Определение плотности образцов неправильной геометрической формы

При определении плотности образцов неправильной фор­мы используют метод, основанный на измерении с помощью объёмомера объема вытесненной образцом из сосуда жидкости, в которую образец погружают, или метод гидростатического взвешивания.

Определение плотности с помощью объёмомера

Этот при­бор (рис.3) представляет собой цилиндр 1 диаметром 150 и высотой 350 мм с впаянной на высоте 250 мм латунной труб­кой 2 диаметром

8-10 мм, имеющей загнутый вниз конец. Объёмомер наполняют водой несколько выше трубки и ждут, пока избыток воды стечет, затем под трубку подставляют взвешенный стакан 4.

Каждый образец 3 высушивают, взве­шивают, а затем парафинируют,

т. е. покрывают с помощью кисти тонким слоем расплавленного парафина. После того как парафин застынет, образец осматривают, удаляют обна­руженные на парафиновой пленке пузырьки или трещины, заг­лаживая нагретой металлической проволокой или пластинкой. После парафинирования образец перевязывают прочной нитью и вторично взвешивают.

При погружении испытуемого образца в объёмомер вытесняемая вода будет вытекать из трубки в стакан. После того как падение капель из трубки прекра­тится, стакан с водой взвешивают и определяют массу вытес­ненной воды.

Плотность образца вычисляют следующим образом. Снача­ла определяют объем парафина (см³), затраченного на покры­тие образца

V_п = (m₁ – m) / ρ_n, (7)

где т ─ масса сухого образца, г; m₁ ─ масса образца, пок­рытого парафином, г; ρ_n ─ плотность парафина, равная 0,930 г/см³.

После этого вычисляют плотность образца (г/см³)

ρ_{0 =} m / (V₁ – V_n), (8)

где m ─ масса сухого образца, г; V₁ ─ объем образца с парафином, численно равный массе воды, вытесненной образ­цом, см; V_n, ─ объем парафина, cм³.

Определение плотности методом гидростатического взвеши­вания. Сухой образец неправильной формы взвешивают на тех­нических весах, затем парафинируют и снова взвешивают. Пос­ле этого его подвешивают на тонкой нити к крючку приспособ­ления, закрепленного на левом конце коромысла гидростати­ческих весов (рис.4). Массу образца уравновешивают гирями, устанавливая их на правую чашку. Образец погружают в ста­кан с водой так, чтобы он не касался стенок и дна (при этом равновесие весов нарушается), весы снова уравновеши­вают, сняв с правой чашки часть гирь, и определяют вес образца в воде. При этом плотность образца (г/ см³)

ρ₀ = m / (m₁ - m₂ - (m₁- m) / ρ_n), (9)

где m - масса сухого образца, г; m₁ - масса образца, покрытого парафином на воздухе, г; m₂ – вес образца в воде, г; ρ_n - плотность парафина, равная

0,93 г/cм³.

Плотность материала вычисляют как среднее арифметичес­кое определений плотности трех-пяти образцов в г/см³.

 

Рис.3. Объёмомер Рис.4. Взвешивание образца

на гидростатических весах

 

Полученные результаты:

Вывод:

 

Определение пористости

Пористость (общая) П – степень заполнения материала порами:

П = V_n / V₀, (10)

где V_n – объем пор в материале; V₀ – объем материала в естественном состоянии.

Открытая пористость П_о определяется как отношение суммарного объема пор, насыщающихся водой, V_n^вод к объему материала V₀, т.е.

П_о = V_n^вод / V₀. (11)

Закрытая пористость П_з:

П_з = П – П_о. (12)

Существует два способа определения общей пористости: экспериментальный и экспериментально-расчетный.

Экспериментальный (прямой) способ основан на замещении порового пространства в материале сжиженным гелием и тре­бует сложной аппаратуры для испытаний.

