Өнеркәсіптің көптеген салаларында, сондай-ақ құрылыс пен ауыл шаруашылығында «материалдың тығыздығы» түсінігі қолданылады. Бұл заттың массасының оның алып жатқан көлеміне қатынасы болып табылатын есептелген шама. Мұндай параметрді біле отырып, мысалы, бетон үшін құрылысшылар әртүрлі темірбетон конструкцияларын құю кезінде оның қажетті мөлшерін есептей алады: құрылыс блоктары, төбелер, монолитті қабырғалар, бағаналар, қорғаныс саркофагтары, бассейндер, шлюздер және басқа да объектілер.
Тығыздықты қалай анықтауға болады
Құрылыс материалдарының тығыздығын анықтау кезінде бұл мәндер әртүрлі заттар үшін берілген арнайы анықтамалық кестелерді қолдануға болатынын ескеру маңызды. Анықтамалық материалдарға қолжетімділік болмаған жағдайда мұндай деректерді іс жүзінде алуға мүмкіндік беретін есептеу әдістері мен алгоритмдері де әзірленді.
Тығыздық келесіден анықталды:
- ареметрлік құрылғысы бар сұйық денелер (мысалы, автомобиль аккумуляторының электролитінің параметрлерін өлшеудің белгілі процесі);
- белгілі бастапқы массалық деректері бар формуланы қолданып қатты және сұйық заттар жәнекөлемі.
Барлық тәуелсіз есептеулерде, әрине, дәлсіздіктер болады, өйткені дененің пішіні дұрыс емес болса, көлемді сенімді түрде анықтау қиын.
Тығыздықты өлшеудегі қателер
Материалдың тығыздығын дәл есептеу үшін мыналарды ескеру қажет:
- Қате жүйелі. Ол бір параметрді бірнеше өлшеу процесінде үнемі пайда болады немесе белгілі бір заңға сәйкес өзгеруі мүмкін. Аспаптар шкаласының қателігімен, құрылғының төмен сезімталдығымен немесе есептеу формулаларының дәлдік дәрежесімен байланысты. Мәселен, мысалы, салмақтарды пайдаланып дене салмағын анықтау және қалқымалылық әсерін елемеу, деректер шамамен алынған.
- Қате кездейсоқ. Ол кіріс себептерден туындайды және анықталатын деректердің сенімділігіне басқаша әсер етеді. Қоршаған орта температурасының өзгеруі, атмосфералық қысым, бөлмедегі діріл, көзге көрінбейтін радиация және ауа тербелісі - мұның бәрі өлшеулерде көрінеді. Мұндай әсерден аулақ болу мүлдем мүмкін емес.
- Мәндерді дөңгелектеу қатесі. Формулаларды есептеуде аралық деректерді алу кезінде сандарда ондық үтірден кейін жиі көптеген маңызды цифрлар болады. Бұл таңбалардың санын шектеу қажеттілігі қатенің пайда болуын білдіреді. Бұл дәлсіздікті аралық есептеулерде түпкілікті нәтиже талап ететін шамадан бірнеше рет артық қалдыру арқылы ішінара азайтуға болады.
- Абайсызда жіберілген қателер (жіберіп алу) қателіктерге байланыстыесептеулер, өлшеу шектерінің немесе тұтастай құрылғының қате енгізілмеуі, бақылау жазбаларының оқылмауы. Осылайша алынған деректер ұқсас есептеулерден күрт ерекшеленуі мүмкін. Сондықтан оларды жойып, жұмыс қайта жасалуы керек.
Шынайы тығыздықты өлшеу
Құрылыс материалының тығыздығын ескере отырып, оның шынайы мәнін ескеру қажет. Яғни, бірлік көлемдегі заттың құрылымында қабықшалар, бос орындар және бөгде қосындылар болмаған кезде. Іс жүзінде, мысалы, бетонды қалыпқа құйғанда абсолютті біркелкі болмайды. Материалдың тығыздығына тікелей байланысты оның нақты беріктігін анықтау үшін келесі операциялар орындалады:
- Құрылым ұнтақ күйіне дейін ұнтақталған. Бұл кезеңде кеуектерден құтылыңыз.
- Пеште 100 градустан жоғары температурада кептіріңіз, қалған ылғал үлгіден алынады.
- Бөлме температурасына дейін салқындатып, торының өлшемі 0,20 x 0,20 мм, ұнтақты біркелкі етіп жұқа електен өткізіңіз.
- Алынған үлгі жоғары дәлдіктегі электронды таразыда өлшенеді. Көлемді көлемдік метрде сұйық құрылымға батыру және ығысқан сұйықтықты өлшеу (пикнометриялық талдау) арқылы есептеледі.
Есептеу мына формула бойынша жүзеге асырылады:
p=m/V
мұндағы m – g-дегі үлгінің массасы;
V – см-дегі дыбыс3.
Тығыздықты кг/м-мен өлшеу жиі қолданылады3.
Орташа материал тығыздығы
Кімгеқұрылыс материалдарының ылғалдың, оң және теріс температуралардың, механикалық жүктемелердің әсерінен нақты жұмыс жағдайында қалай әрекет ететінін анықтау үшін орташа тығыздықты пайдалану керек. Ол материалдардың физикалық күйін сипаттайды.
Егер шынайы тығыздық тұрақты шама болса және тек химиялық құрамы мен заттың кристалдық торының құрылымына тәуелді болса, онда орташа тығыздық құрылымның кеуектілігімен анықталады. Ол біртекті күйдегі материал массасының табиғи жағдайда алып жатқан кеңістік көлеміне қатынасын білдіреді.
Орташа тығыздық инженерге механикалық беріктік, ылғалды сіңіру дәрежесі, жылу өткізгіштік және элементтерді құрастыруда қолданылатын басқа да маңызды факторлар туралы түсінік береді.
Жалпы тығыздық түсінігі
Сусымалы құрылыс материалдарын (құм, қиыршық тас, керамзит және т.б.) талдау үшін енгізілген. Көрсеткіш құрылыс қоспасының кейбір компоненттерін үнемді пайдалануды есептеу үшін маңызды. Ол зат массасының оның бос құрылым күйінде алатын көлеміне қатынасын көрсетеді.
Мысалы, түйіршікті материалдың массалық тығыздығы және дәндердің орташа тығыздығы белгілі болса, онда бос болу параметрін анықтау оңай. Бетон өндірісінде құрғақ заттардың кеуектілігі төмен толтырғышты (қиыршық тас, қиыршық тас, құм) қолданған дұрыс, өйткені оны толтыру үшін негізгі цемент материалы пайдаланылады, бұл өзіндік құнын арттырады..
Көрсеткіштеркейбір материалдардың тығыздығы
Егер кейбір кестелердің есептелген деректерін алсақ, онда оларда:
- Кальций, кремний және алюминий оксидтері бар тас материалдарының тығыздығы м-ге 2400-ден 3100 кг-ға дейін өзгереді3.
- Целлюлоза жабыны бар ағаш - м-іне 1550 кг3.
- Органикалық заттар (көміртек, оттегі, сутегі) - 800-1400 кг/м3.
- Металдар: болат - 7850, алюминий - 2700, қорғасын - 11300 кг/м3.
Ғимарат құрылысының заманауи технологияларымен материалдың тығыздығы индексі жүк көтергіш құрылымдардың беріктігі тұрғысынан маңызды. Барлық жылу өткізбейтін және ылғал өткізбейтін функцияларды жабық ұяшық құрылымы бар тығыздығы төмен материалдар орындайды.
