در بسیاری از صنایع و همچنین در ساخت و ساز و کشاورزی از مفهوم "تراکم مواد" استفاده می شود. این یک مقدار محاسبه شده است، که نسبت جرم یک ماده به حجمی است که آن را اشغال می کند. با دانستن چنین پارامتری، به عنوان مثال، برای بتن، سازندگان می توانند مقدار مورد نیاز آن را هنگام ریختن سازه های بتن مسلح مختلف محاسبه کنند: بلوک های ساختمانی، سقف ها، دیوارهای یکپارچه، ستون ها، تابوت های محافظ، استخرها، دریچه ها و سایر اشیاء..
چگونگی تعیین چگالی
توجه به این نکته ضروری است که هنگام تعیین چگالی مصالح ساختمانی، می توانید از جداول مرجع ویژه ای استفاده کنید که این مقادیر برای مواد مختلف آورده شده است. روش‌ها و الگوریتم‌های محاسباتی نیز توسعه یافته‌اند که در صورت عدم دسترسی به مواد مرجع، دستیابی به چنین داده‌هایی را در عمل ممکن می‌سازد.
تراکم تعیین شده از:
- بدنه های مایع با دستگاه هیدرومتر (به عنوان مثال، فرآیند شناخته شده اندازه گیری پارامترهای الکترولیت باتری خودرو)؛
- مواد جامد و مایع با استفاده از فرمول با داده های جرم اولیه شناخته شده وحجم.
البته همه محاسبات مستقل دارای نادرستی هستند، زیرا اگر بدنه شکل نامنظمی داشته باشد، تعیین دقیق حجم دشوار است.
خطا در اندازه گیری چگالی
برای محاسبه دقیق چگالی مواد، باید موارد زیر را در نظر گرفت:
- خطا سیستماتیک است. به طور مداوم ظاهر می شود یا می تواند طبق یک قانون خاص در فرآیند چندین اندازه گیری از یک پارامتر تغییر کند. مرتبط با خطای مقیاس ابزار، حساسیت کم دستگاه یا میزان دقت فرمول های محاسباتی. بنابراین، برای مثال، تعیین وزن بدن با استفاده از وزنه ها و نادیده گرفتن اثر شناوری، داده ها تقریبی است.
- خطا تصادفی است. ناشی از دلایل ورودی است و تأثیر متفاوتی بر قابلیت اطمینان داده های تعیین شده دارد. تغییرات دمای محیط، فشار اتمسفر، ارتعاشات در اتاق، تشعشعات نامرئی و ارتعاشات هوا - همه اینها در اندازه گیری ها منعکس می شود. اجتناب از چنین تأثیری کاملاً غیرممکن است.
- خطا در گرد کردن مقادیر. هنگام به دست آوردن داده های میانی در محاسبه فرمول ها، اعداد اغلب دارای ارقام مهم زیادی بعد از نقطه اعشار هستند. نیاز به محدود کردن تعداد این کاراکترها حاکی از ظهور یک خطا است. این عدم دقت را می توان تا حدی با گذاشتن چندین مرتبه بزرگی بیشتر از مقدار مورد نیاز در محاسبات میانی کاهش داد.
- خطاهای بی احتیاطی (اشتباهات) ناشی از اشتباه استمحاسبات، درج نادرست محدودیت های اندازه گیری یا دستگاه به عنوان یک کل، ناخوانا بودن سوابق کنترل. داده های به دست آمده از این طریق می تواند به شدت با محاسبات مشابه متفاوت باشد. بنابراین، آنها باید حذف شوند و کار دوباره انجام شود.
