Истинная и насыпная плотность: Истинная и насыпная плотность

Содержание

истинная, средняя, насыпная, относительная. Методики определения плотности. Зависимость свойств материалов от их плотности.

Физическое
состояние строительных материалов
достаточно полно характеризуется
средней и истинной плотностью, а также
пористостью.

Средняя
плотность ρ
0
(г/см3,
кг/м3)
– масса единицы объема материала в
естественном состоянии.

Среднюю
плотность вычисляют путем деления массы
образца m,
г (кг), на его геометрический объем V,
см3
3)

ρ0=m/V

При
изменении температуры и влажности
среды, окружающей материал, меняется
его влажность, а следовательно, и средняя
плотность. Поэтому показатель средней
плотности определяют после предварительной
сушки материала до постоянной массы
или вычисляют по формуле:

где
ρwи
ρ0средняя
плотность влажного и сухого материала;
W
количество
воды в материале (доля от его массы).

Метод
определения средней плотности зависит
от формы образца материала.

Насыпной
плотностью
называется
отношение массы материала в свободном
рыхло насыпанном состоянии к его объему.

Определение
насыпной плотности сыпучих материалов
производят засыпкой их в предварительно
взвешенный мерный цилиндр с высоты 10
см через воронку или без нее. Объем
материала определяют по объему цилиндра.
Воронка обеспечивает равномерное
заполнение мерного цилиндра материалом.
Образовавшуюся (без уплотнения) над
краями цилиндра горку материала срезают
ножом или линейкой. После этого цилиндр
с материалом взвешивают. Насыпную
плотность материала рассчитывают по
формуле:

где
— масса пустого мерного цилиндра;- масса цилиндра, заполненного испытываемым
материалом;V
– объем мерного цилиндра.

Истинной
плотностью

ρ
(г/см3,
кг/м3)
называют массу единицы объема
материала в абсолютно плотном состоянии
без учета имеющихся в нем пор.

Для
определения абсолютного объема образцы
измельчают в порошок до полного
прохождения через сито с размером
отверстий 0,2 мм. (Считается, что каждое
отдельное зерно такого размера не
содержит внутренних пор.)

Истинную
плотность определяют в приборе Ле-Шателье
– Кандло. Прибор представляет собой
стеклянную колбу с узкой трубкой, имеющей
шарообразное уширение в средней части.
На трубке ниже уровня уширения имеется
черта; верхняя часть трубки градуирована
делениями и заканчивается воронкой.

Объем
трубки между нижней чертой и нижним
делением градуированной части равен
20 см3.
Прибор заполняют дистиллированной
водой до уровня нижней черты, уровень
устанавливают по нижнему мениску, затем
взвешивают сухой измельченный образец
массой m1,
г. Порошок всыпают в прибор до тех пор,
пока уровень воды в приборе не поднимется
до нижнего деления градуированной
части. Тогда абсолютный объем порошка,
засыпанного в прибор, равен объему
вытесненной воды – 20 см3.
Остаток порошка взвешивают и подсчитывают
массу порошка, всыпанного в прибор, по
формуле:

m
= m1-m2

Истинную
плотность вычисляют по формуле:

Часто
плотность материалов относят к плотности
воды при температуре равной 4 0C,
равной 1 г/см3
, и тогда определяемая плотность
становится безразмерной величиной,
которую называют относительной
плотностью
d.

Большинство
строительных материалов имеет поры,
поэтому истинная плотность у них всегда
больше средней. Лишь у плотных материалов
(сталь, стекло) истинная и средняя
плотность практически равны, так как
объем внутренних пор у этих материалов
ничтожно мал.

Строительные материалы. Основные понятия

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.

Механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).

Истинной плотностью, puназывается масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

p

u=m/Va

где m — масса материала, Va — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см3, стали — 7,85 г/см3, древесины — в среднем 1,6 г/см3. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой — средней плотностью.

Средней плотностью, pc называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило,  меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м3 до 1200 кг/м3 (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м3 до 600 кг/м3 (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).

p

c=m/Ve

где m — масса материала, Ve — объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4оС, имеющая плотность 1000 кг/м3.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 — p

c/pu)*100

где pc, pu — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.











Таблица 1.
Наименование Плотность, кг/м3 Пористость, % Теплопроводность,
Вт / (м * оС)
истинная средняя
Гранит 2700 2500 7,4 2,8
Вулканический туф 2700 1400 52 0,5
Керамический кирпич        
— обыкновенный 2650 1800 32 0,8
— пустотелый 2650 1300 51 0,55
Тяжелый бетон 2600 2400 10 1,16
Пенобетон 2600 700 85 0,18
Полистиролбетон 2100 400 91 0,1
Сосна 1530 500 67 0,17
Пенополистирол 1050 40 96 0,03

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.

W

M=(mв— mc)/mc   и   Wo=(mв— mc)/V

где mв — масса образца, насыщенного водой, mc — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

W

o=WM*pc

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(m

вл— mc)/mc*100 

где, mвл, mс— масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.

Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580оС, легкоплавкие — менее 1350оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.

Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м3 соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м3 соответствует классу В2,5.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: Bb1 — Bb60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см2 (МПа*10).

При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.









Таблица 2.
Класс Bb, МПа Марка Класс Bb, МПа Марка
Bb3,5 4,5 Mb50 Bb30 39,2 Mb400
Bb5 6,5 Mb75 Bb35 45,7 Mb450
Bb7,5 9,8 Mb100 Bb40 52,4 Mb500
Bb10 13 Mb150 Bb45 58,9 Mb600
Bb12,5 16,5 Mb150 Bb50 65,4 Mb700
Bb15 19,6 Mb200 Bb55 72 Mb700
Bb20 26,2 Mb250 Bb60 78,6 Mb800
Bb25 32,7 Mb300      

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий.  Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

перейти к второй части

Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.

С использованием материалов

Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.

Плотность истинная — Справочник химика 21





    Истинная плотность. Истинная плотность активного угля является плотностью углеродного скелета. Она определяется пикнометрическим методом с использованием жидкости, молекулы которой достаточно малы, чтобы проникнуть в микропоры. Наиболее удобно пользоваться бензолом или петролейным эфиром, причем плотность пикнометрической жидкости приходится определять отдельно. Для полного насыщения необходимо 5—6-часовое кипячение с обратным холодильником в растворителе. В остальном руководствуются общими правилами пикнометрического определения плотности. [c.62]








    Плотности истинная, кажущаяся и насыпная определяются [c.216]

    Определение истинной плотности. Истинная плотность с1, г/см ) представляет собой массу единицы объема плотного (не содержащего пор) материала, из которого состоит адсорбент. Определяют ее пикнометрическим способом. [c.174]

    Плотность насыпная, г/см Плотность истинная, г/см Теплотворная способность, кДж/кг Пористость, % об. [c.179]

    Плотность (истинная) в набухшем состоянии, г/см 1,08 1,08 1,07 1,0 8 1,08 [c.56]

    Плотности истинная, кажущаяся и насыпная определяются выражениями (в кг/м .) соответственно  [c.216]

    При пересечении спектральных кривых под небольшими углами, i также при низких значениях оптических плотностей истинность полу чаемых и. т. может вызывать сомнения. Описано два приема, позво ляющих решить вопрос об истинности подобных и. т. Мак-Кей и Скар ГИЛЛ [41] использовали дифференциальную спектрофотометрию, поме щая в кювету сравнения любой из серии анализируемых растворов Тогда при длинах волн, отвечающих в обычном спектре Х . т, в диффе ренциальном спектре поглощение должно быть равно нулю. [c.28]

    Некоторые исследователи предпочитают для изложения кинетических данных пользоваться плотностью истинного тока обмена ( о) , который соответствует внутренним токам прямой и обратной реакций в равновесном, но не в стандартном состоянии и в отсутствие эффектов двойного слоя (ф = 0). Таким образом, [c.154]

    Для характеристики плотности катализаторов применяют понятие истинной и средней насыпной плотности. Истинная плотность р представляет собой сумму отношений массы каждого окисла, входящего в состав катализатора, к объему окисла без учета объема пор. В отличие от истинной средняя насыпная плотность р служит косвенной характеристикой пористости катализатора. При обсуждении вопроса об устойчивости катализаторов против выбросов во внимание принимается величина р . Правда, если гранулометрический состав катализаторов неоднороден и его трудно предсказать заранее, зависимость между р и пористостью (или объемом пор) становится очень неопределенной. Поэтому определение р часто проводят при максимально уплотненном слое катализатора. Определяют по следующей методике. [c.244]

    Полимер, получаемый по приведенным выще реакциям, представляет собой полиэтилен низкой плотности, поскольку большое число ответвлений снижает его плотность по сравнению с плотностью истинно линейного аналога. Если реакцию полимеризации проводят, используя специальный гетерогенный катализатор, получается гораздо более линейный продукт — полиэтилен высокой плотности, который плавится при более высокой температуре и имеет более высокую степень кристалличности, так как в нем доля дефектов, обусловленных разветвлениями, значительно ниже. [c.24]

    Допустим также, что на той же частоте значения спектральной плотности истинных источников Ui t) и М2 (О равны ) [c.232]

    Для характеристики твердых топлив используют как показатель их свойств плотность массы, которую определяют в соответствии ГОСТ 2160—62. Различают истинную, кажущуюся и объемную плотность. Истинная плотность характеризует атомную плотность топлива, взятого в объеме плотности массы без пор кажущаяся плотность определяется в объеме массы топлива с включением пор. [c.25]

    Истинная плотность. Истинная плотность может быть определена взвешиванием маленьких порций окисла, суспензированных в керосине, в калиброванных склянках емкостью 50 см . Конечно, необходимо, чтобы порция окисла была взвешена до прибавления керосина. [c.28]

    Определение истинной плотности. Истинная плотность катализатора, представляющего собой определенное простое вещество, например металл, для которого известны объем элементарной ячейки Уц мл и число атомов в ней п), может быть вычислена по формуле [c.75]

