Определение плотности и характеристик структуры

Удельные характеристики массы – истинная плотность ρ и средняя плотность ρм - характеризуют пористость материала. Плотность ряда строительных материалов нормируют в виде марки по плотности и ее определение относится к контрольным испытаниям. Определение истиной плотности осуществляется на сухой пробе тонкоизмельченного до полного прохождения через контрольное сито (номер 008) материала пикнометрическим способом. Жидкость должна быть химически инертной по отношению к материалу.

Расчет плотности, г/см3, проводится по формуле:

где m1, m2, m3, m4, - масса пикнометра соответственно без материала, с материалом, с материалом и жидкостью, с жидкостью, г;

ρ0 – плотность жидкости, г/см3.

Но этот метод, хотя он и стандартизирован, все же имеет существенные недостатки: не удается полностью удалить воздух из микрополостей материала даже при кипячении материала. Разработан прибор (МИСИ), в котором предусмотрено вакуумирование порошка материала перед заполнением сосуда, в котором он находится, жидкостью. Причем определение проводится параллельно на нескольких пробах. По этой методике точность измерения значительно выше (доверительная вероятность 98 %). Для контроля точности проведения замеров следует применять эталонные материалы и замеры проводить при стандартной температуре 20 0С.

Среднюю плотность определяют как отношение массы материала к его объему. Объем замеряют в зависимости от формы материала по различным методикам. Определение должно проводиться не менее чем на трех образцах.

У некоторых разновидностей бетона – легкие, ячеистые, – нормируется влажность. В этом случае плотность бетона, кг/м3, в нормированном влажностном состоянии

1 0,01⋅WНwн wм 1+0,01⋅WМ

(26)

где ρwм– плотность бетона при влажности Wм, кг/м3; Wн– нормированная влажность бетона, %;

Плотность рыхлых волокнистых материалов, кг/м3, определяют по ГОСТ 17177-94 под удельной нагрузкой 2 кПа и рассчитывают по формуле:

где m – масса рыхлого волокнистого материала, кг; V –объем его под удельной нагрузкой 2кПа, м3; Wm– влажность материала по массе, %.

Насыпную плотность ρн– массу единицы объема зернистых или порошкообразных материалов – определяют в рыхлонасыпанном состоянии.

Пустотность П, в процентах, рассчитывают по формуле :

где ρн- насыпная плотность материала; ρм- средняя плотность материала.

Строение порового пространства материала характеризует полной, открытой и закрытой пористостью, распределением пор по их радиусам, средним радиусом пор и удельной внутренней поверхностью пор. Стандартный метод определения пористости (ГОСТ 12730.4-78) является экспериментально-расчетным. Расчет пористости, в процентах, ведется по формуле:

или

где ρ – истинная плотность; ρм – средняя плотность.

Полная пористость слагается из открытой По и закрытой Пз пористости

П=По+Пз (31)

Открытая пористость равна отношению объема пор, насыщающихся водой, к объему материала V

			V		m		,

m2 1 0 V ⋅ñH2O

, (32)

где m2, m1– масса образца соответственно в насыщенном водой состоянии и сухом;

ñH2O- плотность воды.

Закрытая пористость рассчитывается по формуле:

Пз=П-По (33)

Для бетона определяют специфические характеристики, регламентированные ГОСТ 12730.4-78.

Относительный объем межзерновых пустот (открытых некапиллярных пор), в процентах, вычисляют по формуле:

100( −Vв) мз V

(34)

где V – объем образца бетона, см3;

VВ– объем бетона без пор, определенный следующим образом: после насыщения в воде в течении 24 ч образец устанавливают на решетке на 10 мин, после чего с помощью объемомера определяют объем воды, вытесненной этим образцом.

Условно-замкнутую пористость бетона в серии образцов, в процентах, вычисляют по формуле:

Пз=П-(По+Пмз) (35)

Показатель микропористости рассчитывают по формуле:

где WC – сорбционная влажность бетона при относительной влажности воздуха 95-100 %.

По кинетике водопоглощения бетона определяют показатели: среднего размера открытых капиллярных пор λ и однородности размеров открытых капиллярных пор.

Полная и групповая (капиллярная, гелевая, воздушная) пористость бетона определяются экспериментально-расчетным способом (приводится в специальной литературе). Этот метод может быть использован для повышения морозостойкости бетона путем установления зависимости “пористая структура - морозостойкость”.

Размер и характер пор изучают, используя экспериментальные методы: воздухопроницаемости, капиллярного всасывания жидкости, ртутной порометрии с использованием поромеров низкого и высокого давления.

ГОСТ 22023-76 характеризует метод микроскопического количественного анализа структуры бетонов, заполнителей, стеновых, теплоизоляционных и других строительных материалов. Метод основан на измерении линейных размеров сечений частиц и пор в плоскости шлифа и вычислении на основании результатов замеров параметров структуры: объемного содержание отдельных компонентов материала Vl, в том числе пористости П; числа частиц в плоскости сечения nlв единице объема Nl; суммарной поверхности частиц пор в единице объема материала Slи т.д.