Di banyak industri, serta dalam konstruksi dan pertanian, konsep "kepadatan material" digunakan. Ini adalah nilai yang dihitung, yang merupakan rasio massa suatu zat dengan volume yang ditempatinya. Mengetahui parameter seperti itu, misalnya, untuk beton, pembangun dapat menghitung jumlah yang diperlukan saat menuangkan berbagai struktur beton bertulang: balok bangunan, langit-langit, dinding monolitik, kolom, sarkofagus pelindung, kolam, pintu air, dan objek lainnya.
Cara menentukan kerapatan
Penting untuk dicatat bahwa ketika menentukan kepadatan bahan bangunan, Anda dapat menggunakan tabel referensi khusus, di mana nilai-nilai ini diberikan untuk berbagai zat. Metode perhitungan dan algoritme juga telah dikembangkan yang memungkinkan untuk memperoleh data tersebut dalam praktik jika tidak ada akses ke bahan referensi.
Kepadatan ditentukan dari:
- benda cair dengan perangkat hidrometer (misalnya, proses terkenal untuk mengukur parameter elektrolit aki mobil);
- zat padat dan cair menggunakan rumus dengan data massa awal yang diketahui danvolume.
Semua perhitungan independen, tentu saja, akan memiliki ketidakakuratan, karena sulit untuk menentukan volume secara andal jika tubuh memiliki bentuk yang tidak beraturan.
Kesalahan dalam pengukuran kepadatan
Untuk menghitung densitas material secara akurat, hal-hal berikut harus diperhitungkan:
- Kesalahannya sistematis. Itu muncul terus-menerus atau dapat berubah menurut hukum tertentu dalam proses beberapa pengukuran parameter yang sama. Terkait dengan kesalahan skala instrumen, sensitivitas perangkat yang rendah atau tingkat akurasi rumus perhitungan. Jadi, misalnya, menentukan berat badan menggunakan bobot dan mengabaikan efek daya apung, datanya adalah perkiraan.
- Kesalahannya acak. Hal ini disebabkan oleh alasan yang masuk dan memiliki pengaruh yang berbeda terhadap keandalan data yang ditentukan. Perubahan suhu lingkungan, tekanan atmosfer, getaran di dalam ruangan, radiasi tak terlihat dan getaran udara - semua ini tercermin dalam pengukuran. Sangat tidak mungkin untuk menghindari pengaruh seperti itu.
- Kesalahan dalam pembulatan nilai. Saat memperoleh data antara dalam perhitungan rumus, angka sering kali memiliki banyak angka penting setelah titik desimal. Kebutuhan untuk membatasi jumlah karakter ini menyiratkan munculnya kesalahan. Ketidakakuratan ini dapat dikurangi sebagian dengan membiarkan dalam perhitungan menengah beberapa urutan besarnya lebih dari yang dibutuhkan hasil akhir.
- Kesalahan yang ceroboh (meleset) karena kesalahanperhitungan, penyertaan batas pengukuran yang salah atau perangkat secara keseluruhan, catatan kontrol yang tidak terbaca. Data yang diperoleh dengan cara ini dapat sangat berbeda dari perhitungan serupa. Oleh karena itu, mereka harus dihapus dan pekerjaan dilakukan lagi.
Pengukuran Kepadatan Sejati
Mempertimbangkan kepadatan bahan bangunan, Anda perlu memperhitungkan nilai sebenarnya. Artinya, ketika struktur zat unit volume tidak mengandung cangkang, rongga dan inklusi asing. Dalam praktiknya, tidak ada keseragaman mutlak ketika, misalnya, beton dituangkan ke dalam cetakan. Untuk menentukan kekuatan sebenarnya, yang secara langsung tergantung pada kepadatan material, operasi berikut dilakukan:
- Strukturnya digiling menjadi bubuk. Pada tahap ini, hilangkan pori-pori.
- Keringkan dalam oven pada suhu lebih dari 100 derajat, sisa uap air dihilangkan dari sampel.
- Dinginkan hingga suhu kamar dan loloskan melalui saringan halus dengan ukuran mata jaring 0,20 x 0,20 mm, agar serbuk menjadi seragam.
- Sampel yang dihasilkan ditimbang pada timbangan elektronik presisi tinggi. Volume dihitung dalam meter volumetrik dengan merendam dalam struktur cair dan mengukur cairan yang dipindahkan (analisis piknometrik).
Perhitungan dilakukan sesuai dengan rumus:
p=m/V
di mana m adalah massa sampel dalam g;
V – volume dalam cm3.
Pengukuran densitas dalam kg/m sering diterapkan3.
Kerapatan material rata-rata
Kepadauntuk menentukan bagaimana bahan bangunan berperilaku dalam kondisi operasi nyata di bawah pengaruh kelembaban, suhu positif dan negatif, beban mekanis, Anda perlu menggunakan kerapatan rata-rata. Ini mencirikan keadaan fisik material.
Jika kerapatan sebenarnya adalah nilai konstan dan hanya bergantung pada komposisi kimia dan struktur kisi kristal zat tersebut, maka kerapatan rata-rata ditentukan oleh porositas struktur. Ini mewakili rasio massa material dalam keadaan homogen dengan volume ruang yang ditempati dalam kondisi alami.
Kerapatan rata-rata memberi insinyur gambaran tentang kekuatan mekanik, tingkat penyerapan air, konduktivitas termal, dan faktor penting lainnya yang digunakan dalam konstruksi elemen.
Konsep massa jenis
Diperkenalkan untuk analisis bahan bangunan curah (pasir, kerikil, tanah liat yang diperluas, dll.). Indikator ini penting untuk menghitung penggunaan komponen tertentu dari campuran bangunan yang hemat biaya. Ini menunjukkan rasio massa suatu zat dengan volume yang ditempatinya dalam keadaan struktur longgar.
Misalnya, jika kerapatan curah bahan granular dan kerapatan rata-rata butir diketahui, maka mudah untuk menentukan parameter voidage. Dalam pembuatan beton, lebih baik menggunakan pengisi (kerikil, batu pecah, pasir), yang memiliki porositas bahan kering yang lebih rendah, karena bahan dasar semen akan digunakan untuk mengisinya, yang akan meningkatkan biaya..
Indikatorkepadatan beberapa bahan
Jika kita mengambil data yang dihitung dari beberapa tabel, maka di dalamnya:
- Kerapatan bahan batu, yang mengandung oksida kalsium, silikon dan aluminium, bervariasi dari 2400 hingga 3100 kg per m3.
- Kayu dengan lapisan selulosa - 1550 kg per m3.
- Organik (karbon, oksigen, hidrogen) - 800-1400 kg per m3.
- Logam: baja - 7850, aluminium - 2700, timah - 11300 kg per m3.
Dengan teknologi konstruksi bangunan modern, indeks kepadatan material penting dari sudut pandang kekuatan struktur penahan beban. Semua fungsi insulasi panas dan anti lembab dilakukan oleh material berdensitas rendah dengan struktur sel tertutup.
