2.2 Образец неправильной формы

Трудность опреде­ления средней плотности на таких образцах заключается в определе­нии объема образца. Его невозможно рассчитать по результатам геометрических измерений.

Для определения объема образца применяют метод, основанный на вытеснении образцом из сосуда жидкости, в которую его погружают, для чего используют объемомер или гидростатические весы.

3. Определение средней плотности при помощи объемомера

Этот прибор (рис. 2) представляет собой металлический цилиндр с внутренним диаметром 150 мм и высотой 320 мм. На высоте 250 мм в него впаяна латунная трубка диаметром 8-10 мм, имеющая загнутый вниз конец.

Рис. 2. Объемомер.

1- металлический цилиндр; 2 - латунная трубка;

3 - стакан;

4 - испытуемый образец.

Объемомер наполняют водой несколько выше трубки и ждут, пока избыток воды стечет, затем под трубку подставляют взвешенный стакан. Каждый образец высушивают взвешивают, а затем покрывают (при помощи кисти) тонким слоем расплавленного парафина. После того как парафин застынет, образец осматривают, обнаруженные при осмотре на парафиновой пленке пузырьки или трещины удаляют, заглаживая нагретой металлической проволокой или пластинкой. После парафинирования образец перевязывают прочной нитью и вторично взвешивают.

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

Среднюю плотность образца вычисляют следующим образом. Сначала определяют объем парафина V_п, м³, затраченного на покрытие образца по формуле:

Vп = ,

где m - масса сухого образца, кг;

m₁ - масса образца, покрытого парафином, кг;

ρ_п - средняя плотность парафина, равная 930 кг/м³.

После этого вычисляют среднюю плотность образца ρ_о, кг/м³ по формуле:

ρ_о = ,

где m - масса сухого образца, кг;

V₁ - объем образца с парафином (численно равный массе воды, вытесненной образцом), м³;

V_n - объем парафина, м³.

4. Определение средней плотности материала методом гидростатического взвешивания

Для определения объема используют метод гидростатического взвешивания, основанный на законе Архимеда: объем тела оценивают по объему вытесненной телом воды, который, в свою очередь, определяют по выталкивающей силе, действующей на погруженный в воду образец.

Рис. 3. Весы для гидростатического взвешивания.

Образец кирпича взвешивают в сухом состоянии m_сух. Далее обра­зец постепенно заливают водой и периодически (через 1...2 мин) взвешивают; перед взвешиванием образец обтирают мягкой тканью. Заканчивают насыщение образца водой после того, когда два после­довательных взвешивания будут различаться не более чем на 0,05 г. Значение массы образца в этот момент принимают за массу насы­щенного водой образца m_нас

Насыщенный водой образец подвешивают на тонкой проволочке к коромыслу технических весов и еще раз определяют его массу m_нас. Затем образец, не снимая с весов, погружают в воду, используя при­способление для гидростатического взвешивания (рис. 3) и оп­ределяют массу гирь, уравновешивающих образец, находящийся в воде - m_вод

По результатам двух последних взвешиваний рассчитывают есте­ственный объем образца V_ест:

V_ест = ,

где ρ_Н2О = 1 г/см³.

Среднюю плотность ρ_т рассчитывают по приведенной ранее формуле.

Результаты всех испытаний заносят в сводную таблицу №1 и сравнивают с данными, приведенными в таблице №2. В отчете следует зарисовать схему прибора.

Таблица №1.

Результаты определения структурных характеристик и свойств материалов

Материал	Плотность, кг/м^3			Пористость, %
	истинная	средняя
Бетон (раствор)
Кирпич керамический
Древесина (сосна)
Пенопласт полистирольный

Таблица №2.

Истинная и средняя плотности некоторых строительных материалов

Материал	Истинная плотность, кг/м^3	Средняя плотность, кг/м^3
Гранит	2800 - 2900	2600 - 2700
Известняк плотный	2400 - 2600	2100 - 2400
Туф вулканический	2600 - 2800	900 - 2100
Кирпич керамический	2600 - 2800	1600 - 1800
Древесина сосны	1550 - 1600	500 - 600
Песок	2600 - 2700	1400 - 1600
Пенопласты	1300 - 1400	20 - 50
Стекло	2400 - 2600	2400 - 2600
Сталь строительная	7800 - 7850	7800 - 7850