Определение истинной плотности строительных материалов

Краткие теоретические сведения

Одним из важнейших физических свойств является, безусловно, плотность, которая бывает истинной и средней.

Истинная плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без учета пор, трещин или других полостей, присущих материалу в его обычном состоянии. Истинную плотность ρ определяют как частное от деления массы m материала на объем V в абсолютно плотном состоянии (без пор), г/см³(кг/м³).

, (1.1)

где m — это масса материала (измеряется в граммах), V — объём материала в абсолютно плотном состоянии (измеряется в см³), ρ — истинная плотность (измеряется в г/см³).

Истинная плотность каждого вещества - постоянная физическая характеристика.

Большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и др.) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них ничтожно мал.

Плотность большинства каменных материалов колеблется от 2,2 до 3,3 г/см³ органических материалов от 0,9 до 1,6 и металлов от 7,25 до 7,85 г/см³.

Стандартный метод определения истинной плотности предусматривает измельчение материала в порошок и определение V с помощью объёмомера Ле-Шателье или пикнометра по величине объема вытесненной жидкости известной массой этого порошка.

Для устранения замкнутых пор материал измельчают так, чтобы он проходил через сито с отверстиями Ø 0,2 мм; для исключения влаги просеянный материал высушивают при температуре 105…110 ^оС до постоянной массы.

Объёмомер заполняют жидкостью до нижней метки и засыпают измельченный образец до тех пор, пока уровень жидкости не поднимется до верхней метки. Это означает, что образец занял объём V, равный объёму, заключенному между нижней и верхней метками прибора. Для удаления воздуха из материала навеску подвергают вакуумированию в течение часа или кипячению в течение 20 минут.

При определении объёмов материалов, не реагирующих с водой, объёмомер или пикнометр заполняют дистиллированной водой, для вычисления объёма материалов, реагирующих с водой (гипс, цемент), применяют бензин, керосин или безводный спирт. Плотность жидких и вязких строительных материалов определяют с помощью ареометра.

1.1. Определение истинной плотности с помощью объёмомера

Ле-Шателье

Приборы и материалы: объёмомер Ле-Шателье, весы технические с разновесами, фарфоровая чашка, эксикатор, сушильный шкаф, песчаная баня, фарфоровая ступка с пестиком, вакуумнасос, стеклянный сосуд (эксикатор) с крышкой.

Методика проведения опыта

От средней пробы материала дроблёного известняка, керамзита или кирпича отбирают около 200 г., измельчают до крупности частиц 1,2 мм, тщательно перемешивают, после чего отвешивают навеску около 150 г. Навеску измельчают в ступке в порошок до полного прохождения через сито с сеткой №140.

Пробу высыпают в чашку, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе, после чего отделяют навеску равной 80 г. и определяют плотность.

Для проведения испытания объёмомер наполняют жидкостью, чтобы уровень её по нижнему мениску доходил до черты 0-0. Навеску массой 80 г взвешивают вместе с чашкой с точностью до 0,1 г. Порошок высыпают в объёмомер ложечкой или совочком небольшими равномерными порциями, пока уровень жидкости в объёмомере (по нижнему мениску) не поднимется до верхней черты.

Чтобы удалить пузырьки воздуха из материала, объёмомер несколько раз энергично поворачивают вокруг вертикальной оси. Остаток порошка с чашкой взвешивают.

По разности между массой порошка с чашкой после опыта и массой чашки с материалом до опыта определяют массу всыпанного материала, полный объём, которого равен 20 см³. Результат опыта записывают в табл. 1.1.

Рис. 1.1. Объёмомер Ле-Шателье

Таблица 1.1