Тема «Решение задач на определение свойств строительных материалов»

Основы материаловедения, группа №11, 08.10.2020. Урок №4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема «Решение задач на определение свойств строительных материалов»

Цель работы:

научиться определять физические свойства строительных материалов, применять теоретические знания в практической деятельности.

Оборудование и материалы:

линейка, весы, образцы строительных материалов правильной формы (кирпич глиняный обыкновенный, деревянные образцы, бетонный образец).

Общие сведения.

К физическим свойствам материала относят плотность, пористость, водопоглощение, влагоотдача, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, звукопоглощение, огнестойкость, огнеупорность и некоторые другие.

Плотность.

Плотность материала бывает средней и истинной.

Средняя плотностьопределяется отношением массы тела (кирпича,камня и т. п.) ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты, и выражается в соотношении кг/м2.

Истинная плотность— это предел отношения массы к объему без учетаимеющихся в них пустот и пор.

У плотных материалов, таких, как сталь и гранит, средняя плотность практически равна истинной, у пористых (кирпич и т. п.) — меньше истинной.

Таблица 1. Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов

Пористость.

Эта характеристика определяется степенью заполнения объема материала порами, которая исчисляется в процентах. Пористость влияет на такие свойства материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и др. Пористость вычисляют по формуле (%):

П = [(р—рт)/р] • 100

Влажность– отношение массы воды, находящейся в данный момент вматериале, к массе материала в сухом состоянии.

Wm = ((m2 – m1 )/m1) •100 (%);

где m1 и m2 – масса материала соответственно в сухом и естественно влажном состоянии.

Задача.Какую полезную площадь должен иметь цементный склад дляразмещения 1250 тонн цемента в россыпи в закромах, если высота слоя цемента на складе во избежание слеживания не должна превышать 1.5 метров? Средняя насыпная плотность цемента составляет 1.25 т/м³.

Решение:Объем цемента в складе определим отношением массы насреднюю насыпную плотность цемента

V = - ^m_r = -¹²⁵⁰_1.25 = 1000м³

Полезную площадь склада определим отношением объема склада на максимально-допустимую высоту слоя цемента в закромах

S = - ^V_H = -¹⁰⁰⁰_1.5 = 666 м³

Задача.Определить объем щебня,поступившего на склад завода ЖБИ в10ж/д полувагонах грузоподъемностью 60 т, если средняя насыпная плотность щебня составляет 1.42 т/м³.

Решение:Принимаем массу щебня в одном полувагоне равной егогрузоподъемности, то есть 60 т.

Тогда объем щебня находим из отношения массы щебня к средней насыпной плотности:

V =	М _щ		=	10 * 60т	= 420 м²

щ	r		1.42т / м³
		щ

Задача.Уровень керосина в колбе Ле-Шателье при внесении в нее частинавески пуццоланового цемента повысился от нулевой до отметки 22 см³. Навеска цемента составила 82 г, а остаток 20.5 г. Рассчитать плотность цемента.

Решение:Количеств цемента,внесенного в колбу,составило:

М _ц = 82г - 20.5г = 61.5г

Объем цемента, определяемый с помощью колбы Ле-Шателье в плотном состоянии, без пор, равен объему вытесненного керосина, то есть 22 см³. Следовательно, плотность цемента определяется, как отношение массы навески к объему цемента в плотном состоянии:

_r₌ ^Мц ₌^61.5 ^г ₌_2.8 _г _/ _см3

V_ц22см³

Задача.Определить среднюю плотность известняка-ракушечника сплотностью вещества равной 2.7 г/см³, если доля плотного вещества в известняке ракушечника составляет 68%.

Решение:Доля плотного вещества(D)в известняке составляет:

D = ^r_r⁰*100%

r = D * r = 68 * 2.7 г / см³ =

Отсюда: 0 1.83г / см³

100 100

Задача.Масса образца в сухом состоянии равна76г.После насыщенияобразца водой его масса увеличилась до 79 г. Определить плотность и пористость образца, если водопоглощение его по объему составило 8.2 %, а плотность твердого вещества равна 2.68 г/см³.

Решение:Водопоглощение по объему определяется по формуле:

W_v = ^mB ^- ^mC *100 %

Отсюда:

V = ^mB ^- ^mC *100%=⁷⁹^-⁷⁶*100%=36.5 г / см3

W_V8.2

Среднюю плотность образца найдем, как отношение массы к объему образца:

r₀ = ^m_V^C = ₃₆⁷⁶_.5 = 2.08 г / см³

Отсюда пористость образца определим по формуле:

2.08

П =ç1

*100%

= ç1

*100%

= 22.3%

2.68

Задача.Через наружную стену из газобетона площадью8.4м²проходит всутки 5700 кДж тепла. Толщина стены 0.25 м. Температура на холодной стороне -17⁰С, а на теплой +18⁰С. Рассчитать коэффициент теплопроводности газобетона.

