Удельный вес и объемный вес: Что такое «объемный вес»?

alexxlab | 15.03.2023 | 0 | Разное

Удельный и объемный вес грунта: определение и формулы расчетов

Качество и характеристики грунтов имеют важнейшее значение при планировании и проведении любых земляных или строительных работ. Основными физическими показателями, которые характеризуют свойства почв, считается их удельный и объемный вес, вес под водой и в высушенном состоянии. Наибольшую роль играют первые три характеристики, именно их чаще всего используют в различных инженерных расчетах.

Без знаний о весе грунта нельзя вычислить его механические свойства, что делает невозможным любое строительство. Ошибки при оценке характеристик почвы способны привести к разрушению зданий и сооружений.

Удельный вес: общая информация

Удельный вес грунта – это отношение его массы к объему. Данный показатель высчитывается по формуле:

γ = P/V, где γ – означает удельный вес, Р – массу, а V – объем исследуемого образца.

Как правило, в расчетах используют удельный вес для сухого грунта. Перед взвешиванием из почвы удаляют всю влагу с помощью длительного нагревания до температуры 100-105° С. Для этой процедуры применяются специальные сушильные шкафы.

Объем образца вычисляется путем погружения его в воду и последующего подсчета объема вытесненной жидкости. Образцы мягких грунтов предварительно парафинируют, а затем из полученного результата вычитают объем парафина. Также объем проб вычисляют с помощью пикнометрического метода, путем вытеснения газа или гидростатическим взвешиванием. Чаще всего для подобных расчетов используется пикнометр.

Методы для вычисления веса породы делятся на полевые и лабораторные. К первой группе относят различные способы, с помощью которых можно определить характеристики грунта в условиях его залегания. Вторая группа обычно работает с небольшими образцами породы, уже извлеченными из массива.

В полевых условиях данную характеристику грунтов часто измеряют с помощью специального кольца с острой режущей гранью. Оно имеет диаметр 15 см и высоту 5-10 см. Это очень простой и удобный метод. Подобное кольцо вдавливается в почву, а затем извлекается и взвешивается.

Для выражения удельного весе применяют разные единицы измерения, но чаще всего используют г/см³ или т/м³.

От чего зависят показатели веса?

Удельный вес почвы зависит от ее геологического состава и содержания в ней органических соединений и растительных остатков. Последние имеют низкую плотность, поэтому чем больше органики в породе, тем она получается легче. Грунты, которые содержат много гумуса, обычно отличаются небольшим весом. На данную характеристику также значительно влияет наличие в почвах тяжелых минералов.

У большинства грунтов вес колеблется в диапазоне от 2,5 до 2,8 г/см³. У основных пород он несколько выше, чем у кислых. Вес последних приближается к весу кварца. К породам с большим удельным весом (плотностью) относятся: кварциты, мрамор, диориты, граниты, гнейсы, базальты, порфириты, кремень, ангидриты. Имеют низкий показатель удельного веса известняки, туф, торф, пемза, шлаки.

Ниже представлены значения удельного веса для наиболее распространенных видов почв.

Тип	Удельный вес, т/м3	Возможные отклонения
		в %	в т/м3
Песок	2,66	0,36	0,01
Суглинок	2,71	0,74	0,02
Глина	2,74	0,99	0,027
Чернозем	1,45	3,45	0,05
Супесь	2,7	0,63	0,017

Объемный вес: общая информация

Кроме удельного веса грунта, существует еще и объемный, под которым подразумевается его масса в единице объема. Это очень важный физический параметр почвы, определяющий ее текстурные, а также структурные особенности. Он зависит от минерального состава, структуры почвы, ее пористости, влажности.

Данный показатель у скальных пород очень близок к удельному. Причина этому – их низкая пористость и большое количество тяжелых элементов в составе. Так, например, у изверженных пород его значение составляет 2,5-3,5.

Объемный вес применяется при расчетах давления грунтов на подпорные стенки и другие конструкции, а также при вычислении устойчивости откосов, оползневых склонов, других аналогичных объектов. Также данная величина используется при вычислениях других характеристик грунтов: пористости, массы скелета почвы.

Грунт – это многокомпонентная дисперсная система, в состав которой, кроме твердых частиц, входят еще и поры, заполненные жидкостью и воздухом. В качестве жидкости чаще всего выступает свободная и связанная вода, а также различные растворы на ее основе. По этой причине масса почвы – это величина переменная, она повышается или уменьшается вместе с уровнем влажности. Поэтому выделяют два вида объемного веса, для грунта влажного и сухого.