    Объемная плотность Истинная плотность Общая пористость Линейный коэффициент расшире- ния а Теплопроводность при 1000° в кал см-сек-град Максимальная температура службы 3,30 3,60 8-120/0. 73 10 (в интервале 30—1480°) 0,014 j 1650° 5,20 5,71 8-12 /о 96-10 (в интервале 30—960°) 0,005 1 2300  [c.330]

    Определение плотности. Истинной плотностью называется масса единицы объема зерен вещества без учета замкнутых пор. Определение истинной плотности производится с помощью широко распространенного пикнометрического метода. Основным прибором для анализа является пикнометр, представляющий стеклянный толстостенный сосуд, который заполняется предварительно высушенным и просеянным порошком исследуемого материала. [c.18]

    Физико-химические свойства компонентов, подаваемых в аппарат, и их смесей твердость, угол естественного откоса, способность слеживаться, насыпная плотность, истинная плотность, теплоемкость, сыпучесть, температура плавления и размягчения, вязкость (для жидких компонентов), а в случае необходимости — пористость или сорбционная емкость. [c.84]

    Физико-мехаиические свойства руд плотность истинная (3,4—3,8) 10 кг/м , средняя (3,3—3,6)10 кг/л пористость 0—10% предел прочности при одноосном сжатии (1000—2500) 10 Па естественная влажность 0,5 %. [c.160]

    Физико-механические свойства плотность истинная (3,4—3,5) 10 кг/м , плотность сред-няя (3,2—3,4) 10 кг/м пористость 7—8% предел прочности при одноосном сжатии [c.167]

    Для пористых тел, к которым относятся активные угли, различают кажущуюся Рк и истинную ри плотности. Истинная плотность ри углеродных материалов представляет собой отношение массы материала к его объему, иск- лючая объем пор. Кажущаяся плотность р,. активных углей есть отношение, массы образца к его объему, включая поры. Оперируя этими физическими характеристиками пористых углеродных материалов, выразим силу, действующую иа пористую частицу в жидкости, с учетом закона Архимеда при условии заполнения пор зерна жидкостью [42]  [c.173]

    Пористость определяет объем пор, приходящийся на единицу объема тела, т. е. долю пустот в его структуре. Она может быть выражена также в процентах. Пористость можно выразить через истинную и кажущуюся плотности. Истинная плотность ри — отношение массы тела к его объему У , исключая объем пор. Кажущаяся плотность рк — отноп1ение массы тела к его объему Уосщ, включая объем пор. Пористость материала равна [c.132]








    Удельный (объемный) вес представляет собой отношение весового количества вещества к его объе.му. Если определение веса производилось путем сравнения масс тела и эталона-гири на рычажных весах в условиях равного ускорения притяжения и относительного покоя, тогда единицы измерения аналогичны единицам измерения плотности. Истинный же удельный вес, определяемый весом тела на пружинных весах, выражается в единицах силы на единицу объема  [c.577]

    Название шахты поставщика 1 Технический анализ, масс. % Плотность истинняя, кг/мЗ-10-3 Л ехани- ческая прочность Термическая устой чи-,пость Петрографический состав, %  [c.131]

    Для сыпучих и пористых твердых в-в различают плотности истинную (масса единицы объема плотного материала, не содержащего пор), кажущуюся (масса единицы объема пористого материала из зерен или гранул) и и а-сыпную (масса единицы объема слоя материала). Одной из важных характеристик кристаллич. в-в служит рентгеновская плотн. (определяют рентгенографически). Она представляет собой отношение массы атомов, находящихся в элементарной ячейке кристалла к.-л. в-ва, к ее объему выражается в обычных единицах плотности. [c.577]

    Удельный (объемный) вес представляет собой отношение весового количества веш,ества к его объему. Если определение веса производилось путем сравнения масс тела и эталона-гири на рычажных весах в условиях равного ускорения притяжения и относительного покоя, тогда единицы измерения аналогичны единицам измерения плотности. Истинный удельный вес, определяемый весом тела на пружинных весах, выражается в единицах силы на единицу объема ньютон на кубический метр (системы МКС, СИ) дина на кубический сантиметр (система СГС) килограмм-сила на кубический метр (система МКГСС). [c.749]

    Пористость можно выразить через истинную и кажущуюся плотность. Истинная плотность ри — отношение массы тела к его объему V за исключением объема пор. Кажущаяся плотность рк — отношение массы тела к его объему Уобщ, включая объем пор. Тогда пористость материала составит  [c.157]

    Аналогичная картина обнаруживается в кристаллах с промежуточной ионно-ковалентной связью. Как указывалось в разделе 1.3, истинное распределение электронной плотности в таких кристаллах существенно отличается от предполагаемого классической ионной моделью и в больщинстве случаев неизвестно. Поэтому определить строго истинные заряды дефектов в реальных кристаллах невозможно. К счастью, это и не нужно. Из схемы, приведенной на рис. 1.4, видно, что электростатическое воздействие дефекта, находящегося в узле I, определяется не истинным значением его заряда, а тем, насколько его заряд отличается от заряда окружающих его ионов, состояние которых отвечает таковому в идеальном кристалле. Поэтому в рамках квазихимического метода зарядовое состояние атомного дефекта можно однозначно определить, приписав ему некоторый эффективный заряд, показывающий, на какую величину его заряд отличается от заряда соответствующего структурного элемента в идеальной рещетке. Другими словами, эффективные заряды дефектов определяются как разностные значения по отношению к общему фону распределения плотности истинных зарядов в решетке идеального кристалла, знать которое совершенно не обязательно. Этот вывод находится в полном соответствии с представлением дефектов как относительных составляющих единиц кристалла, все свойства которых определяются по отношению к фону идеальной кристаллической решетки. [c.27]

    Физико-химические свойства продукта до сущки и после сущки угол естественного откоса, способность к налипанию, слеживанию, сводообразованию, комкованию, соображения по абразивным свойствам и электролизуемости, гранулометрический состав порошка с размерами частиц и насыпная плотность, истинная плотность, химический состав, склонность продукта к разложению, температура плавления, размягчения, разложения, склонность к самовозгоранию. [c.83]

    Пользуясь рассмотренным выше методом калибровки, были рассчитаны теплоты плавления для образцов полиамида-6,6 и полиамида-6,10, которые оказались равными 20,3 и 19,4 кал1г соответственно. Степень кристалличности этих образцов оценивали по измерению их плотностей. Истинные теплоты плавления могут быть рассчитаны по уравнению (1Х-1) полученные значения теплот плавления для полиамида-6,6 и полиамида-6,10 находятся в хорошем соответствии с аналогичными значениями, вычисленными по удельным тенлотам или по уравнению Флори, показывающему понижение температуры плавления сополимера в зависимости от его состава или концентрации растворителя [21 ]. [c.297]

    Физико-механические свойства руд ие-окисле1Шые кварциты — плотность истинная (3,3 — 3,6) 10 кг/мЗ плотность средняя (3,2 — 3,4)10 кг/м пористость 12—16% предел прочности при одноосном сжатии (1100 — 2000) 10 Па естественная влажность 3% окисленные кварциты — плот- [c.165]


Как определяется истинная плотность щебня?

Оглавление:

  • Определение плотности щебня
  • Определение истинной плотности пикнометрическим методом
  • Ускоренное определение истинной плотности щебня
  • Средняя плотность гранитного щебня
  • Насыпная плотность гранитного щебня


Под понятием истинная плотность щебня подразумевается масса данной единицы объема без учета имеющихся пор и пустот, в истинно плотном состоянии. Это значение всякий раз определяется по заданной формуле и используется после этого в расчетах определения пористости материала. Образуется щебень путем дробления твердых горных пород различных фракций и имеет очень хорошее сцепление с компонентами бетонных смесей. Щебень в виде зерен применяется в различных сферах строительства.


Виды щебня: а кубовидный, б остроугольный, в клиновидный, г лещадный.


Производится бетон на гранитном щебне, и изделия из такого бетона используют как посыпку в дорожном покрытии и при производстве асфальтобетона. Такой бетон применяется при возведении сооружений ответственных, к которым предъявляются высокие требования прочности.

Определение плотности щебня


Среди инертных материалов гранитный щебень до сих пор сохраняет лидирующие позиции.


Таблица характеристик щебня.


Составить конкуренцию прочной каменной породе магматического происхождения не может ни один из видов крупного заполнителя с другим составом. Имеют взаимозависимость основные характеристики щебня.


Чем у гранитного щебня лучше показатели плотности, тем выше такие его характеристики, как плотность и морозостойкость. Технологии строительства, как правило, различают для нерудного материала несколько видов плотности, которую принято определять тремя видами:

  • истинной,
  • средней,
  • насыпной.


В свою очередь истинная плотность, как щебня, так и гравия, может быть найдена несколькими способами, а именно: пикнометрическим и ускоренным.

Определение истинной плотности пикнометрическим методом


Этот метод, используемый для определения плотности, подразумевает измерение массы и единицы объема для заранее подготовленного, высушенного и измельченного, материала. Чтобы определить истинную плотность этой горной породы в геологической пробе, готовится специально лабораторная проба. Щебень для получения результата закладывают в дробилку, и после обработки рассеивают в ней продукты дробления. Чтобы определить истинную плотность, применяют также дробление до тонкого порошка и высушивание затем при 105-110°C до получения постоянной массы. Степень измельчения породы при этом может быть различна и зависит от стандарта на каждый материал. Для определения понадобится:


Виды фракций щебня.

