Материал: 2104
Для расчета истинной плотности материала его нужно получить в абсолютно плотном состоянии. Простейший способ получить такой материал – измельчить его так, чтобы каждая частица не имела внутри себя пор. Чем выше тонкость измельчения, тем точнее будет определение плотности вещества, из которого состоит материал.
Для определения истинной плотности материал предварительно дробят, измельчают до тонкого порошка, просеивают и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 – 110 °С до постоянной массы.
Истинную плотность определяют пикнометрическим методом или с помощью прибора Ле Шателье.
1. Пикнометрический метод
Материалы и оборудование: измельченный материал (указать), дистиллированная вода, пикнометр (рис. 2), технические весы, песчаная баня, стеклянная воронка, пипетка, сухая салфетка.
|
|
|
Ход работы: |
|
|
|
И |
|
|
1. Взвесить чистый сухой пикнометр. Взве- |
|
|
шивание производить с точностью до 0,01 г. |
||
|
|
|
Д |
|
|
2. Отвесить навеску порошка массой 10 г и |
|
|
высыпать его с помощью воронки в пикнометр. |
||
|
|
3. ВзвеситьАпикнометр с порошком. |
|
|
|
4. Налить в пикнометр дистиллированную |
|
|
|
б |
|
|
воду комнатной температуры на 1/3 широкой |
||
|
части колбы. |
|
|
|
и |
|
|
|
|
5. Поставить пикнометр в слегка наклон- |
|
|
ном положении на песчаную баню и кипятить |
||
Рис. 2. Пикнометр |
его содержимое в течение 15 – 20 мин для удале- |
||
С |
|
|
|
|
ния пузырьков воздуха. |
||
6.Охладить пикнометр с содержимым до комнатной температуры.
7.Долить пикнометр до риски (100 мл) дистиллированной водой, обтереть снаружи досуха салфеткой и взвесить.
8.Освободить пикнометр от содержимого и тщательно промыть
водой.
9.Заполнить пикнометр до черты дистиллированной водой, об-
тереть снаружи досуха салфеткой и взвесить.
Работа должна выполняться с особой тщательностью, так как ошибка во взвешивании влечет за собой получение неверного результата.
10. Вычислить истинную плотность 
, г/см3, по формуле
где 
– масса пустого пикнометра, г; 
– масса пикнометра с порошком, г;
– масса пикнометра с порошком и водой, г; 
– масса пикнометра с водой, г; 
– плотность воды, г/см3.
11. Результаты испытаний и вычислений занести в табл. 1. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
И |
|
Таблица 1 |
|||
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
||
Результаты определения истинной плотности материала |
|
|
|||||||||
|
|
пикнометрическим методом |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
А |
|
|
|
Среднее |
|||
|
, |
, |
|
, |
, |
|
, |
|
|
|
|
Материал |
|
|
б |
|
|
|
|
3 |
значение |
||
|
опыта |
г |
г |
г |
|
г |
|
г/см |
г/см3 |
|
кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт повтор ть дважды. Расхождение между результатами двух определений не должно быть более 0,02 г/см3. В случае больших расхождений производят третье определение и принимают для расчета два ближайших значения. За результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных испытаний.
2. Ускоренный метод с использованием прибора Ле Шателье
Материалы и оборудование: измельченный материал (указать), дистиллированная вода, прибор Ле Шателье (рис. 3), технические весы.
Ход работы:
1. Заполнить прибор водой до нижней отметки. Уровень воды определяют по нижнему мениску.
2.Отвесить навеску порошка массой 50 г.
3.Всыпать навеску через воронку прибора небольшими порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не поднимется до риски с делением 20 мл или с другим делением в пределах верхней градуированной части прибора.