В первом случае имеется в виду вес некоторого объема почвы с ненарушенной структурой, который содержит природную влагу. Он высчитывается по формуле:

γ = γ_с (1+W), где γ_с – это вес грунта без воды, а W – его влажность.

В практических вычислениях обычно используется объемный вес грунта с влажностью. Чаще всего именно эта характеристика встречается в технической литературе и справочниках.

Сухой вес – масса почвы, из которой при нагревании полностью удалена вода. Характеристика высчитывается по формуле:

γ = γ_уд (1-n), где γ_уд – это удельный вес почвы, а n – ее пористость.

Значения для разных грунтов

Ниже указана данная характеристика для разных типов почв. В таблице указаны средние показатели. Следует отметить, что вес одинаковых грунтов с разной пористостью может значительно отличаться.

Тип	Коэффициент пористости	Объемный вес, т/м3
Глина	0,5 0,6 0,8 1,1	1,8-2,1 1,7-2,1 1,7-1,9 1,6-1,8
Песок: пылеватый мелкий средний крупный	—	1,8-2,05 1,6-2 1,6-1,9 1,75-1,85
Супесь	0,5 0,7	1,7-2 1,5-1,9
Суглинок	0,5 0,7 1,0	1,8-2,05 1,75-1,95 1,7-1,8
Торф	—	0,55-1,02

Под коэффициентом пористости понимается соотношение твердых частиц грунта и его воздушных пор.

Вес грунта под водой

Важной характеристикой почвы является ее удельный вес в водной среде. Здесь речь идет о грунте, который полностью насыщен влагой. Так бывает при его залегании ниже уровня грунтовых вод. В таких условиях вес породы уменьшается на количество воды, которую вытеснили твердые частицы. Здесь действует закон Архимеда, известный всем нам еще со школьной скамьи.

Данную характеристику можно высчитать по двум формулам:

γ_гр = (γ_уд -1)×(1-n) или γ_гр = (γ_уд – γ_в)/(1+ε), где γ_гр – это вес почвы, которая находится в воде, γ_в – масса воды, а ε – показатель пористости породы. Последняя характеристика является практически постоянной.

Вес почвы, которая насыщена водой, чрезвычайно важен. Его значение применяется при вычислениях устойчивости оснований, фундаментов сооружений, расчетах откосов, при прогнозировании деформационных процессов и других измерениях.

При проведении подобных вычислений необходимо знать плотность породы. Ее можно высчитать с помощью простых формул или измерить. Чтобы высчитать плотность, необходимо знать массу и объем почвы.

Для инструментального определения данной величины используются пикнометр. Этот прибор выглядит, как небольшая стеклянная колба с узким горлышком и боковой шкалой. С его помощью можно очень точно определять плотность твердых и жидких веществ.

Для чего нужны данные характеристики?

Объемный и удельный вес грунтов – это чрезвычайно важные характеристики, без которых невозможно любое строительство. Они во многом определяют механику почв и их прочностные свойства. Без знания этих параметров нельзя заложить фундамент или другой объект. Кроме того, данные свойства определяют, как грунт поведет себя при воздействии на него низких температур, температурных колебаний, замачивания.

Исходя из прочности грунта, можно высчитать массу строительных элементов, которые он в состоянии выдержать. Неправильная оценка механических свойств почвы способна привести к деформации сооружения, а то и к его полному разрушению. Считается, что более 50% аварий насыпей, дорог, мостов, зданий и плотин – это следствие ошибок, допущенных при геологических изысканиях и расчетах характеристик грунта.

Расчет массы почвы может пригодится не только профессиональным строителям, но и обычным обывателям. Например, при постройке дачи или дома с помощью указанных выше формул и значений можно посчитать тоннаж автотранспорта. Застройщики-любители обычно не пользуются сложными расчетами, а просто берут усредненные значения для каждого грунта, которое можно найти в справочниках.

удельный и объемный вес, масса бетона

Бетон – популярный строительный материал, применяемый при строительстве монолитных и сборно-монолитных строительных конструкций, производстве ЖБИ, проведении ремонтно-строительных работ. В состав этой рациональной строительной смеси входят: вяжущее, крупный и мелкий заполнители, вода, при необходимости – добавки.