  • пикнометр вместимостью 100 мл, соответствующий ГОСТ 22524,
  • весы настольные: циферблатные должны соответствовать ГОСТ 29329, а лабораторные 24104,
  • фарфоровая чашка для взвешивания по ГОСТ 9147 или стаканчик по ГОСТ 25336,
  • фарфоровая или чугунная ступка,
  • эксикатор, соответствующий ГОСТ 25336,
  • серная концентрированная кислота по ГОСТ 2184,
  • кальций хлористый или хлорид кальция (безводный) по ГОСТ 450,
  • сушильный шкаф,
  • песочная или водяная баня,
  • лабораторная щековая дробилка ДЛЩ 60х100 или ДЛЩ 80х150,
  • металлическая щетка,
  • сито №0125 ГОСТ 6613.


Имеющиеся фракции подвергаются забору материала, для исследования материала берется по 2 одинаковые пробы от каждой разновидности фракции, иначе результат будет неточен. Вес каждой забираемой пробы будет зависеть от размеров отдельно взятой фракции щебня. Так, для фракции от 5 до 10 мм берется 1 кг, от 10 до 20 мм 1,5 кг, от 20 до 40 мм 2,5 кг, от 40 до 70 мм 5 кг, а если имеются зерна, более крупные по фракции, то их предварительно до забора пробы дробят до достижения ими ~70 мм или чуть меньше.


Чтобы подготовить к испытанию щебень и определить его истинную плотность при помощи пикнометрического метода, щебень металлической щеткой тщательно очищается от пыли и грязи, затем он измельчается в лабораторной специальной дробилке до размеров зерна не более 5 мм. Эту массу перемешивают и берут из нее 150 г, после этого еще раз измельчают и берут оттуда 30 г. Эта проба должна быть измельчена до состояния пыли, перемешана, и при этом частицы не должны для готовности к опыту превышать 0,125 мм. Истертый таким образом щебень помещается в заранее подготовленную чашку из фарфора или в специальный стакан, предназначенный для лабораторного взвешивания.


Схема производства щебня.


В этой лабораторной посуде взятые пробы очень аккуратно просушиваются и охлаждаются после этого до достижения значений температуры, близких к комнатным. Чаще всего в лабораторных условиях производят охлаждение, держа предмет опыта над парами концентрированной серной кислоты, в других случаях охлаждают опыт над безводным хлоридом кальция.


Когда все условия исполнены, для того чтобы определить истинную плотность, берутся 2 навески по 10 г каждая из них, затем они всыпаются в пикнометры, заранее подготовленные для этого, сухие и чистые. После этого наливают туда же дистиллированную воду, взяв ее для этого опыта в количестве, необходимом для того, чтобы она заполнила собой не более чем половину от общего объема всего пикнометра. Содержимое кипятится на водяной или специальной песчаной бане, для точного результата должно пройти с начала кипения не менее 15-20 мин, это нужно для полного удаления из смеси пузырьков воздуха. Находиться при этом он должен в наклонном по отношению к основной плоскости положении. Также пузырьки воздуха, неизбежно возникающие при соединении воды и порошка щебня, могут удаляться при помощи удерживания пикнометра некоторое время в эксикаторе над вакуумом.


Когда весь воздух из взятого для опыта щебня, смешанного с очищенной дистилляцией водой, удален, пикнометр требуется обтереть и охладить, а имеющая те же характеристики вода дополнительно в него доливается до метки, которой ее уровень соответствовал до кипячения, прибор после этой процедуры взвешивают. После взвешивания пикнометр полностью освобождается от своего содержимого, тщательно промывается, наполняется до того же уровня аналогичной очищенной водой и вторично взвешивается. Чтобы опыт имел больше точности, проводятся два параллельных одинаковых по условиям опыта.


Истинная плотность фракций щебня таким образом определяется как среднее арифметическое между двумя измерениями и вычисляется по формуле.


Номограмма определения стандартной плотности грунтощебня.


Формула для расчета истинной плотности щебня используется следующая:


r=mr8/(m+m¹-m²)(1.11), где:

  • r истинная плотность щебня, в г/см³,
  • r8 плотность воды, которая принимается по умолчанию за 1 г/см³,
  • m масса навески порошка, выбранная для определения истинной плотности щебня, который высушен до постоянной массы, в г,
  • m¹ масса пикнометра с дистиллированной водой, в граммах,
  • m² масса пикнометра с навеской и дистиллированной водой после того, как удалены путем кипячения пузырьки воздуха, в граммах.

Ускоренное определение истинной плотности щебня


При использовании этого метода значение, которое известно как истинная плотность породы и зерен щебня, определяется вычислениями общей массы предварительно измельченного и после этого высушенного материала. В этом случае, чтобы точно определить все параметры, используется предназначенный для этого прибор Ле Шателье. Потребуется следующее оборудование и материалы:

  • прибор Ле Шателье,
  • весы лабораторные ГОСТ 24104 или настольные циферблатные по ГОСТ 29329,
  • для взвешивания: фарфоровая чашка ГОСТ 9147 или стаканчик 25336,
  • эксикатор ГОСТ 25336,
  • сушильный шкаф,
  • серная кислота ГОСТ 2184,
  • хлористый кальций (хлорид кальция безводный) ГОСТ 450,
  • сито, размер отверстий 5 мм, ГОСТ 6613,
  • металлическая щетка.


Схема прибора Ле Шателье.


Хорошо измельченный щебень, подготовленный аналогично предыдущему способу определения, высыпают в чашку из фарфора или лабораторный стакан, предназначенный специально для взвешивания. Там ее высушивают до достижения ею значения постоянной массы, по достижении этого параметра охлаждают материал до значения, близкого к значению комнатной температуры, при помощи эксикатора. Охлаждение можно проводить над серной концентрированной кислотой или безводным хлоридом кальция. Из высушенного порошка отбираются две навески, по 50 г общим весом каждая.


Для начала прибор заполняется водой до достижения уровня самой нижней из имеющихся отметки, определить этот уровень можно при помощи нижнего мениска. После этого внутрь приборов через воронку в каждый помещают подготовленную навеску малыми порциями. Насыпать продолжают до момента, когда уровень находящейся внутри воды с разметки самого нижнего деления под действием измельченного щебня уйдет вверх до 20 мл либо любого выбранного деления, которое находится в верхней части шкалы. Чтобы удалить по возможности лишний скопившийся воздух, в процессе прибор слегка встряхивают.


Определяют искомую плотность материала в этом случае путем взвешивания той части взятого щебня, что не вошла внутрь. Расхождение между двумя результатами при итоговых вычислениях не должно быть больше чем 0,02 г/м³. Если расхождение получилось больше, производят дополнительно третье определение, чтобы затем принять в расчет 2 ближайших друг другу значения.


После этого в качестве результата принимается среднее арифметическое 2 наиболее близких значений. В том случае если возникает необходимость определить плотность щебня или гравия, который представляет собой смесь фракций, значение по каждой фракции определяется отдельно.

Средняя плотность гранитного щебня


Особенности гранитного щебня.


Определяя для гранитного заполнителя эту характеристику, учитывают имеющиеся внутри зерна, поры и пустоты. Влажность материала играет большую роль на показатели средней плотности щебня.


Чтобы это значение было определено, контрольную навеску необходимо высушить до постоянной массы и только потом взвесить. Взвесив, щебень помещают на 2 часа в сосуд с водой.


Когда контрольный срок времени истекает, щебень снова взвешивается, определяя таким образом вес.

Насыпная плотность гранитного щебня


Учесть весь объем зерна щебня вместе с пустотами внешними и внутренними может вычисление насыпной плотности материала. Это значение чаще всего используется, когда подсчитывают расход материала при выборе состава бетона, чтобы составить строительные сметы. Зависит насыпная плотность от фракции щебня, и чем крупнее камень, тем показатель меньше, так как между фракциями в этом случае образуется больше пустот.


Чтобы определить это значение, требуется высушить контрольную навеску щебня гранитного до его постоянного веса. Вслед за этим материал засыпают в литровую емкость. Найденные значения позволяют вычислить насыпную плотность материала.

Насыпная и истинная плотность гранитного щебня

Оглавление:

  • Плотность как основная характеристика гранитных фракций
  • Гранитный щебень и его основные характеристики
  • Сфера использования гранитного щебня
  • Черный щебень и его основные параметры
  • Взаимосвязь между объемом зернового материала и его массой


Среди основных компонентов строительных материалов щебень занимает достойное место, а при строительстве жилых и производственных зданий учитывается такой параметр, как плотность гранитного щебня.


Гранитный щебень является экологичным, прочным, устойчивым к различным температурам строительным материалом природного происхождения.


Многочисленные работы, связанные с ландшафтом и ремонтом дорожного покрытия, не обходятся без применения какой-либо фракции щебня.


Долговечность построек зависит от таких параметров, как:

  • качество исходного материала,
  • правильный выбор его необходимого количества для работы.


Плотность щебня рассматривается специалистами с целью его правильной эксплуатации и создания соответствующих условий хранения.

Плотность как основная характеристика гранитных фракций


Показатели плотности нерудных материалов определяют, учитывая их объем или общую массу. Вычисление количества потребляемого гранитного щебня производят, учитывая его общее количество, находящееся в вагоне или другом виде транспорта.


Определение веса производят, используя специальные весы. Перевод полученных данных из единиц веса в параметры объема делают, учитывая насыпную плотность гранитного щебня. Объем нерудных материалов, транспортируемых в автомобилях, пересчитывают на коэффициент плотности сыпучего материала. Он зависит от таких факторов, как:


Особенности гранитного щебня.

  • зерновой состав,
  • метод погрузки,
  • коэффициент уплотнения.


Максимальное значение коэффициента не должно превышать 1,10, и он обязательно указывается в соглашении на поставку щебня.


Насыпная плотность материала определяется для вычисления составных частей бетона. Расчет производят по формуле Рн = (m2 m1)/, где m2 вес емкости со щебнем, m1 ее масса без щебня, а V величина объема заполненной продуктом тары.


Фракция гальки 6-29 имеет плотность 1,36 т/м³, а для зернового состава фракции 40-7 она составляет 1,32 т/м³.