Экспериментально-расчетный метод определения порис­тости использует найденные опытным путем значения истинной плотности материала ρ и его средней плотности ρ₀ в сухом состоянии. Пористость П (%) вычисляют по формуле

. (13)

Для определения открытой некапиллярной пористости об­разцы насыщают в воде в течение 24 ч, затем выдерживают 10 мин на решетке, после чего определяют их объем по вы­теканию воды с помощью объёмомера или как разность между весом образцов на воздухе и в воде при взвешивании на гидростатических весах без предварительного высушивания и парафинирования. Открытую некапиллярную пористость П_он (%)вычисляют по формуле

 

, (14)

где V₀ - общий объем образца, см³; V₁ - объем насы­щенного водой образца, cм³.

Открытую капиллярную пористость П_ок (%) определяют по формуле

П_ок = В_о, (15)

где В_о – объемное водопоглощение материала, % (см. п.6).

Открытая пористость материала в целом П₀ (%) равна

П_о = П_он + П_ок. (16)

Закрытую пористость П_з (%) вычисляют по формуле (12).

Полученные результаты:

 

Вывод:

 

 

Определение влажности

Влажность материала характеризуется тем количеством воды, которое содержится в порах и адсорбировано на поверхности образца.

Влажность образца W (%) вычисляется по формуле

W = , (17)

где m_в – масса влажного образца, г; m_с – масса сухого образца, г.

Влажность бетона определяют по образцам или пробам, полученным дроблением образцов после их испытания на проч­ность. Наибольший размер кусков после дробления должен быть не больше 5 мм. Путем квартования отбирают пробу 100 г, которую сушат при температуре (105±5)°0 до постоянной массы. Чтобы установить в процессе высушивания достижение пробой постоянной массы, производят взвешивания не менее чем через 4 часа. Массу считают постоянной, если разница между повторными взвешиваниями оказалась не более 0,1 %.Влажность образца вычисляют по формуле (17).

Полученные результаты:

Вывод:

 

Определение водопоглощения

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Определяют водопоглощение по массе и объему.

Водопоглощение по массе В_м (%) вычисляют по формуле

, (18)

где m_н – масса насыщенного водой образца, г; m_с – масса сухого образца, г.

Водопоглощение по объему В_о (%) – степень заполнения объема материала водой, характеризующую в основном его открытую пористость, ─ вычисляют по формуле

, (19)

где V₀ – объем образца, см³; ρ_в – плотность воды (1г/см³).

Зная водопоглощение по массе В_м и плотность ρ₀, можно рассчитать водопоглощение по объему

 

. (20)

Испытание производят на образцах в виде кубов с реб­ром 100 или

150мм или в виде цилиндров, имеющих такие же диаметр и высоту. Допускается определение водопоглощения материала на образцах, имеющих неправильную геометричес­кую форму и массу не менее 200 г. Образцы высушивают до постоянной массы, а затем помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. При этом образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной. Температура воды в емкости должна быть (20±2)°С.

Образцы взвешивают через каждые 24 ч насыщения водой с погрешностью не более 0,1 г. При каждом взвешивании образ­цы, вынутые из воды, предварительно вытирают отжатой влаж­нойтканью. Массу воды, вытекшую из пор образца на чашку весов, следует включать в массу насыщенного образца.

Насыщение водой производят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 г.

Водопоглощение по массе и объему вычисляют по формулам (18) - (20).

Водопоглощение материала определяют также методом кипя­чения образцов. При этом образцы кипятят в сосуде с водой. Объем воды должен не менее чем в два раза превышать объем установленных в нем образцов. После каждых 4 ч кипячения образцы охлаждают в воде до комнатной температуры, обтира­ют влажной отжатой тканью и взвешивают. Испытание произво­дят до тех пор, пока результаты двух последовательных взве­шиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %. Расчет водопоглощения ведут по указанным выше формулам.

 

 

Полученные результаты:

Вывод:

 

 

 

Лабораторная работа №2