Em muitas indústrias, bem como na construção e agricultura, o conceito de "densidade do material" é usado. Este é um valor calculado, que é a razão entre a massa de uma substância e o volume que ela ocupa. Conhecendo esse parâmetro, por exemplo, para concreto, os construtores podem calcular a quantidade necessária ao derramar várias estruturas de concreto armado: blocos de construção, tetos, paredes monolíticas, colunas, sarcófagos de proteção, piscinas, eclusas e outros objetos.
Como determinar a densidade
É importante notar que, ao determinar a densidade dos materiais de construção, você pode usar tabelas de referência especiais, onde esses valores são fornecidos para várias substâncias. Também foram desenvolvidos métodos de cálculo e algoritmos que possibilitam a obtenção desses dados na prática, caso não haja acesso a materiais de referência.
Densidade determinada a partir de:
- corpos líquidos com um dispositivo de hidrômetro (por exemplo, o conhecido processo de medição dos parâmetros do eletrólito de uma bateria de carro);
- substâncias sólidas e líquidas usando a fórmula com dados de massa inicial conhecidos evolume.
Todos os cálculos independentes, é claro, terão imprecisões, porque é difícil determinar com segurança o volume se o corpo tiver uma forma irregular.
Erros nas medições de densidade
Para calcular com precisão a densidade do material, deve-se levar em consideração o seguinte:
- O erro é sistemático. Ele aparece constantemente ou pode mudar de acordo com uma determinada lei no processo de várias medições do mesmo parâmetro. Associado ao erro da escala do instrumento, baixa sensibilidade do dispositivo ou ao grau de precisão das fórmulas de cálculo. Assim, por exemplo, determinando o peso corporal usando pesos e ignorando o efeito da flutuabilidade, os dados são aproximados.
- O erro é aleatório. É causado por motivos de entrada e tem um efeito diferente na confiabilidade dos dados que estão sendo determinados. Mudanças na temperatura ambiente, pressão atmosférica, vibrações na sala, radiação invisível e vibrações do ar - tudo isso se reflete nas medições. É completamente impossível evitar tal influência.
- Erro no arredondamento dos valores. Ao obter dados intermediários no cálculo de fórmulas, os números geralmente têm muitos dígitos significativos após o ponto decimal. A necessidade de limitar o número desses caracteres implica o aparecimento de um erro. Essa imprecisão pode ser parcialmente reduzida deixando nos cálculos intermediários várias ordens de grandeza a mais do que o resultado final requer.
- Erros por descuido (erros) são devidos a erroscálculos, inclusão incorreta de limites de medição ou do dispositivo como um todo, ilegibilidade dos registros de controle. Os dados obtidos desta forma podem diferir nitidamente de cálculos semelhantes. Portanto, eles devem ser excluídos e o trabalho feito novamente.
Medição de densidade real
Considerando a densidade do material de construção, você precisa levar em conta seu verdadeiro valor. Ou seja, quando a estrutura da substância de uma unidade de volume não contém conchas, vazios e inclusões estranhas. Na prática, não há uniformidade absoluta quando, por exemplo, o concreto é derramado em um molde. Para determinar sua resistência real, que depende diretamente da densidade do material, são realizadas as seguintes operações:
- A estrutura é moída para um estado de pó. Nesta fase, livre-se dos poros.
- Secar em estufa a uma temperatura superior a 100 graus, a umidade restante é removida da amostra.
- Resfriar à temperatura ambiente e passar por uma peneira fina com malha de 0,20 x 0,20 mm, dando uniformidade ao pó.
- A amostra resultante é pesada em uma balança eletrônica de alta precisão. O volume é calculado em um medidor volumétrico por imersão em uma estrutura líquida e medindo o líquido deslocado (análise picnométrica).
O cálculo é realizado de acordo com a fórmula:
p=m/V
onde m é a massa da amostra em g;
V – volume em cm3.
Medição de densidade em kg/m é frequentemente aplicável3.
Densidade média do material
Parapara determinar como os materiais de construção se comportam em condições reais de operação sob a influência da umidade, temperaturas positivas e negativas, cargas mecânicas, você precisa usar a densidade média. Caracteriza o estado físico dos materiais.
Se a densidade verdadeira é um valor constante e depende apenas da composição química e estrutura da rede cristalina da substância, então a densidade média é determinada pela porosidade da estrutura. Representa a razão entre a massa do material em estado homogêneo e o volume de espaço ocupado em condições naturais.
A densidade média dá ao engenheiro uma ideia da resistência mecânica, grau de absorção de umidade, condutividade térmica e outros fatores importantes usados na construção dos elementos.
O conceito de densidade aparente
Introduzido para a análise de materiais de construção a granel (areia, cascalho, argila expandida, etc.). O indicador é importante para calcular o uso econômico de certos componentes da mistura de construção. Mostra a razão entre a massa de uma substância e o volume que ela ocupa em um estado de estrutura solta.
Por exemplo, se a densidade aparente de um material granular e a densidade média dos grãos são conhecidas, então é fácil determinar o parâmetro de voidage. Na fabricação de concreto, é mais conveniente usar um enchimento (brita, brita, areia), que possui uma porosidade menor da matéria seca, pois o material de cimento base será usado para preenchê-lo, o que aumentará o custo.
Indicadoresdensidades de alguns materiais
Se pegarmos os dados calculados de algumas tabelas, então nelas:
- A densidade dos materiais pétreos, que contêm óxidos de cálcio, silício e alumínio, varia de 2400 a 3100 kg por m3.
- Madeira com suporte de celulose - 1550 kg por m3.
- Orgânicos (carbono, oxigênio, hidrogênio) - 800-1400 kg por m3.
- Metais: aço - 7850, alumínio - 2700, chumbo - 11300 kg por m3.
Com as modernas tecnologias de construção de edifícios, o índice de densidade do material é importante do ponto de vista da resistência das estruturas de suporte de carga. Todas as funções de isolamento térmico e à prova de umidade são realizadas por materiais de baixa densidade com uma estrutura de célula fechada.