Вернуться к оглавлению

Гранитный щебень и его основные характеристики


При измельчении крупных горных ископаемых образуется зернистый неорганический продукт, имеющий средний размер зерен в пределах 5 мм. Гранитный щебень состоит из сложных соединений кварца, с включением кристаллов слюды и полевого шпата. После дробления участка скалы производят распределение образовавшегося гранита по фракциям и его сортировку в зависимости от цвета образовавшегося гравия.


Правильный выбор материала определяется с учетом его основных параметров. Фракции продукта формируются в зависимости от размера зерен и подразделяются на четыре группы. В состав гранитного отсева входит зерно щебенки размером от 0 до 5 мм.


Таблица прочности щебня.


Наибольшей популярностью в строительстве пользуется легкая фракция размером от 5 до 20 мм. Широкое применение при строительстве дорог нашла крупная фракция с размером зерен 40- 70 мм.


Важными параметрами, характеризующими гранитный щебень, являются:

  • лещадность,
  • прочность,
  • устойчивость к воздействию низких температур,
  • радиоактивность.


Плотность продукта может быть насыпной и истинной. Масса зернового состава с пустотами измеряется в т/м³. Истинная плотность определяется при наибольшем уплотнении материала и исчисляется в г/см³. В практических целях используется и средняя плотность, вычисляемая с использованием гидростатических приборов.

Вернуться к оглавлению

Сфера использования гранитного щебня


Область применения такого универсального продукта настолько широка, что позволяет справиться с любым видом и объемом работы. В связи с высокой прочностью над объектами, выполненными с его использованием, не властно время.


Плотность массы зернистых материалов, учитываемая при создании бетонной смеси, позволяет создавать такие растворы, которые выдерживают значительные нагрузки.


Обработка гранитным щебнем фракции 2–5 мм.


Гранитный продукт применяют как элемент оформления при отделочных работах внутри помещения.


Использование продукта фракции 2,5-5 мм позволяет предупредить скольжение транспорта на проезжей части дорог в период гололедицы.


Наибольшая насыпная плотность зафиксирована у кубовидного продукта фракции 5-20 и составляет 1,4 т/ м³. Средняя плотность гранита для фракции 20-70 и размеров зерен 5-20 составляет 2,68. Наличие в сыпучем материале загрязняющих примесей сказывается на качестве приготавливаемых растворов, в связи с ухудшением сцепления зерен щебня с ведущим составом.


Для устранения загрязнений производят промывание продукта водой. Согласно ГОСТ 8267-93 гранитному щебню выдается сертификат о прохождении радиологического контроля с целью дальнейшего его использования в строительстве.

Вернуться к оглавлению

Черный щебень и его основные параметры


Для строительства дорог используют черный щебень, который образуется при обработке обыкновенного продукта вяжущими материалами. Различные температурные условия и методы укладки влияют на качественный состав материала.


Чаще всего используют холодный, теплый и горячий черный щебень. Горячий продукт образуется при применении вязких битумов марки БН и СТ. Для изготовления черного щебня применяется температура в пределах 120-160°C.


Способ приготовления черного щебня.


Обработку гранитного щебня проводят в специальных установках. Согласно технологическому процессу допускается только полное обволакивание зернистого материала с равномерным распределением вяжущих средств по его поверхности.


Коэффициент стекания вещества по ГОСТ 310-15 составляет 0,08% от общей массы. Транспортировка продукта осуществляется автомобилями со смазанными специальными составами стенками кузова во избежание прилипания материала. Работу с черным щебнем проводят при сухой погоде, зимой и летом при температуре не ниже 10°C.


Для создания пропитки используют сыпучий материал с размером зерна 20-40 мм. Покрытие дорог с использованием черного щебня пригодно для начала эксплуатации через 10 дней.


Уплотнение катком включает 5-6 его проходов по одному следу для создания покрытия и 5-7 операций для формирования основания. Используя метод пропитки, осуществляют контроль над качеством крупного заполнителя, нормами расхода материалов и температурой вяжущего состава.

Вернуться к оглавлению

Взаимосвязь между объемом зернового материала и его массой


Каждая фракция гранитного продукта имеет свою плотность. Чем крупнее зерна в какой-либо фракции, тем меньше величина плотности материала. Стандарт 8267-39 определяет коэффициент уплотнения для гравия, и его необходимо учитывать при определении цены за 1 кубометр и оплате поставок.


Гранитный продукт, как крупный заполнитель, влияет на свойства бетонной смеси:


Таблица соотношений цемента, песка, щебня для бетона.

  • водопотребность,
  • плотность,
  • подвижность.


В ходе работы учитывается качество гранитного материала:

  • зерновой состав,
  • загрязненность,
  • плотность.


Одной из основных характеристик качества крупного заполнителя является лещадность. Наиболее качественной считается щебенка, в которой она имеет наиболее низкое значение.


Пустоты в бетонной смеси увеличиваются в размерах, если в гранитном продукте присутствуют пластинчатые зерна. В процессе работы возрастает расход компонентов для бетона, обеспечивающих вязкость, и увеличивается количество затраченных денежных средств.


Применение гранитного материала обеспечивает производство бетонов, имеющих очень плотную структуру. По весу в 1 м³ содержится 1470 кг гранитного щебня, в 12-литровом ведре находится 17,5 кг продукта. Для крупного заполнителя фракции 20-40 при насыпной массе 1,65 кг/л необходимо расходовать 165 кг материала, создавая толщину слоя в 8-10 см.


Учитывая определенные сорта щебня, имеющего оптимальные показатели и лучшие свойства, можно спланировать проведение основных этапов строительных работ и осуществить создание объектов различного функционального назначения.

Плотность цемента

Цемент – основа для строительства, а такая характеристика как плотность этого материала очень важна для строящегося объекта. Плотность отражается на долговечности и надежности будущего строения. Цемент состоит из множества мелких частиц, между ними имеются молекулы воздуха. Из-за особенностей цемента, воздуха может быть больше или меньше. Чтобы купить цемент, важно точно знать, какой по плотности продукт вам подойдет лучше. Сегодня можно выделить два вида плотности цемента: истинная и насыпная.

Показатели, определяющие плотность цемента

Истинная плотность всегда одна и та же для той или иной марки цемента. А вот насыпная плотность может сильно менять, в пределах 1100-1600 кг/м3. Есть несколько показателей, которые влияют на насыпную плотность:

  • Марка, чем выше марка, тем выше плотность
  • Химический состав, если сравнить плотность М400 с другими видами, например с гидрофобными или пластифицированными составами, плотность будет разной
  • Технология производства, фракции всегда имеют разные размеры и формы, что может увеличивать воздушное пространство между ними
  • Условия хранения, но в силосе цемент всегда сохраняет свои свойства
  • «свежесть» цемента, также влияет на плотность, только что произведенный продукт имеет больший статический заряд, что увеличивает воздушное пространство между частичками. Со временем цемент «слеживается» и плотность увеличивается

Таблица содержит среднюю насыпную плотность, она равна 1300 кг/м3. Но для некоторых строительных работ такие неточности недопустимы, в этом случае требуется истинная плотность. Этот параметр является постоянным для той или иной марки цемента, например, если взять М500 и М400 у них совершенно разные показатели истинной плотности. Однако, на то, насколько прочным будет бетон в будущем, влияет именно насыпная плотность. Ведь чем выше плотность при использовании, тем лучше будут заполнены пустоты. Правда стоит заметить, чем выше плотность, тем выше цена на цемент.

Наилучшие показатели удельного веса у портландцемента, из-за отсутствия добавок. Наиболее низкие показатели у шлакопортландцемента, она может достигать до 2900 кг/м3. Поэтому, он считается более экономичным, ведь с ним можно создавать элементы больших размеров. Однако, когда нужна прочная железобетонная конструкция, лучше отдавать предпочтение маркам М400 и М500.

Можете ознакомиться с таблицей характеристик различных цементов:

 

Расчет плотности

 

Насыпная плотность это средняя величина, на строительной площадке показатели могут быть разными. Если сравнить только что произведенный и рыхлый цемент, данные будут разными. В первом случае это около 1150 кг/м3, во втором – примерно 1550 кг/м3. Чтобы произвести замер плотности в промышленных условиях, потребуется прибор Ле-Шателье. Однако, если важно рассчитать показатели плотности самостоятельно без прибора, можно вычислить насыпную плотность. В данном случае потребуется емкость на 1 литр, а также точные весы и воронка. Материал нужно засыпать в литровую емкость и хорошо перемешать, нельзя проводить утрамбовку или встряхивание.

Затем мы можем получить следующие данные:

  • Объем сосуда – V
  • Масса сосуда это М1
  • Масса цилиндра и цемента вместе – М2

Необходимо вычислить согласно формуле PH (насыпная плотность) = (M2-M1)/V.

Если проверить только что произведенный цемент М500, его вес будет составлять около 1200 кг/м3. Однако при уплотнении, это будет совершенно иная цифра, значительно более высокая. Строителям важно знать, что при покупке свежего цемента, в качественной упаковке, производить расчеты не требуется, значение будет в любом случае равным 1300 кг/м3. Но проведение расчетов не будет лишним, ведь в строительстве важна точность.

Как определить насыпную плотность для материалов. Что такое насыпная плотность. Таблица насыпной плотности

Что такое насыпная плотность? 

 Насыпной плотностью принято называть соотношение массы зернистых материалов, порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая при этом воздушное пространство между частицами. Поэтому существует два вида плотности: истинная и насыпная плотность материала (средняя плотность). 

Истинная плотность — это отношение массы материала к его объему без пор и пустот:

где ρ — это истинная плотность

m — это масса материала в сухом состоянии, г (может выражаться  в кг или тоннах)

V — это объем занимаемый материалом, см3 (м3)

Как же определить насыпную плотность?

С помощью специальной таблицы, которая содержит переводные коэффициенты.

