In vielen Branchen, aber auch im Bauwesen und in der Landwirtschaft, wird der Begriff „Materialdichte“verwendet. Dies ist ein berechneter Wert, der das Verhältnis der Masse einer Substanz zum Volumen darstellt, das sie einnimmt. Mit der Kenntnis eines solchen Parameters, beispielsweise für Beton, können Bauherren die erforderliche Menge beim Gießen verschiedener Stahlbetonkonstruktionen berechnen: Bausteine, Decken, monolithische Wände, Säulen, schützende Sarkophage, Becken, Schleusen und andere Objekte.
So bestimmen Sie die Dichte
Es ist wichtig zu beachten, dass Sie bei der Bestimmung der Dichte von Baustoffen spezielle Referenztabellen verwenden können, in denen diese Werte für verschiedene Stoffe angegeben sind. Es wurden auch Berechnungsmethoden und Algorithmen entwickelt, die es ermöglichen, solche Daten in der Praxis zu erh alten, wenn kein Zugang zu Referenzmaterialien besteht.
Dichte ermittelt aus:
- flüssige Körper mit einem Hydrometer (z. B. das bekannte Verfahren zur Messung der Parameter des Elektrolyts einer Autobatterie);
- feste und flüssige Stoffe nach der Formel mit bekannten Anfangsmassenangaben undlautstärke.
Alle unabhängigen Berechnungen weisen natürlich Ungenauigkeiten auf, da es schwierig ist, das Volumen zuverlässig zu bestimmen, wenn der Körper eine unregelmäßige Form hat.
Fehler bei Dichtemessungen
Um die Dichte des Materials genau zu berechnen, muss Folgendes berücksichtigt werden:
- Der Fehler ist systematisch. Sie tritt ständig auf oder kann sich bei mehreren Messungen desselben Parameters nach einem bestimmten Gesetz ändern. Verbunden mit dem Fehler der Instrumentenskala, der geringen Empfindlichkeit des Geräts oder dem Genauigkeitsgrad der Berechnungsformeln. Wenn Sie also beispielsweise das Körpergewicht mithilfe von Gewichten bestimmen und den Effekt des Auftriebs ignorieren, sind die Daten ungefähr.
- Der Fehler ist zufällig. Es wird durch eingehende Gründe verursacht und wirkt sich unterschiedlich auf die Zuverlässigkeit der ermittelten Daten aus. Änderungen der Umgebungstemperatur, des atmosphärischen Drucks, Vibrationen im Raum, unsichtbare Strahlung und Luftvibrationen – all dies spiegelt sich in den Messungen wider. Es ist völlig unmöglich, sich einer solchen Beeinflussung zu entziehen.
- Fehler beim Runden von Werten. Bei der Gewinnung von Zwischendaten bei der Berechnung von Formeln haben Zahlen oft viele signifikante Nachkommastellen. Die Notwendigkeit, die Anzahl dieser Zeichen zu begrenzen, impliziert das Auftreten eines Fehlers. Diese Ungenauigkeit kann teilweise verringert werden, indem in Zwischenrechnungen mehrere Größenordnungen mehr belassen werden, als das Endergebnis erfordert.
- Unachtsame Fehler (Verfehlungen) sind auf Fehler zurückzuführenBerechnungen, falsche Einbeziehung von Messgrenzen oder des gesamten Geräts, Unleserlichkeit von Kontrollprotokollen. Die so gewonnenen Daten können stark von ähnlichen Berechnungen abweichen. Daher sollten sie gelöscht und die Arbeit erneut durchgeführt werden.
Wahre Dichtemessung
In Anbetracht der Dichte des Baumaterials müssen Sie seinen wahren Wert berücksichtigen. Das heißt, wenn die Struktur der Substanz einer Volumeneinheit keine Schalen, Hohlräume und Fremdeinschlüsse enthält. In der Praxis gibt es keine absolute Gleichmäßigkeit, wenn beispielsweise Beton in eine Form gegossen wird. Um die tatsächliche Festigkeit zu bestimmen, die direkt von der Dichte des Materials abhängt, werden die folgenden Operationen durchgeführt:
- Die Struktur wird zu einem Pulverzustand gemahlen. Beseitigen Sie in diesem Stadium die Poren.
