Podstawowe własności fizyczne

Gęstość
teoretyczna

Gęstość
Gęstość

Nasiąkliwość

Wodoszczelność

Higroskopijność
Odporność na

1

Gęstość
objętościowa

Gęstość nasypowa

Porowatość

Wilgotność

Odporność na
zamrażanie

Ścieralność i
odporność na
rozdrabnianie

Skład ziarnowy

Gęstość teoretyczna

Gęstość wyliczana w oparciu o znajomość wymiarów
komórki elementarnej wyznaczanych metodą dyfrakcji
rentgenowskiej oraz w oparciu o znajomość ilości i
rodzaju atomów tworzących komórkę elementarną.

2

A

k

A

N

V

nM

=

ρ

n – liczba atomów przypadających na komórkę
elementarną,
M

A

– masa atomowa

V

k

– objętość komórki

N

A

– Liczba Avogadra (6,023·10

23

mol

-1

)

Gęstość teoretyczna

- przykład

Wiedząc, że masa atomowa żelaza wynosi 55,847 g·mol

-1

, a promień

atomu Fe-α 124 pm, oblicz gęstość teoretyczną żelaza.

Rozwiązanie

Żelazo α ma strukturę RPC, a na komórkę elementarną

3

Żelazo α ma strukturę RPC, a na komórkę elementarną
przypadają 2 atomy.

Parametr komórki a

m

R

a

12

10

4

,

286

3

124

4

3

4

−

⋅

=

⋅

=

=

(

) (

)

3

6

1

23

3

12

1

10

89

,

7

10

023

,

6

10

4

,

286

)

847

,

55

(

2

−

−

−

−

⋅

⋅

=

⋅

⋅

⋅

=

m

g

mol

m

mol

g

ρ

3

/

89

,

7

m

Mg

=

ρ

Zmierzona wartość gęstości żelaza wynosi 7,87 Mg/m

3

Gęstość objętościowa

Na próbkach foremnych

stosunek masy suchego materiału do
jego objętości łącznie porami

]

/

[

3

m

kg

V

m

=

ρ

4

V

Na próbkach nieforemnych

metoda hydrostatyczna

Prawo Archimedesa
Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła
wyporu hydrostatycznego skierowana

5

wyporu hydrostatycznego skierowana
przeciwnie do ciężaru ciała, równa ciężarowi
cieczy wypartej przez to ciało.

rh

h

s

d

m

m

m

ρ

ρ

⋅

−

=

[kg/m

3

]

Gęstość (właściwa)

stosunek masy suchego materiału do objętości jej

części stałej

s

e

r

V

m

=

ρ

[kg/m

3

]

m

e

- masa suchego materiału, g, kg,

6

m

e

- masa suchego materiału, g, kg,

V

s

– objętość absolutna (bez porów) materiału , cm

3

, m

3

.

Metody oznaczania:
-Metoda piknometryczna
-Metoda obiętościomierza LeChateliera

Metoda piknometryczna

m – masa próbki sproszkowanej

rh

e

e

r

m

m

m

m

ρ

ρ

⋅

−

+

=

1

2

[kg/m

3

]

7

m

e

– masa próbki sproszkowanej

(<0,063 mm) i wysuszonej do
stałej masy

m

1

– masa piknometru

wypełnionego wodą i
sproszkowaną próbką

m

2

– masa piknometru

wypełnionego wodą

r

rh

– gęstość cieczy

Metoda obiętościomierza

LeChateliera

V

s

– wartość objętości odczytana

na skali objętościomierza, cm

3

rh

s

e

r

V

m

ρ

ρ

⋅

=

[kg/m

3

]

Temperatura [

O

C]

Gęstość wody

8

Temperatura [ C]

Gęstość wody

[kg/m

3

]

0

999,84

4

999,97

10

999,70

15

999,10

20

998,20

25

997,04

30

995,64

100

958,35

Rodzaj materiału

Gęstość

[kg/dm

3

]

Gęstość objętościowa

[kg/dm

3

]

DREWNO

1,55

0,45 ÷ 0,95

CERAMIKA

2,70

1,80 ÷ 1,95

Porównanie gęstości i gęstości

objętościowej wybranych materiałów

9

BETON ZWYKŁY

2,80

2,00 ÷ 2,50

STAL

7,85

7,85

SZKŁO OKIENNE

2,65

2,65

SMOŁA

1,15

1,15

Gęstość nasypowa

Iloraz niezagęszczonej masy suchego
materiału określonej frakcji (np.
kruszywo, cement, materiały
proszkowe) wypełniającego określony
pojemnik do objętości tego pojemnika.

10

pojemnik do objętości tego pojemnika.

]

/

[

3

m

kg

V

m

c

N

=

ρ

Pory otwarte – pory kontaktujące się z atmosferą

Pory zamknięte – otoczone ze wszystkich stron
ciałem stałym

Porowatość

11

porowatość otwarta (P

o

)

+

porowatość zamknięta (P

z

)



porowatość całkowita (P

c

)

Schemat rozkładu

porów w materiale

Porowatość

Porowatość otwarta wyrażona
jest jako procentowy stosunek
pomiędzy objętością otwartych
porów i objętością próbki do
badania

%

100

⋅

−

−

=

h

s

d

s

o

m

m

m

m

p

12

badania

Porowatość całkowita jest to
procentowy stosunek objętości
porów (otwartych i zamkniętych)
go objętości próbki.

%

100

1

⋅













−

=

r

b

c

p

ρ

ρ

p

c

=100%-s [%]

Szczelność - wyznacza się jako
stosunek gęstości objętościowej
do gęstości. Określa zawartość
substancji w jednostce objętości.

%

100

⋅

=

r

b

s

ρ

ρ

Przykłady liczbowe



Jaka będzie zawartość procentowa porów w ołowiu, gdy jego gęstość i
gęstość objętościowa są sobie równe i wynoszą 11,3 Mg/ m

3

?



Szczelność kruszywa wynosi 53%. Jaka będzie jego gęstość, gdy gęstość
objętościowa wynosi 1,98 g/cm

3

?



Porowatość dolomitu wynosi 15 %. Wyznaczyć jego gęstość objętościową,

13



Porowatość dolomitu wynosi 15 %. Wyznaczyć jego gęstość objętościową,
gdy jego gęstość wynosi 2,72 g/cm

3

.



Wyznaczyć objętość jaką zajmie sproszkowany odłamek skały, jeżeli
wiadomo, że porowatość tej skały wynosi 16 %, masa 2,37 kg a objętość
wyznaczona na wadze hydrostatycznej 998 cm

3

.



Oblicz gęstość zbrojonego betonu w belce o stałym przekroju poprzecznym
wynoszącym 0,045 m

2

. Zbrojenie składa się z 6 prętów stalowych o średnicy

25 mm, prostopadłych do przekroju poprzecznego belki.

Gęstość stali 7,8 Mg/m

3

, betonu bez zbrojenia 2,4 Mg/m

3