Наименование материала

Объём

Коэффициент

Вес

ПГС

1 м3

1,65

1,65 тн

Песок природный

1 м3

1,4

1,4 тн

Песок речной

1 м3

1,5

1,5 тн

Щебень фр.5-10, М-1200

1 м3

1,43

1,43 тн

Щебень фр.5-20, М-1200

1 м3

1,40

1,40 тн

Щебень фр.20-40, М-1200

1 м3

1,38

1,38 тн

Щебень фр.40-70, М-1200

1 м3

1,35

1,35 тн

Щебень фр.5-10, М-700-800

1 м3

1,41

1,41 тн

Щебень фр.5-20, М-700-800

1 м3

1,39

1,39 тн

Щебень фр.20-40, М-700-800

1 м3

1,37

1,37 тн

Щебень фр.40-70, М-700-800

1 м3

1,34

1,34 тн

Грунт

1м3

1,0-1,3

1-1,3 тн

Таблица коэффициентов перевода м3 в тонны для сыпучих материалов:

Есть ли еще способы определения насыпной области?

 Можно насыпать сыпучий материал, например, в сосуд или ведро с заранее известным объемом, до того момента пока сосуд не заполнится «с горочкой». После этого взвешиваем сосуд вместе с сыпучим материалом. Насыпная плотность песка, щебня, дресвы, грунта — это соотношение массы сыпучего материала (за вычетом массы сосуда) к занимаемому объему.

V нас.пл. = Масса сып.мат. / V сосуда

 

Вернуться на главную или перейти к каталогу  статей.

Плотность и пористость | Micromeritics Pharmaceutical Services

Плотность и пористость:

Плотность частиц, порошков и прессовок является важным свойством, влияющим на производительность и функцию многих фармацевтических материалов. MPS использует пять различных современных инструментов для измерения плотности. По определению, все измерения плотности включают измерение массы и объема. Масса определяется с помощью аналитических весов, и ключом к получению надежных значений плотности является точность измерения объема.

Различные типы плотности, определяемые MPS, включают:

Истинная плотность: Истинная плотность — это плотность твердого материала, исключая объем любых открытых и закрытых пор. В зависимости от молекулярного расположения материала истинная плотность может равняться теоретической плотности материала и, следовательно, указывать на то, насколько материал близок к кристаллическому состоянию или пропорции бинарной смеси.Истинные измерения плотности могут быть выполнены на API, вспомогательных веществах, смесях и монолитных образцах, таких как таблетки. MPS использует высокоточные газовые пикнометры Micromeritics Instrument Corporation, точность которых составляет 0,02% от объема пробы для определения истинной плотности.

Кажущаяся плотность : Кажущаяся плотность аналогична истинной плотности, за исключением того, что учитывается объем закрытых пор.Таблетки или вспомогательные вещества могут иметь закрытые ячейки или пузырьки, недоступные для зондирующего газа. В этом случае газовая пикнометрия определяет кажущуюся плотность. Если истинная плотность порошка известна, а плотность таблетки, состоящей из того же материала, отличается, можно определить объем закрытых пор. Объем закрытых пор может быть связан с производительностью пресса и заполнением штампа,

Насыпная плотность: Насыпная плотность — это характеристика объема разделенного материала, такого как порошки, зерна и гранулы.Он включает объем твердого материала, открытые и закрытые поры и межчастичные пустоты. Общий объем межчастичных пустот может изменяться в зависимости от упаковки, что приводит к концепции Tap Density, которая измеряет объем массы образца после создания более плотной упаковки частиц путем постукивания по контейнеру. Использование этого метода до крайности приводит к определению пустотного объема и плотности в сжатом состоянии после сжатия образца под действием экстремальных сил и измерения изменения объема в зависимости от приложенного давления.

Плотность оболочки : Как и объемная плотность, плотность оболочки определяется объемом твердого материала, открытых и закрытых пор. Плотность оболочки определяется для одного консолидированного количества материала, поэтому между упакованными частицами отсутствуют межчастичные пустоты. Плотность оболочки — это масса объекта, деленная на объем внутри воображаемой, плотно прилегающей кожи, которая его окружает, и, следовательно, может включать объем небольших неровностей поверхности.MPS обычно измеряет плотность оболочки таблеток, брикетов или лент, лиофилизированных «лепешек» и гранулятов. Когда известны как огибающая, так и истинная плотность, можно рассчитать общий объем пор, процентную пористость и твердую долю образца.

Пористость: Пористость состоит из объема пор относительно объема оболочки, используемого для расчета плотности оболочки. Пористость фармацевтических материалов и медицинских устройств может влиять на производство, перемещение материала и фармакокинетическое поведение.Пористость таблеток определяет прочность на разрыв (твердость) таблеток для данного состава. Пористость таблетки можно рассматривать как меру процесса таблетирования. Различия в пористости таблеток отражают различные аспекты характеристик таблеточного пресса. Пористость таблетки может быть связана с дезинтеграцией и растворением таблетки. В случае таблеток, покрытых оболочкой, на качество покрытия может влиять пористость таблетки. Некоторые наполнители являются пористыми по своей конструкции, и различия в их пористости могут повлиять на характеристики продукта.Новое исследование показывает, что некоторые пористые диоксиды кремния можно использовать для обработки API-интерфейсов и стимулирования изменений кристаллов. Другие области применения включают гранулирование, валики или ленты, лиофилизированные материалы (лио-кек) и медицинские устройства с покрытием. MPS может определять общую пористость, а также распределение пор по размерам многих материалов.

Примечания по применению :

  • AP ПРИМЕЧАНИЕ 106
    T.A.P. Плотность, полученная с помощью GeoPyc
  • Quantachrome Instruments

    Одно из наиболее распространенных измерений плотности включает определение геометрического пространства, занимаемого внутри оболочки твердого материала … включая любые внутренние пустоты, трещины или поры. Это называется геометрической, конвертовой или объемной плотностью и соответствует истинной плотности только в том случае, если в измеряемом материале нет внутренних отверстий.

    Плотность касания

    Каждая частица твердого материала имеет одинаковую истинную плотность после измельчения, измельчения или обработки, но материал занимает больше геометрического пространства. Другими словами, геометрическая плотность меньше … приближается к 50% от истинной плотности, если частицы имеют сферическую форму.

    Обработка порошкообразного материала или его вибрация заставляет более мелкие частицы проникать в промежутки между более крупными частицами.Геометрическое пространство, занимаемое порошком, уменьшается, а его плотность увеличивается. В конечном итоге невозможно измерить дальнейшую естественную упаковку частиц без добавления давления. Достигнута максимальная упаковка частиц.

    При контролируемых условиях скорости выпуска, усилия (падения) и диаметра цилиндра условие максимальной эффективности набивки хорошо воспроизводимо. Это измерение плотности утряски формализовано в методе Британской Фармакопеи для определения кажущегося объема, ISO 787/11 и стандартных методах испытаний ASTM B527, D1464 и D4781 для плотности утряски.
    Автоматические определения плотности утряски выполняются либо с помощью Quantachrome Autotap, либо с помощью двухэлементного Dual Autotap.

    Истинная плотность

    Истинная плотность порошков часто отличается от плотности сыпучего материала, потому что процесс измельчения или измельчения изменяет кристаллическую структуру около поверхности каждой частицы и, следовательно, плотность каждой частицы в порошке.Кроме того, пустоты на поверхности частицы, в которые не проникают жидкости, могут создавать кажущийся объем, который вызовет серьезные ошибки при измерении плотности путем вытеснения жидкости.

    Пикнометры от Quantachrome специально разработаны для измерения истинного объема твердых материалов с использованием принципа Архимеда вытеснения жидкости (газа) и техники расширения газа. Истинные плотности измеряются с использованием газообразного гелия, поскольку он проникает в каждую дефектную поверхность на глубину примерно до одного Ангстрема, что позволяет измерять объемы порошка с большой точностью.Измерение плотности путем вытеснения гелия часто может выявить наличие примесей и закупоренных пор, которые невозможно определить никаким другим методом.

    Значение плотности порошков: насыпная плотность по сравнению с Истинная плотность частиц

    Какая плотность материала?

    Фото Каролины Грабовской из Pexels

    Прежде чем мы начнем конкретно говорить об измерении плотности порошков, давайте взглянем на концепцию измерения плотности в целом.

    Что означает «плотность»?

    Согласно Британской энциклопедии, плотность определяется как масса единицы объема материальной субстанции. Формула плотности вещества: d = м / V , где d — плотность материала, м — масса, а V — объем, который он занимает.

    Измерение плотности обычно выражается в граммах на кубический сантиметр (г / см3) или (г / см3) или в граммах на миллилитр (г / мл).Однако иногда это выражается в килограммах на кубический метр (кг / м3) или килограммах на литр (кг / л).

    Плотность зависит от температуры и давления, которые необходимо указать, если значение плотности должно быть известно с высокой точностью. Наличие примесей в том же объеме, например солености воды, также влияет на плотность.

    Как мы измеряем плотность?

    Поскольку плотность является производным свойством, которое определяется на основе отношения двух других атрибутов материала, веса и объема, она обычно не измеряется напрямую.Он рассчитывается или выводится. Он полагается на то, что у нас есть надежные, точные и точные измерения веса материала и соответствующего объема.

    Задача проведения этих измерений и расчетов кажется достаточно простой. Нам просто нужна точная шкала и хороший способ измерения объема. В чем подвох?

    Проблемы измерения плотности:

    Фото Лины Кивака из Pexels

    Загвоздка заключается в том, что для многих материалов очень трудно, если вообще возможно, в настоящее время измерить вес и объем с достаточной точностью, чтобы мы могли разделить два измерения и рассчитать плотность с достаточной точностью и надежностью, необходимой для проект.

    Кроме того, при измерении плотности мы делаем несколько важных допущений.

