Daudzās nozarēs, kā arī būvniecībā un lauksaimniecībā tiek lietots jēdziens "materiāla blīvums". Šī ir aprēķinātā vērtība, kas ir vielas masas attiecība pret tās aizņemto tilpumu. Zinot šādu parametru, piemēram, betonam, būvnieki var aprēķināt nepieciešamo tā daudzumu, lejot dažādas dzelzsbetona konstrukcijas: celtniecības blokus, griestus, monolītās sienas, kolonnas, aizsargsarkofāgus, baseinus, slūžas un citus objektus.
Kā noteikt blīvumu
Svarīgi ņemt vērā, ka, nosakot būvmateriālu blīvumu, var izmantot īpašas atsauces tabulas, kur šīs vērtības ir norādītas dažādām vielām. Izstrādātas arī aprēķinu metodes un algoritmi, kas ļauj praktiski iegūt šādus datus, ja nav pieejas izziņas materiāliem.
Blīvums noteikts no:
- šķidrumu ķermeņi ar hidrometra ierīci (piemēram, plaši pazīstamais automašīnas akumulatora elektrolīta parametru mērīšanas process);
- cietas un šķidras vielas, izmantojot formulu ar zināmiem sākotnējās masas datiem unapjoms.
Visiem neatkarīgiem aprēķiniem, protams, būs neprecizitātes, jo ir grūti ticami noteikt apjomu, ja korpusam ir neregulāra forma.
Kļūdas blīvuma mērījumos
Lai precīzi aprēķinātu materiāla blīvumu, jāņem vērā:
- Kļūda ir sistemātiska. Tas parādās pastāvīgi vai var mainīties saskaņā ar noteiktu likumu vairāku viena parametra mērījumu procesā. Saistīts ar instrumenta skalas kļūdu, ierīces zemo jutību vai aprēķinu formulu precizitātes pakāpi. Tātad, piemēram, nosakot ķermeņa svaru, izmantojot svarus un ignorējot peldspējas ietekmi, dati ir aptuveni.
- Kļūda ir nejauša. To izraisa ienākošie iemesli, un tam ir atšķirīga ietekme uz nosakāmo datu ticamību. Apkārtējās vides temperatūras izmaiņas, atmosfēras spiediens, vibrācijas telpā, neredzams starojums un gaisa vibrācijas – tas viss atspoguļojas mērījumos. No šādas ietekmes izvairīties ir pilnīgi neiespējami.
- Kļūda vērtību noapaļošanā. Iegūstot starpposma datus formulu aprēķinā, skaitļos bieži ir daudz zīmīgu ciparu aiz komata. Nepieciešamība ierobežot šo rakstzīmju skaitu nozīmē kļūdas parādīšanos. Šo neprecizitāti var daļēji samazināt, starpposma aprēķinos atstājot par vairākām kārtām vairāk, nekā prasa gala rezultāts.
- Neuzmanības kļūdas (kļūdas) rodas kļūdainu dēļaprēķini, nepareiza mērījumu robežvērtību vai ierīces iekļaušana kopumā, kontroles ierakstu nesalasāmība. Šādi iegūtie dati var krasi atšķirties no līdzīgiem aprēķiniem. Tāpēc tie ir jāizdzēš un darbs jādara vēlreiz.
Patiesais blīvuma mērījums
Ņemot vērā būvmateriāla blīvumu, jāņem vērā tā patiesā vērtība. Tas ir, ja vienības tilpuma vielas struktūra nesatur čaulas, tukšumus un svešķermeņus. Praksē nav absolūtas vienveidības, kad, piemēram, betonu ielej veidnē. Lai noteiktu tā patieso stiprību, kas tieši atkarīga no materiāla blīvuma, tiek veiktas šādas darbības:
- Struktūra ir sam alta līdz pulverveida stāvoklim. Šajā posmā atbrīvojieties no porām.
- Žāvē cepeškrāsnī temperatūrā virs 100 grādiem, atlikušais mitrums tiek noņemts no parauga.
- Atdzesē līdz istabas temperatūrai un izsijā caur smalku sietu ar acu izmēru 0,20 x 0,20 mm, nodrošinot pulvera viendabīgumu.
- Iegūtais paraugs tiek nosvērts uz augstas precizitātes elektroniskajiem svariem. Tilpumu aprēķina tilpuma mērītājā, iegremdējot šķidruma struktūrā un izmērot izspiesto šķidrumu (piknometriskā analīze).
Aprēķins tiek veikts pēc formulas:
p=m/V
kur m ir parauga masa g;
V – tilpums cm3.
Blīvuma mērījums kg/m bieži ir piemērojams3.
Vidējais materiāla blīvums
KamLai noteiktu, kā būvmateriāli uzvedas reālos ekspluatācijas apstākļos mitruma, pozitīvas un negatīvas temperatūras, mehānisko slodžu ietekmē, jāizmanto vidējais blīvums. Tas raksturo materiālu fizisko stāvokli.
Ja patiesais blīvums ir nemainīgs lielums un atkarīgs tikai no vielas kristāliskā režģa ķīmiskā sastāva un struktūras, tad vidējo blīvumu nosaka struktūras porainība. Tas atspoguļo viendabīgā stāvoklī esošā materiāla masas attiecību pret dabiskos apstākļos aizņemtās telpas tilpumu.
Vidējais blīvums sniedz inženierim priekšstatu par elementu konstrukcijā izmantoto mehānisko izturību, mitruma absorbcijas pakāpi, siltumvadītspēju un citiem svarīgiem faktoriem.
Biluma jēdziens
Ieviests beztaras būvmateriālu (smiltis, grants, keramzīts utt.) analīzei. Rādītājs ir svarīgs, lai aprēķinātu atsevišķu būvmaisījuma sastāvdaļu rentablu izmantošanu. Tas parāda vielas masas attiecību pret tilpumu, ko tā aizņem brīvas struktūras stāvoklī.
Piemēram, ja ir zināms granulēta materiāla tilpuma blīvums un graudu vidējais blīvums, tad ir viegli noteikt parametru voidage. Betona ražošanā lietderīgāk ir izmantot pildvielu (grants, šķembas, smiltis), kam ir mazāka sausnas porainība, jo tā pildīšanai tiks izmantots cementa bāzes materiāls, kas palielinās izmaksas..
Rādītājidažu materiālu blīvums
Ja ņemam dažu tabulu aprēķinātos datus, tad tajās:
- Akmens materiālu blīvums, kas satur kalcija, silīcija un alumīnija oksīdus, svārstās no 2400 līdz 3100 kg uz m3.
- Kokmateriāli ar celulozes pamatni - 1550 kg/m3.
- Organiskās vielas (ogleklis, skābeklis, ūdeņradis) - 800–1400 kg uz m3.
- Metāli: tērauds - 7850, alumīnijs - 2700, svins - 11300 kg uz m3.
Pie mūsdienu ēku būvniecības tehnoloģijām materiāla blīvuma indekss ir svarīgs no nesošo konstrukciju stiprības viedokļa. Visas siltumizolācijas un mitruma izolācijas funkcijas veic zema blīvuma materiāli ar slēgtu šūnu struktūru.
