En muchas industrias, así como en la construcción y la agricultura, se utiliza el concepto de "densidad del material". Este es un valor calculado, que es la relación entre la masa de una sustancia y el volumen que ocupa. Al conocer dicho parámetro, por ejemplo, para el concreto, los constructores pueden calcular la cantidad requerida al verter varias estructuras de concreto reforzado: bloques de construcción, techos, paredes monolíticas, columnas, sarcófagos protectores, piscinas, esclusas y otros objetos.
Cómo determinar la densidad
Es importante tener en cuenta que al determinar la densidad de los materiales de construcción, puede usar tablas de referencia especiales, donde se dan estos valores para varias sustancias. También se han desarrollado métodos de cálculo y algoritmos que permiten obtener dichos datos en la práctica si no se tiene acceso a materiales de referencia.
Densidad determinada a partir de:
- cuerpos líquidos con un dispositivo hidrómetro (por ejemplo, el conocido proceso de medir los parámetros del electrolito de una batería de automóvil);
- sustancias sólidas y líquidas utilizando la fórmula con datos de masa inicial conocidos yvolumen.
Todos los cálculos independientes, por supuesto, tendrán inexactitudes, porque es difícil determinar de forma fiable el volumen si el cuerpo tiene una forma irregular.
Errores en las medidas de densidad
Para calcular con precisión la densidad del material, se debe tener en cuenta lo siguiente:
- El error es sistemático. Aparece constantemente o puede cambiar según una cierta ley en el proceso de varias mediciones del mismo parámetro. Asociado al error de escala del instrumento, a la baja sensibilidad del dispositivo o al grado de precisión de las fórmulas de cálculo. Entonces, por ejemplo, al determinar el peso corporal usando pesas e ignorando el efecto de la flotabilidad, los datos son aproximados.
- El error es aleatorio. Es causado por razones entrantes y tiene un efecto diferente en la confiabilidad de los datos que se están determinando. Los cambios en la temperatura ambiente, la presión atmosférica, las vibraciones en la habitación, la radiación invisible y las vibraciones del aire, todo esto se refleja en las mediciones. Es completamente imposible evitar tal influencia.
- Error en el redondeo de valores. Al obtener datos intermedios en el cálculo de fórmulas, los números suelen tener muchos dígitos significativos después del punto decimal. La necesidad de limitar el número de estos caracteres implica la aparición de un error. Esta imprecisión se puede reducir parcialmente dejando en los cálculos intermedios varios órdenes de magnitud más de lo que requiere el resultado final.
- Los errores por descuido (errores) se deben acálculos, inclusión incorrecta de los límites de medición o del dispositivo en su conjunto, ilegibilidad de los registros de control. Los datos obtenidos de esta manera pueden diferir mucho de cálculos similares. Por lo tanto, deben eliminarse y volver a realizar el trabajo.
Medición de densidad real
Teniendo en cuenta la densidad del material de construcción, debe tener en cuenta su valor real. Es decir, cuando la estructura de la sustancia de una unidad de volumen no contiene cascarones, huecos e inclusiones extrañas. En la práctica, no existe una uniformidad absoluta cuando, por ejemplo, se vierte hormigón en un molde. Para determinar su resistencia real, que depende directamente de la densidad del material, se realizan las siguientes operaciones:
- La estructura se muele a un estado de polvo. En esta etapa, deshazte de los poros.
- Secar en un horno a una temperatura de más de 100 grados, se elimina la humedad restante de la muestra.
- Enfriar a temperatura ambiente y pasar por un tamiz fino con malla de 0,20 x 0,20 mm, dando uniformidad al polvo.
- La muestra resultante se pesa en una balanza electrónica de alta precisión. El volumen se calcula en un medidor volumétrico sumergiendo en una estructura líquida y midiendo el líquido desplazado (análisis picnométrico).
El cálculo se realiza según la fórmula:
p=m/V
donde m es la masa de la muestra en g;
V – volumen en cm3.
La medición de la densidad en kg/m suele aplicarse3.
Densidad media del material
Parapara determinar cómo se comportan los materiales de construcción en condiciones reales de operación bajo la influencia de la humedad, temperaturas positivas y negativas, cargas mecánicas, debe usar la densidad promedio. Caracteriza el estado físico de los materiales.
Si la densidad real es un valor constante y depende únicamente de la composición química y la estructura de la red cristalina de la sustancia, entonces la densidad promedio está determinada por la porosidad de la estructura. Representa la relación entre la masa del material en estado homogéneo y el volumen de espacio ocupado en condiciones naturales.
La densidad media le da al ingeniero una idea de la resistencia mecánica, el grado de absorción de humedad, la conductividad térmica y otros factores importantes utilizados en la construcción de los elementos.
El concepto de densidad aparente
Introducido para el análisis de materiales de construcción a granel (arena, grava, arcilla expandida, etc.). El indicador es importante para calcular el uso rentable de ciertos componentes de la mezcla de construcción. Muestra la relación entre la masa de una sustancia y el volumen que ocupa en un estado de estructura suelta.
Por ejemplo, si se conocen la densidad aparente de un material granular y la densidad promedio de los granos, entonces es fácil determinar el parámetro de porosidad. En la fabricación de hormigón, es más conveniente utilizar un relleno (grava, piedra triturada, arena), que tiene una menor porosidad de la materia seca, ya que para el relleno se utilizará el material base del cemento, lo que aumentará el costo..
Indicadoresdensidades de algunos materiales
Si tomamos los datos calculados de algunas tablas, entonces en ellas:
- La densidad de los materiales pétreos, que contienen óxidos de calcio, silicio y aluminio, varía de 2400 a 3100 kg por m²3.
- Madera con soporte de celulosa - 1550 kg por m3.
- Orgánicos (carbono, oxígeno, hidrógeno) - 800-1400 kg por m3.
- Metales: acero - 7850, aluminio - 2700, plomo - 11300 kg por m3.
Con las modernas tecnologías de construcción de edificios, el índice de densidad del material es importante desde el punto de vista de la resistencia de las estructuras de carga. Todas las funciones de aislamiento térmico y protección contra la humedad se realizan con materiales de baja densidad con una estructura de celda cerrada.