اندازه گیری چگالی واقعی
با توجه به تراکم مصالح ساختمانی، باید ارزش واقعی آن را در نظر بگیرید. یعنی زمانی که ساختار ماده یک واحد حجم شامل پوسته ها، حفره ها و اجزای خارجی نباشد. در عمل زمانی که مثلاً بتن در قالب ریخته می شود یکنواختی مطلق وجود ندارد. برای تعیین استحکام واقعی آن، که مستقیماً به چگالی ماده بستگی دارد، عملیات زیر انجام می شود:
- ساختار به حالت پودر تبدیل می شود. در این مرحله از شر منافذ خلاص شوید.
- در فر با دمای بالای 100 درجه خشک کنید، رطوبت باقیمانده از نمونه گرفته می شود.
- تا دمای اتاق خنک شود و از الک ریز با اندازه مش 0.20 در 0.20 میلی متر رد کنید و پودر را یکنواخت کنید.
- نمونه به دست آمده روی ترازوی الکترونیکی با دقت بالا وزن می شود. حجم در یک متر حجمی با غوطه ور شدن در ساختار مایع و اندازه گیری مایع جابجا شده (تحلیل پیکنومتری) محاسبه می شود.
محاسبه طبق فرمول انجام می شود:
p=m/V
جایی که m جرم نمونه بر حسب گرم است؛
V - حجم به سانتی متر3.
اندازه گیری چگالی بر حسب کیلوگرم بر متر اغلب قابل استفاده است3.
تراکم متوسط مواد
بهبرای تعیین نحوه رفتار مصالح ساختمانی در شرایط عملیاتی واقعی تحت تأثیر رطوبت، دماهای مثبت و منفی، بارهای مکانیکی، باید از چگالی متوسط استفاده کنید. وضعیت فیزیکی مواد را مشخص می کند.
اگر چگالی واقعی یک مقدار ثابت است و فقط به ترکیب شیمیایی و ساختار شبکه کریستالی ماده بستگی دارد، چگالی متوسط با تخلخل ساختار تعیین می شود. نسبت جرم ماده در حالت همگن به حجم فضای اشغال شده در شرایط طبیعی را نشان می دهد.
چگالی متوسط به مهندس ایده ای از استحکام مکانیکی، درجه جذب رطوبت، هدایت حرارتی و سایر عوامل مهم مورد استفاده در ساخت عناصر می دهد.
مفهوم چگالی ظاهری
برای تجزیه و تحلیل مصالح ساختمانی حجیم (ماسه، شن، خاک رس منبسط شده و غیره) معرفی شده است. این شاخص برای محاسبه استفاده مقرون به صرفه از اجزای خاصی از مخلوط ساختمان مهم است. نسبت جرم یک ماده را به حجمی که در حالت سست اشغال می کند نشان می دهد.
برای مثال، اگر چگالی ظاهری یک ماده دانه‌ای و چگالی متوسط دانه‌ها مشخص باشد، تعیین پارامتر voidage آسان است. در ساخت بتن بهتر است از پرکننده (شن، سنگ خرد شده، ماسه) استفاده شود که تخلخل ماده خشک کمتری داشته باشد، زیرا برای پرکردن آن از ماده سیمان پایه استفاده می شود که هزینه را افزایش می دهد..
شاخص‌هاچگالی برخی مواد
اگر داده های محاسبه شده برخی جداول را در نظر بگیریم، در آنها:
- چگالی مواد سنگی که حاوی اکسیدهای کلسیم، سیلیکون و آلومینیوم هستند، از 2400 تا 3100 کیلوگرم در متر متغیر است3.
- چوب با پوشش سلولزی - 1550 کیلوگرم در متر3.
- ارگانیک (کربن، اکسیژن، هیدروژن) - 800-1400 کیلوگرم در متر3.
- فلزات: فولاد - 7850، آلومینیوم - 2700، سرب - 11300 کیلوگرم در متر3.
با فناوری های مدرن ساخت و ساز ساختمان، شاخص تراکم مصالح از نقطه نظر مقاومت سازه های باربر مهم است. تمام عملکردهای عایق حرارتی و ضد رطوبت توسط مواد کم چگالی با ساختار سلول بسته انجام می شود.
