في العديد من الصناعات ، وكذلك في البناء والزراعة ، يتم استخدام مفهوم "كثافة المواد". هذه قيمة محسوبة ، وهي نسبة كتلة المادة إلى الحجم الذي تشغله. معرفة مثل هذه المعلمة ، على سبيل المثال ، للخرسانة ، يمكن للبناة حساب الكمية المطلوبة منها عند صب العديد من الهياكل الخرسانية المسلحة: كتل البناء ، والسقوف ، والجدران المتجانسة ، والأعمدة ، والتوابيت الواقية ، والمسابح ، والممرات المائية وغيرها من الأشياء.
كيفية تحديد الكثافة
من المهم ملاحظة أنه عند تحديد كثافة مواد البناء ، يمكنك استخدام جداول مرجعية خاصة ، حيث يتم إعطاء هذه القيم للمواد المختلفة. كما تم تطوير طرق الحساب والخوارزميات التي تجعل من الممكن الحصول على مثل هذه البيانات في الممارسة العملية إذا لم يكن هناك وصول إلى المواد المرجعية.
الكثافة محددة من:
- أجسام سائلة بجهاز مقياس كثافة السوائل (على سبيل المثال ، العملية المعروفة لقياس معلمات المنحل بالكهرباء لبطارية السيارة) ؛
- المواد الصلبة والسائلة باستخدام الصيغة مع بيانات الكتلة الأولية المعروفة والحجم
جميع الحسابات المستقلة ، بالطبع ، بها أخطاء ، لأنه من الصعب تحديد الحجم بشكل موثوق إذا كان الجسم له شكل غير منتظم.
أخطاء في قياسات الكثافة
من أجل حساب كثافة المادة بدقة ، يجب مراعاة ما يلي:
- الخطأ منهجي. يظهر باستمرار أو يمكن أن يتغير وفقًا لقانون معين في عملية عدة قياسات لنفس المعلمة. يرتبط بخطأ مقياس الجهاز أو حساسية منخفضة للجهاز أو درجة دقة معادلات الحساب. لذلك ، على سبيل المثال ، تحديد وزن الجسم باستخدام الأوزان وتجاهل تأثير الطفو ، فإن البيانات تقريبية.
- الخطأ عشوائي. إنه ناتج عن أسباب واردة وله تأثير مختلف على موثوقية البيانات التي يتم تحديدها. التغيرات في درجة الحرارة المحيطة والضغط الجوي والاهتزازات في الغرفة والإشعاع غير المرئي وذبذبات الهواء - كل هذا ينعكس في القياسات. من المستحيل تماما تجنب مثل هذا التأثير
- خطأ في تقريب القيم. عند الحصول على بيانات وسيطة في حساب الصيغ ، غالبًا ما تحتوي الأرقام على العديد من الأرقام المهمة بعد الفاصلة العشرية. تشير الحاجة إلى تحديد عدد هذه الأحرف إلى ظهور خطأ. يمكن تقليل عدم الدقة هذا جزئيًا عن طريق ترك عدة أوامر من حيث الحجم أكبر مما تتطلبه النتيجة النهائية في الحسابات الوسيطة.
- أخطاء الإهمال (يخطئ) ناتجة عن خطأالحسابات ، التضمين غير الصحيح لحدود القياس أو الجهاز ككل ، عدم وضوح سجلات التحكم. يمكن أن تختلف البيانات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة بشكل حاد عن الحسابات المماثلة. لذلك يجب حذفها وانجاز العمل من جديد.
