Прибор Ле Шателье

Прибор Ле Шателье (также известный как пикнометр Ле Шателье, прибор Ле Шателье-Кандло, колба Ле Шателье-Кандло) -специализированный стеклянный прибор, предназначенный для определения истинной плотности сыпучих материалов по методу, разработанному выдающимся французским физиком и химиком Анри Луи Ле Шателье. Широко применяется в строительной индустрии для контроля качества цемента и заполнителей.

Прибор был разработан Ле Шателье в конце XIX века в рамках его фундаментальных исследований в области термодинамики и материаловедения. Его работы по процессам твердения и гидратации цемента потребовали создания точного и воспроизводимого метода определения плотности, который исключал бы влияние воздуха, находящегося в мелких порах порошка. Метод Ле Шателье стал классическим и был стандартизирован во многих странах мира.

Конструкция прибора

Пикнометр Ле Шателье представляет собой стеклянный сосуд сложной формы, состоящий из:

• Колбообразного основания — для размещения испытуемого материала и жидкости.
• Длинного конического горлышка с нанесенной миллиметровой шкалой. Шкала может быть градуирована в миллилитрах (мл) или сантиметрах кубических (см³). Общий объем прибора, как правило, составляет 120–150 мл, а объем горлышка (от нижней до верхней метки) — около 20–24 мл.
• Контрольных меток — обычно двух: нижней и верхней, между которыми и производится отсчет вытесненного объема.

Принцип действия и методика измерения

Метод основан на законе Архимеда. Измеряется объем жидкости, вытесненной точно взвешенной навеской испытуемого материала. Порядок проведения испытания (на примере цемента по ГОСТ 310.2-76):

Подготовка: Пикнометр тщательно промывают и высушивают. В качестве рабочей жидкости используют обезвоженный керосин или иную неполярную жидкость, не вступающую в реакцию с цементом (вода вызывает слипание частиц, гидратацию и неприменима).

Термостатирование: Пикнометр помещают в водяную баню с постоянной температурой (обычно +20 °C) для стабилизации объема жидкости.

Заполнение: Пикнометр заполняют жидкостью до уровня нулевой отметки.

Взвешивание и внесение навески: В пикнометр вносят заранее взвешенную с высокой точностью (0,01 г) навеску цемента 65 г.

Удаление воздуха: в течение 10 минут проводят вращение прибора для выхода пузырьков воздуха.

Отсчет: фиксируют, до какой отметки на горлышке поднялась жидкость.

Расчет: Истинную плотность (ρ, г/см³) рассчитывают по формуле: ρ = m / V,

где: m — масса навески цемента, г;

V — объем, вытесненный цементом (разность уровней жидкости до и после внесения навески), см³.

Области применения

Цементная промышленность: Определение истинной плотности портландцемента, шлакопортландцемента, глиноземистого цемента и других видов цемента для контроля постоянства состава и технологии производства.

Строительные лаборатории: Испытание других сыпучих материалов: гипса, извести, минерального порошка для асфальтобетона, крупного и мелкого заполнителей бетона.

Научные исследования: Определение плотности различных порошков и тонкодисперсных материалов в химии, геологии и физике.

Нормативная база

Прибор и методика работы с ним регламентированы национальными и международными стандартами:

ГОСТ 310.2-76 "Цементы. Методы определения тонкости помола" (п.2.3)

ГОСТ 8735-88 "Песок для строительных работ. Методы испытаний"

ГОСТ 8269.0-97 "Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний"

//дополнительно госты по дорожным щебню и песку//

Аналогичные стандарты: EN 196-6 (Европа), ASTM C188 (США).//проверить//

Достоинства и недостатки

Достоинства: Высокая точность при правильном проведении испытания. Относительная простота методики. Прямое измерение без сложных расчетов.

Недостатки: Трудоемкость процесса (требует тщательной подготовки и навыков). Использование легковоспламеняющихся жидкостей (керосина).