    Предположения:

    1. Мы предполагаем, что материал однороден во всем, все его части имеют одинаковую плотность. Например, мы предполагаем, что на поверхности или внутри материала нет воздушных карманов или абсорбированной влаги. Очень немногие материалы в мире являются настолько чистыми, последовательными и однородными во всем.
    2. Мы предполагаем, что материал, состоящий из частей или компонентов, имеет идеальную упаковку, при этом компоненты идеально подходят друг к другу.Это определенно неверно для порошков и любой ситуации, когда одновременно измеряется более одной части.
    3. Мы предполагаем, что нет изменчивости от частицы к частице. Это может означать, что каждая крупинка соли или каждая крупинка перца в нашем образце идентичны по плотности всем остальным.

    Эти предположения оправданы в большинстве случаев и могут быть приемлемыми, когда требуется только приблизительная оценка плотности. Знание этих предположений также помогает нам понять ограничения точности и точности измерения плотности.

    В чем разница между точностью и точностью?

    Фото Национального института рака на Unsplash

    Точность плотности:

    Точность указывает на надежность и согласованность измерений. воспроизводимый и воспроизводимый ? Если бы два разных человека измеряли его или использовали два разных станка, насколько разными были бы измерения? Что, если один и тот же человек измеряет один и тот же образец с помощью одного и того же устройства несколько раз, насколько разными будут результаты измерений? Насколько репрезентативен образец? Изменится ли измерение, если будет взят другой образец?

    Чем ближе результаты измерений друг к другу, тем выше точность измерения.

    Точность плотности:

    В то время как точность сравнивает, насколько близки измерения друг к другу или насколько велико различие между измерениями, точность указывает, насколько близки измерения к «истинному» значению. Например, если мы измеряем плотность, равную 1,00 г / куб.см, и наши измерения надежны и воспроизводимы, они точны. Но если фактическая плотность материала составляет 1,20 г / куб.см, наши измерения не очень точны.

    Чем ближе результат измерения к фактическому значению, тем выше точность измерения.

    Как узнать действительную стоимость? Часто мы этого не делаем. Наши измерения объема и массы зависят от уровней калибровки нашего оборудования. Калибровка оборудования зависит от используемых калибровочных стандартов и процедур. Сами калибровочные стандарты несут в себе определенный уровень неопределенности. Невозможно провести бесконечно точное и точное измерение. Всегда есть какая-то ошибка.

    Какая требуется точность измерения плотности?

    Фото Жана Папийона на Unsplash

    Нужно ли нам знать плотность материала примерно и приблизительно, чтобы получить относительное представление о том, насколько он тяжелый, или нам нужно знать плотность точно с точностью до многих значащих цифр, потому что это критическая переменная в дизайн нашего медицинского устройства, системы доставки лекарств, эксперимент по моделированию частиц, изоляция биологической клетки или эксперимент по визуализации потока жидкости?

    Гранулы маркера плотности

    являются примером микросфер высокой плотности, которые используются в основном в биотехнологической промышленности для создания градиентов плотности, необходимых для разделения и очистки биологических клеток, вирусов и субклеточных частиц.Обычно используется набор из нескольких шариков маркера плотности, охватывающих диапазон плотностей. Градиент калибруется с помощью шариков, которые плавают на разной высоте внутри колонны. Когда тестовый образец добавляется в колонку, он падает до точки нейтральной плавучести, а плотность определяется по калибровочной таблице.

    Эти прецизионные частицы плотности с цветовой кодировкой имеют решающее значение для разделения биологических клеток на основе их плотности, что делает критически важным как точность, так и точность определения плотности каждой частицы.

    Исследователи и инженеры постоянно подталкивают производителей химикатов к разработке материалов и методов измерения, обеспечивающих все более высокую точность определения плотности материалов. Они также подталкивают нас к производству материалов с высокой точностью, точностью и настраиваемой плотностью.

    Какая плотность порошков?

    Здесь все начинает усложняться. Нужно ответить на множество вопросов. Необходимо сделать множество предположений о плотности порошка.

    Фото Евы Элайджас из Pexels

    Порошок состоит по крайней мере из тысяч, а часто и из миллионов, миллиардов, триллионов и т.д. мелких частиц, которые могут сильно различаться по своей форме, размеру и даже плотности.

    Задачи точного измерения плотности порошков начинаются с взятия статистически значимой и репрезентативной пробы порошка. Отбор проб порошков — это и искусство, и наука, по следующим причинам:

      • Агрегация: В зависимости от размера и свойств поверхности порошкообразные частицы склонны агрегироваться и слипаться независимо от того, сплавляются ли они вместе или просто удерживаются вместе ковалентными силами.
      • Сегрегация: Более мелкие частицы любят отделяться от более крупных частиц, падая через промежутки между более крупными частицами и, в конечном итоге, собираясь на дне контейнера, создавая порошкообразную смесь, которая не является однородной во всем.
      • Электростатические заряды: Мелкие частицы часто проявляют сильные электростатические и электрофоретические силы, которые заставляют их прилипать к поверхностям, которые используются для их переноса, что еще больше усложняет решение проблем агрегации и сегрегации, описанных выше.
      • Однородность: Зная, что образец мелких частиц статистически маловероятен, чтобы быть идеально однородным, как мы можем гарантировать, что все различные частицы точно представлены в нашем образце?

    Поскольку ответы на приведенные выше вопросы и предположения не всегда ясны, а соответствующие переменные часто невозможно полностью контролировать, существует множество способов определения плотности порошков, в зависимости от того, на какой конкретный вопрос мы пытаемся ответить и какую информацию мы ищем.

    Насыпная плотность порошков:

    Насыпная плотность определяется просто как измерение массы материала на единицу объема. Однако, когда мы говорим о плотности порошков, насыпная плотность больше не является значимой величиной, потому что даже если масса материала постоянна, объем , который занимает порошок, может широко варьироваться в зависимости от того, как порошок упакованы. Более того, насыпная плотность порошков может изменяться со временем, когда порошок оседает в контейнере, и объем, который он занимает, становится меньше, а вес остается прежним.

    Форма частиц также влияет на объемную плотность, поскольку форма влияет на способность отдельных частиц объединяться с другими частицами … Некоторые материалы гигроскопичны и вытягивают воду из атмосферы, что может резко изменить объемную плотность материала. Поверхностное трение или статический заряд материала также могут повлиять — хотя и незначительно — на его объемную плотность.

    Насыпную плотность можно рассматривать как среднюю плотность определенного объема порошка в определенной среде при определенных условиях.

    Как измеряется насыпная плотность порошков:

    Объемная плотность после вибрации (или утряски) относится к объемной плотности порошка, когда контейнер, который заполнен порошком, постоянно вибрирует или постукивается. По мере того как они вибрируют, отдельные частицы перемещаются ближе друг к другу и достигают наивысшей эффективности упаковки, тем самым делая порошковый материал более плотным, что приводит к наивысшей насыпной плотности для этого конкретного порошка и обеспечивает воспроизводимые измерения.Насыпная плотность после вибрации или утряски — хорошее приближение для плотности порошка после того, как он находится и сжимается в контейнере в течение значительного периода времени.

    Насыпная плотность — это объемная плотность порошка, измеренная при заливке порошкообразного материала в контейнер. Процесс разливки помогает разрушить или уменьшить проблемы, связанные с агрегацией, сегрегацией и электростатическими зарядами, а также помогает сделать порошок более однородным. Поскольку в процессе заливки образуется очень рыхлая структура частиц, при измерении объемная плотность будет меньше.Насыпная насыпная плотность является хорошим приближением плотности порошка, поскольку он проходит через производственный процесс и транспортируется или перемещается между контейнерами или процессами.

    Насыпная плотность с аэрированным воздухом — это объемная плотность порошка, измеренная при аэрировании порошка. Измерение объемной плотности с аэрированным воздухом может быть важно знать по разным причинам, в том числе для правильного определения размеров или анализа систем пневмотранспорта.

    Крайне важно знать, как была измерена насыпная плотность порошка, чтобы использовать информацию осознанно и осознанно.

    Истинная плотность частиц порошков:

    Истинная плотность частиц (также известная как скелетная плотность ) представляет собой внутреннее физическое свойство материала и, в отличие от насыпной плотности порошков, составляет , а не , в зависимости от размера, формы или степени уплотнения и упаковки порошка. . Истинная плотность частиц не изменится со временем.

    Предполагая, что материал имеет высокую степень однородности, химический состав материала может быть надежно определен, если известна его истинная плотность частиц.Например, если мы смотрим на стеклянные микросферы, но не знаем, какой это тип стекла, мы можем точно оценить состав, измерив истинную плотность частиц. Плотность стекла SodaLime составляет 2,5 г / куб. См, боросиликатного стекла — 2,2 г / куб. См, стекла из титаната бария — более 4 г / куб. Если мы знаем, что плотность поли (метилметакрилата) или ПММА составляет примерно 1,2 г / куб.см, но размеры наших акриловых частиц немного выше или ниже, это хороший признак того, что мы, вероятно, имеем дело с сополимером.

    Знание истинной плотности частиц позволяет ученым и инженерам точно моделировать и прогнозировать характеристики этих частиц в конкретных приложениях.

    Как измеряется истинная плотность частиц порошков:

    Традиционные методы измерения объема по принципу Архимеда вытеснения жидкости представляют собой проблему при измерении истинной плотности частиц порошков. Причина этой трудности заключается в том, что нам необходимо точное измерение истинного объема, занимаемого самими частицами, исключая любые потенциальные внутренние пустоты, трещины или поры на поверхности частиц. Жидкости могут проникать в эти неровности непрерывности частицы и вызывать серьезные ошибки в измерении кажущегося объема, когда плотность оценивается по вытеснению жидкости.

    Для точного и точного измерения истинной плотности частиц важно, чтобы все воздушные карманы, пустоты и / или поры в упаковке порошка или на поверхности самого материала учитывались и вычитались при измерении объема частиц ( истинный объем) .