قياس الكثافة الحقيقية
بالنظر إلى كثافة مواد البناء ، يجب أن تأخذ في الاعتبار قيمتها الحقيقية. أي عندما لا تحتوي بنية مادة وحدة الحجم على أغلفة وفراغات وشوائب غريبة. من الناحية العملية ، لا يوجد تجانس مطلق عند صب الخرسانة في قالب على سبيل المثال. لتحديد قوتها الحقيقية ، والتي تعتمد بشكل مباشر على كثافة المادة ، يتم تنفيذ العمليات التالية:
- الهيكل مطحون إلى حالة مسحوق. في هذه المرحلة تخلصي من المسام
- تجف في فرن عند درجة حرارة تزيد عن 100 درجة ، تتم إزالة الرطوبة المتبقية من العينة.
- بارد لدرجة حرارة الغرفة وتمر عبر منخل ناعم بحجم شبكة 0.20 × 0.20 مم ، مما يعطي التوحيد للمسحوق.
- يتم وزن العينة الناتجة على ميزان إلكتروني عالي الدقة. يُحسب الحجم بالمقياس الحجمي عن طريق الغمر في هيكل سائل وقياس السائل النازح (تحليل قياس الكثافة).
يتم الحساب وفقًا للصيغة:
p=م / ف
حيث m هي كتلة العينة في g ؛
V - الحجم في سم3.
قياس الكثافة بالكيلو جرام / م غالبًا ما يكون قابلاً للتطبيق3.
متوسط كثافة المواد
للتحديد كيفية تصرف مواد البناء في ظروف التشغيل الحقيقية تحت تأثير الرطوبة ودرجات الحرارة الإيجابية والسلبية والأحمال الميكانيكية ، تحتاج إلى استخدام متوسط الكثافة. يميز الحالة المادية للمواد.
إذا كانت الكثافة الحقيقية قيمة ثابتة وتعتمد فقط على التركيب الكيميائي وهيكل الشبكة البلورية للمادة ، فإن متوسط الكثافة يتحدد بمسامية الهيكل. يمثل نسبة كتلة المادة في حالة متجانسة إلى حجم المساحة المشغولة في الظروف الطبيعية.
متوسط الكثافة يعطي المهندس فكرة عن القوة الميكانيكية ودرجة امتصاص الرطوبة والتوصيل الحراري وعوامل مهمة أخرى تستخدم في تكوين العناصر.
مفهوم الكثافة الظاهرية
مقدمة لتحليل مواد البناء السائبة (الرمل ، الحصى ، الطين الممتد ، إلخ). المؤشر مهم لحساب الاستخدام الفعال من حيث التكلفة لمكونات معينة من خليط البناء. يوضح نسبة كتلة مادة ما إلى الحجم الذي تشغله في حالة بنية فضفاضة.
على سبيل المثال ، إذا كانت الكثافة الظاهرية لمادة حبيبية ومتوسط كثافة الحبوب معروفة ، فمن السهل تحديد معامل الفراغ. في صناعة الخرسانة ، من الأنسب استخدام مادة مالئة (حصى ، حجر مكسر ، رمل) ، والتي لها مسامية أقل للمادة الجافة ، حيث سيتم استخدام مادة الأسمنت الأساسية لملئها ، مما سيزيد من التكلفة
مؤشراتكثافات بعض المواد
إذا أخذنا البيانات المحسوبة لبعض الجداول ، ففيها:
- كثافة المواد الحجرية التي تحتوي على أكاسيد الكالسيوم والسيليكون والألمنيوم ، تتراوح من 2400 إلى 3100 كجم لكل متر3.
- خشب مع دعم السليلوز - 1550 كجم لكل متر3.
- المواد العضوية (كربون ، أكسجين ، هيدروجين) - 800-1400 كجم لكل م3.
- المعادن: فولاذ - 7850 ، ألومنيوم - 2700 ، رصاص - 11300 كجم لكل متر مربع3.
مع تقنيات تشييد المباني الحديثة ، يعتبر مؤشر كثافة المواد مهمًا من وجهة نظر قوة الهياكل الحاملة. يتم تنفيذ جميع وظائف العزل الحراري والعزل للرطوبة بواسطة مواد منخفضة الكثافة ذات هيكل خلية مغلقة.
