Za določitev njegove resnične trdnosti, ki je neposredno odvisna od gostote materiala, se izvedejo naslednje operacije:
- Struktura je zmleta v prah. Na tej stopnji se znebite por.
- Sušimo v pečici pri temperaturi nad 100 stopinj, preostalo vlago odstranimo iz vzorca.
- Ohladite na sobno temperaturo in precedite skozi fino sito z velikostjo mrežnega očesa 0,20 x 0,20 mm, da zagotovite enakomernost prahu.
- Nastali vzorec se stehta na visoko precizni elektronski tehtnici. Prostornina se izračuna v volumetričnem merilniku s potopitvijo v tekočo strukturo in merjenjem izpodrinjene tekočine (piknometrična analiza).
Izračun se izvede po formuli:
p=m/V
kjer je m masa vzorca v g;
V – prostornina v cm3.
Merjenje gostote v kg/m je pogosto uporabno3.
Povprečna gostota materiala
ZaČe želite ugotoviti, kako se gradbeni materiali obnašajo v dejanskih pogojih delovanja pod vplivom vlage, pozitivnih in negativnih temperatur, mehanskih obremenitev, morate uporabiti povprečno gostoto. Karakterizira fizično stanje materialov.
Če je resnična gostota konstantna vrednost in je odvisna samo od kemične sestave in strukture kristalne mreže snovi, potem je povprečna gostota določena s poroznostjo strukture. Predstavlja razmerje med maso materiala v homogenem stanju in prostornino prostora, ki ga zaseda v naravnih pogojih.
Povprečna gostota daje inženirju predstavo o mehanski trdnosti, stopnji absorpcije vlage, toplotni prevodnosti in drugih pomembnih dejavnikih, uporabljenih pri konstrukciji elementov.
Koncept nasipne gostote
Uvedeno za analizo razsutih gradbenih materialov (pesek, gramoz, ekspandirana glina itd.). Kazalnik je pomemben za izračun stroškovno učinkovite uporabe določenih komponent gradbene mešanice. Kaže razmerje med maso snovi in prostornino, ki jo zaseda v stanju ohlapne strukture.
Na primer, če sta znani nasipna gostota zrnatega materiala in povprečna gostota zrn, potem je parameter praznjenja enostavno določiti. Pri izdelavi betona je bolj smotrno uporabiti polnilo (gramoz, drobljen kamen, pesek), ki ima manjšo poroznost suhe snovi, saj bo za polnjenje uporabljen osnovni cementni material, kar bo povečalo stroške.
Indikatorjigostote nekaterih materialov
Če vzamemo izračunane podatke nekaterih tabel, potem v njih:
- Gostota kamnitih materialov, ki vsebujejo okside kalcija, silicija in aluminija, se giblje od 2400 do 3100 kg na m3.
- Les s celulozno podlago - 1550 kg na m3.
- Organske snovi (ogljik, kisik, vodik) - 800-1400 kg na m3.
- Kovine: jeklo - 7850, aluminij - 2700, svinec - 11300 kg na m3.
Pri sodobnih gradbenih tehnologijah je indeks gostote materiala pomemben z vidika trdnosti nosilnih konstrukcij. Vse funkcije toplotne izolacije in zaščite pred vlago izvajajo materiali nizke gostote z zaprto celično strukturo.
