בתעשיות רבות, כמו גם בבנייה ובחקלאות, משתמשים במושג "צפיפות חומר". זהו ערך מחושב, שהוא היחס בין המסה של חומר לנפח שהוא תופס. בידיעה של פרמטר כזה, למשל, עבור בטון, בונים יכולים לחשב את הכמות הנדרשת ממנו בעת יציקת מבני בטון מזוין שונים: אבני בניין, תקרות, קירות מונוליטיים, עמודים, סרקופגים מגנים, בריכות, סליחות וחפצים אחרים.
איך לקבוע את הצפיפות
חשוב לציין כי בעת קביעת צפיפות חומרי בניין, ניתן להשתמש בטבלאות ייחוס מיוחדות, שבהן ערכים אלו ניתנים לחומרים שונים. כמו כן פותחו שיטות חישוב ואלגוריתמים המאפשרים להשיג נתונים כאלה בפועל אם אין גישה לחומרי עזר.
צפיפות נקבעת מ:
- גופים נוזליים עם התקן הידרומטר (לדוגמה, התהליך הידוע של מדידת הפרמטרים של האלקטרוליט של מצבר רכב);
- חומרים מוצקים ונוזליים המשתמשים בנוסחה עם נתוני מסה ראשוניים ידועים ונפח.
בכל החישובים העצמאיים, כמובן, יהיו אי דיוקים, מכיוון שקשה לקבוע בצורה מהימנה את הנפח אם לגוף יש צורה לא סדירה.
שגיאות במדידות צפיפות
כדי לחשב במדויק את צפיפות החומר, יש לקחת בחשבון את הדברים הבאים:
- השגיאה היא שיטתית. הוא מופיע כל הזמן או יכול להשתנות לפי חוק מסוים בתהליך של מספר מדידות של אותו פרמטר. קשור לשגיאה של סולם המכשיר, רגישות נמוכה של המכשיר או מידת הדיוק של נוסחאות החישוב. אז, למשל, קביעת משקל גוף באמצעות משקולות והתעלמות מהשפעת הציפה, הנתונים הם משוערים.
- השגיאה היא אקראית. זה נגרם מסיבות נכנסות ויש לו השפעה שונה על מהימנות הנתונים הנקבעים. שינויים בטמפרטורת הסביבה, לחץ אטמוספרי, רעידות בחדר, קרינה בלתי נראית ורעידות אוויר - כל זה בא לידי ביטוי במדידות. זה בלתי אפשרי לחלוטין להימנע מהשפעה כזו.
- שגיאה בעגל ערכים. כאשר משיגים נתוני ביניים בחישוב נוסחאות, למספרים יש לרוב ספרות משמעותיות רבות אחרי הנקודה העשרונית. הצורך להגביל את מספר התווים הללו מרמז על הופעת שגיאה. אי דיוק זה יכול להיות מופחת חלקית על ידי השארת חישובי ביניים מספר סדרי גודל יותר ממה שהתוצאה הסופית דורשת.
- שגיאות חסרות זהירות (החמצות) נובעות מטעותחישובים, הכללה שגויה של מגבלות מדידה או המכשיר בכללותו, אי קריאות רשומות בקרה. הנתונים המתקבלים בדרך זו יכולים להיות שונים מאוד מחישובים דומים. לכן, יש למחוק אותם ולבצע שוב את העבודה.
מדידת צפיפות אמיתית
בהתחשב בצפיפות חומר הבנייה, עליך לקחת בחשבון את הערך האמיתי שלו. כלומר, כאשר מבנה החומר של יחידת נפח אינו מכיל קונכיות, חללים ותכלילים זרים. בפועל, אין אחידות מוחלטת כאשר למשל יוצקים בטון לתבנית. כדי לקבוע את החוזק האמיתי שלו, התלוי ישירות בצפיפות החומר, מתבצעות הפעולות הבאות:
- המבנה נטחן למצב אבקה. בשלב זה, היפטר מנקבוביות.
- ייבוש בתנור בטמפרטורה של מעל 100 מעלות, הלחות שנותרה מוסרת מהדגימה.
- מצננים לטמפרטורת החדר ומעבירים דרך מסננת דקה בגודל רשת של 0.20 על 0.20 מ"מ, ומעניקים אחידות לאבקה.
- הדגימה המתקבלת נשקלת על משקל אלקטרוני ברמת דיוק גבוהה. הנפח מחושב במד נפח על ידי טבילה במבנה נוזלי ומדידת הנוזל שנעקר (ניתוח פיקנומטרי).
החישוב מתבצע לפי הנוסחה:
p=m/V
כאשר m היא המסה של המדגם ב-g;
V – כרך בס מ3.
מדידת צפיפות בק"ג/מ"ר ישימה לעתים קרובות3.
צפיפות חומר ממוצעת
לכדי לקבוע כיצד חומרי בניין מתנהגים בתנאי הפעלה אמיתיים בהשפעת לחות, טמפרטורות חיוביות ושליליות, עומסים מכניים, עליך להשתמש בצפיפות הממוצעת. זה מאפיין את המצב הפיזי של חומרים.
אם הצפיפות האמיתית היא ערך קבוע ותלויה רק בהרכב הכימי ובמבנה של סריג הגביש של החומר, אזי הצפיפות הממוצעת נקבעת לפי נקבוביות המבנה. הוא מייצג את היחס בין מסת החומר במצב הומוגנית לנפח החלל התפוס בתנאים טבעיים.
צפיפות ממוצעת נותנת למהנדס מושג לגבי החוזק המכני, מידת ספיגת הלחות, מוליכות תרמית וגורמים חשובים נוספים המשמשים בבניית אלמנטים.
המושג של צפיפות בצובר
הובא לניתוח של חומרי בניין בתפזורת (חול, חצץ, חימר מורחב וכו'). המדד חשוב לחישוב השימוש החסכוני ברכיבים מסוימים של תערובת הבניין. הוא מראה את היחס בין המסה של חומר לנפח שהוא תופס במצב של מבנה רופף.
לדוגמה, אם ידועים צפיפות הצבר של חומר גרגירי וצפיפות ממוצעת של גרגירים, קל לקבוע את פרמטר הריק. בייצור בטון, כדאי יותר להשתמש בחומר מילוי (חצץ, אבן כתוש, חול), בעל נקבוביות נמוכה יותר של החומר היבש, שכן חומר המלט הבסיסי ישמש למילויו, דבר שיייקר את העלות..
אינדיקטוריםצפיפות של חומרים מסוימים
אם ניקח את הנתונים המחושבים של כמה טבלאות, אז בהן:
- הצפיפות של חומרי האבן, המכילים תחמוצות של סידן, סיליקון ואלומיניום, נעה בין 2400 ל-3100 ק"ג למ"ר3.
- עץ עם גב תאית - 1550 ק"ג למ"ר3.
- אורגניזמים (פחמן, חמצן, מימן) - 800-1400 ק"ג למ"ר3.
- מתכות: פלדה - 7850, אלומיניום - 2700, עופרת - 11300 ק"ג למ"ר3.
עם טכנולוגיות מודרניות לבניית מבנים, מדד צפיפות החומר חשוב מנקודת המבט של חוזקם של מבנים נושאי עומס. כל פונקציות בידוד החום וההגנת רטיבות מבוצעות על ידי חומרים בצפיפות נמוכה עם מבנה תאים סגורים.