Решение:Количество тепла,проходящее через стену из газобетона,прямопропорционально разности температур на наружной и внутренней стороне (t_B-t_H), времени (τ), площади стены (F), и обратно пропорционально толщине стены (δ).

Поэтому можно записать соотношение между количеством тепла (Q), проходящего через стену как:

_Q₌ _l (^tB ^- ^tH )^*t^* ^F _,

Где λ – коэффициент пропорциональности – коэффициент теплопроводности материала (Вт/м град).

Отсюда коэффициент теплопроводности (λ):

l =	Q *d	=	5700*0.25	= 0.20	Вт

	(t_B - t_H )* F *t		(18 - (-17))8.4 24		м * град

Задача.Можно ли применять для устройства фундаментов во влажныхгрунтах бутовый камень из известняка, имеющего прочность при сжатии в сухом состоянии 101.2 МПа, в водонасыщенном 71.2 МПа? Для устройства фундаментов допускается применять водостойкие материалы с коэффициентом размягчения не менее 0.8.

Решение:Для определения пригодности материала для фундаментовдостаточно определить водостойкость материала, которая численно характеризуется коэффициентом размягчения – К_р, который рассчитывается, как отношение предела прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии к пределу прочности при сжатии в сухом состоянии.

	_RВ		71.2
Кр =	сж	=		= 0.70
Кр =		=	101.2	= 0.70
	R^С		101.2

сж

Поскольку коэффициент размягчения менее 0.8, следовательно, данный известняк не пригоден для устройства фундаментов.

Задача.При испытании образцов бетона на морозостойкость были полученыследующие результаты:

Количество	Масса образца,	Предел прочности
циклов	г.	при сжатии, МПа
		12.4
		12.25
		12.16
		11.85
		9.1

Определить марку образцов по морозостойкости.

Решение:В условии задачи дается изменение предела прочности при сжатии

и массы образцов от количества циклов замораживания и оттаивания, следовательно, испытанию подвергаются образцы дорожного бетона. Критериями оценки морозостойкости бетона является снижение массы и прочности, образцов не более, чем на 5%, по сравнению с начальными параметрами (количество циклов =0). Рассчитаем при каждом контрольном изменении потери прочности и массы в % и составим соответствующую таблицу:

Количество	Изменение в %
циклов	массы	прочности
		-1.2

	-0.2	-1.9
	-1.5	-4.5
	-6.0	-27

Из рассчитанной таблицы видно, что через 150 циклов замораживания и оттаивания потери прочности составляют 27% и потери массы составляют 6%, следовательно, морозостойкость бетона составляет 100 циклов замораживания и оттаивания, где данные параметры не превышают 5%.

По приведенным примерам решите следующие задачи:

Задачи:

1. Определите среднюю плотность и пористость кирпича из вулканического туфа массой 1600 гр. Размер кирпича 100х200х60 мм.

2. Определите среднюю плотность и пористость кубика из дерева массой 20 грамм. Размер 30х30х30 мм.

3. Определите среднюю плотность кирпича, если его размер 250х120х88 см., масса 4,5 кг.

4. Определите среднюю плотность кирпича, если его размер 250х120х65 см., масса 4 кг.

5. Рассчитайте пористость кирпича, если его средняя плотность 1700 кг/м³.

6. Рассчитайте пористость стеновой панели из тяжелого бетона, если его средняя плотность 2200 кг/м³.

7. Определите среднюю плотность и пористость цилиндра из раствора при значениях:

масса – 160 гр. высота – 6 см.

диаметр основания – 4 см.

8. Природный камень представляет собой куски неправильной формы, имеет среднюю плотность в куске 850 кг/м³. Рассчитайте пористость этой породы, если известно, что плотность вещества, из которого она состоит, 2600 кг/м³. Попытайтесь догадаться, как называется эта порода.

9. Образец кирпича, взятого из стены, имел массу 240 гр. После высушивания в термошкафу при температуре 105⁰С до постоянной массы масса этого образца стала 210 г. Какова влажность кирпича в стене?

Вывод:

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

Выполненое задание присылайте на электронный адрес:serikova-67@mail.ru или фото конспекта на Viber по телефону 071-311-83-85