При расчетах объектов различного назначения важную роль играет плотность – количество материала в единице объема.

Сколько весит куб бетона, зависит от номенклатуры используемых компонентов и их процентного соотношения. В соответствии с ГОСТом 25192-2012 бетонные смеси по плотности разделяют на следующие типы: особо легкие (теплоизоляционные), легкие, мелкозернистые, тяжелые, особо тяжелые.

Перед описанием каждого типа ознакомимся с понятиями, используемыми в нормативной и проектной документации.

Физические характеристики бетона: масса, плотность, вес, объемный и удельный вес

В современной нормативной документации на бетоны и другие строительные растворы и смеси используются такие физические характеристики, как масса и плотность.

Масса – скалярная положительная физическая величина, характеризующая инерционные свойства тела. По международной системе СИ она измеряется в кг.

Плотность определяется как отношение массы тела к объему, которое оно занимает. Измеряется в кг/м³.

Ранее в стандартах применялись другие физические величины – вес, объемный вес, удельный вес.

Вес – это сила, с которой тело действует на опору в поле сил тяжести. В системе СИ для измерения этой характеристики используется величина Ньютон (Н). Хотя вес и масса с научной точки зрения – разные понятия, их строгое различие принято только в науке и технике, а в повседневной жизни они часто взаимозаменяемы.

Удельный и объемный вес: в чем отличие

Понятие «плотность» аналогично понятию «объемный вес». Объемный вес определяется как отношение массы тела с порами к занимаемому им объему, а удельный вес – как отношение массы тела без пор к его объему. Объемный и удельный вес равны для жидкостей и абсолютно плотных тел. В большинстве случаев удельный вес больше объемного. На практике понятие «удельный вес» применяется редко.

Особо легкие и легкие бетоны: виды и характеристики

 

Технические условия на эти виды бетонных смесей регламентируются ГОСТом 25820-2014. Особо легкие бетоны имеют вес куба не более 800 кг/м³. Плотность легких смесей – от 800 до 2000 кг/м³. Материалы с плотностью до 500 кг/м³ используются как теплоизоляционные, 500-1600 кг/м³ – конструкционно-теплоизоляционные, свыше 1100 кг/м³ – конструкционные.

По способу производства эти материалы разделяют на следующие группы:

• Ячеистые или поризованные. Эти материалы получают путем введения добавок – пенообразующих или газообразующих. В первом случае конечным продуктом является пенобетон, во втором – газобетон. Газобетоны на сложном вяжущем (цемент+известь, причем известь составляет большую часть) называют газосиликатами. Крупные и мелкие заполнители подбирают, в зависимости от функционального назначения смеси. Твердение составов может быть естественным, в тепловлажностных камерах, автоклавным.
• На пористых заполнителях. В качестве крупных пористых заполнителей используют пемзу, вулканический туф, керамзит, вермикулит, перлит и другие. Количество воздушных полостей – до 6%.
• Крупнопористые. Иначе они называются беспесчаными, поскольку мелкий заполнитель в них отсутствует. Крупный заполнитель – пористый. Процентное содержание воздушных полостей – до 25%.

Тяжелые и мелкозернистые бетонные смеси: виды и характеристики

Технические условия на тяжелые и мелкозернистые бетоны, вес 1 м³ которых составляет 2000-2500 кг, определяет ГОСТ 26633-2015. Тяжелые бетонные смеси – наиболее распространенные материалы, используемые в строительстве.

Они используются для создания несущих конструкций – фундаментов, стен, перекрытий.

В состав тяжелых смесей входят:

• вяжущее – обычно портландцемент марок М400 или М500;
• крупный заполнитель – плотный, наиболее распространенные варианты – гранитный, гравийный, известняковый щебень;
• мелкий заполнитель – карьерный или речной песок, очищенный от вредных примесей;
• чистая вода;
• добавки, улучшающие определенные характеристики пластичной бетонной смеси или продукта после твердения.

В состав мелкозернистого бетона входят: вяжущее, плотный мелкий заполнитель, вода и добавки (при необходимости). Мелкозернистые смеси используют для изготовления тонкостенных конструкций, тротуарных плит, предметов ландшафтного дизайна.

