Определение истинной и средней плотности строительных материалов

Истинной плотностью материала называют физическую величину, равную отношению массы материала к его объему в абсолютно плотном состоянии: r = m/V. Основная единица плотности кг/м³, но допускается и г/см³. Для определения r нужно измерить m и V. Массу определяют взвешиванием, а объем пикнометром, который представляет собой обычную стеклянную колбу объемом 150 см³ с узкой шейкой, имеющей шаровидное уширение в средней части. На шейке колбы выше и ниже этого уширения нанесены две черты, объем между которыми равен 20 см³, а сама шейка градуирована (цена деления 0,1 см³). Если материал не реагирует с водой, то прибор до нижней нулевой отметки заполняется дистиллированной водой, а если реагирует, то керосином или спиртом. Пикнометр при измерениях помещают в сосуд с водой, имеющей температуру 20°С. Материал высушивают в сушильном шкафу при 105-110°С, тонко измельчают, просеивают через сито 0,2 и снова подсушивают. Для опыта берут навеску с массой m = 80 г, которую взвешивают с точностью 10 мг и насыпают в пикнометр небольшими порциями до тех пор, пока уровень воды не поднимется до верхней черты. Затем взвешиванием определяют массу остатка m ₁ и определяют истинную плотность по формуле r = (m – m ₁)/ V, где V – объем воды, вытесненной порошком (~20 см³). Вычисление делают с точностью 0,01 кг/м³.

Средней плотностью r₀ называют отношение массы материала в его естественном состоянии, т.е. вместе с порами, к его объему. Величину r₀ для образцов правильной геометрической формы, предварительно высушенных, определяют путем их взвешивания и измерения геометрических размеров. Определение r₀ для образцов неправильной геометрической формы проводят путем гидростатического взвешивания, либо путем измерения объема жидкости, вытесненной образцом, с использованием объемомера. Образец предварительно высушивают и взвешивают на технических вecaх. Зaтeм перед опытами его насыщают водой, чтобы закрыть поры (кипячение 2 ч или выдержка 24 ч при комнатной температуре) и снова взвешивают на технических весах (находят m ₁).

Определение r₀ на гидростатических весах основано на выполнении закона Авогадро, согласно которому

m ₂ q = m ₁ q - r_в× V _в ×q,

где m ₁ – масса "мокрого" образца, взвешенного на воздухе, m ₂ - взвешенного в воде, V _в - объем воды, вытесненной материалом, r_в = l – плотность воды.

Из данного выражения находят V _в, а затем и среднюю плотность:

r₀ = m /(m ₁ – m ₂)

Схема опыта показана на рисунке1.

Определение r₀ при помощи объемомера основано на измерении объема воды, вытесненной телом, который равен объему самого тела. Его находят при помощи бюретки (см. рис. 2).