- Im Ofen bei über 100 Grad trocknen, die restliche Feuchtigkeit wird der Probe entzogen.
- Auf Raumtemperatur abkühlen und durch ein feines Sieb mit einer Maschenweite von 0,20 x 0,20 mm passieren, wodurch das Pulver einheitlich wird.
- Die resultierende Probe wird auf einer hochpräzisen elektronischen Waage gewogen. Das Volumen wird in einem volumetrischen Messgerät durch Eintauchen in eine Flüssigkeitsstruktur und Messen der verdrängten Flüssigkeit berechnet (pyknometrische Analyse).
Die Berechnung erfolgt nach der Formel:
p=m/V
wobei m die Masse der Probe in g ist;
V – Volumen in cm3.
Dichtemessung in kg/m ist oft anwendbar3.
Durchschnittliche Materialdichte
AnUm zu bestimmen, wie sich Baumaterialien unter realen Betriebsbedingungen unter dem Einfluss von Feuchtigkeit, positiven und negativen Temperaturen und mechanischen Belastungen verh alten, müssen Sie die durchschnittliche Dichte verwenden. Es charakterisiert den physikalischen Zustand von Materialien.
Wenn die wahre Dichte ein konstanter Wert ist und nur von der chemischen Zusammensetzung und Struktur des Kristallgitters der Substanz abhängt, dann wird die mittlere Dichte durch die Porosität der Struktur bestimmt. Es stellt das Verhältnis der Masse des Materials in einem homogenen Zustand zum Raumvolumen dar, das unter natürlichen Bedingungen eingenommen wird.
Die durchschnittliche Dichte gibt dem Ingenieur eine Vorstellung von der mechanischen Festigkeit, dem Grad der Feuchtigkeitsaufnahme, der Wärmeleitfähigkeit und anderen wichtigen Faktoren, die bei der Konstruktion von Elementen verwendet werden.
Das Konzept der Schüttdichte
Eingeführt für die Analyse von Schüttbaustoffen (Sand, Kies, Blähton etc.). Der Indikator ist wichtig für die Berechnung des wirtschaftlichen Einsatzes bestimmter Komponenten der Baumischung. Sie zeigt das Verhältnis der Masse eines Stoffes zum Volumen, das er im Zustand lockerer Struktur einnimmt.
Wenn zum Beispiel die Schüttdichte eines körnigen Materials und die durchschnittliche Dichte von Körnern bekannt sind, dann ist es einfach, den Voidage-Parameter zu bestimmen. Bei der Herstellung von Beton ist es zweckmäßiger, einen Füllstoff (Kies, Schotter, Sand) zu verwenden, der eine geringere Porosität der Trockenmasse aufweist, da das Basiszementmaterial zum Füllen verwendet wird, was die Kosten erhöht.
IndikatorenDichten einiger Materialien
Wenn wir die berechneten Daten einiger Tabellen nehmen, dann in ihnen:
- Die Dichte von Steinmaterialien, die Oxide von Kalzium, Silizium und Aluminium enth alten, variiert zwischen 2400 und 3100 kg pro m3.
- Holz mit Zelluloserücken - 1550 kg pro m3.
- Organika (Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff) - 800-1400 kg pro m3.
- Metalle: Stahl - 7850, Aluminium - 2700, Blei - 11300 kg pro m3.
Bei modernen Hochbautechnologien ist der Materialdichteindex aus Sicht der Festigkeit von Tragkonstruktionen wichtig. Alle wärmeisolierenden und feuchtigkeitsabweisenden Funktionen werden von Materialien mit niedriger Dichte und geschlossenzelliger Struktur übernommen.