Особо тяжелые бетоны: производство и области применения

Особо тяжелые бетоны, имеющие вес кубометра более 2500 кг/м³, – специфические материалы, в рядовом гражданском строительстве не используемые. Они востребованы для сооружения объектов, связанных с воздействием радиоактивных излучений.

Для увеличения плотности материала в качестве заполнителей используют магнетиты, красный и бурый железняк, бариты. При производстве особо тяжелых бетонных смесей востребованы: чугунная дробь, лом, крошка.

Таблица зависимости между классами прочности бетона и весом одного куба

Виды бетона по плотности	Классы прочности	Сколько весит куб бетона, кг
Особо легкие	В3,5-В5	До 800
Легкие	В7,5-В15	800 – 2000
Тяжелые	В15-В30	2000 – 2500
Особо тяжелые	В 35 и выше	Свыше 2500

Таблица зависимости веса бетона от вида заполнителя и других компонентов

Заполнители и другие компоненты	Вес бетона в затвердевшем состоянии, кг/м3	Заполнители и другие компоненты	Вес бетона в затвердевшем состоянии, кг/м3
Плотные заполнители из природного камня	2400	Перлитовый заполнитель	600-1200
Керамзитовый щебень и керамзитовый песок, могут присутствовать пенообразующие добавки	500-1800	Заполнители из пемзы и шлаков	800-1600
Туфовый заполнитель	1200-1800	Доменные гранулированные шлаки	1200-1800
Пемзовый щебень	800-1600	Зольный гравий	800-1400
Вулканические шлаки	800-1600	Газо- и пенообразующие добавки, вяжущее – портландцемент или портландцемент + известь	300-1000
Керамзитовый щебень, кварцевый песок, добавки для поризации	800-1200	Газо- и пенообразующие добавки, зола	800-1200
Керамзитовый щебень, перлитовый песок	800-1000

3.

6: Плотность, удельный объем, удельный вес и удельный вес

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

82341

Как мы показали ранее, масса системы является экстенсивным свойством и как таковая зависит от протяженности системы. Напомним, что для указанной системы масса системы может быть рассчитана из этого общего соотношения: \[m_{sys}=\int_{V_{sys}} \rho \ dV \nonumber \] справочник масс для всех возможных комбинаций веществ и систем, но можно свести в таблицы или предоставить модели для плотности. Когда эта информация известна, это уравнение можно использовать для расчета массы системы. 9{3}\).

Математически плотность в точке пространства можно рассматривать как предельное значение массы на единицу объема в пределах небольшого куба объема по мере того, как объем сжимается до нуля: \[\rho = \lim_{\Delta V \ rightarrow 0} \frac{m}{\Delta V} \nonumber \] Представьте, если хотите, что по мере того, как куб объема становится все меньше и меньше, плотность приближается к некоторому предельному значению (см.

рисунок \(\PageIndex{1}\ )). В какой-то момент объем куба становится настолько мал, что количество молекул внутри объема начинает колебаться со временем. Как только эта точка достигнута, идея статистически значимого среднего значения (или предела) теряет смысл.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Плотность как предельное значение.

В этом курсе мы ограничиваемся условиями, при которых возможен этот тип статистически значимого среднего. Это называется предположением континуума . Иногда эту точку зрения также называют макроскопической точкой зрения, потому что она касается только макроскопических переменных, таких как давление, температура, плотность и т. д. Одно из явных преимуществ макроскопической или континуальной точки зрения состоит в том, что нам не нужно явно рассматривать микроскопическое поведение атомы и молекулы. В этом курсе мы будем рассматривать только континуумы ​​и макроскопическую точку зрения. Иногда нам может быть полезно взять микроскопическая точка зрения , чтобы помочь нам понять некоторые явления. Хотя в большинстве производственных ситуаций предположение о континууме уместно, во многих важных ситуациях это предположение не работает. Обычно это условия с очень низкой плотностью, т.е. условия вакуума, условия в космосе у края земной атмосферы.

Для некоторых веществ в таблицу вносится не плотность, а удельный объем. Удельный объем {3} / \mathrm{lbm}\).

Как и следовало ожидать, существует молярная плотность , определяемая как количество молей в единице объема и обозначенная символом \(\bar{\rho}\), где верхняя черта указывает, что это количество, основанное на молях . Молярный удельный объем также определяется аналогично объему на единицу моля и обозначается символом \(\bar{v}\).

Каковы будут единицы измерения этих двух молярных величин в СИ и Американской инженерной системе?

