Birçok endüstride olduğu gibi inşaat ve tarımda da "malzeme yoğunluğu" kavramı kullanılmaktadır. Bu, bir maddenin kütlesinin kapladığı hacme oranı olan hesaplanmış bir değerdir. Örneğin beton için böyle bir parametreyi bilen inşaatçılar, çeşitli betonarme yapıları dökerken gerekli miktarı hesaplayabilir: yapı taşları, tavanlar, monolitik duvarlar, sütunlar, koruyucu lahitler, havuzlar, savaklar ve diğer nesneler.
Yoğunluk nasıl belirlenir
Yapı malzemelerinin yoğunluğunu belirlerken çeşitli maddeler için bu değerlerin verildiği özel referans tabloları kullanabileceğinizi belirtmek önemlidir. Referans materyallere erişim yoksa pratikte bu tür verileri elde etmeyi mümkün kılan hesaplama yöntemleri ve algoritmalar da geliştirilmiştir.
Yoğunluk şuradan belirlenir:
- Hidrometre cihazına sahip sıvı cisimler (örneğin, bir araba aküsünün elektrolit parametrelerini ölçmek için iyi bilinen süreç);
- katı ve sıvı maddeler, bilinen başlangıç kütle verileri ve formülü kullananhacim.
Bütün bağımsız hesaplamalarda elbette yanlışlıklar olacaktır, çünkü vücut düzensiz bir şekle sahipse hacmi güvenilir bir şekilde belirlemek zordur.
Yoğunluk ölçümlerinde hatalar
Malzemenin yoğunluğunu doğru bir şekilde hesaplamak için aşağıdakiler dikkate alınmalıdır:
- Hata sistematik. Aynı parametrenin birden fazla ölçümü sürecinde belirli bir yasaya göre sürekli görünür veya değişebilir. Cihaz ölçeğinin hatası, cihazın düşük hassasiyeti veya hesaplama formüllerinin doğruluk derecesi ile ilişkili. Yani, örneğin, ağırlıkları kullanarak vücut ağırlığını belirlemek ve kaldırma kuvvetinin etkisini göz ardı etmek, veriler yaklaşıktır.
- Hata rastgele. Gelen sebeplerden kaynaklanır ve tespit edilen verilerin güvenilirliği üzerinde farklı bir etkiye sahiptir. Ortam sıcaklığındaki değişiklikler, atmosfer basıncı, odadaki titreşimler, görünmez radyasyon ve hava titreşimleri - tüm bunlar ölçümlere yansıtılır. Böyle bir etkiden kaçınmak tamamen imkansız.
- Değerleri yuvarlama hatası. Formüllerin hesaplanmasında ara veriler elde edilirken, sayılar genellikle ondalık noktadan sonra birçok önemli basamağa sahiptir. Bu karakterlerin sayısını sınırlama ihtiyacı, bir hatanın ortaya çıktığını ima eder. Bu yanlışlık, ara hesaplamalarda nihai sonucun gerektirdiğinden birkaç büyüklük sırası bırakılarak kısmen az altılabilir.
- Dikkatsiz hatalar (kaçırmalar) hatalı işlemlerden kaynaklanırhesaplamalar, ölçüm limitlerinin veya bir bütün olarak cihazın yanlış dahil edilmesi, kontrol kayıtlarının okunamaması. Bu şekilde elde edilen veriler, benzer hesaplamalardan çok farklı olabilir. Bu nedenle silinip tekrar iş yapılmalıdır.
Gerçek Yoğunluk Ölçümü
Yapı malzemesinin yoğunluğunu göz önünde bulundurarak, gerçek değerini hesaba katmanız gerekir. Yani, birim hacimdeki maddenin yapısı kabuklar, boşluklar ve yabancı kapanımlar içermediğinde. Pratikte, örneğin bir kalıba beton döküldüğünde mutlak bir tekdüzelik yoktur. Doğrudan malzemenin yoğunluğuna bağlı olan gerçek mukavemetini belirlemek için aşağıdaki işlemler yapılır:
- Yapı toz haline getirilir. Bu aşamada gözeneklerden kurtulun.
- 100 derecenin üzerindeki bir sıcaklıkta fırında kurutun, kalan nem numuneden çıkarılır.
- Oda sıcaklığına soğutun ve 0,20 x 0,20 mm gözenek boyutuna sahip ince bir elekten geçirerek toza homojenlik kazandırın.
- Sonuç olarak elde edilen numune, yüksek hassasiyetli bir elektronik terazide tartılır. Hacim, bir sıvı yapıya daldırılarak ve yer değiştiren sıvı ölçülerek (piknometrik analiz) hacimsel bir metrede hesaplanır.
Hesaplama şu formüle göre yapılır:
p=m/V
burada m, örneğin g cinsinden kütlesidir;
V – cm3 cinsinden hacim.
Kg/m cinsinden yoğunluk ölçümü genellikle geçerlidir3.
Ortalama malzeme yoğunluğu
Kimeyapı malzemelerinin nem, pozitif ve negatif sıcaklıklar, mekanik yükler altında gerçek çalışma koşullarında nasıl davrandığını belirlemek için ortalama yoğunluğu kullanmanız gerekir. Malzemelerin fiziksel durumunu karakterize eder.
Gerçek yoğunluk sabit bir değerse ve yalnızca maddenin kristal kafesinin kimyasal bileşimine ve yapısına bağlıysa, ortalama yoğunluk yapının gözenekliliği ile belirlenir. Homojen haldeki malzemenin kütlesinin doğal koşullarda kapladığı alanın hacmine oranını temsil eder.
Ortalama yoğunluk, mühendise mekanik mukavemet, nem emme derecesi, termal iletkenlik ve elemanların yapımında kullanılan diğer önemli faktörler hakkında bir fikir verir.
Yığın yoğunluğu kavramı
Yığın yapı malzemelerinin (kum, çakıl, genişletilmiş kil vb.) analizi için sunulmuştur. Gösterge, bina karışımının belirli bileşenlerinin maliyet etkin kullanımını hesaplamak için önemlidir. Gevşek yapıda bir maddenin kütlesinin kapladığı hacme oranını gösterir.
Örneğin, tanecikli bir malzemenin yığın yoğunluğu ve tanelerin ortalama yoğunluğu biliniyorsa, boşluk parametresini belirlemek kolaydır. Beton üretiminde, daha düşük kuru madde gözenekliliğine sahip bir dolgu maddesi (çakıl, kırmataş, kum) kullanmak daha uygundur, çünkü doldurmak için temel çimento malzemesi kullanılacaktır, bu da maliyeti artıracaktır..
Göstergelerbazı malzemelerin yoğunlukları
Bazı tabloların hesaplanan verilerini alırsak, o zaman onlarda:
- Kalsiyum, silikon ve alüminyum oksitleri içeren taş malzemelerin yoğunluğu, m3'te 2400 ila 3100 kg arasında değişmektedir3.
- Selüloz destekli kereste - metre başına 1550 kg3.
- Organikler (karbon, oksijen, hidrojen) - 800-1400 kg/m3.
- Metaller: çelik - 7850, alüminyum - 2700, kurşun - m3 başına 11300 kg3.
Modern bina yapım teknolojileri ile, malzeme yoğunluğu endeksi, taşıyıcı yapıların mukavemeti açısından önemlidir. Tüm ısı yalıtımı ve nem geçirmezlik işlevleri, kapalı hücre yapısına sahip düşük yoğunluklu malzemelerle gerçekleştirilir.