    Все сферы от Cosphere LLC имеют измерения плотности по стандартам NIST

    Пикнометры — это инструменты, разработанные для измерения истинного объема твердых материалов с использованием принципа Архимеда вытеснения жидкости (газа) и техники расширения газа. Предпочтительным газом для измерения истинной плотности частиц порошков является газообразный гелий. Из-за своего небольшого размера газообразный гелий проникает через поверхность на глубину примерно до одного Ангстрема, что позволяет измерять объемы порошка с большой точностью.Измерение плотности путем вытеснения гелия часто может выявить наличие примесей и закупоренных пор, которые невозможно определить никаким другим методом.

    Все микросферы Косферы характеризуются истинной плотностью частиц с использованием нашей собственной методики измерения плотности , которая основана на газовой пикнометрии, откалиброванной по NIST, и высокоточной шкале, откалиброванной по NIST. Чтобы наилучшим образом удовлетворить потребности наших клиентов в исследованиях, каждый продукт Cospifer, предлагаемый для продажи, указан на веб-сайте Cospifer с истинной плотностью частиц как часть описания продукта.

    Что такое плотность микросфер?

    Микросферы

    обычно определяются как сферические частицы диаметром от 1 микрона до 1000 микрон (мм). Некоторые микросферы являются естественным побочным продуктом химического процесса. Например, в процессе сжигания угля на тепловых электростанциях образуется летучая зола, содержащая керамические микросферы, в основном состоящие из глинозема и кремнезема. Тем не менее, большинство микросфер на мировом рынке производятся на коммерческой основе в виде прецизионных материалов с особыми свойствами и функциональностью.Плотность микросфер — одно из важнейших свойств микросфер, которое контролируется в процессе производства.

    Поскольку микросферы чаще всего используются как компонент системы и смешиваются с другими материалами, истинная плотность частиц (в отличие от насыпной плотности) имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы микросферы могли диспергироваться и суспендироваться в содержащей среде. , плавать на дно или опускаться на поверхность.

    Источники:

    Насыпная плотность | Почвы — Часть 2: Физические свойства почвы и грунтовых вод

    Для нашей идеальной почвы половина ее составляет твердые частицы, а половина — поровое пространство.В нашем примере с объемом 1 см 3 идеальная почва будет иметь 0,5 см 3 порового пространства и 0,5 см 3 твердых частиц. Поровое пространство, заполненное воздухом, весит 0 г. Органические вещества составляют очень небольшую часть твердых веществ, поэтому обычно не учитываются в этих расчетах. Масса твердых минеральных веществ в сухом состоянии составляет 1,33 г, и определяется путем умножения плотности частиц на объем твердых веществ:

    2,66 г / см 3 x 0,5 см 3 = 1,33 г

    Таким образом, объемная плотность — это сухой вес почвы, деленный на ее объем:

    1.33 г / 1 см 3 = 1,33 г / см 3

    Для практики рассмотрим ящик с нетронутой почвой с поля. Коробка имеет размеры 2,5 см на 10 см на 10 см. Объем коробки можно определить, умножив высоту коробки на ее ширину и глубину. Влажный грунт в ящике весил 450 г. Сухая почва весила 375 г. Теперь рассчитайте насыпную плотность. Ваш ответ должен быть 1,5 г / см 3 . В этом расчете вам не нужно было использовать плотность частиц, потому что вес почвы в ящике был уже известен.

    Наименьшая объемная плотность поверхностного слоя почвы весной сразу после оттаивания почвы и до начала полевых работ. При каждой полевой операции почва уплотняется под шинами. Если почвы более влажные, чем поля, объемная плотность может увеличиться. Однако, если почвы сухие, насыпная плотность не сильно пострадает. Рост корней, как правило, начинает ограничиваться, когда насыпная плотность достигает 1,55–1,6 г / см 3 , и запрещается при уровне около 1,8 г / см 3 . Обработка почвы может увеличить объемную плотность, если она разрушает агрегаты и позволяет почве плотнее уплотняться.Добавление органического материала снижает объемную плотность, поскольку органический материал имеет более низкую объемную плотность. Однако добавки обычно настолько малы по отношению к весу почвы, что не оказывают заметного влияния на объемную плотность, за исключением границы раздела почва-атмосфера. Насыпная плотность также важна, потому что она говорит нам о пористости почвы.

    Насыпная плотность — обзор

    3.1.1 Насыпная плотность

    Насыпная плотность (BD) среды определяется как ее сухая масса на единицу объема (во влажном состоянии) и измеряется в г / см 3 .В литературе можно найти множество методов измерения BD (а также других физических параметров) (например, de Boodt and Verdonck, 1972; Wever, 1995; Raviv and Medina, 1997; Gruda and Schnitzler, 1999; Morel et al. ., 2000). Некоторые методы используются в основном в исследовательских целях (например, стандартный метод ISHS, описанный Verdonck and Gabriels 1992). Другие используются в качестве промышленных стандартов в некоторых странах или регионах мира (например, BS EN 12580: 2001 в Великобритании, методы LUFA и DIN в Германии и метод CEN в ЕС).Однако все они основаны на одном принципе: влажный материал оседает внутри или сжимается под известным давлением в цилиндре известного объема. Затем его полностью сушат и взвешивают. Для получения более подробной информации см. Главу 11 «Аналитические методы, используемые с беспочвенными основаниями».

    Поскольку многие среды состоят из более чем одного ингредиента, характеристики каждого ингредиента влияют на общую BD среды. Это индивидуальное и комбинированное расположение частиц, BD ингредиентов и качества уплотнения.В частности, компоненты среды, которые значительно различаются по размеру частиц, имеют более высокие BD в смеси (Pokorny et al., 1986). Точно так же они имеют более низкую общую пористость (TP), водоудерживающую способность и пористость, заполненную воздухом (AFP), чем среды, состоящие из частиц аналогичного размера.

    BD по-разному влияет на выбор носителя. Например, выращивание саженцев деревьев на открытом воздухе требует среды с высоким содержанием BD, чтобы предотвратить нестабильность контейнера в ветреных условиях. Это может быть достигнуто путем включения в смесь тяжелых минеральных компонентов, таких как песок, почва, глина или туф.С другой стороны, высокоинтенсивные тепличные культуры, которые часто орошаются и могут испытывать недостаток кислорода, если гидравлическая проводимость и AFP не высокие, требуют среды с низким BD. Еще одно соображение заключается в том, что смешивание и транспортировка носителей с низким BD проще, чем с носителями с высоким BD.

    Насыпная плотность — измерение | Информационные бюллетени

    Ключевые точки

    • Насыпная плотность — это вес почвы в заданном объеме.
    • Грунты с насыпной плотностью более 1.6 г / см3 ограничивают рост корней.
    • Насыпная плотность увеличивается с уплотнением и имеет тенденцию к увеличению с глубиной.
    • Песчаные почвы более склонны к высокой насыпной плотности.
    • Насыпную плотность можно использовать для расчета свойств почвы на единицу площади (например, кг / га).

    Фон

    Насыпная плотность почвы (BD), также известная как насыпная плотность в сухом состоянии, представляет собой вес сухой почвы (M твердых веществ ), деленный на общий объем почвы (V почва ).Общий объем почвы — это совокупный объем твердых частиц и пор, которые могут содержать воздух (V воздух ) или воду (V вода ) или и то, и другое (рисунок 1). Средние значения содержания воздуха, воды и твердого вещества в почве легко измерить и являются полезным показателем физического состояния почвы.
    BD почвы и пористость (количество поровых пространств) отражают размер, форму и расположение частиц и пустот (структуру почвы). И BD, и пористость (V поры ) дают хорошее представление о пригодности для роста корней и проницаемости почвы и жизненно важны для системы почва-растение-атмосфера (Cresswell and Hamilton, 2002; McKenzie et al., 2004). Обычно желательно иметь почву с низким BD (<1,5 г / см 3 ) (Hunt and Gilkes, 1992) для оптимального движения воздуха и воды через почву.

    Рисунок 1: Структурный состав почвы, содержащий фракцию почвы (твердые частицы V ) и поровое пространство для воздуха (V воздух ) и воды (V вода ).

    Измерение насыпной плотности

    Измерение насыпной плотности может быть выполнено, если вы подозреваете, что ваша почва уплотнена, или как часть планов управления удобрениями или орошением (см. Информационный бюллетень «Насыпная плотность — использование на ферме»).Чтобы учесть изменчивость, полезно провести несколько измерений в одном и том же месте с течением времени и на разной глубине в почве, например, на глубинах 10, 30 и 50 см, чтобы посмотреть как на поверхность почвы, так и на подпочву. Также полезно измерить объемную плотность при сравнении методов управления (например, возделываемых и не возделываемых), поскольку физические свойства почвы часто меняются (Hunt and Gilkes, 1992).
    Наиболее распространенный метод измерения BD почвы — это сбор известного объема почвы с помощью металлического кольца, вдавленного в почву (неповрежденная сердцевина), и определение веса после высыхания (McKenzie et al., 2004).

    Отбор проб почвы

    Этот метод лучше всего подходит для влажных почв без гравия. При отборе проб летом можно увлажнить почву вручную, чтобы не повредить сердцевину насыпной плотности. Для этого поставьте бездонный барабан на почву и залейте водой, давая естественным образом намокнуть в течение 24 часов.
    Используя соответствующие инструменты (см. Информационную рамку), подготовьте ровную горизонтальную поверхность в почве с помощью лопаты на глубине, на которой вы хотите взять пробы.Вдавите или аккуратно вбейте стальное кольцо в почву. Для защиты кольца можно использовать брусок. Не толкайте кольцо слишком далеко, иначе почва уплотняется. Выкопайте вокруг кольца, не нарушая и не разрыхляя почву, которую оно содержит, и осторожно удалите его, оставив почву неповрежденной (рисунок 2). Удалите излишки почвы с внешней стороны кольца и срежьте ножницами все растения или корни на поверхности почвы). Насыпьте почву в полиэтиленовый пакет и закройте его, отметив дату и место взятия пробы.Распространенными источниками ошибок при измерении BD являются разрушение почвы при отборе проб, неточная обрезка и неточное измерение объема кольца. Гравий может затруднить обрезку керна и дать неточные значения, поэтому лучше брать больше образцов, чтобы уменьшить ошибку таким образом.