Удельный вес

Удельный вес вещества – это вес единицы объема. Удельный вес обычно обозначается символом \(\gamma\) (“гамма”) и может быть рассчитан как произведение плотности на местное ускорение свободного падения: \[\gamma=\rho g \nonumber \] Любые значения удельного Вес, указанный в таблице, по необходимости принимает значение местного ускорения свободного падения. Если не указано иное, приведенные в таблице значения удельного веса основаны на стандартном значении ускорения свободного падения на уровне моря \(9{\circ} \mathrm{C}\) и 1 атм. В этих условиях воздух можно рассматривать как идеальный газ.

---

3.6: Плотность, удельный объем, удельный вес и удельный вес распространяются по лицензии CC BY-NC-SA 4.0 и были созданы, изменены и/или курированы LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Плотность Удельный вес – жидкости

Плотность относится к количеству массы на единицу объема объекта, в то время как удельный вес определяется как отношение плотности материала к плотности воды при 4,0ºC и давлении в одну атмосферу (1000 кг/м ³ ).

Жидкости и газы считаются  жидкостями  , поскольку они поддаются силам сдвига, тогда как твердые тела сопротивляются им. В этой статье газы и жидкости будут называться жидкостями, проводя различие между ними только тогда, когда они ведут себя по-разному.

Плотность является важной характеристикой веществ. Это относится к количеству массы на единицу объема объекта. Это имеет решающее значение, например, при определении того, тонет ли объект в жидкости или плавает. Средняя плотность вещества или объекта определяется как его масса в единице объема:

ρ=m/V

, где p (rho) — символ плотности, m — масса, а V — объем. Единицей плотности в СИ является кг/м ³ . Первоначально метрическая система была разработана таким образом, чтобы вода имела плотность 1 г/см ³ , что эквивалентно 10 ³ кг/м ³ .

Плотность объекта может помочь определить его состав. Плотности жидкостей и твердых тел примерно сопоставимы, что согласуется с тем фактом, что их атомы находятся в тесном контакте. Плотность газов намного меньше, чем у жидкостей и твердых тел, потому что атомы в газах разделены большим количеством пустого пространства. Газы отображаются для стандартной температуры

0,0°C

и стандартное давление 101,3 кПа, при этом наблюдается сильная зависимость плотностей от температуры и давления.

Отображаемые плотности твердых и жидких веществ даны для стандартной температуры

0,0°C 

, а плотности твердых и жидких веществ зависят от температуры. Плотность твердых и жидких тел обычно увеличивается с понижением температуры.

Плотность вещества не обязательно постоянна по всему объему вещества. Если плотность вещества постоянна во всем веществе, говорят, что вещество находится в состоянии однородное вещество. Твердый железный брусок является примером однородного вещества. Плотность постоянна на всем протяжении, а плотность любого образца вещества равна его средней плотности. Если плотность вещества непостоянна, говорят, что это вещество является гетерогенным веществом. Кусок швейцарского сыра является примером гетерогенного материала, содержащего как твердый сыр, так и пустоты, заполненные газом.

Плотность является размерным свойством; поэтому при сравнении плотностей двух веществ необходимо учитывать единицы. По этой причине для сравнения плотностей часто используют более удобную безразмерную величину, называемую удельным весом. Удельный вес определяется как отношение плотности материала к плотности воды при температуре 4,0°C и давлении в одну атмосферу, что составляет 1000 кг/м 9 . 0121 3 :

Удельный вес = Плотность материала/Плотность воды

Удельный вес, поскольку является безразмерным, позволяет легко сравнивать материалы, не беспокоясь о единицах плотности. Например, плотность алюминия составляет 2,7 г/см3, а его удельный вес равен 2,7, независимо от единицы измерения плотности. Удельный вес является особенно полезной величиной в отношении плавучести.

Практические вопросы

Хан Академия

Шкала под водой

Гидротерапия и полного погружения в тела

MCAT Office Prep

MCAT Office Prep (AAMC)

MCAT Office (AAMC)

MCAT.

Онлайн-карточки по химии, вопрос 11

Пакет вопросов по физике, отрывок 12, вопрос 70

Пакет вопросов по физике, вопрос 91

 

Ключевые моменты

• Жидкости и газы считаются жидкостями, поскольку они поддаются сдвиговым усилиям,

• Плотность является важной характеристикой веществ.