Dans de nombreuses industries, ainsi que dans la construction et l'agriculture, le concept de "densité des matériaux" est utilisé. Il s'agit d'une valeur calculée, qui est le rapport de la masse d'une substance au volume qu'elle occupe. Connaissant un tel paramètre, par exemple, pour le béton, les constructeurs peuvent en calculer la quantité requise lors du coulage de diverses structures en béton armé: blocs de construction, plafonds, murs monolithiques, colonnes, sarcophages de protection, piscines, écluses et autres objets.
Comment déterminer la densité
Il est important de noter que lors de la détermination de la densité des matériaux de construction, vous pouvez utiliser des tableaux de référence spéciaux, où ces valeurs sont données pour diverses substances. Des méthodes de calcul et des algorithmes ont également été développés pour permettre d'obtenir ces données dans la pratique en l'absence d'accès aux matériaux de référence.
Densité déterminée à partir de:
- corps liquides avec un appareil hydromètre (par exemple, le processus bien connu de mesure des paramètres de l'électrolyte d'une batterie de voiture);
- substances solides et liquides utilisant la formule avec des données de masse initiales connues etvolume.
Tous les calculs indépendants, bien sûr, auront des inexactitudes, car il est difficile de déterminer de manière fiable le volume si le corps a une forme irrégulière.
Erreurs dans les mesures de densité
Afin de calculer avec précision la densité du matériau, les éléments suivants doivent être pris en compte:
- L'erreur est systématique. Il apparaît constamment ou peut changer selon une certaine loi au cours de plusieurs mesures d'un même paramètre. Associé à l'erreur de l'échelle de l'instrument, à la faible sensibilité de l'appareil ou au degré de précision des formules de calcul. Ainsi, par exemple, en déterminant le poids corporel à l'aide de poids et en ignorant l'effet de la flottabilité, les données sont approximatives.
- L'erreur est aléatoire. Elle est causée par des raisons entrantes et a un effet différent sur la fiabilité des données déterminées. Changements de température ambiante, pression atmosphérique, vibrations dans la pièce, rayonnement invisible et vibrations de l'air - tout cela se reflète dans les mesures. Il est totalement impossible d'éviter une telle influence.
- Erreur d'arrondi des valeurs. Lors de l'obtention de données intermédiaires dans le calcul de formules, les nombres comportent souvent de nombreux chiffres significatifs après la virgule. La nécessité de limiter le nombre de ces caractères implique l'apparition d'une erreur. Cette imprécision peut être partiellement réduite en laissant dans les calculs intermédiaires plusieurs ordres de grandeur de plus que ne l'exige le résultat final.
- Les erreurs d'inattention (manquements) sont dues à des erreurscalculs, inclusion incorrecte des limites de mesure ou de l'appareil dans son ensemble, illisibilité des enregistrements de contrôle. Les données obtenues de cette manière peuvent différer fortement de calculs similaires. Par conséquent, ils doivent être supprimés et le travail refait.
Mesure de densité réelle
Compte tenu de la densité du matériau de construction, vous devez tenir compte de sa vraie valeur. C'est-à-dire lorsque la structure de la substance d'un volume unitaire ne contient pas de coquilles, de vides et d'inclusions étrangères. En pratique, il n'y a pas d'uniformité absolue lorsque, par exemple, du béton est coulé dans un moule. Pour déterminer sa résistance réelle, qui dépend directement de la densité du matériau, les opérations suivantes sont effectuées:
- La structure est broyée à l'état de poudre. À ce stade, débarrassez-vous des pores.
- Sécher dans un four à une température de plus de 100 degrés, l'humidité restante est éliminée de l'échantillon.
- Refroidir à température ambiante et passer à travers un tamis fin à mailles de 0,20 x 0,20 mm pour uniformiser la poudre.
- L'échantillon résultant est pesé sur une balance électronique de haute précision. Le volume est calculé dans un compteur volumétrique en plongeant dans une structure liquide et en mesurant le liquide déplacé (analyse pycnométrique).
Le calcul s'effectue selon la formule:
p=m/V
où m est la masse de l'échantillon en g;
V – volume en cm3.
La mesure de la densité en kg/m est souvent applicable3.
Densité moyenne des matériaux
Àpour déterminer le comportement des matériaux de construction dans des conditions de fonctionnement réelles sous l'influence de l'humidité, des températures positives et négatives, des charges mécaniques, vous devez utiliser la densité moyenne. Il caractérise l'état physique des matériaux.
Si la vraie densité est une valeur constante et ne dépend que de la composition chimique et de la structure du réseau cristallin de la substance, alors la densité moyenne est déterminée par la porosité de la structure. Il représente le rapport de la masse du matériau à l'état homogène au volume d'espace occupé dans les conditions naturelles.
La densité moyenne donne à l'ingénieur une idée de la résistance mécanique, du degré d'absorption d'humidité, de la conductivité thermique et d'autres facteurs importants utilisés dans la construction des éléments.
Le concept de densité apparente
Introduit pour l'analyse des matériaux de construction en vrac (sable, gravier, argile expansée, etc.). L'indicateur est important pour calculer l'utilisation rentable de certains composants du mélange de construction. Il montre le rapport de la masse d'une substance au volume qu'elle occupe dans un état de structure lâche.
Par exemple, si la densité apparente d'un matériau granulaire et la densité moyenne des grains sont connues, il est facile de déterminer le paramètre de vide. Dans la fabrication du béton, il est plus opportun d'utiliser une charge (gravier, pierre concassée, sable), qui a une porosité inférieure de la matière sèche, car le matériau de base en ciment sera utilisé pour le remplir, ce qui augmentera le coût.
Indicateursdensités de certains matériaux
Si nous prenons les données calculées de certaines tables, alors dans celles-ci:
- La densité des matériaux en pierre, qui contiennent des oxydes de calcium, de silicium et d'aluminium, varie de 2400 à 3100 kg par m3.
- Bois sur support cellulosique - 1550 kg par m3.
- Organiques (carbone, oxygène, hydrogène) - 800-1400 kg par m3.
- Métaux: acier - 7850, aluminium - 2700, plomb - 11300 kg par m3.
Avec les technologies modernes de construction de bâtiments, l'indice de densité des matériaux est important du point de vue de la résistance des structures porteuses. Toutes les fonctions d'isolation thermique et d'étanchéité à l'humidité sont assurées par des matériaux à faible densité à structure à cellules fermées.