4.Взвесить остаток порошка, не вошедший в
прибор.
|
5. |
Определить объем воды, |
вытесненной |
|
|
порошком по градуированной шкале. |
|
||
|
6. |
Вычислить истинную плотность , г/см3, |
||
Рис. 3. Прибор |
по формуле |
|
|
|
Ле Шателье |
|
И |
|
|
|
|
|
||
где – масса высушенной навески порошка, г; |
– масса остатка, г; |
|||
– объем воды, вытесненной порошком, определяемый по градуиро- |
|||||||||||||
|
3 |
. |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
||
ванной шкале, см |
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7. Результаты испытаний и вычисленийДзанести в табл. 2. |
|||||||||||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
||||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Результаты определен я истинной плотности материала |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
на пр боре Ле Шателье |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
, |
|
|
, |
, |
|
, |
Среднее |
||
Материал |
|
|
|
|
|
значение |
|||||||
опыта |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
||||
|
|
г |
|
|
|
г |
см |
|
г/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
г/см3 |
|
кг/м3 |
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт повторить дважды. Расхождение между результатами двух определений не должно быть более 0,02 г/см3. За результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных испытаний.
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение, формулу и единицы измерения истинной плотности материала.
2.Почему при определении истинной плотности материал измельчают?
3.Назовите методы определения истинной плотности; их достоинства и недостатки; применяемые приборы.
4.С какой целью кипятят смесь воды и порошка при определении истинной плотности материала с помощью пикнометра?
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ
Цель работы: определить среднюю плотность материалов на
образцах правильной и неправильной геометрической формы. |
|
3 |
И |
Теоретическая часть |
|
|
Д |
Средняя плотность (плотность) – масса единицы объема материала в естественном состоянии, включая имеющиеся в нем поры (см.
рис. 1).
Средняя плотность 
, кг/м , определяется по формуле
|
|
б |
|
|
и |
А– о ъем материала в естественном со- |
|
где – масса матер ала, кг; |
|||
стоянии, м3. |
С |
|
|
Большинство стро тельных материалов имеют поры, поэтому их средняя плотность всегда меньше истинной. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума) истинная и средняя плотность равны, так как объемы пор очень малы.
Средняя плотность неявляется величиной постоянной и зависит от пористости материала и влажности окружающей среды.
Средняя плотность строительных материалов колеблется в очень широких пределах – от 20 кг/м3 (некоторые теплоизоляционные материалы) до 2800 (гранит) и 7850 кг/м3 (сталь). От средней плотности материала во многом зависят его физико-механические свойства, например прочность и теплопроводность.
Значение средней плотности материала используют при определении его пористости, массы и размеров строительных конструкций, а также для подсчета транспортных расходов.
Образцы перед испытанием очищают металлической щеткой,
обтирают сухой тряпкой, высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 110 °С до постоянной массы.
Метод определения средней плотности зависит от геометрической формы образца материала: правильной (куб, параллелепипед или цилиндр) и неправильной.
1. Определение средней плотности образцов правильной
геометрической формы
Материалы и оборудование: образцы материала (указать), штангенциркуль или металлическая линейка, технические весы.
|
Ход работы: |
И |
1. Измерить образец. |
|
|
|
|
|
Образцы с размером до 100 мм измеряют с точностью до 0,1 мм, |
||
|
Д |
|
размером 100 мм и более – с точностью до 1,0 мм. |
||
Каждую грань образца кубической или близкой к ней формы |
||
измеряют в трех местах (а1, а2, а3; b1, b2, b3; h1, h2, h3) по ширине и вы- |
|||
|
|
А |
|
соте (рис. 4, а). За окончательный результат принимают среднее |
|||
арифметическое трех измерений каждой грани. |
|
||
|
б |
|
|
и |
|
|
|
С |
|
|
|
а |
|
|
б |
Рис. 4. Схемы измерения образца:
а – кубической формы; б – цилиндрической формы
На каждой из параллельных плоскостей образца цилиндрической формы проводят два взаимно перпендикулярных диаметра (d1, d2, d3, d4) и измеряют их; кроме того, измеряют диаметры средней части цилиндра (d5, d6) в середине его высоты (рис. 4, б). За окончательный результат принимают среднее арифметическое шести изме-