    Рисунок 2: Кольцо насыпной плотности с неповрежденной сердцевиной почвы внутри.

    Расчеты

    Объем грунта

    Объем почвы = объем кольца
    Для расчета объема кольца:
    i.Измерьте высоту кольца линейкой в ​​см с точностью до миллиметра.
    ii. Измерьте диаметр кольца и уменьшите это значение вдвое, чтобы получить радиус®.
    iii. Объем кольца (см 3 ) = 3,14 x r 2 x высота кольца.
    Если диаметр кольца = 7 см и высота кольца = 10 см Объем кольца = 3,14 x 3,5 x 3,5 x 10 = 384,65 см 3

    Масса сухой почвы

    Для расчета сухой массы почвы:
    i.Взвесьте жаростойкий контейнер в граммах (W 1 ).
    ii. Осторожно удалите всю почву из мешка в контейнер. Просушите почву 10 минут в микроволновой печи или 2 часа в обычной духовке при 105ºC.
    iii. Когда почва высохнет, взвесьте образец на весах (W 2 ).
    iv. Вес сухой почвы (г) = W 2 — W 1

    Насыпная плотность

    Насыпная плотность (г / см 3 ) = Вес сухой почвы (г) / Объем почвы (см 3 )

    Насыпная плотность обычно выражается в мегаграммах на кубический метр (Мг / м 3 ), но также используются числовые эквивалентные единицы г / см 3 и т / м 3 (1 Мг / м 3 = 1 г / см 3 = 1 т / м 3 ) (Cresswell and Hamilton, 2002).

    Критические значения уплотнения

    Критическое значение объемной плотности для ограничения роста корней зависит от типа почвы (Hunt and Gilkes, 1992), но в целом объемная плотность выше 1,6 г / см 3 имеет тенденцию ограничивать рост корней (McKenzie et al. , 2004 ). Песчаные почвы обычно имеют более высокую насыпную плотность (1,3–1,7 г / см 3 ), чем мелкие илы и глины (1,1–1,6 г / см 3 ), потому что они имеют большие, но меньшие поровые пространства.В глинистых почвах с хорошей структурой почвы больше порового пространства, потому что частицы очень маленькие, и между ними помещается много маленьких пор. Почвы, богатые органическим веществом (например, торфяные почвы), могут иметь плотность менее 0,5 г / см 3 .
    Насыпная плотность увеличивается с уплотнением (см. Информационный бюллетень о уплотнении недр) на глубине, и очень плотные грунты или сильно уплотненные горизонты могут превышать 2,0 г / см. 3 (NLWRA, 2001; Cresswell and Hamilton, 2002).

    Грунты с крупными обломками

    Фракция почвы, которая проходит через сито 2 мм, является фракцией мелкозема.Остающийся на сите материал (частицы> 2 мм) представляет собой крупные фрагменты и гравий. Наличие гравия существенно влияет на механические и гидравлические свойства почвы. Общее поровое пространство уменьшается в почве с обильным гравием, и растения более восприимчивы к эффектам засухи и заболачивания. Если в почве содержится> 10% гравия или камни имеют размер> 2 см, обычные показания насыпной плотности будут неточными, так как большинство крупных фрагментов имеют насыпную плотность 2,2–3,0 г / см 3 (McKenzie et al., 2002). Это важно понимать при использовании измерений объемной плотности для расчета уровней питательных веществ на основе площади, поскольку это может привести к завышению оценки.
    Метод выемки грунта или замены воды полезен для почв, которые слишком рыхлые, чтобы собрать неповрежденный керн или комок, или для почв, содержащих гравий. Как неповрежденный комок, так и методы раскопок подробно описаны Cresswell and Hamilton (2002).
    Пожалуйста, обратитесь к информационному бюллетеню «Насыпная плотность — на ферме» для получения информации об интерпретации результатов насыпной плотности и их использовании в расчетах общего содержания питательных веществ и углерода.

    Дополнительная литература и ссылки

    Cresswell HP и Hamilton (2002) Анализ размера частиц. В: Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель . (Редакторы NJ McKenzie, HP Cresswell и KJ Coughlan) Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория. pp 224-239.

    Хант Н. и Гилкс Р. (1992) Справочник по мониторингу фермерских хозяйств . Университет Западной Австралии: Недлендс, Вашингтон.

    McKenzie N, Coughlan K и Cresswell H (2002) Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель .Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

    Маккензи, штат Нью-Джерси, Жакье Д.Дж., Исбелл Р.Ф., Браун К.Л. (2004) Австралийские почвы и ландшафты Иллюстрированный сборник . Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

    NLWRA (2001) Оценка сельского хозяйства Австралии 2001. Национальный аудит земельных и водных ресурсов.

    Авторы: Кэтрин Браун (Университет Западной Австралии) и Эндрю Верретт (Департамент сельского хозяйства и продовольствия Западной Австралии).

    Этот информационный бюллетень gradient.org.au был профинансирован программой «Здоровые почвы для устойчивых ферм», инициативой Фонда природного наследия правительства Австралии в партнерстве с GRDC, а также регионами WA NRM Совета водозабора Avon и NRM Южного побережья. через инвестиции в Национальный план действий по солености и качеству воды и Национальную программу ухода за землями правительства Западной Австралии и Австралии.
    Главный исполнительный директор Департамента сельского хозяйства и продовольствия штата Западная Австралия и Университета Западной Австралии не несут никакой ответственности за халатность или иным образом, возникшие в результате использования или разглашения этой информации или любой ее части.

    Посмотреть все информационные бюллетени

    Reade Advanced Materials — таблица преобразования плотности

    фунт / куб. Дюйм

    фунт / куб. Фут

    фунтов / галлон

    г / куб

    г / литр

    1 фунт / куб. Дюйм

    1

    1728

    231

    27.68

    27680

    1 фунт / куб. Фут

    1

    0,1337

    0,016

    16.019

    1 фунт / галлон

    4.33 (10-3)

    7,481

    1

    0,1198

    119,83

    1 г / куб. См

    0,03613

    62,43

    8,345

    1

    103

    1 г / литр

    0.06243

    8,345

    (10-3)

    10-3

    1

    Предоставлено: Американское общество вакуума

    Преобразование плотности:

    1 мг / см3 = 1 г / см3

    1 г / см3 = 0,0361 фунта / дюйм3 (фунта на кубический дюйм)

    Предоставлено: д-ром Р. М. Германом, Наука о порошковой металлургии, второе издание

    Общие определения:

    • Плотность: Одно из наиболее распространенных измерений плотности включает определение геометрического пространства, занимаемого внутри оболочки твердого материала… включая любые внутренние пустоты, трещины или поры. Это называется геометрической, конвертовой или насыпной плотностью и соответствует истинной плотности только в том случае, если в измеряемом материале нет внутренних отверстий.

    • Абсолютная плотность :
      1) Отношение массы объема твердого материала к тому же объему воды.
      2) Масса единицы объема твердого материала, выраженная в граммах на кубический сантиметр.

    • Кажущаяся плотность : Вес единицы объема порошка, обычно выражаемый в граммах на кубический сантиметр, определяемый особым методом

    • Насыпная плотность : Порошок в контейнере или бункере, выраженный в единицах массы на единицу объема

    • Отношение плотности : Отношение определенной плотности прессовки к абсолютной плотности металла того же состава, обычно выражаемое в процентах.Также называется теоретической плотностью в процентах

    • Плотность в сухом состоянии : Масса на единицу объема непропитанной спеченной детали

      .

    • Green Density : плотность зеленого компактного

    • Плотность упаковки : См. Предпочтительный термин плотности утряски

    • Tap Density : Плотность порошка, когда объемный резервуар постукивается или подвергается вибрации при определенных условиях во время загрузки.Каждая частица твердого материала имеет одинаковую истинную плотность после измельчения, измельчения или обработки, но больше геометрического пространства занимает материал. Другими словами, геометрическая плотность меньше … приближается к 50% от истинной плотности, если частицы имеют сферическую форму. Обработка порошкообразного материала или его вибрация заставляет более мелкие частицы продвигаться в промежутки между более крупными частицами. Геометрическое пространство, занимаемое порошком, уменьшается, а его плотность увеличивается. В конечном итоге невозможно измерить дальнейшую естественную упаковку частиц без добавления давления.Достигнута максимальная упаковка частиц. При контролируемых условиях скорости выпуска, усилия (падения) и диаметра цилиндра условие максимальной эффективности набивки хорошо воспроизводимо. Это измерение плотности утряски формализовано в методе Британской Фармакопеи для определения кажущегося объема, ISO 787/11 и стандартных методах испытаний ASTM B527, D1464 и D4781 для плотности утряски.

    • Истинная плотность : Истинная плотность порошков часто отличается от плотности сыпучего материала, потому что процесс измельчения или измельчения изменяет кристаллическую структуру около поверхности каждой частицы и, следовательно, плотность каждой частицы в порошке.Кроме того, пустоты на поверхности частицы, в которые не проникают жидкости, могут создавать кажущийся объем, который вызовет серьезные ошибки при измерении плотности путем вытеснения жидкости. Пикнометры от Quantachrome специально разработаны для измерения истинного объема твердых материалов с использованием принципа Архимеда вытеснения жидкости (газа) и техники расширения газа. Истинные плотности измеряются с использованием газообразного гелия, поскольку он проникает в каждую дефектную поверхность на глубину примерно до одного Ангстрема, что позволяет измерять объемы порошка с большой точностью.Измерение плотности путем вытеснения гелия часто может выявить наличие примесей и закупоренных пор, которые невозможно определить никаким другим методом.

    • Плотность во влажном состоянии : Масса единицы объема спеченной детали, пропитанной маслом или другим неметаллическим материалом

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *