close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

271.Материаловедение.Технология конструкционных материалов

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
О.А. Чернушкин, А.М. Усачев,
С.В. Черкасов
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
(контрольные задачи и методические указания по их решению)
Учебное пособие
Рекомендовано редакционно-издательским советом
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
в качестве учебного пособия для студентов заочной формы обучения
специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».
Воронеж 2011
1
УДК 620.22, 691.1 (07)
ББК 38.3
Ч-495
Ч-495
Чернушкин, О.А.
Материаловедение. Технология конструкционных
материалов (контрольные задачи и методические указания по их решению): учеб. пособие / О.А. Чернушкин,
А.М. Усачев, С.В. Черкасов; Воронеж. гос. арх.-строит.
ун-т. – Воронеж, 2011. – 136 с.
Содержит задачи по материаловедению и технологии конструкционных
материалов, а также методические указания по их решению.
Предназначено для студентов заочной формы обучения специальности
270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».
Ил. 2. Табл. 10. Библиогр.: 7 назв.
УДК 620.22, 691.1 (07)
ББК 38.3
Рецензенты: кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и керамики
Пензенского государственного университета архитектуры
и строительства;
кафедра строительного материаловедения и технологии
Братского государственного университета;
В.В. Кулаков, директор ООО «ЮгоВостокСтройМеханизация»
ISBN 978-5-89040-348-3
© Чернушкин О.А, Усачев А.М.,
Черкасов С.В., 2011
© Воронежский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2011
2
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» (контрольные задачи и методические указания по их решению) разработано в соответствии с рабочими программами дисциплин «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов» для студентов-заочников,
обучающихся по специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».
Однако пособие может быть использовано студентами других специальностей (профилей), обучающихся по направлению 270100 (270800) «Строительство», изучающих дисциплины «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Строительные материалы и изделия» как по дневной, так и по заочной формам обучения.
Как показывает опыт преподавания данных дисциплин, наибольший эффект при их самостоятельном изучении достигается путем решения конкретных
примеров и задач производственной направленности. Тем более, что учебным
планом каждой из этих дисциплин предусматривается выполнение студентамизаочниками нескольких контрольных домашних заданий, включающих решение задач.
В настоящем пособии приведены примеры и задачи по двенадцати основным разделам курсов дисциплин «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов». С целью оказания помощи в решении задач и углубления практической подготовки студентов в пособии приведены методические
указания по решению задач и необходимые приложения. Дополнительный материал для выполнения контрольных работ студент-заочник может получить из
библиографического списка рекомендуемой литературы.
При составлении учебного пособия учтен многолетний опыт работы кафедры материаловедения и технологии строительных материалов Воронежского государственного архитектурно-строительного университета на заочном факультете.
3
РАЗДЕЛ 1
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. При засыпке 50 г порошка гранита в объемомер Ле Шателье уровень
жидкости поднялся до отметки 18 мл. Определить истинную плотность (ρ) гранита и его общую пористость (Побщ), если средняя плотность гранита (ρm)
2720 кг/м3.
2. При определении истинной плотности цемента пикнометрическим методом масса пикнометра с навеской составила 42,8 г, масса пустого пикнометра
– 32,35 г, масса пикнометра с керосином – 72,28 г, а масса пикнометра с навеской материала и керосином – 80,02 г. Определите истинную плотность (ρ) цемента, приняв плотность керосина ρкер = 0,798 г/см3.
3. Образец пористого камня неправильной формы имел массу на воздухе
в сухом состоянии (mс) 120 г. После покрытия поверхности образца парафином
его масса в воде (mс+пв) составила 48 г. На парафинирование образца израсходовано (mп) 1,2 г парафина плотностью ρп = 0,93 г/см3.
Определить среднюю плотность камня.
4. Масса сухого образца из ракушечника (mс) равна 500 г. После насыщения водой масса образца (mн) составила 640 г. Найти общую пористость, водопоглощение по массе и объему ракушечника, если истинная плотность его
ρ = 2,5 г/см3, а объём (V) образца составляет 450 см3.
5. Цилиндрический образец горной породы диаметром (d) 5 см и высотой
(h) 5 см имел массу в сухом состоянии (mc) 225 г. После насыщения водой его
масса (mн) составила 245 г. Определить среднюю плотность горной породы и её
водопоглощение по массе и объему.
6. Масса образца каменного материала в сухом состоянии (mс) составляет
695 г, а после насыщения его водой (mн) – 715 г. Определить среднюю плотность и общую пористость камня, если известно, что его истинная плотность (ρ)
составляет 2,67 г/см3, а объемное водопоглощение (ВV) – 4,28 %.
7. Определить закрытую пористость бетонного образца-куба с ребром
а = 7 см и массой в сухом состоянии (mс) 750 г, если при полном насыщении
водой он увеличил свою массу на 45 г. Истинная плотность (ρ) материала с оставляет 2,6 г/см3.
8. Каменный материал в естественном состоянии имел массу (mв) 375 г.
4
При сушке он потерял 6,5 % своей массы, а при последующем водонасыщении
его масса (mн) увеличилась на 40 г. Найти абсолютную влажность и водопоглощение материала по массе.
9. Масса образца камня в сухом состоянии (mс) равна 160 г. После насыщения его водой (mн) она стала 170 г. Определить водопоглощение по массе и
среднюю плотность камня, если водопоглощение по объему (ВV) этой горной
породы составляет 12,5 %.
10. Абсолютная влажность (Wабс) образца из природного камня равна 4 %.
Определить его массу в естественном состоянии mв, если после водонасыщения
его масса (mН) составила 225 г, а водопоглощение камня по массе (Вm) – 12,5 %.
11. Масса образца горной породы в водонасыщенном состоянии (mн) составляет 230 г. Определить его массу в естественном состоянии (mв), среднюю
плотность (ρm) и теплопроводность (λ), если водопоглощение по массе (Вm),
объему (ВV) и абсолютная влажность (Wабс) составляют 15, 24 и 5 % соответственно.
12. Вычислить толщину стен жилых зданий (δ) из газосиликатных блоков
и керамического полнотелого кирпича, если общее термическое сопротивление
стены R0 = 1,4 м2·0С/Вт.
Коэффициент теплопроводности для кладки из керамического кирпича
(λкер. кир) составляет 0,65 Вт/м·0С, а для газосиликатной кладки (λгаз) – 0,22 Вт/м·0С.
13. Каменный материал в виде образца кубической формы с ребром (а)
5 см в воздушно-сухом состоянии имеет массу (mс) 90 г.
Вычислить ориентировочный коэффициент теплопроводности и определить, можно ли использовать данный материал в ограждающих конструкциях
жилых зданий.
14. В качестве ограждающих конструкций жилых зданий используются
трехслойные железобетонные панели с внутренним теплоизоляционным слоем
из полужестких минераловатных плит и внешним слоем из тяжелого бетона.
Суммарная толщина слоев из тяжелого бетона составляет 10 см.
Определить толщину теплоизоляционного слоя для термического сопротивления ограждающей конструкции R0 = 1,75 м2·0С/Вт.
Коэффициент теплопроводности для тяжелого бетона и минеральных
плит составляет соответственно 2,04 и 0,09 Вт/м·0С.
15. Вычислить толщину стен из керамического и силикатного полнотелого и пустотелого кирпича для условий ЦЧР, если общее термическое сопротивление стен R0 = 2,89 м2·0С/Вт.
5
Коэффициент теплопроводности для керамического полнотелого кирпича
(λкер. полн) составляет 0,8 Вт/м·0С, пустотелого (λкер.пуст) – 0,58 Вт/м·0С; для кладки из силикатного полнотелого кирпича (λсил.полн) – 0,87 Вт/м·0С, пустотелого
(λсил.пуст) – 0,76 Вт/м·0С.
16. На стройплощадке имеется стальной котел массой (mк) 300 кг для подогрева кровельного битума до температуры (tк) 95 0С.
Какое количество (м3) дров потребуется для приготовления 5 тонн битума (mб)?
Начальная температура (tн) котла и битума – 20 0С, КПД котла – 25 %,
средняя плотность древесины (ρmдр) – 600 кг/м3, удельная теплота сгорания дров
(q) – 12600 кДж/кг. Удельная теплоемкость стали (Cст) – 0,49 кДж/кг, битума
(Сб) – 1,85 кДж/кг.
17. На стройплощадке имеется стальной котел массой (mк) 400 кг для подогрева кровельного битума до температуры (tк) 100 0С.
Какое количество битума (mб) можно приготовить при сжигании 20 т мазута (mм)?
Начальная температура котла и битума (tн) равна 15 0С, КПД котла
30 %, удельная теплота сгорания мазута (qм) - 6000 кДж/кг. Удельная теплоемкость стали (Сст) – 0,49 кДж/кг, битума (Сб) – 1,85 кДж/кг.
18. Какое количество теплоты (Q) за 1 час теряется через стену площадью
S = 15 м, толщиной δ = 0,63 м, выложенную из силикатного полнотелого и керамического полнотелого кирпича, если температура внутри помещений (t1) составляет + 20 0С, а снаружи (t2) – 15 0С. Коэффициент теплопроводности керамического кирпича (λкер) – 0,75 Вт/м·0С, а силикатного (λсил) – 0,86 Вт/м·0С.
19. Оценить по величине коэффициента насыщения (Кн) морозостойкость материала, если образец из него в виде куба с ребром (а) 5 см имел
массу в сухом состоянии (mс) 175 г, а после насыщения водой его масса (mн)
составила 195 г. Закрытая пористость материала (Пзак) 18 %, а истинная
плотность (ρ) – 2,4 г/см3.
20. Длина (lt) предварительно напряженной плиты для дорожного строительства при температуре (t1) +10 0С составляет 6 м.
На сколько увеличится длина плиты при нагреве ее до температуры
(t2) + 50 0С, если коэффициент линейного температурного расширения железобетона (α) 12∙10 -6 м/0C. Какое расстояние между укладываемыми плитами необходимо предусмотреть?
21. По химическому составу шлаков (табл. 1) установить, какой шлак обладает цементирующей способностью и может быть использован в качестве
щебня при устройстве дорожных одежд и какой из шлаков более кислотостоек.
6
Таблица 1
Химический состав шлаков
Химический состав, %
Номер
пробы
MnO
SiO2
Al2O3
MgO
CaO
SO3
FeO
1
3,00
38,10
8,54
1,46
44,50
0,46
0,68
2
2,00
35,20
7,91
6,58
46,50
0,40
0,41
22. После 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания прочность на сжатие (RсжМ) керамического обыкновенного кирпича составила
12 МПа, а до испытания прочность его на сжатие составляла (Rсжсух) 15 МПа.
Вычислить коэффициент морозостойкости кирпича и установить, выдержал ли он 15 циклов замораживания и оттаивания, если его масса до испытания
на морозостойкость (m) составляла 4,2 кг, а после испытания (mМ) уменьшилась
до 4,1 кг.
23. Определите насыпную плотность (ρн) и межзерновую пустотность
(Пм.з) перлитового и керамзитового песка:
- если масса пустой емкости объемом 1 л составляет 204 г, а заполненной
перлитовым песком – 314 г;
- если масса пустого сосуда объемом 1000 см3 – 204 г, а заполненного керамзитовым песком – 626 г;
- если плотность зерен перлитового песка (ρзп) 400 кг/м3; керамзитового
песка – 880 кг/м3.
24. Для возведения плотины имеются в наличии следующие материалы:
блоки из тяжелого бетона на портландцементе, блоки из тяжелого бетона, изготовленные на гипсовом вяжущем, и блоки из поризованного бетона.
Определите коэффициент размягчения (Кр) и сделайте вывод о пригодности использования данных материалов для возведения плотины.
Предел прочности при сжатии тяжелого бетона в сухом состоянии
сух
(Rсж ) – 42,6 МПа, в водонасыщенном (Rсжвод) – 41,4 МПа. Предел прочности
при сжатии гипсового камня в сухом состоянии – 0,5 МПа,
в водонасыщенном – 0,22 МПа. Предел прочности при сжатии поризованного
бетона в сухом состоянии – 38,6 МПа, в водонасыщенном – 19,0 МПа.
7
Методические указания к решению задач по разделу 1
1. При определении истинной плотности с помощью объемомера Ле Шателье пользуются формулой
m
ρ= ,
V1
где m – масса порошка, засыпаемая в прибор, г;
V1 – объем вытесненной порошком жидкости, см3 (1 см3 = 1 мл).
Определив величину ρ и зная среднюю плотность ρm, определяем общую
пористость
П
ρ
общ
= (1 − m ) ⋅100,
ρ
%.
2. При определении истинной плотности материалов (цемента) с помощью пикнометра пользуются следующей формулой:
(m2 − m1 )⋅ ρ кер
ρ=
,
(m4 − m1 ) − (m3 − m2 )
где m1 – масса пустого пикнометра, г;
m2 – масса пикнометра с навеской материала, г;
m3 – масса пикнометра с навеской и керосином, г;
m4 – масса пикнометра с керосином, г.
ρкер – плотность инертной жидкости, в данном случае керосина, г/см3.
3. Средняя плотность образца неправильной формы определяется по
формуле
ρ
m
=
mс
3
, г/см ,
VС + П − V П
где VС+П – объем образца с парафином на воздухе, см3;
VC + П =
(mс + mп ) − mc+п
ρв
в
,
где ρв – плотность воды, равная 1 г/см3;
VП – объем парафина, использованного на покрытие образца, см3;
VП =
8
mп
ρп
.
4. Водопоглощение по объему находится по формуле
В
V
=
(mн − mc )
⋅100, %,
V
где mс – масса образца в сухом состоянии, г;
mн – масса образца после насыщения водой, г.
мулу
m
Далее определяем среднюю плотность образца ρm = с , г/см3.
V
Вычислив ВV и ρm, находим водопоглощение по массе Вm, используя форВ
V
= Вm ⋅ ρm.
Зная величину истинной плотности ρ и вычислив ρm, определяем общую
пористость по формуле
ρ
= (1 − m ) ⋅ 100, %.
П
общ
ρ
m
5. Средняя плотность породы составит ρm = с ,
V
π ⋅d2
V
=
h, см3;
где V – объем образца цилиндрической формы,
4
Водопоглощение по массе определяется по формуле
В
m
=
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
Водопоглощение по объему определяется по формуле
В
V
=
(mн − mc )
⋅100, %.
V
6. Находим объем образца из формулы объемного водопоглощения
В
V
=
(mн − mc )
⋅100, %.
V
mс
.
Вычислив V, определяем среднюю плотность ρ m =
V
Общую пористость материала находим из формулы
П
ρ
общ
= (1 − m ) ⋅100, %.
ρ
9
7. Средняя плотность образца вычисляется по формуле
m
ρ = с,
m V
3
где V – объем образца, равный а .
Общая
пористость
материала,
определяемая
по
формуле
ρ
П
= (1 − m ) ⋅100%, равна сумме открытой и закрытой пористости
общ
ρ
П
= П отк + П зак . Откуда П
= П общ − П отк .
общ
зак
Открытая пористость соответствует количеству поглощенной образцом
воды, т.е. водопоглощению по объему
П
отк
=В
V
=
(mн − mc )
⋅100, %.
V
8. Количество воды В, потерянной материалом при сушке,
В=
Масса сухого образца составляет
mв ⋅6,5 г.
,
100
mв ⋅6,5 г.
,
100
Масса образца после водонасыщения m = m + 40, г.
н
с
mc = mв −
Абсолютная влажность материала определяется по формуле
W
абс
=
(mв − mc )
⋅100, %.
mс
Водопоглощение по массе материала определяется по формуле
В
m
=
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
9. Водопоглощение по массе определяют, используя зависимость
В
m
=
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
Среднюю плотность камня вычисляется из формулы
В
V
= Вm ⋅ ρm.
10
10. Массу каменного образца в сухом состоянии определяем из формулы
В
m
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
=
Зная величину mс, определяем массу образца в естественном состоянии
при влажности 4 %:
mв = mс ⋅1,04.
11. Массу образца в сухом состоянии находим из формулы
В
m
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
=
Масса образца в естественном состоянии при влажности 5 % составит
mв = mс ⋅1,05, г.
Среднюю плотность ρm определяем из формулы В = В ⋅ ρ .
m
m
V
Теплопроводность λ рассчитывается по формуле (прил. 3)
0
λ = 1,16 0,0196 + 0,22ρ m2 − 0,16, Вт/м· С.
12. Толщина стены рассчитывается из формулы R = δ , откуда
0
- для керамического кирпича δ
- для газосиликатных блоков δ
кер.кир
газ
= R0 ⋅ λкер.кир , м;
λ
= R0 ⋅ λгаз , м.
13. Предварительно определяют объем материала V = a3, см3.
mс
, г/см3.
Затем вычисляют среднюю плотность ρ m =
V
Коэффициент теплопроводности рассчитывают по формуле (прил. 3)
0
λ = 1,16 0,0196 + 0,22ρ m2 − 0,16, Вт/м· С.
Если расчетный коэффициент теплопроводности менее 0,85 Вт/м·0С, то
такой материал можно использовать в ограждающих конструкциях зданий и
сооружений.
11
14. Термическое сопротивление бетонной панели складывается из суммы
термического сопротивления всех слоев:
R = R бет + R тепл , то есть
0
R0 =
0
бет
0
тепл
δ
δ
откуда и находят величину δтепл, м.
+
,
λбет λтепл
15. Толщина стены составит:
- для полнотелого керамического δ
- для пустотелого керамического δ
- для полнотелого силикатного
- для пустотелого силикатного
кер.полн
кер.пуст
= R0 ⋅ λкер.полн , м;
= R0 ⋅ λкер.пуст , м;
δ сил.полн = R0 ⋅ λсил.полн , м;
δ
= R ⋅λ
, м.
сил.пуст
0
сил.пуст
16. Сначала определяют теоретический расход теплоты на нагрев котла и
битума до температуры 95 0С по формуле
Qтеор = Сст ⋅ mк (tк − tн ) + Сб ⋅ mб (tк − tн ), кДж.
Затем определяют практический расход тепла с учетом КПД котла:
Qпр = Qтеор ⋅1,25, кДж.
Вычисляют количество дров по массе:
Д=
Qпр кг.
,
q
Вычисляют количество дров по объему:
ДV =
Д
ρm
м3.
,
др
17. Вычисляют теоретическое количество теплоты от сжигания мазута:
Qтеор = mм ⋅ qм , кДж.
Определяют расход тепла с учетом КПД котла:
Qпр = Qтеор ⋅1,3, кДж.
Необходимое количество битума (mб) вычисляют из формулы
Qпр = Сст ⋅ mк (tк − tн ) + Сб ⋅ mб (tк − tн ).
12
18. Количество теплоты Q, проходящее через ограждающую конструкцию, находится из формулы
0
Q⋅δ
λ=
, Вт/м· С.
S ⋅τ (t1 −t 2 )
Потери теплоты через стену из керамического кирпича составят
Qкер =
λкер ⋅ S ⋅τ (t1 − t 2 ) кДж,
,
δ
где τ = 1 час.
То же для силикатного кирпича:
Qсил =
λсил ⋅ S ⋅τ (t1 − t 2 ) кДж.
,
δ
19. Коэффициент насыщения находится по формуле
Кн =
ВV
.
П отк
Водопоглощение по объему определяется по формуле
В
V
(mн − mc )
⋅100, %.
V
=
Объем образца-куба равен V = a 3 .
Пористость открытая П отк = Побщ − Пзак.
ρ
Общая пористость П общ = (1 − m ) ⋅ 100, %,
ρ
где ρm – средняя плотность материала, определяемая по формуле
ρ
m
=
mс
3
, г/см .
V
Если Кн ≤ 0,8, то материал можно считать морозостойким.
20. Предварительно определяют длину плиты l0 при температуре 0 0С из
формулы
lt = l0 (1+ αt1), м.
1
Определяют длину плиты при нагреве до температуры +50 0С:
lt = l0 (1 + αt2 ), м.
2
Увеличение длины плиты составит
l = lt − l0 , м.
2
Расстояние между соседними плитами должно составлять в среднем 10 мм.
13
21. Кислотность определяют по модулю кислотности Мк
SiO2 + Al2O3
,
CaO + MgO
SiO2 + Al 2 O3
.
- для шлака №2 Мк 2 =
CaO + MgO
- для шлака №1 Мк1 =
Более кислотостойки шлаки с большим модулем кислотности Мк.
Шлак с Мк меньше единицы обладает большей активностью и может
быть использован для цементации и укрепления оснований дорог.
22. Коэффициент морозостойкости рассчитывается по формуле
КМ =
Rсж
Rсж
М
сух
.
Если КМ равен или превышает величину 0,85, то такой материал можно
считать морозостойким.
Материал выдержал 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания, если потеря в массе (∆m) не более 5 %. В данной задаче материал потерял
(m − m М )
∆m =
⋅100, %.
m
23. Насыпная плотность вычисляется по формуле
3
(m − m )
ρн = 1 2 , г/см ,
V
где m1 – масса емкости с зернистым материалом, г (кг);
m2 – масса пустой емкости, г (кг);
V – объем емкости, см3 (л).
Величину межзерновой пустотности определяют по формуле
ρ
= (1 − н ) ⋅ 100, %.
П
м.з.
ρ зп
24. Величина коэффициента размягчения определяется по формуле
Кр =
Rсж
Rсж
вод
сух
.
Если Кр ≥ 0,8, то такой материал можно использовать в конструкциях,
подвергающихся постоянному или переменному увлажнению.
14
РАЗДЕЛ 2
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
25. Оценить по величине коэффициента конструктивного качества (к.к.к.)
технико-экономическую эффективность местных каменных материалов: ракушечника и известкового туфа. Стоимость их примерно одинакова, а прочность
на сжатие (Rсж) ракушечника 1,0…2,5 МПа, туфа – 5…10 МПа; средняя плотность (ρm) их соответственно составляет 800…1000 кг/м3 и 1300…1600 кг/м3.
26. Прочность на сжатие керамического кирпича в сухом состоянии
(Rсж ) 15 МПа, а после насыщения водой (Rсжвод) – 9МПа. Определить коэффициент размягчения кирпича (Кр) и возможность использовать его в фундаментах стен зданий.
сух
27. Подобрать мощность пресса, достаточную для испытания на сжатие
обыкновенного керамического кирпича марки 100 (Rсж).
28. Каков размер ребра (а) образца-куба, если разрушающая нагрузка составила (Рmax) 14,7 тс, а предел прочности при сжатии материала равен
(Rсж) 30 МПа.
29. Определить сопротивление удару (Ауд) стандартного образца из горной породы, если при испытании на копре образец разрушился после 5-го удара
(n). Масса стальной бабы (падающего груза) (P) составила 1кг.
30. Определить класс бетона B, если при испытании трех образцов в форме куба с ребром (а) размером 15 см максимальное давление (Рmax) по манометру пресса составило: 59500; 60100 и 59800 кгс.
31. Прочность на сжатие сухого обыкновенного пустотелого кирпича составляет (Rсжсух) 15 МПа, а после насыщения водой разрушающая нагрузка
(Рmaxвод) составила 20 тс.
Определить марку кирпича М, коэффициент размягчения Кр и возможность использовать такой кирпич для фундаментов.
32. Подобрать мощность гидравлического пресса (N), достаточную для
испытания на растяжение при изгибе керамического обыкновенного кирпича
марки 150.
33. Подобрать мощность пресса (N), достаточную для испытания бетонной балки квадратного сечения 15×15 см и пролетом l = 100 см. Испытание
15
осуществляется сосредоточенным грузом посередине пролета. Предполагаемое
значение предела прочности бетона при изгибе (Rизг) – 12 МПа.
34. Определить предел прочности на растяжение при раскалывании (Rр)
для дорожного цементобетона, если образец имел форму цилиндра диаметром
d = 20 см и длиной l = 20 см.
Разрушение образца произошло под воздействием нагрузки F = 17 кН.
Масштабный коэффициент для пересчета от образца к стандартному
(d = 15 см и l = 15 см) принять равным 1.1.
35. Вычислить, какую нагрузку при сжатии (Рmax) выдержит образец горной породы в виде цилиндра высотой (h) и диаметром (d) 15 см, если предел
прочности на сжатие (Rсж) породы составляет 120 МПа.
Какова должна быть мощность пресса для проведения таких испытаний?
36. При испытании на растяжение стального образца диаметром (d) 10 мм
и длиной (l) 100 мм получены следующие данные: сила соответствующая разрушению P равнялась 32 кН, сила соответствующая пределу текучести
Pτ – 19,2 кН, длина образца после разрыва (l1) 127 мм.
Определить предел прочности (σ) и текучести стали (στ), а также относительное удлинение (ε) образца при разрыве.
37. При испытании керамического одинарного и утолщенного кирпичей
на изгиб разрушающая нагрузка составила 350 и 710 кгс соответственно. Определите предел прочности при изгибе (Rизг) для каждого кирпича (расстояние
между опорами l = 200 мм).
38. Оцените истираемость (И) образцов из гранита и песчаника, имеющих
форму куба с ребром 70 мм, если масса гранитного образца до испытания составляла 909 г, после испытания – 882 г, а масса песчаника до истирания была
равна 764,5 г, после истирания – 741 г.
39. При испытании на сжатие образца-куба с ребром 10 см образец разрушился при нагрузке (Pmaxкуб ) – 24700 кгс. При какой нагрузке разрушится образец из такого же материала в форме цилиндра диаметром и высотой 5 см?
Методические указания к решению задач по разделу 2
25. Коэффициент конструктивного качества рассчитывается по формуле
к.к.к. =
16
Rсж
ρm
.
Величины предела прочности при сжатии и средней плотности рассчитывают как среднее арифметическое значение между указанными в задаче пределами.
Лучшим считается материал с большим коэффициентом конструктивного
качества (к.к.к.).
26. Коэффициент размягчения вычисляют по формуле
Кр =
Rсж
Rсж
вод
сух
.
Материал можно считать водостойким, если Кр ≥ 0,85.
27. Предел прочности на сжатие (марку) определяют по формуле
Pmax кгс/см2,
,
S
Rсж =
где Pmax – максимальная разрушающая нагрузка, кгс;
S – площадь образца, на которую действует нагрузка, см2.
1 кгс/см2 = 0,1 МПа.
При определении марки кирпича испытанию подвергают его половинки,
уложенные друг на друга сторонами распила в разные стороны и соединенные
цементным раствором, поэтому S = 12,5×12,0, см2.
Мощность пресса для испытания должна на 20…40 % превышать величину Рmax, то есть
P = R ⋅ S ⋅ (1,2...1,4), кгс.
сж
max
28. Предел прочности при сжатии определяют по формуле
Pmax кгс/см2.
,
S
Rсж =
Площадь образца
1 кгс/см2 = 0,1 МПа = 0,001 тс.
S=
Pmax см2.
,
Rсж
Ребро образца-куба а = S , см.
17
29. Сопротивление удару рассчитывают по величине работы, затраченной
на разрушение единицы объема образца:
P(1+ 2 + ... + n) кг∙см/см3,
Ауд =
,
V
где P – масса сбрасываемого груза, кг;
(1+2+…+n) – порядковый номер сбрасывания груза, численно равный высоте, см;
V – объем стандартного образца, см3.
Стандартный образец представляет собой цилиндр диаметром d = 2,5 см и
высотой h = 2,5 см.
Объем образца-цилиндра определяется по формуле
π ⋅d 2
V=
h.
4
30. Класс бетона рассчитывается по формуле
В = Rсж (1− t ⋅Cv), МПа,
где Rсж - среднее значение предела прочности при сжатии, кгс/см2;
t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона (прил. 4);
Cv – коэффициент вариации прочности бетона, % (прил. 4).
Предварительно определяется средняя величина максимального давления
пресса для трех образцов:
P +P +P
Pmax = 1 2 3 , кгс.
3
Рассчитывается средняя арифметическая величина прочности бетона на
сжатие:
2
P
Rсж = max , кгс/см ,
S
где S – площадь образца-куба, S = 15×15, см2.
31. Марка кирпича определяется по величине его прочности на сжатие в
сухом состоянии и составляет М150 (прил. 5)..
Коэффициент размягчения находится по формуле
Кр =
Rсж
вод
Rсж сух
.
Пустотелый кирпич испытывают на сжатие уложенным друг на друга без
распиливания на половинки, поэтому площадь опоры при испытании составит
S = 25,0×12,0, см2.
18
Предел прочности на сжатие в насыщенном водой состоянии определяется по формуле
Pmax вод кгс/см2.
,
Rсж =
S
Кирпич можно использовать для возведения фундаментов, если величина
Кр ≥ 0,80.
32. Предел прочности на растяжение при изгибе обыкновенного кирпича
определяется по формуле
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2 b⋅h 2
где l – расстояние между опорами, l = 20 см;
b – ширина обыкновенного кирпича, b = 12 см;
h – высота обыкновенного кирпича, h = 6,5 см.
Величина Rизг для керамического обыкновенного кирпича выбирается по
ГОСТ 530-07 для марки кирпича М150 (прил. 5).
Вычислив величину Рmax, определяют мощность пресса N:
N = (1,2...1,4)Pmax , кгс.
33. Определяют максимальную разрушающую нагрузку (Рmax) при испытании бетонной балочки на изгиб из формулы
2
3 P ⋅l
Rизг = max , кгс/см .
2 b⋅h 2
1 кгс/см2 = 0,1 МПа.
Максимальная мощность пресса для испытания образцов бетона на изгиб
составит
N = (1,2...1,4) Pmax , кгс.
1 Н = 0,1 кгс.
17 кН = 0,1×1000×17 = 1700 кгс.
Величина предела прочности на растяжение при раскалывании определяется по формуле
34.
Rр =
2F кгс/см2.
,
πl ⋅d
Для стандартного образца с учетом масштабного коэффициента
2
Rрcт = Rp ⋅1,1, кгс/см .
19
35. Максимальную нагрузку Pmax вычисляют из формулы
2
P
Rсж = max , кгс/см .
S
Площадь опоры для цилиндра вычисляют по формуле
π ⋅ d 2 см2.
,
S=
4
Мощность пресса для проведения испытания
N = (1,2...1,4) Pmax , кгс.
36. Предел текучести стали σТ определяется по формуле
P
σ Т = τ , МПа.
S
Предел прочности стали σ определяется по формуле
P
S
σ = , МПа,
где S – площадь поперечного сечения образца,
π ⋅ d 2 м2.
,
S=
4
Рт и Р – берутся в Н, площадь S – в м2.
1 кН = 1000 Н.
Относительное удлинение ε определяется по формуле
ε=
l1 − l
⋅100, %.
l
37. Размеры керамического кирпича по прил. 5:
- одинарного (нормального формата) – 250×120×65 мм;
- утолщенного – 250×120×88 мм.
Предел прочности на растяжение при изгибе для одинарного и утолщенного кирпича определяется по формуле
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2
2 b⋅h
где l – расстояние между опорами, l = 20 см;
b – ширина кирпича, b = 12 см;
h – высота кирпича, для одинарного h = 6,5 см, для утолщенного h = 8,8 см.
20
38. Истираемость определяется по формуле
И=
m1 − m2 г/см2,
,
S
где m1 – масса образца до истирания, г;
m2 – масса образца после истирания, г;
S – площадь истираемой поверхности образца, S = 7×7 = 49 см2.
39. Первоначально определяют предел прочности при сжатии для образца-куба Rсжкуб по формуле
куб
2
Pmax
куб
=
, кгс/см ,
R
сж
S
где S – площадь образца-куба, S = 10×10 = 100 см2.
Разрушающую нагрузку для образца-цилиндра Рmaxцил определяют из
формулы
Rсж
цил
Pmax цил 4Pmax цил
=
=
,
S
πd 2
принимая, что величины Rсжкуб = Rсжцил.
РАЗДЕЛ 3
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
40. Изделие из древесины при стандартной влажности и температуре
+20 С имеет предел прочности при сжатии вдоль волокон (Rсж12%) 51 МПа, а
при статическом изгибе (Rизг12%) 96,5 МПа. Изменятся ли эти прочностные показатели при влажности (W) 5, 10, 15 и 20?
Построить график зависимости прочностных показателей древесины от
влажности.
0
41. Средняя плотность древесины (ρm10%) при влажности (W) 10 % составляет 570 кг/м3. Определить среднюю плотность древесины и коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) при стандартной влажности, если прочность на
сжатие вдоль волокон (Rсж18%) при влажности (W) – 18 % составляет
44,5 МПа.
42. На торцовом срезе дуба имеется отрезок длиной (l) 3 см, состоящий
из 7 годовых колец. Суммарная толщина части поздней древесины составляет
11 мм. Определить коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) древесины
при стандартной влажности.
21
43. При испытании стандартного образца древесины на растяжение при
изгибе разрушающая нагрузка (Pmax) составила 200 кгс. Изделия из данной древесины после этого длительное время хранились в помещении с температурой
(tсух) 22 0С. Изменится ли прочность древесины, если температура в помещении
по мокрому термометру психрометра составит (tм) 17 0С? Как называется влажность древесины, приобретенная ею при длительном хранении в помещении с
неизменными влажностью и температурой?
44. Определить усушку в продольном (Уl), радиальном (Ур) и тангентальном (Уt) направлениях и коэффициент объемной усушки древесины (Кv) стандартного образца размером 20×20×30 мм, если в абсолютно сухом состоянии
образец имеет размеры 16×16×28 мм.
45. Предел прочности древесины при влажности (W) 20 % составляет: на
сжатие (Rсж20%) 40 МПа, при изгибе (Rизг20%) – 72 МПа. Определить прочностные показатели древесины при стандартной влажности.
46. Чему равен предел прочности дуба на сжатие при стандартной влажности (Rсж12%), если стандартный образец размером 20×20×30 мм разрушился
под давлением (Pmax) 30 кН при влажности 34 %.
47. При испытании стандартного образца на прочность при скалывании
разрушающая нагрузка (Pmax) составила 522 кгс. Определить предел прочности
при скалывании при стандартной влажности (Rск12%), если испытания древесины были проведены при влажности (W) 24 %.
48. Сколько сосновых досок размером 600
×20 ×4 см можно пропитать
3-процентным раствором антисептика в количестве 100 л? Пористость древесины сосны составляет 45 %.
Методические указания к решению задач по разделу 3
40. Стандартной влажностью древесины считают влажность 12 %.
Прочностные свойства древесины снижаются с повышением ее влажности.
Прочность древесины на сжатие и статический изгиб при любой влажности (W) определяется из формул
R 12% = R W [1 + α (W − 12)], МПа,
сж
Rизг12%
сж
= RизгW [1 + α (W −12)], МПа,
где α – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 %
(при сжатии и статическом изгибе α = 0,04, при скалывании α = 0,03).
22
Определив прочностные показатели древесины на сжатие и изгиб, строят
график в координатах прочность (R)-влажность(W).
41. Определяют среднюю плотность древесины при стандартной влажности (ρm12%) по формуле
3
ρm12% = ρm10%[1 + 0,01(1 − Ку)(12 − W )], кг/м ,
где Ку – коэффициент пересчета, равный для бука, березы, лиственницы 0,6,
для остальных пород древесины – 0,5.
Далее определяют прочность древесины на сжатие при стандартной
влажности по формуле
Rсж12% = Rсж18%[1 + α (W −12)], МПа.
Затем вычисляют коэффициент конструктивного качества:
к.к.к. =
Rсж 12%
ρ m12%
.
42. Коэффициент конструктивного качества вычисляют по формуле
к.к.к. =
Rсж 12%
.
ρm
Величину средней плотности древесины при стандартной влажности определяют по формуле
3
ρm12% = 0,007m + 0,335, кг/м (для лиственных пород),
12%
где m – процент поздней древесины, %.
Величину прочности при сжатии древесины при стандартной влажности
определяют по формуле
Rсж12% = 0,32m + 29,5, МПа (для лиственных пород).
Процент поздней древесины определяют по формуле
m=
∑δi
l
⋅100, %,
где ∑δi – суммарная толщина части поздней древесины на срезе, мм (см);
l – длина отрезка среза, мм (см).
43. Влажность древесины, приобретенная ею после длительного хранения,
называется равновесной (Wp). Ее определяют с помощью диаграммы Н.Н. Чулицкого (прил. 7). Для этого сначала вычисляется психрометрическая разница:
∆t = tсух − t м.
23
После по таблице психрометра, зная величины ∆t и tсух, определяют относительную влажность в помещении (Wотн). Зная Wотн и tсух, по диаграмме
Н.Н. Чулицкого находят равновесную влажность древесины Wр.
Стандартный образец древесины при испытании на растяжение при изгибе имеет размеры 2×2×30 см.
Величина прочности на растяжение при изгибе определяется по формуле
Rизг12% =
Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2
b⋅h
где l – расстояние между опорами, l = 24 см;
b, h – ширина и высота сечения образца, b = h = 2 см.
Рассчитывают прочность на изгиб при равновесной влажности, исходя из
формулы
2
Rизг12% = RизгW р [1 + α (W р −12)], кгс/см .
44. Усушка в продольном направлении (вдоль волокон) определяется по
формуле
Уl =
l − l0
⋅100, %,
l
где l – размеры образца до усушки, мм (l = 30 мм);
l0 – размеры образца после усушки, мм (l0 = 28 мм).
Усушка в радиальном направлении определяется по формуле
Ур =
а − а0
⋅100, %,
а
где а – размеры образца до усушки, мм (а = 20 мм);
а0 – размеры образца после усушки, мм (а0 = 16 мм).
Усушка в тангентальном направлении определяется по формуле
Уt =
b − b0
⋅100, %,
b
где b – размеры образца до усушки, мм (b = 20 мм);
b0 – размеры образца после усушки, мм (b0 = 16 мм).
Далее вычисляют объемную усушку по формуле
Уv =
ab − a 0 b0
⋅100, %.
ab
Коэффициент объемной усушки определяют из формулы
Кv =
Уv
,
Wг
где Wг – предел гигроскопической влажности, Wг ≈ 30 %.
24
45. За стандартную влажностью древесины принята влажность 12 %.
Прочность древесины на сжатие при стандартной влажности определяется по формуле
Rсж12% = Rсж 20%[1 + α (W −12)], МПа,
где α – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 %
(при сжатии и статическом изгибе α = 0,04, при скалывании α = 0,03).
Прочность древесины на изгиб при стандартной влажности определяется
по формуле
R 12% = R 20%[1 + α (W −12)], МПа.
изг
изг
1 Н = 0,1 кгс.
1 кН = 102 кгс.
30 кН = 30×102 = 3000 кгс.
Предел прочности при сжатии при влажности 34 % определяется по формуле
2
P
Rсж34% = max , кгс/см ,
b⋅l
где b, l – ширина и длина стандартного образца, b = l = 2 см.
1 кгс/см2 = 0,1 МПа.
Прочность дуба на сжатие при стандартной влажности определяется по
формуле
2
Rсж12% = Rсж34%[1 + α (W −12)], кгс/см ,
где α – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 %
(при сжатии и статическом изгибе α = 0,04).
46.
47. Предел прочности при скалывании при влажности W = 24 % определяется по формуле
2
P
Rск 24% = max , кгс/см ,
b ⋅l
где b, l – размеры площади скалывания, см (для стандартного образца b = 2 см,
l = 3 см).
Предел прочности при скалывании при стандартной влажности определяется по формуле
2
Rск12% = Rск 24%[1 + α (W − 12)], кгс/см ,
где α – коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1 %
(при скалывании α = 0,03).
48. Объем одной доски составит V = 6×0,2×0,04, м3.
Пористость доски составит Vпор = V×0,45, м3. Количество досок, которые
можно пропитать 100 л антисептика, определяется по формуле
100 л шт.
n=
,
Vпор
25
РАЗДЕЛ 4
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
49. Определить и сравнить, какое количество глины необходимо для получения 1000 шт. одинарного полнотелого кирпича со средней плотностью
(ρmполн) 1700 кг/м3 и 1000 шт. одинарного пустотелого кирпича со средней плотностью (ρmпуст) 1350 кг/м3. Средняя плотность глины 1750 кг/м3, карьерная
влажность глины 10 %, а потери при прокаливании (п.п.п.) составляют 8 % от
массы сухой глины.
Какое дополнительное количество пустотелого кирпича можно получить
при этом по сравнению с полнотелым?
50. Какое количество по массе одинарного полнотелого кирпича можно
получить из 24 т глины? Карьерная влажность глины равна 11 %, потери при
прокаливании (п.п.п.) составляют 7 % от массы сухой глины. Общее количество
брака после обжига принять равным 3 %.
51. Требуется получить 2000 шт. одинарного пористого керамического
кирпича со средней плотностью (ρmпор) 1200 кг/м3. Средняя плотность одинарного полнотелого керамического кирпича (ρmполн), полученного из этой глины,
составляет 1750 кг/м3. Рассчитать количество древесных опилок по массе, необходимое для получения 2000 шт. пористого кирпича, если насыпная плотность опилок (ρноп) составляет 300 кг/м3.
52. Сколько требуется глины на изготовление 10000 шт. керамических
плиток для полов размером 15
×15×1 ,3 см? Пористость плиток – 2,5 %, плотность керамического черепка (ρкер.ч.) – 2,6 г/см3, а потери при сушке и обжиге
составляют 15 % от массы сухой глины.
53. Определить предел прочности при изгибе (Rизг) и водопоглощение по
массе (Bm) глиняной плоской ленточной черепицы размером 365×155 мм, то лщиной 12 мм. Разрушающая нагрузка при испытании на изгиб (Pmax) составила
70 кгс, расстояние между опорами (l) принять 30 см. Масса сухой черепицы
(mc) 1,25 кг, после водонасыщения (mн) – 1,32 кг.
54. Определить величину воздушной, огневой и общей усадки глины
(Увозд, Уогн и Уобщ), применяемой для производства лицевых камней, если расстояние между усадочными метками (l0) на свежеотформованном образце составило 5 см, после сушки (l1) – 4,53 см, а после обжига (l2) – 4,5 см (среднее из
трех образцов).
26
55. Определить насыпную плотность (ρн) и межзерновую пустотность
(Пм.з) керамзитового гравия, используемого в качестве заполнителя для легкого
бетона, если пустая емкость объемом 1 дм3 имеет массу 210 г, а заполненная
керамзитовым гравием – 723 г. Среднюю плотность (ρm) зерен керамзитового
гравия принять равной = 810 кг/м3.
56. Керамический кирпич имеет условное обозначение:
Кирпич КОРПо (КОЛПо) 1НФ/100/2,0/50/ГОСТ 530-2007.
Расшифровать условное обозначение кирпича и определить его технические показатели, используя ГОСТ 530-2007 (прил. 8).
57. При стандартном испытании рядового утолщенного пустотелого керамического кирпича на изгиб и сжатие получены следующие результаты:
средний предел прочности при сжатии для пяти образцов – 22,5 МПа, а минимальный для одного образца – 17,2 МПа; среднее значение предела прочности
при изгибе для пяти образцов – 2,2 МПа, а минимальное для одного образца –
1,0 МПа.
Используя ГОСТ 530-2007 (прил. 5 и 8), определить марку керамического
кирпича и записать условное обозначение такого кирпича, если средняя плотность кирпича 1380 кг/м3, а его морозостойкость 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Методические указания к решению задач по разделу 4
49. Одинарный кирпич имеет размеры 250×120×65 мм.
Объем 1000 шт. кирпичей составит
V = 1000×(Vкир) = 1000×(0,25×0,12×0,065), м3.
Масса 1000 шт. полнотелых кирпичей
m = V ⋅ ρ полн , кг.
полн
m
Масса 1000 шт. пустотелых кирпичей
mпуст = V ⋅ ρmпуст, кг.
Количество глины на получение полнотелых кирпичей с учетом потерь
при прокаливании и карьерной влажности составит
Глполн = mполн ⋅1,08 ⋅1.10, кг.
То же для получения пустотелых кирпичей:
Гл
= m ⋅1,08 ⋅1.10, кг.
пуст
пуст
На получение полнотелых кирпичей будет затрачено глины больше на
величину ∆Гл = Глполн - Глпуст, кг.
Дополнительное количество пустотелого кирпича рассчитываем по формуле
27
nпуст =
∆Гл
V ⋅ρ m
пуст
, шт.
50. Из 24 т глины без учета производственного брака можно получить
кирпича
n = 24 ⋅ (1 − 0,11)(1 − 0,07), т,
кир
так как в процессе сушки и обжига глина теряет карьерную влагу и уменьшает
свою массу на величину п.п.п.
С учетом 3 % производственного брака количество кирпичей составит
n бр = n (1 − 0,03), т.
кир
кир
51. Масса 2000 шт. одинарного пористого кирпича составит
М пор = 2000 ⋅ (0,25× 0,12 × 0,065) ⋅ ρmпор , кг.
Масса 2000 шт. одинарного полнотелого кирпича составит
М
= 2000 ⋅ (0,25× 0,12 × 0,065) ⋅ ρ полн , кг.
полн
m
На получение пористого кирпича уйдет глины меньше на величину
∆Гл = Мполн – Мпор, кг,
что достигается за счет выгорания опилок.
Объем опилок соответствует
Vоп =
∆Гл
ρm
м3.
,
полн
Масса опилок будет составлять m = V ⋅ ρ оп , кг.
оп
оп
н
52. Объем 10000 шт. керамических плиток составляет
3
V = 10000 ⋅ (0,015× 0,015× 0,0013), м .
Объем керамического черепка для этого количества плиток с учетом пористости составляет
3
V
=V ⋅ (1− 0,025), м .
кер.ч.
Масса керамического черепка
mкер.ч. = Vкер.ч. ⋅ ρкер.ч., кг.
Для получения 10000 шт. плиток для полов необходимо глины
Гл = mкер.ч.×1,15, кг.
28
53. Величина предела прочности при изгибе для черепицы определяется
по формуле
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2 b⋅h 2
где l – расстояние между опорами, l = 30 см;
b – ширина черепицы, b = 15,5 см;
h – высота черепицы, h = 1,2 см.
Величина водопоглощения по массе определяется по формуле
В
m
=
(m н − m c )
⋅100, %.
mс
54. Значения воздушной, огневой и общей усадок находятся по формулам
l0 − l1
⋅100, %,
l0
l −l
Уогн = 1 2 ⋅100, %,
l1
l −l
У полн = 0 2 ⋅100, %.
l0
Увозд =
55. Насыпную плотность керамзитового гравия вычисляют по формуле
(m − m )
ρн = 1 2 ,
V
где m1 – масса емкости с гравием, г (кг);
m2 – масса пустой емкости, г (кг);
V – объем емкости, см3 (л). 1 дм3 = 1 л = 1000 см3.
Величину межзерновой пустотности определяют по формуле
ρ
П
= (1 − н ) ⋅ 100, %.
м.з.
ρm
56. Условное обозначение керамических изделий (кирпича) состоит: из
названия вида изделия, обозначения вида изделия; букв Р – для рядовых, Л –
для лицевых изделий; из обозначений: По – для полнотелого кирпича, Пу – для
пустотелого кирпича; из обозначения размера; марок по прочности; класса
средней плотности; марок по морозостойкости; из обозначения стандарта.
29
Пользуясь ГОСТ 530-2007 (прил. 8), расшифровываем условное обозначение Кирпич КОРПо (КОЛПо) 1НФ/100/2,0/50/ГОСТ 530-2007:
- кирпич одинарный (нормального формата) - КО;
- рядовой (лицевой) – Р (Л);
- полнотелый - По;
- размера 1НФ;
- марки по прочности М100 – 100;
- класса средней плотности 2,0 – 2,0;
- марки по морозостойкости F50 – 50;
- стандарт - ГОСТ 530-2007.
57. Марка кирпича согласно требованиям ГОСТ 530-2007 устанавливается по средней величине прочности при сжатии и изгибе с учетом их минимальных значений.
Согласно ГОСТ 530-2007 марка кирпича – М175.
С учетом всех технических показателей условное обозначение такого
кирпича следующее:
Кирпич КУРПу 1,4НФ/175/1,4/25/ГОСТ 530-2007.
РАЗДЕЛ 5
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
58. Определить, сколько получится строительного гипса (CaSO4∙0,5H2O)
из 25 т гипсового камня (CaSO4∙2H2O), имеющего влажность 3 %. Вычислить
количество связанной воды в гипсовом камне и строительном гипсе.
59. Определить, какое количество искусственного гипсового камня
(CaSO4∙2H2O) с абсолютной влажностью 6,5 % получится из 12 т ангидритового
вяжущего (CaSO4).
60. При испытании строительного гипса было установлено следующее:
остаток на сите № 02 – 10 %; начало схватывания гипсового теста – через 8 мин
после затворения водой, конец – через 25 мин; разрушающая нагрузка при испытании 3-х стандартных образцов-балочек на изгиб через 2 ч после изготовления 95, 98 и 101 кгс, а разрушающая нагрузка при сжатии 6-ти половинок балочек – 1260, 1200, 1220, 1280, 1210 и 1240 кгс. Приведите условное обозначение
такого гипса, пользуясь прил. 9.
30
61. Какое количество гипса и воды требуется для получения пластичного
гипсового теста для формования 10 м3 (V) внутренних плит перегородок. Водогипсовое отношение (В/Г) принять равным 0,7. Истинная плотность гипса (ρг)
2,6 г/см3. При решении учесть, что при твердении гипсового теста происходит
увеличение его объема на 1 %.
62. Какое количество комовой негашеной извести и какого сорта можно
получить при обжиге 5 т известняка (CaCO3) влажностью 6 %, содержащего
5 % песка и 6 % глинистых примесей (Al2O3∙2SiO2∙2H2O)?
63. Сколько известкового теста Са(ОН)2 с абсолютной влажностью 50 %
можно получить из 12 т комовой негашеной извести активностью 75 %?
64. Сколько содержится в 5 м3 известкового теста гидроокиси кальция
Са(ОН)2 и воды, если средняя плотность известкового теста ρит = 1350 кг/м3?
Истинную плотность (ρ) гидроокиси кальция принять равной 1850 кг/м3, плотность воды (ρв) – 1 кг/л.
65. Сколько потребуется песка и извести для изготовления 1000 шт.
утолщенных силикатных кирпичей, если средняя плотность (ρm) силикатного
кирпича составляет 1780 кг/м3, а его влажность (W) – 6 %? Содержание СаО в
сухой смеси составляет 8 % по массе. Активность извести (А), используемой
для изготовления силикатного кирпича, равна 87 %.
66. Определить марку лицевого силикатного кирпича по морозостойкости, если в результате его испытаний были получены следующие данные
(табл. 2).
Таблица 2
Результаты испытаний силикатного кирпича
Число циклов
замораживанияоттаивания
15
25
35
50
100
Предел прочности при
сжатии, R, МПа
Признаки видимых
повреждений
21
20
18
16
14
нет
нет
нет
есть
есть
Предел прочности при сжатии (Rк) контрольной партии кирпича составил
21,5 МПа.
67. При определении марки портландцемента образцы-балочки размером
4×4×16 см, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 310.4-81, бы-
31
ли испытаны на изгиб, а половинки балочек – на сжатие. При испытании на
изгиб максимальная разрушающая нагрузка составила: 6,2; 5,5 и 5,8 кН. При
испытании на сжатие максимальная разрушающая нагрузка составила: 122,5;
130,6; 122,8; 118,3; 110,3 и 101,7 кН. Определить, какой марке соответствует
данный портландцемент.
68. Определить марку глиноземистого цемента, если при испытании на
сжатие образцов-кубов размером 7,07
×7,07×7,07 см через 3 суток
максимальная разрушающая нагрузка Pmax составила 24000, 23350 и 24500 кгс.
69. Через 28 суток нормального твердения образцы-балочки размером
4×4×16 см, изготовленные из портландцемента, гидрофобного портландцемента, сульфатостойкого портландцемента, шлакопортландцемента и сульфатостойкого пуццоланового цементов имели средние значения пределов прочности
(табл. 3).
Таблица 3
Результаты пределов прочности различных цементов
Предел прочности, МПа
при изгибе
при сжатии
6,8
43,0
5,3
37,0
5,3
31,5
3,2
18,9
3,6
23,0
Вид цемента
портландцемент
гидрофобный портландцемент
сульфатостойкий портландцемент
шлакопортландцемент
сульфатостойкий пуццолановый цемент
Определите марки данных цементов, пользуясь прил. 11.
70. Определить и сравнить пористость цементного камня из портландцемента и шлакопортландцемента, если количество воды затворения составило
соответственно 30 и 36 %, а химически связанной воды после затворения цементов осталось 22 и 16 %. Истинная плотность портландцемента (ρпц) составляет 3100 кг/м3, а шлакопортландцемента (ρшпц) – 2900 кг/м3. Какой из этих цементов нельзя использовать в верхнем слое дорожного полотна и почему?
71. Для укрепления грунта под дорожное покрытие необходимо использовать портландцемент активностью 20 МПа. Какое количество инертной добавки (молотого песка) необходимо ввести в имеющийся портландцемент активностью 48 МПа, чтобы понизить его активность до требуемой величины
20 МПа?
72. Рассчитать активность смешанного цемента, составленного из 80 %
портландцемента активностью (Rц) 45 МПа и 20 % молотого известняка, являющегося добавкой-микронаполнителем.
32
73. На предприятие поступил гипс марки Г-7 А II и портландцемент
ПЦ-500 Д5. Охарактеризовать свойства гипса и портландцемента, заключенные
в описании их марки.
Методические указания к решению задач по разделу 5
58. Реакция получения строительного гипса из гипсового камня
CaSO4∙2H2O → CaSO4∙0,5H2O + 1,5H2O.
Находим молекулярную массу гипсового камня (Мгк) CaSO4∙2H2O, пользуясь прил. 2:
Ca – 40; S – 32; О – 4∙16; 2H2O – 2(2∙1 +16).
Находим молекулярную массу строительного гипса (Мсг) CaSO4∙0,5H2O:
Ca – 40; S – 32; О – 4∙16; 0,5H2O – 0,5(2∙1 +16).
Количество связанной воды в гипсовом камне (Вгк) определяют по формуле
Вгк =
2(2⋅1+16)
⋅100, %.
Мгк
Количество связанной воды в строительном гипсе (Всг):
0,5(2 ⋅1+16)
Всг =
⋅100, %.
Мсг
Количество сухого гипсового камня Мгксух = 25(1 – 0,03), т.
Количество строительного гипса определяется из пропорции
Мгк CaSO4∙2H2O → Мсг CaSO4∙0,5H2O
Мгксух, т → х,т
Мгк сух ⋅ Мсг т.
х=
,
Мгк
59. Гипсовый камень получают из ангидрита согласно реакции
CaSO4 + 2H2O → CaSO4∙2H2O.
Находим молекулярную массу ангидрита (Манг) CaSO4, пользуясь
прил. 2:
Ca – 40; S – 32; О – 4∙16.
Находим молекулярную массу гипсового камня (Мгк) CaSO4∙2H2O:
Ca – 40; S – 32; О – 4∙16; 2H2O – 2(2∙1 +16).
Из пропорции находим количество гипсового камня, полученного из 12 т
ангидритового вяжущего:
Манг CaSO4 → Мгк CaSO4∙2H2O
12, т → х, т
33
12⋅ Мгк т.
,
Манг
С учетом 6,5 % абсолютной влажности будет получено искусственного
гипсового камня Мгксух = х∙1,065, т.
х=
60. Определяется предел прочности при изгибе по формуле
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2 b⋅h 2
где l – расстояние между опорами, l = 10 см;
b – ширина стандартного образца-балочки, b = 4 см;
h – высота стандартного образца-балочки, h = 4 см.
Рассчитывается среднее значение предела прочности при изгибе R .
изг
Определяется предел прочности при сжатии по формуле
2
P
Rсж = max , кгс/см ,
S
где S – площадь металлической пластины, S = 25 см2.
Рассчитывается среднее значение предела прочности при сжатии R .
сж
По прил. 9 устанавливается, что гипс имеет марку Г-4, среднего помола
II, нормально твердеющий Б (Г-4 II Б).
61. Рассчитывается требуемое количество гипсового теста для формования плит перегородок объемом V с учетом увеличения объема на 1 %:
Vг =
V м3.
,
1,01
Определяется абсолютный объем гипсового теста, полученного из 1 т
гипса:
Vг абс =
1
ρг
3
+ В/ Г, м .
Масса гипса, необходимая для получения требуемого количества теста,
составит
Г=
Vг
Vг
абс
, т.
Расход воды для получения теста составит
В = Г·В/Г, т, (м3).
34
62. Реакция получения извести из известняка:
СаСО3 → СаО + СО2.
Находим молекулярную массу известняка (Мизв) CaСO3, пользуясь
прил. 2:
Ca – 40; С – 12; О – 3∙16.
Находим молекулярную массу извести (М) CaO:
Ca – 40; О – 16.
Количество сухого известняка, полученного из 5 т:
mсух = 5(1 – 0,06), т.
Количество известняка без примесей песка и глины:
m = mсух – [(mсух ·0,05)+ (mсух ·0,06)], т.
Из пропорции находим количество чистой строительной извести:
Мизв CaСO3 → М CaО
m, т → х, т
m ⋅ М т.
х=
,
Мизв
Песок останется после обжига в извести. Определяем количество песка П
в извести:
П = mсух ·0,05, т.
Определяется количество глины Г в извести:
Г = mсух ·0,08, т.
Каолинит (Al2O3∙2SiO2∙2H2O), содержащийся в глине, потеряет воду и перейдет в метакаолинит Al2O3∙2SiO2 и останется в извести. По прил. 2 определяются молекулярные массы каолинита (Мк) и воды (Мв) 2H2O.
С учетом обезвоживания каолинита количество метакаолинита в извести
составит
Г1 = Г (1 −
Мв т.
),
Мк
Общее количество извести с примесями песка и метакаолинита составит
И = (х + П + Г1), т.
Активность А (процентное содержание в извести СаО + MgO) полученной
извести определяем по формуле
А=
х
⋅100, %.
И
Сорт извести устанавливается по величине активности согласно прил. 10.
63. Реакция получения известкового теста – Са(ОН)2
СаО + H2O → Са(ОН)2 + Q.
Находим молекулярную массу извести (Ми) CaO, пользуясь прил. 2:
Ca – 40; О – 16.
Находим молекулярную массу известкового теста (Ми.т.) Са(ОН)2:
35
Ca – 40; (ОН)2 – 2(16 + 1).
Количество примесей, содержащихся в 12 т комовой негашеной извести:
Пр = 12(1 – 0,75), т.
Количество чистой активной извести:
И = 12·0,75, т.
Из пропорции находим количество известкового теста:
Ми CaО → Ми.т. Са(ОН)2
И, т → х, т
И ⋅ Ми.т. т.
х=
,
Ми
Так как в известковом тесте останутся примеси Пр, то с их учетом общее
количество mи.т. Са(ОН)2 составит (х + Пр), т.
Так как известковое тесто содержит 50 % воды, то с учетом этого получаем mи.т.в = (х + Пр)·2 = mи.т.×2, т.
64. 1 м3 известкового теста плотностью ρит = 1350 кг/м3 состоит из х весовых частей воды (Н2О) и (1350-х) окиси кальция (Са(ОН)2).
1 м3 (1000 л) известкового теста равен сумме абсолютных объемов воды х
(м3) и гидроокиси кальция (1350-х) (м3), то есть
1000 =
х
ρв
+
1350 − х м3,
,
ρ
где ρв – плотность воды, кг/м (1 кг/л = 1000 кг/м3);
ρ – истинная плотность гидроокиси кальция, кг/м3.
Если содержание воды в 1 м3 составляет х, то в 5 м3 – 5∙х.
Содержание гидроокиси кальция в 1 м3 составляет (1350-х), в 5 м3 –
5(1350-х).
3
65. Определяем массу 1000 шт. утолщенных силикатных кирпичей:
m = 1000 ⋅V ⋅ρ , кг,
кир
m
где Vкир – объем силикатного кирпича, 0,25×0,12×0,088, м3.
Масса сухих кирпичей составит
m
кг.
mсух =
,
W
1+
100
Вычисляется содержание чистой СаО в сухой смеси:
mСаО = mсух ⋅ 0,08, кг.
Определяется расход извести с учетом ее активности по формуле
m
mСаО I = СаО , кг.
A / 100
36
Непогасившиеся зерна, содержащиеся в извести, выполняют роль песка.
Количество непогасившихся зерен в извести будет составлять
mн.з = mСаО I − mCaO , кг.
Реакция гашения извести:
СаО + H2O → Са(ОН)2 + Q.
Находим молекулярную массу извести CaO (Ми), пользуясь прил. 2:
CaО – 56.
Молекулярная масса Са(ОН)2 (Ми.т.) – 74; воды Н2О (Мв) – 18.
Расход воды на гашение извести определяем в соответствии с отношением молекулярных масс Н2О и СаО:
В = mСаО
Расход песка составит
Мв л.
,
Ми
П = m − (mСаО + mн.з + В), кг.
66. За марку силикатного кирпича по морозостойкости принимают число
циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых в изделиях
отсутствуют признаки видимых повреждений (шелушение, расслоение, выкрашивание и др.), а снижение прочности при сжатии не превышает 25 % для рядовых и 20 % для лицевых изделий.
Потерю прочности ∆R изделий при сжатии в процентах вычисляют по
формуле
R −R
∆R = к
⋅100, %,
R
где Rк – среднее арифметическое пределов прочности при сжатии контрольных
образцов, МПа;
R – среднее арифметическое пределов прочности при сжатии образцов после требуемого числа циклов замораживания-оттаивания, МПа.
Рассчитывая потерю прочности через 15, 25, 35, 50 и 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания, определяем количество циклов, при которых снижение прочности превысит 20 %. За марку по морозостойкости принимается предыдущее количество циклов.
1 кН = 102 кгс.
6,2 кН = 6,2×102 = 620 кгс.
122,5 кН = 122,5×102 = 12250 кгс.
Определяется среднее значение разрушающей нагрузки при изгибе (из
трех результатов) и сжатии (из шести).
Вычисляется среднее значение предела прочности при изгибе по формуле
67.
37
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2 b⋅h 2
где l – расстояние между опорами, l = 10 см;
b – ширина стандартного образца-балочки, b = 4 см;
h – высота стандартного образца-балочки, h = 4 см.
Определяется среднее значение предела прочности при сжатии:
Rсж =
Pmax кгс/см2,
,
S
где S – площадь металлической пластины, S = 25 см2.
Зная величины R и R , по прил. 11 устанавливают марку портландцемента.
изг
сж
68. Марка глиноземистого цемента устанавливается по величине предела
прочности при сжатии (прил. 11), определяемого по формуле
2
P
Rсж = max , кгс/см ,
S
– среднее значение разрушающей нагрузки, кгс;
где Р
max
S – площадь образцов-кубов, S = 7,07×7,07 см2.
69. Пользуясь прил. 11, устанавливаем марки данных цементов:
1. Портландцемент имеет марку М400;
2. Гидрофобный ПЦ – М300;
3. Сульфатостойкий ПЦ – М300;
4. Шлакопортландцемент не отвечает требованиям ГОСТов.
5. Сульфатостойкий пуццолановый ПЦ не отвечает требованиям ГОСТов.
70. Условно принимаем долю цемента в цементном тесте и затвердевшем
цементном камне за 1.
Для портландцемента:
- абсолютный объем цементного теста составляет
1 0,3
Vацт =
+ ,
ρ пц ρ в
где ρв – плотность воды, равная 1 кг/л;
- абсолютный объем затвердевшего портландцементного камня;
1 0,22
;
Vацк =
+
ρ пц ρ в
38
- плотность портландцементного камня:
Va цк
ρ цк = цт ;
Va
- пористость цементного камня: П = 1 - ρцк.
Те же показатели для шлакопортландцемента:
- абсолютный объем цементного теста составляет
1
0,36
Vацт =
+
.
ρ шпц ρ в
- абсолютный объем затвердевшего цементного камня:
1
0,16
Vацк =
+
;
ρ шпц ρ в
- плотность цементного камня:
Va цк
ρ цк = цт ;
Va
- пористость цементного камня: П = 1 - ρцк.
Шлакопортландцемент нельзя применять для верхнего слоя дорожных
одежд из-за пониженной морозостойкости, атмосферостойкости, повышенной
истираемости.
71. Инертные добавки не способствуют увеличению прочностных показателей цемента и понижают его активность в соответствии с процентом введения.
Для понижения активности цемента с 48 МПа до 20 МПа количество вводимой инертной добавки х (%) находят из уравнения
х
20 = 48⋅ (1−
).
100
72. Известняк является инертной добавкой, не способствует росту прочности цементного камня и понижает активность цемента пропорционально вводимому ее количеству.
Активность цемента (Rсж) при введении 20 % добавки-микронаполнителя
(Д) снизится и составит
Д
Rсж = (1−
)R ,
100 ц
где Rц – активность цемента без добавки, МПа.
73. По прил. 9 Г-7 А II означает: гипс строительный, прочностью на сжатие в возрасте 2 ч – 7 МПа, прочностью на изгиб в возрасте 2 ч – 3,5 МПа; бы-
39
стротвердеющий, с началом схватывания 2 мин и концом схватывания не позднее 15 мин; среднего помола, с максимальным остатком на сите №02 не более
14 %.
По прил. 11 ПЦ-500 Д5 означает: портландцемент, марка по прочности не
ниже 500; имеет 5 % добавок.
РАЗДЕЛ 6
ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ
74. На завод железобетонных изделий поступила новая партия гранитного
щебня и кварцевого песка. Определить среднюю плотность зерен щебня (ρmщ) и
плотность зерен песка (ρзп), их насыпные плотности (ρн), межзерновые пустотности (Пм.з), абсолютную влажность (Wабс) и водопоглощение по массе (Вm).
При определении средней плотности методом гидростатического взвешивания зерно щебня в сухом состоянии (mс) весило 38,6 г, после покрытия поверхности зерна парафином его масса на воздухе (mс+п) составила 39,8 г, а в воде (mс+пв) – 24,2 г. Плотность парафина (ρп) принять 0,93 г/см3, воды (ρв) –
1 г/см3.
При помещении 50 г песка (mп) в цилиндр с водой уровень жидкости повысился со 150 (V2) до 170 мл (V1).
Пустой сосуд объемом (V) 10 л имеет массу (m2) 1,2 кг, полностью заполненный щебнем (m1) – 15,6 кг, а пустая емкость объемом (V) 1 л имеет массу
(m2) 205 г, заполненная песком (m1) – 1690 г.
Проба щебня естественной влажности имела массу (mв) 1000 г, после водонасыщения (mн) – 1009 г, после высушивания до постоянной массы (mc) –
983 г, а проба песка естественной влажности имела массу (mв) также 1000 г, после выдерживания в воде (mн) – 1011 г, после высушивания до постоянной массы (mс) – 990 г.
75. Определить модуль крупности песка и группу песка по крупности, если при рассеве 1 кг песка были получены следующие остатки (mi) на ситах:
5,0 мм – 0 г; 2,5 мм – 145 г; 1,25 мм – 155 г; 0,63 мм – 240 г; 0,315 мм – 310 г;
0,16 мм – 100 г; менее 0,16 мм – 50 г.
76. Дать заключение о пригодности песка для строительных работ по величине модуля крупности Мк и графику зернового состава (прил. 15), если при
рассеве 1 кг песка были получены следующие остатки (mi) на ситах:
5,0 мм – 0 г; 2,5 мм – 120 г; 1,25 мм – 130 г; 0,63 мм – 150 г; 0,315 мм – 280 г;
0,16 мм – 270 г; менее 0,16 мм – 50 г.
40
77. На сколько увеличится объем (mп) 10 т песка при его увлажнении на
4 %, если насыпная плотность сухого песка (ρнсух) – 1450 кг/м3, а увлажненного
(ρнвл) – 1250 кг/м3.
№ песка
78. В табл. 4 приведены результаты рассева трех видов песка, плотности
их зерен и насыпные плотности. Определить модули крупности (Мк) и межзерновые пустотности (Пм.з) каждого песка.
Таблица 4
Частные остатки и плотности песков
1
2
3
Размер отверстий сит, мм
5,0
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0
9
0
5,4
5,5
2,3
14,6
15,5
3,5
22,0
42,0
10,0
44,0
15,0
33,0
12,6
8,0
30,0
Прошло
через
сито
0,16
1,4
5,0
21,2
Плотность
зерен
ρзп,
г/см3
2,53
2,54
2,62
Насыпная плотность ρн,
г/см3
1,63
1,56
1,40
79. По результатам рассева двух партий песка получены следующие частные остатки ai (%) на ситах (табл. 5).
Таблица 5
Частные остатки
№
песка
Размер отверстий сит, мм
5,0
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
1
2
0
0
5
0
30
15
36
26
20
42
9
17
Прошло
через сито
0,16
0
0
Определить модуль крупности песков и оценить, какой из песков предпочтительней использовать в дорожном цементобетоне.
80. Масса пробы сухого мелкого природного песка перед отмучиванием
(m) была равна 1000 г, а после отмучивания и высушивания (m1) – 937 г. Определите содержание в песке пылевидных и глинистых примесей (Потм) и пригодность его для изготовления бетона (прил. 12).
81. Определить наибольшую (D) и наименьшую (d) крупность зерен щебня, если при рассеве 10 кг щебня на стандартных ситах (70 мм, 40 мм, 20 мм,
10 мм и 5 мм) массы щебня составили соответственно: 0 г, 3600 г, 4000 г, 1600 г
и 800 г. Какова должна быть наибольшая крупность щебня при устройстве
верхнего слоя дорожного полотна?
41
82. Дать заключение о пригодности щебня для строительных работ, используя график зернового состава щебня (прил. 16), если при рассеве 5 кг щебня на стандартных ситах были получены следующие остатки: 70 мм – 150 г;
40 мм – 1500 г; 20 мм – 1750 г; 10 мм – 1150 г и 5 мм – 450 г.
83. Для использования в дорожном строительстве предложены два вида
шлакового щебня, химический состав которых представлен в табл. 6.
Таблица 6
Химический состав шлаков
Шлак
№1
№2
MnO
3,00
2,00
SiO2
38,10
35,20
Химический состав, %
Al2O3
MgO
CaO
8,54
1,46
44,50
7,91
6,58
46,50
SO3
0,46
0,40
FeO
0,68
0,41
Установить, какой шлак обладает большей цементирующей способностью и может быть использован в качестве щебня для устройства укрепленных
оснований автомобильных дорог. В решении использовать показатель модуля
основности шлака.
84. При испытании гранитного щебня фракции 10…20 мм на дробимость
(Др) методом сдавливания в цилиндре в сухом состоянии масса щебня (m) составила 4300 г, а после просеивания навески через сито № 2,5 мм, остаток на
сите (m1) составил 3320 г. Определить марку щебня по дробимости.
85. В 5 кг гравия (m) фракции 20…40 мм содержится (m1) 1330 г зерен
пластинчатой и игловатой формы, а в 1 кг гравия (m) фракции 10…20 мм содержится (m1) зерен пластинчатой и игловатой формы – 580 г. Пригодны ли такие виды гравия для применения в дорожных цементобетонах?
86. Гранитный щебень фракции 10…20 мм имел массу в сухом состоянии
(m) 1,5 кг. После 50 циклов попеременного замораживания-оттаивания и просеивания через контрольное сито его масса также в сухом состоянии составила
(m1) 1390 г. Определить марку щебня на морозостойкость.
87. Гранитный щебень фракции 5…10 и 20…40 мм имеет массы (m) 5 и
10 кг соответственно. После испытания фракций щебня на износ в полочном
барабане, просеивания через сито с диаметром отверстий 5 мм и контрольное
сито с сеткой № 1,25 и соединения остатков масса (m1) составила 3,1 и 8,75 кг.
Определить марку щебня на износ (Из).
42
Методические указания к решению задач по разделу 6
74. Средняя плотность зерен щебня определяется по формуле
ρ
щ
m
=
mс
mс + п − mс + п
ρв
в
−
mс + п − mс
, г/см3.
ρп
Плотность зерен песка определяется по формуле
ρ зп =
mп г/см3.
,
V1 −V2
1 мл = 1 см3, 150 мл = 150 = см3.
Насыпная плотность песка и щебня определяется по формуле
ρн =
m1 − m2 г/см3 (кг/м3).
,
V
1 л = 1000 см3 = 0,001 м3.
Величины межзерновой пустотности вычисляются по формулам:
ρ
щ
н ) ⋅ 100,
=
(
1
−
П
- для щебня м.з.
%;
ρmщ
ρ
п
- для песка П м.з. = (1 − н ) ⋅ 100, %.
ρ зп
Величину абсолютной влажности щебня и песка определяют по формуле
W
абс
=
(mв − mc )
⋅100, %.
mс
Водопоглощение по массе щебня и песка определяется по формуле
В
m
=
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
75. Сначала рассчитываются частные остатки ai на каждом сите:
а
i
=
mi
⋅100, %,
m
где mi – масса остатка на i-ом сите, г;
m – первоначальная масса песка, г.
Затем рассчитывают полные остатки Ai на каждом сите:
Ai = a5 + a2,5 + …+ ai, %.
Далее определяют модуль крупности по формуле
Мк =
A2,5 + A1,25 +...+ A0,16
100
43
, %.
По величине модуля крупности Мк согласно табл. П.12.1 назначают
группу песка по крупности.
76. Рассчитываются частные остатки ai на каждом сите:
а
i
=
mi
⋅100, %,
m
где mi – масса остатка на i-ом сите, г;
m – первоначальная масса песка, г.
Рассчитывают полные остатки Ai на каждом сите:
Ai = a5 + a2,5 + …+ ai, %.
Определяется модуль крупности по формуле
Мк =
A2,5 + A1,25 +...+ A0,16
, %.
100
По величине полных остатков и диаметру сит строят график зернового
состава песка (рис. П.12.1). Построенный график должен находиться на рекомендуемом рисунке между верхней и нижней кривыми рассева.
Согласно величине Мк и местоположению построенного графика делают
заключение о пригодности данного песка для строительных работ (см. прил. 12).
77. Масса песка при увлажнении на 4 % составит
m п = m п ⋅1,04, кг.
Объем сухого песка будет равен
4%
V сух =
Объем влажного песка составит
V вл
mп
ρ н сух
, м.
3
mп 4% м3.
=
,
ρ н вл
Увеличение объема песка при его увлажнении составит
∆V = V вл −V сух , м3.
78. Рассчитывают полные остатки Ai на каждом сите для трех видов песка:
Ai = a5 + a2,5 + …+ ai, %.
Определяется модуль крупности для каждого песка по формуле
Мк =
A2,5 + A1,25 +...+ A0,16
100
, %.
Рассчитывают величины межзерновой пустотности по формуле
44
П
ρ
м.з.
= (1 − н ) ⋅ 100, %.
ρ зп
79. При решении данной задачи пользуются методикой выполнения задачи 76. Сначала рассчитываются частные остатки ai на каждом сите.
Затем рассчитывают полные остатки Ai на каждом сите.
Определяется модуль крупности Мк.
Строят график зернового состава для каждого песка (прил. 12). По величине Мк и положению полученной кривой зернового состава на графике рассева (см. прил. 12) делают заключение о пригодности песков для дорожного
строительства.
80. Показатель отмучивания (содержания в песке пылевидных и глинистых примесей) определяется по формуле
П
=
отм
(m − m1 )
⋅100, %.
m
Мелкий песок считается пригодным для использования в бетонах, если
его Потм < 5 %.
81. Рассчитываются частные остатки ai от рассева щебня на каждом сите:
а
i
=
mi
⋅100, %,
m
где mi – масса остатка на i-ом сите, г;
m – первоначальная масса щебня, г.
Затем определяют полные остатки Ai на каждом сите:
Ai = a70 + a40+ …+ ai, %.
По величине полных остатков устанавливают D и d. D соответствует размеру первого сита, полный остаток на котором не превышает 5 %; d соответствует размеру сита, полный остаток на котором не менее 95 %.
Для верхнего слоя дорожного покрытия наибольшая крупность щебня не
должна превышать 40 мм или D ≤ 0,6h,
где h – толщина слоя дорожного покрытия, мм.
82. Рассчитываются частные остатки ai по формуле
а
i
=
где mi – масса остатка на i-ом сите, г;
m – первоначальная масса щебня, г.
mi
⋅100, %,
m
45
Затем определяют полные остатки Ai на каждом сите:
Ai = a70 + a40+ …+ ai, %.
По величине полных остатков Ai устанавливают 1,25D; D; 0,5(D+d) и d
(см. задачу 81).
Пользуясь прил. 13, строят график зернового состава щебня по полным
остаткам на ситах, соответствующим 1,25D; D; 0,5(D+d) и d (или наиболее
близким к ним по размеру).
Построенный график должен находиться между верхней и нижней граничными кривыми рекомендуемого графика.
83. Рассчитывается модуль основности для каждого шлака Мо:
Мо =
CаO + MgO
.
SiO2 + Al 2 O3
Шлаки с Мо > 1 обладают большей цементирующей способностью, поэтому их предпочтительней использовать для укрепления оснований дорог и
как заполнитель в дорожном цементобетоне.
При устройстве оснований дорог при воздействии воды из таких шлаков
формируется так называемый шлакобетон, обладающий определенной прочностью.
84. Величина дробимости рассчитывается по формуле
Др =
m − m1
⋅ 100, %.
m
По прил. 13 устанавливается марка щебня по дробимости.
85. Содержание в щебне или гравии зерен пластинчатой и игловатой
формы определяется по формуле
П пл =
m1
⋅ 100, %,
m
где m – общая масса пробы, г;
m1 – масса зерен пластинчатой и игловатой формы в общей пробе, г.
Гравий считается пригодным для применения в бетонах, если содержание
зерен пластинчатой и игловатой формы не превышает 35 % по массе. В противном случае резко снижается прочность дорожного цементобетона, особенно на
сдвиг.
86. Сначала рассчитывается потеря массы гранитного щебня после 50
циклов попеременного замораживания-оттаивания по формуле
46
m − m1
⋅ 100, %.
m
Полученное значение ∆m50 сравнивается с требуемым по табл. П.13.6. В
случае не удовлетворения требованиям марка по морозостойкости щебня снижается до предыдущего количества циклов замораживания-оттаивания.
∆m 50 =
87. Марка щебня на износ устанавливается по потере массы щебня после
испытания:
m − m1
Из =
⋅ 100, %.
m
Полученные значения сравниваются с указанными в табл. П.13.3, и устанавливается марка щебня на износ.
РАЗДЕЛ 7
СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ
88. При испытании образцов-кубов строительного раствора с размером
ребра 7,07 см получены следующие значения разрушающей нагрузки на сжатие
(Pmax): 5100, 4800, 4900, 5200 и 5000 кгс. Определить марку строительного раствора и его среднюю плотность, если масса образца-куба в сухом состоянии
(mc) составляет 584 г.
89. Определить марку смешанного (цементно-глиняного) строительного
раствора (Rр), состав которого подобран в соответствии со стандартной методикой, если для приготовления раствора использовались шлакопортландцемент
марки М400 (Rц), глиняное тесто плотностью (ρд) 1450 кг/м3. Расчетный расход
добавки (глиняного теста) (Д) составил 150 кг на 1 м3 песка.
90. Рассчитать состав смешанного строительного раствора марки (Rp) 75,
в котором используется шлакопортландцемент марки (Rц) М400 насыпной
плотностью (ρнц) 1150 кг/м3; в качестве добавки – известковое тесто плотностью
(ρд)1450 кг/м3. Насыпная плотность песка (ρнп) 1500 кг/м3. Записать состав раствора по массе.
91. Для приготовления кладочного раствора используется портландцемент марки (Rц) М500. Расход цемента (Ц) на 1 м3 песка составил 280 кг. Насыпная плотность цемента (ρнц) – 1300 кг/м3. В качестве пластифицирующей
добавки применялось известковое тесто с плотностью (ρд) 1450 кг/м3. Насыпная
47
плотность песка (ρнп) – 1500 кг/м3. Определить марку кладочного раствора (Rp)
и записать его состав по массе и объему.
92. Установить расход материалов на 1 м3 песка известкового раствора
состава 1:4 (известь:песок) по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор не имеют пустот, а пустотность песка (Vмз) составляет 42 %. Водо-известковое отношение (В/И) – 0,75.
93. Состав смешанного раствора по объему 1:0,6:5 (цемент:известковое
тесто:песок). Пустотность песка (Vмз) – 38 %. Насыпная плотность цемента
(ρнц) – 1300 кг/м3. Насыпная плотность песка (ρнп) – 1450 кг/м3. Плотность известкового теста (ρд ) – 1450 кг/м3. Найти расход материалов на один замес растворосмесителя вместимостью (Vp) 250 л.
94. На заводе имеется две марки портландцемента – 300 и 500. Рассчитать
и сравнить расход каждого из этих цементов на 1 м3 песка для приготовления
кладочного строительного раствора марки (Rp) 50.
Методические указания к решению задач по разделу 7
88. Марка строительного раствора устанавливается по величине предела
прочности при сжатии.
Сначала определяется среднее значение разрушающей нагрузки:
Pmax =
P1 + P2 + P3 + P4 + P5
, кгс.
5
После рассчитывается предел прочности при сжатии по формуле
Rсж =
Pmax кгс/см2 (МПа),
,
S
где S – площадь образца, S =7,07×7,07, см2.
Полученная величина предела прочности при сжатии сравнивается с величинами, представленными в прил. 14, и устанавливается марка строительного
раствора.
Средняя плотность раствора вычисляется по формуле
m
ρ = с , г/см3 (кг/м3).
m V
где V – объем образца, V =7,07×7,07×7,07, см3.
89. Определяют расход добавки по объему:
Д
, 3
V =
д ρд м .
48
Расход цемента Ц (кг) определяют из формулы
V = 0,17(1 − 0,002 Ц ), м3.
д
Определив величину Ц, из формулы расхода цемента на 1 м3 песка находят ожидаемую марку смешанного строительного раствора Rр:
Rp
Ц =
⋅ 1000, кг,
к ⋅ Rц
где к – коэффициент, зависящий от вида цемента, для ПЦ к = 1; для ШПЦ и
ППЦ к = 0,88.
90. Расчет состава строительного раствора производят на 1 м3 песка Vп.
Рассчитывают расход песка по массе:
П = ρ нп ⋅ Vп, кг.
Далее рассчитывают расход цемента на 1 м3 песка по формуле
Rp
Ц =
⋅ 1000, кг,
к ⋅ Rц
где к – коэффициент, зависящий от вида цемента, для ШПЦ к = 0,88.
Расход добавки – известкового теста на 1 м3 песка составит
V = 0,17(1 − 0,002 Ц ), м3, или V = 170(1 − 0,002 Ц ), л.
д
д
Расход добавки по массе:
Д = ρ д ⋅ Vд, кг.
Расход воды на 1 м3 песка определяют по формуле
В = 0,5( Ц + Д ), л.
Записывают состав раствора по массе (цемент:добавка:песок):
Ц Д П
Д П
: :
= 1: : .
Ц Ц Ц
Ц Ц
91. Марку раствора Rp определяют, используя формулу расчета количества цемента на 1 м3 песка:
Rp
Ц =
⋅ 1000, кг,
к ⋅ Rц
где к – коэффициент, зависящий от вида цемента, для ПЦ к = 1.
Объем цемента определяют по формуле
Ц
Vц =
, м3.
ρ нц
Рассчитывают расход песка по массе:
П = ρ нп ⋅ Vп, кг,
где Vп – объем песка, равный 1 м3.
49
Рассчитывают расход добавки на 1 м3 песка по объему Vд и по массе Д:
V = 0,17(1 − 0,002 Ц ), м3,
д
Д = ρ д ⋅ Vд, кг.
Записывают состав раствора
Ц Д П
Д П
: : = 1: : ;
- по массе:
Ц Ц Ц
Ц Ц
- по объему:
Vц Vд Vп
Vд Vп
:
:
= 1:
: .
Vц Vц Vц
Vц Vц
92. Определяют абсолютный объем известково-песчаного раствора состава 1:4:
V
Vа р = 1 + 4(1 − мз ).
100
Вычисляется коэффициент выхода раствора по формуле
Vа р
.
β=
1+ 4
Расход известкового теста на 1 м3 раствора составит
1
Vи =
, м3.
β (1 + 4)
Расход песка составит
1
Vп =
⋅ 4, м3.
β (1 + 4)
Расход воды составит В = В/И·Vи.
93. Расход цемента на 1 м3 (1000 л) составит
1000
⋅ 1, л;
- по объему: Vц =
1 + 0,6 + 5
- по массе: Ц = Vц ⋅ ρ нц , кг.
Расход известкового теста на 1 м3 раствора
1000
⋅ 0,6, л;
- по объему: Vи =
1 + 0,6 + 5
- по массе: И = Vи ⋅ ρ д , кг.
Расход песка на 1 м3 раствора
1000
⋅ 5, л;
- по объему: Vп =
1 + 0,6 + 5
50
- по массе: П = Vп ⋅ ρ нп , кг.
Определяют абсолютный объем известково-песчаного раствора состава
1:0,6:5:
V
Vа р = 1 + 0,6 + 5(1 − мз ).
100
Вычисляется коэффициент выхода раствора по формуле
Vа р
β=
.
1 + 0,6 + 5
На один замес растворосмесителя объемом Vр = 250 л расход материалов
составит
Ц
Цр =
⋅ Vр ⋅ β , кг.
1000
И
Ир =
⋅ Vр ⋅ β , кг.
1000
П
Пр =
⋅ Vр ⋅ β , кг.
1000
94. Расход цемента на 1 м3 песка определяется по формуле
Rp
Ц =
⋅ 1000, кг,
к ⋅ Rц
где к – коэффициент, для ПЦ к = 1.
Вычислив расход цемента для двух марок, производится их сравнение.
РАЗДЕЛ 8
ТЯЖЕЛЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЕТОН
И ДОРОЖНЫЙ ЦЕМЕНТОБЕТОН
95. Определить марку и класс тяжелого строительного бетона, результаты
испытаний 10 образцов-кубов которого представлены в табл. 7.
Таблица 7
Результаты испытаний
№ образца
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Разрушающая
нагрузка при
46800 46400 45300 46100 48900 44500 46000 44200 50300 43100
сжатии Pmax,
кгс
51
Размер образцов 150×150×150 мм. Обеспеченность класса бетона принять
t = 0,95.
96. Номинальный (лабораторный) состав бетона на 1 м3: цемента (Ц)
265 кг, песка (П) 530 кг, щебня (Щ) 1280 кг, водоцементное отношение (В/Ц) –
0,6. Насыпные плотности цемента (ρнц) 1250 кг/м3, песка (ρнп)1 500 кг/м3, щебня
(ρнщ) 1450 кг/м3. Записать состав бетона по массе и объему.
97. Рассчитать состав тяжелого бетона класса В30 (М400) для многопустотных плит перекрытий (жесткость бетонной смеси 15…20 с). Материалы:
портландцемент марки (Rц) М500 с истинной плотностью (ρц) 3,1 г/см3; песок
кварцевый средней крупности с истинной плотностью (ρп) 2,65 г/см3; гранитный щебень высокого качества с предельной крупностью зерен 20 мм, истинной плотностью (ρщ) 2,6 г/см3, насыпной плотностью (ρнщ) 1410 кг/м3 и пустотностью (Пм.з) 46 %.
98. На строительный объект доставлена бетонная смесь состава по массе
1:2,6:5,1 при В/Ц = 0,65. Требуется определить содержание в 1 м3 бетонной
смеси цемента, песка, щебня и воды, а также рассчитать коэффициент выхода
бетонной смеси. Насыпная плотность цемента (ρнц) 1300 кг/м3, песка (ρнп)
1500 кг/м3, щебня (ρнщ) 1450 кг/м3; средняя плотность бетонной смеси (ρб.см)
2320 кг/м3.
99. Расход материалов для приготовления 1 м3 бетонной смеси для дорожного цементобетона составил: цемента Ц – 320 кг; песка П – 720 кг; щебня
Щ – 1250 кг; воды В – 165 л. Для приготовления бетонной смеси используют
бетономешалку емкостью (Vб.м) 250 л. Какое количество материалов необходимо загрузить в бетономешалку для получения одного замеса?
100. Сколько потребуется замесов бетономешалки емкостью (Vб.м) 250 л
для приготовления (Vб) 120 м3 бетонной смеси для дорожного цементобетона,
если коэффициент выхода бетонной смеси (β) – 0,65.
101. Необходимые прочность дорожного цементобетона и подвижность
бетонной смеси были получены при В/Ц = 0,58 и расходе цемента Ц = 320 кг на
1 м3 бетонной смеси. При введении в бетонную смесь пластифицирующей добавки СДБ в количестве 0,25 % от массы цемента такая же подвижность была
достигнута при В/Ц = 0,5, при этом увеличилась и прочность бетона. На сколько можно уменьшить расход цемента при введении пластифицирующей добавки, если не изменять прочность бетона?
52
102. Рассчитать состав дорожного цементобетона марки 200 на гранитном
щебне, если предел прочности при изгибе бетона (Rб.изг) составляет 3 МПа. При
изготовлении цементобетона использовался портландцемент марки (Rц.сж)
М400. Строительство дороги ведется в условиях умеренного климата.
Исходные данные для расчета: насыпная плотность цемента (ρнц)
1,25 кг/л, истинная плотность цемента (ρц) 3,0 кг/л; насыпная плотность гранитного щебня (ρнщ) 1,45 кг/л, плотность зерен щебня (ρщ) 2,5, пустотность щебня
(Пм.з) 42 %; насыпная плотность песка (ρнп) 1,52 кг/л, плотность зерен песка
(ρп) 2,62 кг/л.
103. Определить расход цемента марки (Rц.сж) М500 для получения 1 м3
бетонной смеси для дорожного цементобетона, используемого для нижнего
слоя дорожного покрытия. Предел прочности дорожного цементобетона на изгиб (Rб.изг) принять равным 4 МПа. Для изготовления бетона используется щебень из плотного известняка. Строительство ведется в условиях мягкого климата.
104. Определить расход цемента Ц на 1 м3 тяжелого строительного бетона, если проектируемый бетон имеет марку (Rб) 150. Марка бетонной смеси по
удобоукладываемости – П-2. Песок средней крупности, щебень рядовой наибольшей крупности 20 мм. Портландцемент марки (Rц) М500.
105. Рассчитать производственный (полевой) состав тяжелого бетона для
массовых армированных конструкций марки (Rб) 200. Сырьевые материалы рядовые: портландцемент марки (Rц) 400 с истинной плотностью (ρц) 3,15 кг/л и
насыпной плотностью (ρнц) 1,2 кг/л; песок средней крупности с плотностью зерен (ρп) 2,5 кг/л, насыпной плотностью (ρнп) 1,5 кг/л; щебень с наибольшей
крупностью 20 мм, насыпной плотностью (ρнщ) 1,45 кг/л, плотностью зерен
(ρщ) 2,6 г/см3, пустотность щебня (Пм.з) 40 %. Производственная влажность песка (Wп) 3 %, щебня (Wщ) 2 %. Записать состав бетона по массе.
106. Определить и сравнить марки тяжелого бетона (Rб) на портландцементе марки (Rц) 500 при расходе воды (В) 180 л и цемента (Ц) 270 кг на 1 м3
бетонной смеси при использовании крупного заполнителя различного качества:
рядового, пониженного и высокого качества.
107. В цементно-бетонную смесь с расчетной маркой бетона (Rб)
500 кгс/см2 для повышения морозостойкости и ускорения твердения введено 2
% добавки хлористого кальция (CaCl2) от массы цемента. Бетонная смесь была
уложена в дорожное полотно в подогретом до (tн) 30 0С состоянии и твердела в
течение 3 суток, остывая до температуры (tк) 0 0С. Для изготовления бетона
применен портландцемент марки (Rц) 500. Определить, какую прочность наберет бетон за 3 суток. Достаточна ли будет эта прочность для получения бетона
расчетной марки после оттаивания?
53
108. Необходимая прочность бетона и удобоукладываемость бетонной
смеси были получены при расходе цемента Ц = 320 кг на 1 м3 бетонной смеси и
В/Ц = 0,5. Требуется снизить расход цемента, не снижая прочности бетона и не
изменяя удобоукладываемости путем введения пластифицирующей добавки
СДБ (0,2 % от массы цемента). При введении добавки водоцементное отношение снизилось до 0,46. На сколько снизится расход цемента?
Методические указания к решению задач по разделу 8
95. Предварительно определяется средняя величина разрушающей нагрузки для 10 образцов:
P + P + ... + P10 кгс.
,
Pmax = 1 2
10
Рассчитывается средняя арифметическая величина прочности бетона на
сжатие:
2
P
Rсж = max , кгс/см ,
S
где S – площадь образца-куба, S = 15×15, см2.
Класс бетона рассчитывается по формуле
2
В = Rсж (1− t ⋅Cv), кгс/см ,
где Rсж - среднее значение предела прочности при сжатии, кгс/см2;
t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона, в долях единицы (прил. 4).
Cv – коэффициент вариации прочности бетона, в долях единицы (прил. 4).
96. Состав бетона в общем виде записывают в виде пропорции
Ц П Щ
П Щ
: :
= 1: :
, В / Ц = n;
- по массе: Ц : П : Щ , В / Ц = n или
Ц Ц Ц
Ц Ц
Vц Vп Vщ
Vп Vщ
:
:
= 1:
:
,
- по объему:
Vц Vц Vц
Vц Vц
Ц
где Vц – объем цемента, равный Vц =
Vп – объем песка, равный Vп =
ρ нц
П
ρ нп
Vщ – объем щебня, равный Vщ =
, м3;
, м3;
Щ
ρ нщ
, м3.
54
97. По табл. П.15.3 находят расход воды (В) на 1 м3 бетонной смеси в зависимости от жесткости бетонной смеси и наибольшей крупности зерен щебня.
Водоцементное отношение находится из формулы
Rб = А1 ⋅ Rц (
Ц
+ 0,5), то есть
В
Rб
Ц
=
− 0,5, откуда находят В/Ц,
В А1 ⋅ Rц
где А1 – коэффициент, зависящий от качества заполнителей (табл. П.15.1).
Определяется количество цемента (Ц) по формуле
Ц
Ц = В ⋅ , кг.
В
Рассчитывается расход щебня (Щ) по формуле
1000
, кг,
Щ=
α ⋅ П м.з 1
+
ρ нщ
ρщ
где α – коэффициент раздвижки зерен щебня, принимается по табл. П.15.5;
ρнщ – насыпная плотность щебня, кг/л;
ρщ – истинная плотность щебня, кг/л;
Пм.з – межзерновая пустотность щебня, в долях единицы.
Вычисляется расход песка (П) по формуле
П = [1000 − (
Ц
ρц
где ρц – истинная плотность цемента, кг/л;
ρп – истинная плотность песка, кг/л.
+
Щ
ρщ
+ В)]⋅ ρп , кг,
98. На 1 м3 бетонной смеси расходуется
ρ б .см
⋅ 1, кг;
- цемента: Ц =
1 + 2,6 + 5,1
ρ б .см
⋅ 2,6, кг;
- песка: П =
1 + 2,6 + 5,1
ρ б .см
⋅ 5,1, кг;
- щебня: Щ =
1 + 2,6 + 5,1
- воды: В = 0,65Ц.
Коэффициент выхода бетонной смеси определяется по формуле
1000
β=
,
Vц + Vп + Vщ
55
где Vц – объем цемента, равный Vц =
Vп – объем песка, равный Vп =
П
ρ нп
Vщ – объем щебня, равный Vщ =
Ц
ρ нц
, м3;
, м3;
Щ
ρ нщ
, м3.
99. Рассчитывается коэффициент выхода бетонной смеси по формуле
1000
β=
,
Vц + Vп + Vщ
Ц
, м3;
где Vц – объем цемента на 1 м3 бетонной смеси, равный Vц =
ρ нц
П
, м3;
Vп – объем песка на 1 м3 бетонной смеси, равный Vп =
ρ нп
Щ
, м3.
Vщ – объем щебня на 1 м3 бетонной смеси, равный Vщ =
ρ нщ
Расход материалов на замес бетономешалки емкостью Vб.м составит
Ц ⋅ Vб . м
б.м
⋅ β , кг;
- цемента: Ц =
1000
П ⋅ Vб . м
б.м
⋅ β , кг;
- песка: П =
1000
Щ ⋅ Vб . м
б.м
⋅ β , кг;
- щебня: Щ =
1000
В ⋅ Vб . м
б.м
⋅ β , л.
- воды: В =
1000
100. С учетом коэффициента выхода (β) за один замес бетоносмесителя
получают бетонной смеси:
Vб .см = Vб . м ⋅ β , м3.
Для приготовления 120 м3 бетонной смеси (Vб) необходимое количество
замесов составит
V
n= б .
Vб .см
101. Расход воды на 1 м3 бетонной смеси без введения добавки составит
В
В = Ц ⋅ , л.
Ц
56
При введении поверхностно-активных добавок расход воды на 1 м3 дорожного цементобетона уменьшается на 10 л (прил. 16) и составит
В1 = В − 10, л.
При условии неизменности прочности бетона составим равенство:
А ⋅ Rц(
Ц
Ц
Ц
Ц
= 1 ,
− 0,5) = А ⋅ Rц( 1 − 0,5) или
В В −10
В
В1
откуда находим величину Ц1:
Ц ( В −10) кг.
,
В
Экономия цемента составит Ц – Ц1, кг.
Ц1 =
102. Определяется активность цемента при изгибе по величине активности при сжатии по формуле
2
Rц.изг = 0,08 ⋅ Rц.сж +11, кгс/см .
Рассчитывается В/Ц в зависимости от вида крупного заполнителя (прил. 16):
для гранитного щебня В / Ц = 0,45
Rц.изг
Rб.изг
+ 0,03.
Рассчитанное значение В/Ц сравнивается с рекомендуемой величиной для
условий умеренного климата (табл. П.16.5) и выбирается наименьшее ее значение.
По табл. 16.4 принимается расход воды В на 1 м3 бетонной смеси, если в
качестве крупного заполнителя используется гранитный щебень.
Определяется количество цемента Ц на 1 м3 бетонной смеси по формуле
Ц = В⋅
Ц кг.
,
В
Рассчитывается расход щебня Щ на 1 м3 бетонной смеси по формуле
Щ=
1000
, кг,
α ⋅ П м.з 1
+
ρ нщ
ρщ
где α – коэффициент раздвижки зерен щебня, принимается равным 1.3…1,35.
Пм.з – межзерновая пустотность щебня в долях единицы.
Вычисляется расход песка П на 1 м3 бетонной смеси по формуле
П = [1000 − (
Ц
ρц
57
+
Щ
ρщ
+ В)]⋅ ρп , кг.
103. Определяется активность цемента при изгибе с учетом величины активности при сжатии по формуле
R = 0,08 ⋅ R
+11, кгс/см2.
ц.изг
ц.сж
Рассчитывается В/Ц по формуле в зависимости от вида крупного заполнителя : для известкового щебня В / Ц = 0,45
Rц.изг
Rб.изг
+ 0,07.
Сравнивается рассчетное В/Ц с рекомендуемым В/Ц для условий мягкого
климата (табл. П.16.5) и принимается наименьшее ее значение.
Определяется расход воды В по табл. 16.4 в зависимости от вида заполнителя.
Определяется количество цемента Ц на 1 м3 бетонной смеси по формуле
Ц=
В кг.
,
В Ц
104. Зная марку бетонной смеси по удобоукладываемости, определяют
величину подвижности (осадки конуса) в см по табл. П.15.4.
Определяют расход воды В по табл. П.15.3 в зависимости от величины
подвижности, вида крупного заполнителя и его наибольшей крупности.
Рассчитывается расход цемента на 1 м3 бетонной смеси из формулы
Ц
Rб = А ⋅ Rц ( − 0,5),
В
R
Ц = ( б + 0,5) В, кг,
А⋅ Rц
где А – коэффициент, зависящий от качества заполнителей, принимается по
табл. П.15.1.
105. Предварительно рассчитывается номинальный (лабораторный) состав бетона (без учета влажности заполнителей) и определяется расход воды,
цемента, щебня и песка на 1 м3 бетонной смеси.
Определяют В/Ц по формуле
А⋅ Rц
В
=
,
Ц Rб + 0,5 А⋅ Rц
где А – коэффициент, зависящий от качества заполнителей (выбирается по табл.
П.15.1).
В зависимости от принятой подвижности (удобоукладываемости) бетонной смеси, наибольшей крупности зерен щебня определяют расход воды В (л)
по табл. П.15.3.
Вычисляют расход цемента Ц на 1 м3 бетонной смеси по формуле
58
Ц кг.
,
В
Определяют расход щебня Щ на 1 м3 бетонной смеси по формуле
1000
кг,
Ц = В⋅
Щ=
α ⋅ П м.з 1
+
ρ нщ
ρщ
,
где α – коэффициент раздвижки зерен щебня, принимается по табл. П.15.5;
ρнщ – насыпная плотность щебня, кг/л;
ρщ – истинная плотность щебня, кг/л;
Пм.з – пустотность щебня в долях единицы.
Вычисляют расход песка П на 1 м3 бетонной смеси по формуле
Ц Щ
+ В)]⋅ ρ , кг,
П = [1000 − ( +
ρц
ρщ
п
где ρц – истинная плотность цемента, кг/л;
ρп – истинная плотность песка, кг/л.
Далее пересчитывают состав бетона с номинального на полевой с учетом
влажности заполнителей:
ЦП = Ц;
Wп
П П = П (1 +
);
100
Wщ
Щ П = Щ (1+
);
100
П ⋅Wп Щ ⋅Wщ
ВП = В −
−
).
100
100
Записывают полевой состав бетонной смеси по массе в виде пропорции
ЦП ПП ЩП
ПП ЩП
П
П
П
П
П
: П : П = 1 : П : П , В П / Ц П = n.
Ц : П : Щ , В / Ц = n или
П
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц
106. Прочность бетона на сжатие рассчитывается по формуле
Ц
Rб = А ⋅ Rц ( − 0,5),
В
где А – коэффициент, зависящий от качества заполнителей; для пониженного
качества – 0,55, для рядового – 0,60, для высокого качества – 0,65.
Зная величину А для каждого вида заполнителя, рассчитывают прочность
бетона на сжатие по вышеприведенной формуле.
По величине прочности на сжатие устанавливают марку бетона (прил. 4)
и производят сравнение марок, полученных при использовании заполнителя
различного качества.
59
107. Средняя температура бетона за период твердения составит
t +t 0
tc = н к , С.
2
По табл. П.16.6 определяем, какую прочность приобретет бетон на портландцементе без добавки хлористого кальция за 3 суток твердения:
2
R 3сут = R 28сут ⋅ К , кгс/см ,
б
б
где К – коэффициент, соответствующий прочности бетона на портландцементе
марки 500 с учетом срока твердения – 3 суток.
По табл. П.16.7 определяем коэффициент Кп повышения прочности бетона при добавке 2 % CaCl2 в те же сроки твердения (3 суток). Тогда прочность
бетона составит
Rбп3сут = Rб 5сут ⋅ Кп.
3сут
Rбп
Определяем отношение
, если эта величина будет равна или
28сут
Rб
превышать 0,5 (50 %), то расчетная прочность бетона после размораживания
будет гарантирована.
108. При введении 0,2 % СДБ расход воды на 1 м3 бетонной смеси составит
В1 = 0,46∙Ц.
Для сохранения прочности бетона без изменения необходимо оставить
В/Ц неизменным, то есть 0,5. Тогда расход цемента на 1 м3 бетонной смеси составит
Ц1 =
В1 кг.
,
В/Ц
Экономия цемента на 1 м3 бетонной смеси составит
Цэ = Ц – Ц1, кг.
60
РАЗДЕЛ 9
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА.
АСФАЛЬТОБЕТОН
109. Какой вязкий битум более подходит для использования в асфальтобетоне в районе с умеренным климатом: а) с температурой размягчения (tр)
50 0С и температурой хрупкости (tхр) -12 0С; б) с температурой размягчения (tр)
42 0С и температурой хрупкости (tхр) -18 0С? Оценку вести по величине интервала пластичности битума (ИПл).
110. Из двух битумов: а) с глубиной проникания иглы (пенетрацией) 220 0
при температуре 25 0С и температурой размягчения 40 0С; б) с глубиной проникания иглы (пенетрацией) 150 0 и температурой размягчения 40 0С указать битум, обладающий большей теплоустойчивостью. Оценку вести по величине индекса пенетрации (ИП).
111. Сколько потребуется теплоты и газа (без учета потерь) для нагрева
(mб) 10 т битума в битумоплавильном котле от начальной температуры (tн)
10 0С до температуры (tк) 180 0С, если удельная теплоемкость битума
Сб = 0,9 кДж/кг·0С, а теплотворная способность газа q = 30000 кДж/м3.
112. Для приготовления холодной асфальтобетонной смеси израсходовано 10 т жидкого битума с вязкостью по стандартному вискозиметру С605 = 90 с.
Сколько потребуется керосина для разжижения вязкого битума, если с 14 % керосина вязкость жидкого битума оказалась равной 110 с, а с 18 % – 80 с.
113. Определить оптимальное соотношение между битумами марок
БН 60/90 и БНД 200/300 для изготовления мастики с теплоустойчивостью (Тм)
40 0С. Температуры размягчения битумов БН (Т1) и БНД (Т2) принять по прил. 17.
114. Подобрать состав гидроизоляционной мастики с температурой размягчения (Тм) 55 0С на основе двух марок битумов с температурой размягчения Т1 = 70 0С и Т2 = 35 0С.
115. Установить глубину проникания иглы (условную вязкость) битума,
если его индекс пенетрации (ИП) -1,5, а температура размягчения (Т) 35 0С.
116. Рассчитать расход материалов в асфальтобетоне на 1 км верхнего
слоя дорожного покрытия толщиной 6 см при ширине проезжей части 7 м, если
в смеси содержится щебня 35 %, дробленого песка – 30 %, природного песка –
61
25 %, минерального порошка – 10 % и битума – 6 % (сверх 100 % минеральной
части). Средняя плотность асфальтобетона (ρд.п.) 2300 кг/м3.
117. Установить пористость минеральной части и остаточную пористость
малощебеночного мелкозернистого плотного дегтебетона, содержащего 9 %
дегтя (q) с истинной плотностью (ρд) 1120 кг/м3, если истинная плотность минеральной части дегтебетона (ρм) 2520 кг/м3, а средняя плотность дегтебетона
(ρmд.б) 2250 кг/м3.
118. Рассчитать состав минеральной части горячего мелкозернистого асфальтобетона типа Б в соответствии с требованиями ГОСТа 9128-97, исходя из
данных, представленных в табл. 8.
Таблица 8
Результаты рассева минеральных составляющих асфальтобетона
Вид материала
Щебень гранитный
фракции 5…20 мм
Песок кварцевый
Порошок минеральный известковый
20
15
10
Частные остатки на ситах, %
5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
5
30
30
30
5
-
-
-
-
-
-
-
-
5
45
30
10
5
5
-
-
-
-
-
-
-
-
2
3
5
10
80
0,071
<0,071
119. Найти массовые доли минеральных составляющих Мm и вязкого нефтяного дорожного битума Б для приготовления (Q) 120 т пористого горячего
асфальтобетона марки II. Истинная плотность битума (ρб) 980 кг/м3, средняя
плотность минерального остова асфальтобетона (ρmм) 2320 кг/м3, пористость
минерального остова асфальтобетона (Vмпор) 24 %, остаточная пористость асфальтобетона (V опор) 9 %.
120. Что такое битумоемкость минерального порошка? Найти показатель
битумоемкости (ПБ), если истинная плотность неактивированного минерального порошка (ρм.п.) 2680 кг/м3. Для получения смеси с индустриальным маслом,
характеризующейся погружением в нее пестика прибора Вика на глубину 8 мм,
затрачено 75 г порошка (m).
121. Установить остаточную пористость (V опор) образцов из смеси неактивированного минерального порошка с битумом, если известно, что средняя
плотность образцов (ρm) 2180 кг/м3, содержание битума (qб) 12 % сверх 100 %
минерального порошка. Истинная плотность битума (ρб) 990 кг/м3, минерального порошка (ρп) 2680 кг/м3.
62
122. Определить среднюю плотность (ρm) уплотненного образца асфальтобетона, если масса образца на воздухе (q) составила 210 г, а в воде( q1 ) -102 г.
После 30 мин выдержки в воде тот же образец имел массу (q2) 216 г.
123. Рассчитать среднюю (ρmм) и истинную плотность (ρм) минеральной
части асфальтобетонной смеси при следующих исходных данных: средняя
плотность (ρm) лабораторных образцов асфальтобетона 2310 кг/м3; содержание
битума в смеси составляет 6 % (сверх 100 % минеральной части); содержание
щебня, песка и минерального порошка – соответственно 55 %, 35 % и 10 %. Истинная плотность щебня (ρщ) равна 2520 кг/м3, песка (ρп) 2600 кг/м3, минерального порошка (ρм.п) 2820 кг/м3.
124. Определить пористость (Vмпор) минеральной части асфальтобетона.
Значения средней и истинной плотности минеральной части предварительно
рассчитать, используя данные задачи 123.
125. Рассчитать остаточную пористость (Vопор) горячего асфальтобетона
после его уплотнения и классифицировать по ее величине асфальтобетон. Величины средней плотности асфальтобетона и истинной плотности минеральной
части рассчитать предварительно, исходя из условия задачи 123.
126. Определить предел прочности асфальтобетона при сжатии (Rсж) и
растяжении при расколе (Rр). Образец имеет форму цилиндра диаметром
(d ) 50,5 мм, высотой (h) 50,5 мм. Разрушающая нагрузка при сжатии составила
480 кгс, а при раскалывании – 320 кгс.
Методические указания к решению задач по разделу 9
109. Интервал пластичности битума определяется по формуле
ИПл = / t р / + / t хр / .
Битум, имеющий больший интервал пластичности ИПл, более предпочтителен для использования в асфальтобетоне в условиях умеренного климата.
110. Индекс пенетрации определяется согласно табл. П.17.3 по значениям
глубины проникания иглы и температуре размягчения.
Более высокой теплоустойчивостью обладает битум, имеющий больший
индекс пенетрации.
Для вязких нефтяных дорожных битумов индекс пенетрации ИП можно
рассчитать по формуле
63
ИП =
30
−10,
1+ 50 А
где А – коэффициент, определяемый по формуле А = 2,9031− log П ;
Т − 25
П – глубина проникания иглы при 25 , (1 мм = 10 );
Т – температура размягчения, 0С.
Для нефтяных дорожных битумов ИП находится в пределах -2,5…+2,9.
0
0
111. На нагрев 10 т битума от tн до tк потребуется:
- теплоты Q = m ⋅ С (t − t ), кДж;
б
- газа
r=
б к
н
Q нм3.
,
q
112. Предварительно строится график зависимости вязкости С от процента введения разжижителя (керосина) – Пк.
Рис. 1. График зависимости вязкости битума от количества разжижителя
После построения графика по нему находят процент керосина Пк для получения жидкого битума с вязкостью С605 = 90 с (пунктирная линия на рис. 1).
Общее количество керосина для разжижения 10 т битума составит
Кер = 10 ⋅
64
Пк т.
,
100
113. Предварительно по табл. П.17.1 находят температуры размягчения
битумов БН 60/90 (Т1) и БНД 200/300 (Т2).
Затем устанавливают содержание в битумной мастике битума марки
БН 60/90 по формуле
Тм −Т 2
⋅100, %.
БН =
Т 1 −Т 2
После вычисляют количество битума марки БНД 200/300:
БНД = 100 – БН, %.
114. Определяется содержание более высокоплавкого битума по формуле
Б1 =
Содержание второго битума
Тм −Т 2
⋅100, %.
Т1 −Т 2
Б2 = 100 – Б1, %.
115. Глубину проникания иглы (условную вязкость) битума находят из
формулы расчета индекса пенетрации:
ИП =
30
−10,
1+ 50 А
где А – коэффициент, определяемый по формуле
А=
2,9031− log П
;
Т − 25
П – глубина проникания иглы при 25 0 (1 мм = 10 0);
Т – температура размягчения, 0С.
Вычислив А, находят условную вязкость, используя таблицу логарифмов.
116. Вычисляется объем дорожного полотна с учетом заданных размеров:
Vд.п. = 1000×7×0,06, м3.
Находится масса 1 км дорожного полотна:
mд.п. = Vд.п.× ρд.п., кг.
Расход битума составит Б = 0,06× mд.п., кг.
Расходы щебня, дробленного и природного песка, а также минерального
порошка будут составлять
mд.п. – 0,06× mд.п. = 0,94×mд.п., кг.
Суммарный расход щебня, дробленного и природного песка, а также минерального порошка принимаем за 100 %, тогда расходы составят:
- щебня Щ = 0,35(0,94×mд.п.), кг;
- дробленного песка Пдр = 0,30(0,94×mд.п.), кг;
65
- природного песка Ппр = 0,25 (0,94×mд.п.), кг;
- минерального порошка М = 0,10(0,94×mд.п.), кг.
117. Пористость минеральной части рассчитывают по формуле
Vм
ρm м
) ⋅100, %,
пор = (1 −
м
ρ
где ρм – истинная плотность минеральной части, г/см3;
ρmм – средняя плотность минеральной части дегтебетона, г/см3; определяется
по формуле
ρm =
м
где
ρmд.б
ρ m д.б
1+ 0,01⋅q
, г/см ,
3
– средняя плотность дегтебетона, г/см3;
q – массовая доля дегтя в дегтебетоне, % (сверх 100 % минеральной части).
Остаточная пористость дегтебетона вычисляется по формуле
Vо
ρ m д.б
) ⋅100, %,
пор = (1 −
ρ
где ρ – истинная плотность дегтебетона, г/см3; определяется по формуле
ρ=
q м + q г/см3,
,
qм q
+
м
ρд
ρ
где ρд – истинная плотность дегтя, г/см ;
qм – массовая доля минеральных материалов в смеси, % (принимается за 100 %).
3
118. Расчет состава горячего асфальтобетона проводится в соответствии с
методикой расчета состава минеральной части, изложенной в [1].
119. Определяется содержание битума в асфальтобетоне сверх 100 % минеральной части:
Б=
(V м пор −V о пор ) ρ б
ρm
м
⋅100, %.
Масса минеральных составляющих Мm для приготовления 120 т асфальтобетона составит
Мm =
где М = 100 %.
66
Q⋅ М т,
,
М +Б
Масса битума в смеси 120 т асфальтобетона составит
Б m = 120 − М m , т.
120. Показатель битумоемкости рассчитывают по формуле
15ρ м.п .
ПБ =
⋅100, %.
m
Подставив известные значения в формулу для расчета ПБ, получим количество индустриального масла, приходящееся на 100 см3 минерального порошка, при котором смесь имеет подвижность 8 мм по прибору Вика.
121. Определяют истинную плотность смеси минерального порошка с битумом по формуле
ρ=
q п + qб г/см3,
,
q п qб
+
ρп ρб
где qп – массовая доля минерального порошка в смеси, % (принимается за 100 %).
Остаточная пористость смеси минерального порошка с битумом определяется по формуле
V опор = (1−
ρm
) ⋅100, %.
ρ
122. Средняя плотность лабораторного образца согласно ГОСТ 12801-98
может быть рассчитана по формуле
ρ=
g ⋅ ρ в г/см3,
,
g 2 − g1
где g – масса образца на воздухе, г;
g1 – масса образца, взвешенного в воде, г;
g2 – масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и затем взвешенного на воздухе, г;
ρв – плотность воды, равная 1 г/см3.
123. Истинная плотность минеральной части рассчитывают по формуле
г/см3,
100
м
ρ =
qщ
+
qп
+
q м.п
ρ щ ρ п ρ м.п
,
где qщ, qп, qм.п – доля щебня, песка и минерального порошка в минеральной части асфальтобетонной смеси, %.
67
Средняя плотность минеральной части асфальтобетона определяется по
формуле
ρm м =
ρm
, г/см ,
3
1+ 0,01⋅qб
где ρm – средняя плотность образцов асфальтобетона, г/см3;
qб – массовая доля битума в асфальтобетоне, % (сверх 100 % минеральной
части).
124. Расчет пористость минеральной части асфальтобетона производят по
формуле
Vм
ρm м
) ⋅100, %,
пор = (1 −
м
ρ
где ρм – истинная плотность минеральной части, рассчитывается по формуле
г/см3,
100
м
ρ =
qщ
+
qп
+
q м.п
,
ρ щ ρ п ρ м.п
где qщ, qп, qм.п – доля щебня, песка и минерального порошка в минеральной части асфальтобетонной смеси, % (значения берутся из условия задачи 123);
ρщ, ρп, ρм.п – истинные плотности щебня, песка и минерального порошка,
г/см3 (берутся из условия задачи 123);
ρmм – средняя плотность минеральной части асфальтобетона, г/см3; определяется по формуле
ρm м =
ρm
1+ 0,01⋅qб
, г/см ,
3
где ρm – средняя плотность образцов асфальтобетона, г/см3 (берется из условия
задачи 123);
qб – массовая доля битума в асфальтобетоне, % (берется из условия задачи 123).
125. Остаточная пористость смеси асфальтобетона определяется по формуле
ρ
V опор = (1− m ) ⋅100, %,
ρ
где ρm – средняя плотность асфальтобетона, ρm = 2310 кг/м3 (см. задачу 123);
ρ – истинная плотность асфальтобетона, определяется по формуле
ρ=
q м + qб г/см3,
,
q м qб
+
м
ρб
ρ
68
где ρб – истинная плотность битума, г/см3, ρб = 990 кг/м3;
qм, qб – массовые доли минеральных материалов и битума в смеси, %.
ρм – истинная плотность минеральной части, рассчитывается по формуле
г/см3,
100
,
ρм =
qщ q п q м.п
+ +
ρ щ ρ п ρ м.п
где qщ, qп, qм.п – доля щебня, песка и минерального порошка в минеральной части асфальтобетонной смеси, % (значения берутся из условия задачи 123);
ρщ, ρп, ρм.п – истинные плотности щебня, песка и минерального порошка,
г/см3 (берутся из условия задачи 123).
По полученной величине остаточной пористости на основании прил. 18
классифицируют асфальтобетон.
126. Предел прочности образца асфальтобетона при сжатии рассчитывается по формуле
2
P
Rсж = max , кгс/см ,
S
где Рmax – разрушающая нагрузка, кгс;
S – площадь образца, S = π ⋅d , см2.
2
4
Предел прочности на растяжение при раскалывании
Rр =
Pmax кгс/см2,
,
h⋅d
где Рmax – разрушающая нагрузка, кгс;
h, d – высота и диаметр образца, см.
69
РАЗДЕЛ 10
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ, ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ
И АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
127. Требуется рассчитать толщину изоляции паропровода с температурой (t1) 250 0С. Для изоляции используется минераловатная плита марки М150.
Температура изоляции (t2) составляет 30 0С, коэффициент температуропроводности (α) – 0,275·10-6 м2/с, термическое сопротивление изоляции (Rt) составляет
0,58 м2·0С/Вт, удельная теплоемкость плиты (С) – 0,92 кДж/кг·0С.
128. Определить коэффициент звукопоглощения α и класс древесноволокнистой плиты, если количество поглощенной ею энергии звуковых колебаний (Епогл) составляет 4,7 Вт, а общее количество падающей энергии (Епад) –
11 Вт.
129. Определить группу для звукоизоляционных материалов: пористой
резины, стекловатной плиты и шлака, если их динамический модуль упругости
(ЕД) равен соответственно 2,7 МПа; 0,07 МПа и 8,0 МПа.
130. При получении бетонной смеси для дорожного цементобетона, укладываемого в дорожное полотно, необходим предварительный прогрев щебня от
5 0С (t1) до 40 0С (t2). Какое количество теплоты (Q) необходимо затратить, чтобы нагреть до этой температуры 150 м3 щебня (Vщ) с насыпной плотностью
(ρнщ) 1450 кг/м3?
131. В районе строительства автовокзала термическое сопротивление стен
(R) должно составлять 1,18 м2·0С/Вт. Какова должна быть толщина стены здания при использовании силикатного и керамического кирпича, если теплопроводность их соответственно: λсил.к = 0,85 Вт/м·0С, λкер.к = 0,65 Вт/м·0С? Из какого
кирпича и на сколько толщина стены будет больше?
132. Определить среднюю плотность (ρm), водопоглощение по массе (Bm),
общую пористость (Побщ) и коэффициент теплопроводности (λ) пенополистирольных плит размером 1000×600×100 мм, если в сухом состоянии плита имеет
массу (mc) 3,05 кг, а после насыщения водой (mн) – 3,06 кг. Истинная плотность
полимера 1,05 г/см3.
133. Минераловатный ковер средней плотностью (ρm) 100 кг/м3 уложен в
качестве теплоизоляции чердачного перекрытия промышленного здания. В
процессе эксплуатации его влажность (W) увеличилась до 20 %. Изменится ли
его теплопроводность при увлажнении и на сколько? Теплопроводность ковра
70
(λt) при температуре (t) 25 0С составляет 0,045 Вт/м·0С. Температура чердачного помещения после увлажнения (t1) составила 5 0С.
134. На 1 м3 дорожного цементобетона израсходовано: портландцемента
(Ц) 300 кг; песка (П) 600 кг; щебня (Щ) 1200 кг и воды (В) 150 л. При приготовлении бетонной смеси требуется нагреть ее от температуры (t1) 15 0С до (t2)
40 0С. Определить, какое количество теплоты (Q) при этом будет затрачено для
нагрева (Vб.см) 10 м3 бетонной смеси, если коэффициенты теплоемкости (С) цемента, песка и щебня принять равными 0,8 кДж/кг·0С, а воды (Св)
4,19 кДж/кг·0С.
135. Предприятие выпускает жесткие минераловатные плиты размером
1200×450×20 мм, с коэффициентом теплопроводности (λ) 0,045 Вт/м·0С. Определите среднюю плотность плиты (ρm) и ее общую пористость (Побщ), если истинная плотность (ρ) равна 2,49 г/см3.
136. Установить, отвечает ли техническим требованиям по водопоглощению образец толя, если по результатам определения водопоглощения на стандартных образцах размером 100×100 мм масса образца до испытания (g1) составила 13,8 г, а после одноминутной выдержки в воде (g2) она увеличилась до
15,4 г.
137. Сколько потребуется рулонов рубероида и листов шифера для покрытия кровли общей площадью (Sк) 120 м2? Рулон рубероида имеет размеры:
длину (lр) 15 м, ширину (bр) 1,05 м. Лист шифера имеет длину (lш) 1,75 м, ширину (bш) 1,125 м. При решении принять количество рубероида на 10 %, а шифера на 15 % больше в связи с перекрыванием рулонов и листов.
138. Определить, соответствует ли рубероид марки РКК-350 нормативным требованиям, если при определении потери посыпки масса образца размером 170×50 мм до испытания составляла (m1) 15,6 г, а после (m2) 13,9 г.
139. При испытании рубероида марки РКК-400 на водопоглощение были
получены следующие результаты: масса специально подготовленного образца
(m1) размером 100×100 мм составляла 38,9 г, после выдержки в течении 1 мин в
воде (m2) – 40,0 г, а после 24 ч выдержки в воде (m3) – 42,1 г. Установить, соответствует ли данный рубероид нормативным требованиям по водопоглощению.
140. Определить допустимую максимальную нагрузку (Pmax) на рядовую
плоскую кровельную асбестоцементную плитку размером 400×400 мм, толщ иной (h) 4 мм, если предел прочности при изгибе (Rизг) должен быть не менее
24 МПа. Пролет между опорами (l) 30 см.
71
Методические указания к решению задач по разделу 10
127. Определяют коэффициент теплопроводности минераловатной плиты
при 0 0С по формуле
0
λ = α ⋅ С ⋅ ρm , Вт/м· С,
где ρm – средняя плотность минераловатной плиты, определяется по марке.
Определяется средняя температура изоляции:
t +t 0
tc = 1 2 , С.
2
Рассчитывается теплопроводность изделия при температуре tc по формуле
λ = λ (1+ β ⋅t ), Вт/м·0С,
t
c
где β - температурный коэффициент, показывающий повышение коэффициента
теплопроводности при повышении температуры на 1 0С, β = 2,5·10-3…3,5·10-3.
Толщину изоляции паропровода находят по формуле
δ = R ⋅ λ , м.
t
t
t
128. Коэффициент звукопоглощения определяется по формуле
Е
α = погл .
Е пад
По величине α устанавливается класс звукопоглощающих материалов
(прил. 20).
129. В зависимости от величины динамического модуля упругости Ед
звукоизоляционные материалы подразделяют на группы (прил. 20).
130. Рассчитывается масса щебня:
mщ = Vщ ⋅ ρнщ , кг.
Определяется количество теплоты на нагрев щебня:
Q = C ⋅ m (t − t ), кДж,
щ 2
1
где С – теплоемкость гранитного щебня, С = 0,65 кДж/кг·0С.
131. Толщина стены составит
- для силикатного кирпича:
δ сил.к = R ⋅ λсил.к , м;
- для керамического кирпича: δ
= R ⋅ λкер.к , м.
кер.к
72
Толщина стены из силикатного кирпича будет больше на величину
∆δ = δ
− δ , м.
сил.к
кер.к
132. Среднюю плотность пенополистирольных плит определяют по формуле
ρm =
mc кг/м3,
,
V
где V – объем плиты, м3.
Водопоглощение плит по массе определяют, используя зависимость
В
m
=
(mн − mc )
⋅100, %.
mс
Общую пористость находим по формуле
ρ
П
общ
= (1 − m ) ⋅ 100, %.
ρ
Коэффициент теплопроводности вычисляют по формуле В.П.Некрасова
(прил. 3).
133. Определяют теплопроводность λ0 минерального ковра при температуре 0 0С из формулы
λ = λ (1+ β ⋅ t ), Вт/м·0С,
t
0
5
0
где β - температурный коэффициент, показывающий повышение коэффициента
теплопроводности при повышении температуры на 1 0С, β = 2,5·10-3…3,5·10-3.
Определив λ0, рассчитывают теплопроводность минерального ковра при
температуре 5 0С:
λ = λ (1+ β ⋅ t ), Вт/м·0С.
1
Коэффициент теплопроводности с учетом влажности теплоизоляционного слоя λw рассчитывают по формуле
λw = λ0 + ∆λ ⋅W0 ), Вт/м·0С.
где Δλ – приращение теплопроводности на 1 % объемной влаги; принимается
для неорганических материалов при положительных температурах
0,0023 Вт/(м·0С), при отрицательных – 0,0046 Вт/(м·0С); для органических соответственно – 0,0035 Вт/(м·0С) и 0,0046 Вт/(м·0С);
W0 – объемная влажность материала, равная
W
⋅ρ ,
W =
0 100 m %.
73
134. Определяют коэффициент удельной теплоемкости бетонной смеси
по формуле
С
б.см
=
Ц ⋅ С + П ⋅ С + Щ ⋅ С + В ⋅ Св
, кДж/кг·0С,
ρ б .см
где ρб.см – плотность бетонной смеси, определяемая по формуле
ρ б .см = Ц + П + Щ + В, кг/м3.
Вычисляют массу бетонной смеси:
mб .см = ρ б .см ⋅ Vб .см , кг.
На подогрев бетонной смеси от температуры 15 0С до 40 0С будет затрачено теплоты
Q = Cб .см ⋅ mб .см (t 2 − t1 ), кДж.
135. Величину средней плотности находят из формулы (прил. 3)
0
λ = 1,16 0,0196 + 0,22ρ m2 − 0,16, Вт/м· С.
Общую пористость минераловатной плиты находят по формуле
ρ
= (1 − m ) ⋅ 100, %.
П
общ
ρ
136. Водопоглощение толя рассчитывают по формуле
В=
( g 2 − g1)
⋅100, %.
g1
Расчетную величину сравнивают с требуемой (В ≤ 12 %) и делают закл ючение о соответствии кровельного толя техническим условиям.
137. Вычисляется площадь одного рулона рубероида:
2
Sр = lр ⋅ bр, м .
Определяется площадь одного листа шифера:
2
Sш = lш ⋅ bш, м .
Количество рулонов рубероида для покрытия 120 м2 кровли с учетом перекрывания составит
nр =
Sк
⋅1,1, шт.
Sр
74
Количество листов шифера с учетом перекрывания составит
nш =
Sк
⋅1,15, шт.
Sш
138. Потерю посыпки (П) вычисляют по формуле
П = m − m , г.
1
2
Полученное значение П сравнивают с требуемой величиной (табл. П.21.2)
и дают заключение о соответствии требованиям.
139. Водопоглощение рубероида определяют по формуле
W=
m3 − m 2
⋅ 100, %.
m1
Сравнивая полученное значение с требуемым (табл. П.21.2), делают вывод о соответствии рубероида нормативным требованиям по водопоглощению.
140. Предел прочности при изгибе асбестоцементных кровельных плиток
определяется по формуле
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2 b⋅h 2
где l – расстояние между опорами, l = 30 см;
b – ширина плитки, b = 40 см;
h – высота плитки, h = 0,4 см.
Из формулы находят величину нагрузки Pmax.
РАЗДЕЛ 11
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПЛАСТМАССЫ
141. Изготовленная из титановых белил и олифы краска малярной консистенции содержит 45 % олифы (b). На покрытие стеклянной пластинки площадью (F) 300 см2 израсходовано 8 г этой краски (а). Определить укрывистость по
пигменту и по краске малярной консистенции.
75
142. Сколько можно приготовить масляной краски, готовой к употреблению, из 5 кг охры, если для приготовления густотертой краски требуется вводить 28 % олифы (а), а для получения краски малярной консистенции еще 32 %
олифы (b)?
143. Сколько можно приготовить масляной краски, готовой к употреблению, из 20 кг сурика, если для получения краски малярной консистенции необходимо вводить (а) 52 % олифы? Какую площадь кровли можно покрасить такой краской, если укрывистость ее составляет (У) 0,28 кг на 1 м2 окрашиваемой
поверхности?
144. Определить твердость по Бринеллю (НВ) облицовочной плитки из
полистирола, если диаметр лунки (d) от шарика прибора в материале составил
0,082 см при величине груза (Р) 10 Н.
145. При определении предела прочности при растяжении образца линолеума сечением b×h = 5×0,2 см разрушающая нагрузка (Рmax) составила 220 кгс.
Определить предел прочности линолеума при растяжении (Rp).
146. Определить упругость (Е) наличника из полимерного материала, если его полная деформация (h) на приборе ПВ-2 после 10 мин выдержки составила 3,2 мм, а остаточная деформация (h1) равна 1,5 мм.
147. До вспучивания диаметр пенополистирольного шарика (d1) составлял
2 мм, а после вспучивания его диаметр (d2) увеличился до 6 мм. Определить коэффициент вспучивания пенополистирола и какой его объем V необходим для
получения образца после вспучивания объемом (Vобр) 20 см3.
148. Определить предел прочности при сжатии (Rсж) пластмасс, если при
испытании образца размером 15×15×15 мм из органического стекла макс имальная разрушающая нагрузка (Pmax) составила 4910 кгс, а при испытании образца размером ×10×10
10 мм, изготовленного из стеклопластика
Pmax = 1570 кгс. Сравнить данные пластмассы по прочности.
149. При испытании пластмасс на изгиб получены результаты, приведенные в табл. 9.
Таблица 9
Результаты испытаний некоторых видов пластмасс
Пластмасса
Оргстекло
Полистирол
Стеклотекстолит
Размеры, b×h, мм
11,6×15,1
16,7×14,9
10,3×15,0
76
Разрушающая нагрузка
Pmax, кгс
150
95
125
Определить пределы прочности при изгибе для каждого вида пластмасс.
Расстояние между опорами (l) принять 10 см.
150. При испытании полиэтиленовой и лавсановой пленок на растяжение
получены следующие результаты (табл. 10).
Таблица 10
Результаты испытаний
Наименование
пленок
Размеры, b×h,
мм
Рабочая длина
lo, мм
Полиэтиленовая
Лавсановая
0,125×20,1
0,2×20,4
100
100
Разрушающая
нагрузка Pmax,
кгс
4,0
10,0
Длина после
испытания
l1, мм
400
190
Определите пределы прочности пленок на растяжение (Rp), их абсолютные (∆l) и относительные (δ) удлинения.
Методические указания к решению задач по разделу 11
141. Укрывистость по краске малярной консистенции определяют по формуле
а
Укр = ⋅ 10000, г/м2,
F
где а – расход краски малярной консистенции на покрытие стеклянной пластинки, г;
F – площадь стеклянной пластинки, см2.
Укрывистость по пигменту (титановым белилам) определяется по формуле
а (100 − b)
Упиг =
⋅ 10000, г/м2,
F ⋅ 100
где b – процент олифы в краске малярной консистенции, %.
142. Из 5 кг охры можно приготовить густотертой краски
Кгт = 5(1 +
а
), кг.
100
Краски малярной консистенции будет получено
Кмк = Кгт(1 +
b
), кг.
100
143. Из 20 кг сурика можно получить краски малярной консистенции
Кмк = 20(1 +
77
а
), кг.
100
Этим количеством краски можно покрасить поверхность площадью
F=
Кмк
, м2.
У
144. Твердость плитки по Бринеллю определяют по формуле
НВ =
2Р
πD( D − D − d )
2
2
⋅ 10 − 6 , МПа,
где Р – величина нагрузки, Н;
D – диаметр шарика прибора, 10 мм = 1∙10-2 м;
d – диаметр лунки от погружения шарика, м.
145. Предел прочности при растяжении образца линолеума определяют
по формуле
Pmax
, кгс/см2,
S
Rp =
где S – площадь сечения образца, S = b×h, см2.
146. Упругость Е является одним из главных показателей свойств пластмасс и определяется по формуле
h − h1
⋅ 100,
h
Е=
где h – величина полной деформации после десятиминутной выдержки под нагрузкой 1000 Н, мм (по прибору ПВ-2);
h1 – величина остаточной деформации после десятиминутной выдержки под
нагрузкой 10 Н, мм.
147. Коэффициент вспучивания пенополистирола составит
К всп =
d2
.
d1
Объем пенополистирола до вспучивания V для получения образца после
вспучивания объемом 20 см3 с учетом коэффициента вспучивания составит
V =
Vобр
К всп
, см3.
148. Предел прочности на сжатие пластмасс определяют по формуле
Rсж =
Pmax кгс/см2,
,
S
78
где Pmax – максимальная разрушающая нагрузка, кгс;
S – площадь образца, на которую действует нагрузка, см2.
1 кгс/см2 = 0,1 МПа.
По полученным значениям предела прочности при сжатии делают вывод
о более прочном материале.
149. Предел прочности при изгибе для пластмасс определяется по формуле
Rизг =
3 Pmax ⋅l кгс/см2,
,
2 b⋅h 2
где l – расстояние между опорами, l = 10 см;
b – ширина образца из пластмассы, см;
h – высота образца из пластмассы, см.
150. Величина предела прочности на растяжение определяется по формуле
Rp =
Pmax
, кгс/см2,
S
где S – площадь сечения образца, S = b×h, см2.
Абсолютное удлинение находится по формуле
∆l = l1 − l0 , мм.
Относительное удлинение вычисляется по формуле
δ=
∆l
⋅ 100, %.
l0
РАЗДЕЛ 12
МЕТАЛЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
151. Определить твердость образца из металла по Бринеллю (НВ), если
глубина погружения стандартного шарика прибора диаметром (D) 0,3 см составила (h) 0,095 см. Величина нагрузки на шарик (Р) составила 10 Н.
152. При определении твердости металла по Виккерсу (HV) среднеарифметическое значение двух диагоналей (d) отпечатка алмазной пирамиды составило 12 мм. Вычислить твердость данного металла, если нагрузка на алмазную
пирамиду составила (P) 700 Н.
153. В чем основное отличие чугуна от стали? Напишите химические ре-
79
акции при получении чугуна в доменном процессе. Перечислите разновидности
чугуна.
154. Перечислите способы получения стали, их сущности. Отметьте достоинства и недостатки каждого способа.
155. Опишите влияние химических элементов (кремния, фосфора, серы,
кислорода) на свойства стали.
156. Перечислите способы термической обработки стали и охарактеризуйте сущность каждого из этих способов.
157. Перечислите способы химико-термической обработки стали и обработки стали и охарактеризуйте сущность каждого из этих способов.
158. Что такое легированные стали? Перечислите основные легирующие
элементы. Назовите содержание легирующих элементов в легированной стали
12ХН3.
159. Что представляют собой алюминиевые, магниевые и титановые
сплавы? Их состав, достоинства.
160. Какую твердость по Бринеллю имеет углеродистая сталь марки
Ст3пс?
161. Образец стали диаметром (d) 10 мм и расчетной длиной (l0) 100 мм
разрушился при нагрузке (Pв) 2840 кгс. Текучесть (Ps) наступила при 1580 кгс.
Длина рабочей части образца при разрушающей нагрузке (l1) составила 130 мм.
Определить марку строительной стали.
162. Для арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций предложена низколегированная прутковая сталь диаметром (d) 10 мм,
марки 30ХГС2. Определить усилие натяжения арматуры до предельного состояния.
163. Определить диаметр электрода (d) для ручной сварки стали толщиной (S) 4, 8 и 12 мм.
164. Определить необходимое количество электродов с диаметром
(dэ) 3 мм и длиной (lэ) 350 мм для сварки изделий с общей длиной шва
(l ) 300 см и поперечным сечением шва (F) 1,5 см2. Плотность металла (ρ) принять 7,85 г/см3, потери на огарки, угарки и розбрызг принять равными 25 %.
80
165. Определить, сколько потребуется поездок автосамосвалу с грузоподъемностью Q = 5 т для перевозки 450 м двутавровых балок №12 и 500 м
бесшовных горячекатаных труб с наружным диаметром 42 мм и толщиной стенки
3 мм.
Методические указания к решению задач по разделу 12
151. Стандартный шарик при определении твердости по Бринеллю имеет
диаметр 0,3∙10-2 м.
Твердость по Бринеллю рассчитывается по формуле
НВ =
2Р
⋅ 10 − 6 , МПа,
πD( D − D − d )
где d – диаметр лунки от шарика, м.
Диаметр лунки определяют согласно чертежу (рис. 2).
2
2
О
О
А
В
h
С
d
Рис. 2. Схема определения твердости по Бринеллю
ОА = D/2;
ОВ = ОС – ВС = D/2 – h;
АВ = ОА 2 − ОВ 2 ;
отсюда d = 2АВ, см.
152. Твердость по Виккерсу определяют, пользуясь формулой
Р
НV = 1,8544( 2 ) ⋅ 10− 6 , МПа,
d
где Р – нагрузка на алмазную пирамиду, Н;
d – среднеарифметическое значение двух диагоналей отпечатка, м.
81
153. Чугуном называют железоуглеродистый сплав, содержащий углерода С более 2 %. Сталь содержит углерода менее 2 %.
При доменном процессе выплавки чугуна последовательно происходят
следующие химические реакции:
С (кокс) + О2 → СО2 + Q;
СО2 + С → 2СО – Q;
3Fe2O3 (железная руда) + CO → 3FeO + CO2;
FeO + CO → Fe + CO2;
3Fe + 2CO → Fe3C (чугун) + CO2.
Различают три разновидности чугуна:
- передельный (белый);
- литьевой (серый);
- специальный (ферросплав).
154. Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и
примесей. Существует следующие способы получения стали:
- конверторный (кислый – бессемеровский и основный - томасовский);
- мартеновский (скрап-процесс, рудный процесс и скрап-рудный процесс);
- электроплавильный.
Сущность каждого из указанных способов получения стали изложить, используя [6].
155. В ответе использовать данные, приведенные в прил. 22.
156. Основными способами термической обработки стали являются:
- закалка;
- отпуск;
- отжиг (отжиг на равновесное состояние, отжиг на мелкое зерно);
- нормализация.
Сущность каждого из этих способов описать, пользуясь [6].
157. К химико-термическим способам обработки относят:
- цементацию;
- азотирование;
- цианирование;
- диффузионную цементацию.
Сущность каждого из этих способов описать, пользуясь [6].
82
158. В ответе на вопрос использовать прил. 22.
Легированная сталь 12ХН3 содержит: 0,12 % углерода, менее 1 % хрома,
3 % никеля.
159. При ответе пользоваться данными, изложенными в [6].
160. По прил. 22 выбираем величину предела прочности (σв) при растяжении для стали Ст3пс.
Значение твердости по Бринеллю находим, используя эмпирическую зависимость
НВ = 0,36 ⋅ σ в , МПа.
161. Марку стали можно определить, зная значения предела текучести
(σs), предела прочности при растяжении (σв) и относительного удлинения (Δl).
Ps
σ s = , МПа,
S
π ⋅d2
, см2.
где S – площадь поперечного сечения образца, S =
4
σв =
Pв
, МПа.
S
l1 − l0
⋅100, %.
l0
Зная величины σs, σв и Δl, по прил. 22 находим марку стали.
∆l =
162. По прил. 22 находим значение предела текучести (σs) для низколегированной стали марки 30ХГС2.
Предварительное натяжение арматуры производят до напряжения, соответствующего 90 % от предела текучести.
В связи с этим усилие для стали не должно превышать величины
РТ = σ s ⋅ S ⋅ 0,9, кгс,
где S – площадь поперечного сечения образца, S =
π ⋅d2
4
, см2.
163. Диаметр электрода рассчитывается по следующей формуле:
d=
S
+ 1, мм.
2
83
Результаты записывают в виде таблицы.
Толщина металла, мм
Диаметр электрода, мм
4
8
12
164. Определяется масса наплавленного металла:
Qн = F ⋅ l ⋅ ρ , г,
где F – площадь поперечного сечения шва, см2;
l – длина шва, см;
ρ – плотность металла, г/см3.
Зная размер электрода (его диаметр и длину), вычисляют массу электрода:
π ⋅d2
mэ =
⋅ lэ ⋅ ρ , г.
4
Количество необходимых электродов с учетом потерь определяется по
формуле
nэ =
Qн
⋅ 1,25, шт.
mэ
165. По прил. 22 определяется масса 1 м двутавровых балок №12 (mдв) и
масса 1 м бесшовных горячекатаных труб (mтр).
Рассчитывается масса 450 м двутавров:
mдв 450 = 150 ⋅ mдв , кг.
Рассчитывается масса 500 м труб:
mтр 500 = 200 ⋅ mтр , кг.
Определяется количество поездок автосамосвала:
mдв 450 + mтр 500
.
n=
Q
84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Включение в рабочие планы дисциплин «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов» решение задач способствует повышению
практических навыков, возникающих при повседневной деятельности инженера-строителя-дорожника.
Тематика представленных в учебном пособии задач охватывает все разделы курса дисциплин, начиная с физических и механических свойств различных строительных материалов и изделий и заканчивая изучением конкретных
материалов с присущими им специфическими свойствами.
Знания и умения, закрепленные при решении задач, окажут несравненную помощь будущим специалистам при проведении проектных, а также линейных работ в дорожно-строительной практике.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернушкин, О.А. Технология конструкционных материалов: лаб.
практикум / О.А. Чернушкин, С.В. Черкасов, Ю.И. Калгин. Воронеж. гос. арх.строит. ун-т. – Воронеж, 2006. – 90 с.
2. Чернушкин, О.А. 10. Архитектурное материаловедение: лаб. практикум
/ О.А. Чернушкин, А.А. Суслов, В.Я. Мищенко. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.
– Воронеж, 2003. – 224 с.
3. Грушко, И.М. Дорожно-строительные материалы: учеб. / И.М. Грушко,
И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. – М.: Транспорт, 1991. – 357 с.
4. Попов, Л.Н. Строительные материалы и изделия в примерах и задачах:
учеб. пособие / Л.Н. Попов, Е.Н. Ипполитов, И.Б. Зеленов и др. – М.: Изд-во
ВЗПИ, 1992. – 192 с.
5. Скрамтаев, Б.Г. Примеры и задачи по строительным материалам: учеб.
пособие / Б.Г Скрамтаев, В.Д. Буров, Л.И. Панфилова и др. – М.: Высшая школа. 1970. – 230 с.
6. Микульский, В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): учеб. пособие / В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
7. Чернушкин, О.А. Технология конструкционных материалов: учеб. пособие / О.А. Чернушкин, А.М. Усачев. Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т . – Воронеж, 2008. – 191 с.
85
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Основные физико-механические свойства строительных материалов
Материал
Гранит
Известняк плотный
Туф вулканический
Пемза
Базальт
Мрамор
Песчаник
Песок кварцевый
Сталь строительная
Чугун серый
Стекло строительное
Оргстекло
Стеклопластик
Пеностекло
Древесина сосны
Древесновлокнистая
плита
Фибролит
Фанера
Древесно-слоистый пластик
Бетон:
тяжелый
легкий
ячеистый
Асфальтобетон
Полимербетон
Строительные растворы
на кварцевом песке:
известковые
цементные
Раствор легкий
Кирпич керамический:
обыкновенный
пустотелый
Кирпич силикатный
Клинкерный кирпич
Линолеум
Асбестоцементные волнистые листы (шифер)
Минераловатная
плита
Пенопласт
Истинная
плотность,
кг/м3
Средняя
плотность,
кг/м3
Пористость
общая,
%
Предел
прочности при
сжатии,
МПа
2800…2900
2400…2600
2600…2800
2000…2500
3300
3000
2700
2600…2700
7800…7850
7800
2400…2700
1100…1250
1800…2000
2400…2700
1500…1600
2530…2700
2100…2400
950…2100
300…900
2700…3200
2600…2850
2300…2800
2500…2600
7800…7850
6900…7400
2400…2700
1100…1250
1800…2000
100…700
400…600
0,2…1,5
5…10
4…40
40…80
0,6…19
0,4…3
2,0…3,0
0,1…0.2
0
0
0
0
0
70…90
53…70
80…285
20…200
6…19
0,4…2
100…500
50…300
30…300
200…300
390
380
700
90…580
0,7…15
44…50
0,1…1
1,2…2
до 16
1,0…4,9
0,1…0,7
0,2…0,25
1,5…3
-
3,49
0,21…2,4
0,21…1,05
3,49
2,91
2,2…2,4
0,35…0,58
58
50
0,55…0,76
0,5
0,04…0,14
0,17…0,34
1500
250…950
36…84
-
6…10
0,07…0,29
1500…1600
50…500
600
30…40
-
-
0,08…0,23
0,12…0,18
-
1250…1330
-
120…125
15
-
2500…2600
2500…2600
2500…2600
2500
-
1800…2500
500…1800
300…1200
2000…2200
-
5…10
10…60
55…85
5…7
40…60
2,5…40
0,4…20
0,8…2,4
60…120
-
1,28…1,86
0,12…0,81
0,08…0,58
1,05
-
2800
2700
2000
1500…1600
1700…1800
1000…1400
43…46
33…37
30…40
0,4…20
0.4…20
-
-
0,47…0,81
0,58…0,93
0,21…0,30
2500…2700
2500…2700
2500…2600
2500…2700
-
1600…1800
1300…1400
1800…2000
1900
1400…1800
18…25
18…40
12…30
-
7,5…40
7,5…20
10…35
40…100
-
8…10
8…10
16
2…6
1…5
0,80
0,65
0,75…0,85
0,23…0,38
-
1600…1750
-
60…100
-
0,23…0,52
2400…2700
25…350
80…90
0,5…1,0
-
0,04…0,11
1050…1070
35…400
80…95
0,4…0,5
-
0,03…0,06
86
Водопоглощение,
%
Коэффициент теплопроводности,
Вт/(м·0С)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Атомные массы элементов, входящих в состав строительных материалов
Алюминий Al
26,97
Медь Cu
63.57
Водород Н
1,00
Натрий Na
23,00
Железо Fe
55,84
Сера S
32,06
Калий К
39,10
Углерод C
12,00
Кальций Ca
40,07
Фосфор P
31,02
Кислород О
16,00
Фтор F
19,00
Кремний Si
28,06
Хлор Cl
35,46
Магний Mg
24,32
Цинк Zn
65,38
Марганец Mn
54,93
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Формулы для определения коэффициента
теплопроводности
Для определения коэффициента теплопроводности λ часто пользуются
формулами В.П. Некрасова, Б.Н. Кауфмана, О.Б. Власова, связывающими теплопроводность с относительной плотностью материала:
=
λ 1,16 0, 0196 + 0, 22d m2 − 0,16, Вт/(м∙0С),
λ= 0,11d 1,1 ⋅1, 68d + 0, 022, Вт/(м∙0С),
=
λ 0, 2d + 0, 05d 2 , Вт/(м∙0С),
где dm – относительная плотность, равная отношению средней плотности материала к плотности воды (безразмерная величина).
Для расчета коэффициента теплопроводности можно также использовать
следующую формулу:
λ =λ в + 2, 44 ⋅10−4 ⋅ ρ m , Вт/(м∙0С),
где λв – теплопроводность воздуха, равная 0,023 Вт/(м·0С);
ρm – средняя плотность материла, кг/м3.
87
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками
Зависимость между классом бетона по прочности и его средней прочностью в контролируемой партии бетона определяется по формуле
В = Rсж (1− t ⋅Cv),
где В – класс бетона по прочности, МПа; Rсж - средняя прочность бетона,
кгс/см2 (МПа); Cv – коэффициент вариации прочности бетона; t – коэффициент,
характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона.
Таблица П.4.1
Соотношение между классами и марками тяжелого бетона
по прочности на сжатие
Класс бетона
по прочности
Средняя прочность бетона,
кгс/см2
В3,5
В5
В7,5
В10
В12,5
В15
В20
В22,5
В25
В27,5
В30
В35
В40
В45
В50
В55
В60
В65
В70
В75
В80
45,8
65,5
98,2
131,0
163,7
196,5
261,9
294,5
327,4
359,9
392,9
458,4
523,9
589,4
654,8
720,3
785,8
851,5
917,0
932,5
1048,0
Ближайшая марка
бетона по прочности на
сжатие
М50
М75
М100
М150
М150
М200
М250
М300
М350
М350
М400
М450
М550
М600
М700
М700
М800
М900
М900
М1000
М1000
Средняя прочность бетона рассчитывается при коэффициенте вариации Сv,
равном 13,5 %, и обеспеченности t = 0,95 для всех видов бетонов, а для массивных гидротехнических конструкций при коэффициенте вариации Cv, равном
17 %, и обеспеченности t = 0,9.
88
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Нормативные требования к керамическому кирпичу
(по ГОСТ 530-2007)
Керамические кирпичи изготовляют в форме прямоугольного параллелепипеда размером:
одинарный (нормального формата) – 250×120×65 мм;
утолщенный – 250×120×88 мм.
Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе
Марка изделий
Предел прочности, МПа
при изгибе
М300
М250
М200
М175
М150
М125
М100
М75
М50
М35
М100
М75
М50
М35
М25
Таблица П.5.1
при сжатии
одинарных,
одинарных
одинарных
«евро» и
утолщенных
крупноформат- и «евро» пол- и «евро» пусутолщенных
пустотелых
ных камней
нотелых кир- тотелых киркирпичей;
кирпичей
пичей
пичей
камней
наинаинаисред- наинаименьменьменьсредний мень- сред- меньший
средший
средший
ний
для
ший ний для ший
для ний для для ний для для
для
пяти
пяти
пяти для от- пяти для ототототпяти
обдель- образ- дельдель- образ- дель- образ- дельобразразцов
ного
ного
цов
ного
цов
ного
ного
цов
цов образца
образца
образобразобразца
ца
ца
30,0
25,0
30,0
25,0
4,4
2,2
3,4
1,7
2,9
1,5
25,0
20,0
25,0
20,0
3,9
2,0
2,9
1,5
2,5
1,3
20,0
17,5
20,0
17,5
3,4
1,7
2,5
1,3
2,3
1,1
17,5
15,0
17,5
15,0
3,1
1,5
2,3
1,1
2,1
1,0
15,0
12,5
15,0
12,5
2,8
1,4
2,1
1,0
1,8
0,9
12,5
10,0
12,5
10,0
2,5
1,2
1,9
0,9
1,6
0,8
10,0
7,5
10,0
7,5
2,2
1,1
1,6
0,8
1,4
0,7
7,5
5,0
5,0
3,5
3,5
2,5
Для кирпича и камней с горизонтальным расположением пустот
10,0
7,5
7,5
5,0
5,0
3,5
3,5
2,5
2,5
1,5
-
89
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Зависимость основных свойств древесины от влажности
Физико-механические свойства древесины
Предел прочности, МПа, при
влажности 12 %
Плотность, кг/м3
Порода
Лиственница
Сосна
Ель
Пихта
Дуб
Ясень
Бук
Береза
Осина
Липа
в абсопри
лютно
стансухом дартной
состоя- влажнонии
сти
(12 %)
при
15 %
влажности
Таблица П.6.1
свежесрубленной
Пористость,
%
Сжатие
вдоль
волокон
Статический
изгиб
Скалывание
вдоль волокон
радиальное
танген
сальное
Хвойные породы
600
630
680
840
46…73
65
112
9,9
9,4
470
420
350
500
445
375
49
45
39
86
80
69
7,5
6,9
6,4
7,3
6,8
6,5
650
640
640
600
470
470
690
680
650
640
495
495
530
860
53…70
460
790
62…75
390
800
55…81
Лиственные породы
720
1030 32…61
55…60
670
950
40…70
650
880
50…61
500
760
62…80
50…70
58
59
56
55
43
46
108
123
109
110
78
88
10,2
13,9
11,6
9,3
6,3
8,6
12,2
13,4
14,5
11,2
8,6
8,1
По содержанию влажности различают следующие состояния древесины:
- сплавная (W ≥ 100 %),
- свежесрубленная (W = 35 % и более),
- воздушно-сухая (W = 15…20 %),
- комнатно-сухая (W = 8…13 %),
- абсолютно сухая (W = 0 %).
За стандартную влажность древесины принята влажность W = 12 %.
90
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Относительная влажность воздуха в помещении Wотн, %
Диаграмма Н.Н. Чулицкого
для определения равновесной влажности древесины
0
Температура
Температурасухого
сухоготермометра,
термометраtсух
tсух, ,0С
С
Рис. П.7.1. Диаграмма Н.Н. Чулицкого зависимости равновесной
влажности древесины от температуры
и относительной влажности воздуха
91
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Условное обозначение керамических изделий
(по ГОСТ 530-2007)
Условное обозначение керамических изделий должно состоять из:
- названия вида изделия, обозначения вида изделия в соответствии
с табл. П.8.1;
- букв Р – для рядовых, Л – для лицевых изделий;
- обозначений: По – для полнотелого кирпича, Пу – для пустотелого кирпича;
- обозначения размера в соответствии с табл. П.8.1;
- марок по прочности;
- класса средней плотности (табл. П.8.2);
- марок по морозостойкости;
- обозначения стандарта.
Таблица П.8.1
Номинальные размеры изделий
Вид изделия
Кирпич нормального формата (одинарный)
Кирпич «евро»
Кирпич утолщенный
Кирпич модульный одинарный
Кирпич утолщенный с горизонтальными
пустотами
Камень
Номинальные размеОбозначеры, мм
Обозначение размение вида длина шири- толра
на
щина
КО
250
120
65
1 НФ
КЕ
КУ
КМ
250
250
288
85
120
138
65
88
65
0,7 НФ
1,4 НФ
1,3 НФ
КУГ
250
120
88
1,4 НФ
250
288
288
288
250
250
510
398
380
380
380
380
250
250
120
288
138
138
250
180
250
250
250
255
250
180
250
200
140
88
140
88
140
140
219
219
219
188
140
140
188
70
2,1 НФ
3,7 НФ
2,9 НФ
1,8 НФ
4,5 НФ
3,2 НФ
14,3 НФ
11,2 НФ
10,7 НФ
9,3 НФ
6,8 НФ
4,9 НФ
6,0 НФ
1,8 НФ
К
Камень крупноформатный
КК
Камень с горизонтальными пустотами
КГ
92
По прочности изделия (кроме крупноформатного камня и кирпича, камня
с горизонтальными пустотами) подразделяют на марки М100, М125, М150,
М175, М200, М250, М300; крупноформатные камни – М35, М50, М75, М100,
М125, М150, М175, М200, М250, М300; кирпич и камень с горизонтальными
пустотами – М25, М35, М50, М75, М100 (см. прил. 8).
По морозостойкости изделия подразделяют на марки F25, F35, F50, F75,
F100.
По показателю средней плотности изделия подразделяют на классы: 0,8;
1,0; 1,2; 1,4; 2,0 (табл. П.8.2).
Классы средней плотности изделий
Класс средней
плотности изделия
0,8
1,0
1,2
1,4
2,0
Средняя плотность,
кг/м3
До 800
801…1000
1001…1200
1201…1400
Св. 1400
Таблица П.8.2
Группы изделий по теплотехническим
характеристикам
Высокой эффективности
Повышенной эффективности
Эффективные
Условно-эффективные
Малоэффективные (обыкновенные)
Примеры:
Кирпич КОРПу (КОЛПу) 1НФ/100/1,4/50/ГОСТ 530-2007
кирпич одинарный, рядовой (лицевой), пустотелый, размера 1НФ, марки по
прочности М100, класса средней плотности 1,4, марки по морозостойкости F50.
Кирпич КУРПу (КУЛПо) 1,4НФ/150/1,4/75/ГОСТ 530-2007
кирпич утолщенный, рядовой (лицевой), полнотелый, размера 1,4НФ, марки по
прочности М150, класса средней плотности 1,4, марки по морозостойкости F75.
Камень ККР (ККЛ) 9,3НФ/150/1,0/50/ГОСТ 530-2007
камень крупноформатный, рядовой (лицевой), размера 9,3НФ, марки по прочности М150, класса средней плотности 1,0, марки по морозостойкости F50.
93
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Нормативные требования к строительному гипсу
Гипсовыми вяжущими материалами называют тонкоизмельченные продукты термической обработки естественных или искусственных разновидностей сульфата кальция, способные после затворения водой схватываться, твердеть и превращаться в камень на воздухе.
Различают низкообжиговые и высокообжиговые гипсовые вяжущие вещества. Низкообжиговые получают при температуре 130…180 0С. Они состоят
в основном из полуводного гипса (CaSO4⋅0,5Н2О) и быстро твердеют. Высокообжиговые гипсовые вяжущие получают при температуре 600…1000 0С. Они
состоят преимущественно из безводного сульфата кальция – ангидрита (CaSO4)
и медленно твердеют.
Таблица П.9.1
Марки строительного гипса по прочности
Марка вяжущего
Г-2
Г-3
Г-4
Г-5
Г-6
Г-7
Г-10
Г-13
Г-16
Г-19
Г-22
Г-25
Предел прочности, МПа, образцов-балочек размерами
40×40×160 мм в возрасте 2 ч, не менее
при сжатии
при изгибе
2
1,2
3
1,8
4
2,0
5
2,5
6
3,0
7
3,5
10
4,5
13
5,5
16
6,0
19
6,5
22
7,0
25
8,0
Таблица П.9.2
Нормативные требования к строительному гипсу по срокам схватывания
Вид гипса
Быстротвердеющий
Нормальнотвердеющий
Медленнотвердеющий
Индекс сроков твердения
А
Б
В
Сроки схватывания, мин
начало, не ранее
конец, не позднее
2
6
20
15
30
не нормируется
94
Таблица П.9.3
Нормативные требования к строительному гипсу по тонкости помола
Вид гипса
Индекс
степени
помола
Максимальный остаток на сите
с размерами ячеек в свету
0,2 мм, % не более
Грубого помола
I
23
Среднего помола
II
14
Тонкого помола
III
2
За нормальную густоту гипсового теста принимают такое водо-гипсовое
соотношение, при котором расплыв лепешки на вискозиметре Суттарда составляет 180 ± 5 мм.
Области применения гипсовых вяжущих приведены в табл. П.9.4.
Область применения строительного гипса
Таблица П.9.4
Область применения гипсовых
вяжущих
Г-2…Г-7, всех сроков твердения и способов Изготовление гипсовых строительных
помола
изделий всех видов
Рекомендуемые марки и виды
Г-2…Г-7, кроме грубого помола и медленно Изготовление тонкостенных строитвердеющего гипса
тельных и декоративных изделий
Г-5…Г-25, кроме грубого помола и медленно Производство штукатурных работ, затвердеющего гипса
делка швов и специальные цели
Г-5…Г-25, тонкого помола с нормальными Изготовление форм и моделей в фарсроками твердения
форово-фаянсовой, керамической, машиностроительной и др. отраслях
95
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Нормативные требования к воздушной строительной извести
Воздушной известью называют вяжущее, получаемое в результате умеренного обжига (до спекания) карбонатных пород, содержащих до 8 % глинистых примесей, и состоящее преимущественно из оксида кальция. Воздушная
известь при затворении водой схватывается, твердеет и сохраняет прочность
только в воздушно-сухих условиях.
В зависимости от содержания оксида магния различают: кальциевую известь с содержанием MgO до 5 %, магнезиальную – 5…20 % и доломитовую –
20…40 %.
Строительную негашеную известь по времени гашения подразделяют на
быстрогасящуюся – не более 8 мин, среднегасящуюся – не более 25 мин, медленногасящуюся – более 25 мин.
Таблица П.10.1
Нормативные требования к строительной извести
Наименование
показателя
Содержание
активных
СаО + МgO,
не менее:
без добавок
с добавками
Содержание
активного
МgO, не более
Содержание
СО2, не более:
без добавок
с добавками
Количество
непогасившихся зерен,
% не более
Норма для извести, % по массе
негашеной
магнезиальной и
кальциевой
доломитовой
сорт
1
2
3
1
2
3
85
60
75
50
65
-
гидратной
1
2
67
50
60
40
-
-
90
65
80
55
70
-
5
5
5
3
4
5
6
7
-
5
6
8
9
11
-
3
2
5
4
7
11
14
10
15
20
-
-
20(40) 20(40) 20(40)
96
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Нормативные требования к цементам
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом клинкера и гипса. Клинкер получают в
виде спекшихся гранул размером 10…60 мм в результате обжига сырьевой смеси, состоящей из глины и известняка.
Наряду с обычным портландцементом (без добавок) выпускают портландцемент с минеральными добавками (гранулированных доменных шлаков,
зол).
Тонкость помола цемента определяют как остаток на сите с сеткой № 008
в процентах к первоначальной массе просеиваемой пробы.
Нормальной густотой цементного теста считают такую его консистенцию, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное
тестом, не доходит на 5…7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо.
Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента.
Для определения марки цемента изготавливают образцы-балочки из цементно-песчаного раствора состава 1:3 нормальной консистенции (с таким водоцементным отношением, при котором расплыв конуса на встряхивающем
столике после 30 встряхиваний составляет 106…115 мм).
Таблица П.11.1
Марка портландцемента по прочности
Предел прочности при сжатии, МПа не менее
Марка портландцемента
в зависимости от значения
прочности
300 400 500 550 600
30
40
50
55
60
Предел прочности на изгиб, МПа не менее
4,5
Наименование показателя
5,5
6
6,25
6,5
Глиноземистый цемент – быстротвердеющее в воде и на воздухе высокопрочное вяжущее вещество, получаемое путем обжига смеси материалов, богатых глиноземом и оксидом кальция, и последующего тонкого помола.
Таблица П.11.2
Марка глиноземистого цемента по прочности
Марка цемента
400
500
600
Предел прочности при сжатии, МПа (кгс/см2)
через 24 ч
через 3 сут
35 (350)
40 (400)
45 (450)
50 (500)
50 (500)
60 (600)
97
Пластифицированный и гидрофобный ПЦ изготавливают на обычном
портландцементе с введением в него поверхностно-активных добавок.
Сульфатостойкий ПЦ изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава. Он обладает повышенной устойчивостью к агрессивному воздействию сульфатных вод.
Пуццолановый ПЦ – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое в результате совместного помола портландцементного клинкера, гипса и активных
минеральных добавок.
Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое
совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и шлака.
Таблица П.11.3
Марка различных видов портландцемента
Виды портландцемента (ПЦ)
Предел прочности для марок портландцемента,
МПа, не менее
при изгибе
при сжатии
300 400 500 600 300 400 500 600
Портландцемент,
пластифицированный
и гидрофобный портландцемент
4,5
5,5
6,0
6,5
30
40
50
60
Сульфатостойкий
портландцемент
4,5
5,5
-
-
30
40
-
-
Шлакопортландцемент,
пуццолановый портландцемент
4,5
5,5
6,0
-
30
40
50
-
Сульфатостойкий пуццолановый
портландцемент
5,0
-
-
-
30
-
-
-
98
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Нормативные требования к песку для строительных работ
Песок состоит из зерен размером 0,16…5 мм. Для приготовления растворов и бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов.
Природные пески получают из изверженных и осадочных горных пород
(кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.).
Качество песка оценивается минеральным составом, зерновым составом и
содержанием вредных примесей.
Таблица П.12.1
Характеристики песка по модулю крупности и области его применения
> 3,5
Полный остаток
на сите № 063,
%
> 75
3,0…3,5
65…75
Крупный
2,5…3,0
45…65
Средний
Мелкий
Очень мелкий
Тонкий
Очень тонкий
2,0…2,5
1,5…2,0
1,0…1,5
0,7…1,0
< 0,7
30…45
10…30
< 10
не нормируется
не нормируется
Группа песка
Очень крупный
Повышенной крупности
Модуль
крупности
Область применения
Для дорожных покрытий
Для дорожных покрытий и
бетонов
Для дорожных покрытий,
бетонов, растворов
То же
То же
То же
Для растворов
-
Таблица П.12.2
Допустимое содержание в песке пылевидных и глинистых примесей
Класс и группа песка
Очень крупный
Повышенной крупности, крупный и средний
Мелкий и очень мелкий
Тонкий и очень тонкий
Содержание пылевидных и глинистых частиц, %
в песке из отходов
в песке природном
дробления
10
3
10
5
10
10
не нормируется
Суммарное содержание пылевидных и глинистых частиц в песке не
должно превышать: для бетонов – 3 %, для кладочных растворов – 10 % и для
штукатурных растворов – 15 % по массе.
99
10
20
30
40
50
Область крупных песков
60
70
80
90
%
,х
ат
ис
а
н
ик
та
тс
о
е
ы
нл
о
П
Полные остатки на ситах Аi, %
0
Область
мелких песков
100
0
0,16 0,315 0,63
1,25
2,5
5
Размеры отверстий сит, мм
Рис.П.12.1. График зернового состава песка
Песок, попадающий в область мелких песков, требует большого количества воды, поэтому растворы и бетоны на их основе имеют пониженную среднюю плотность и прочность.
Песок, попадающий в область крупных песков, обладает наибольшей величиной межзерновой пористости, что в конечном счете ведет к перерасходу
вяжущего вещества.
Область, ограниченная двумя кривыми, считается областью рациональных песков. При несоответствии зернового состава требованиям рис. П.12.1
(выхода одной или нескольких точек кривой просеивания за пределы рекомендуемой зоны) следует применять укрупняющую добавку к мелким пескам –
крупный песок, а к крупному песку – добавку, понижающую модуль крупности, – мелкий песок.
100
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
Нормативные требования к щебню и гравию для строительных работ
В качестве крупного заполнителя для бетонов применяют гравий и щебень с размером зерен 5…70 мм. Зерна гравия имеют окатанную форму и гладкую поверхность.
Щебень получают дроблением изверженных, метаморфических, плотных
и водостойких осадочных горных пород (плотных известняков, песчаников и
др.). Зерна щебня имеют шероховатую поверхность и угловатую форму.
Качество крупного заполнителя оценивается минеральным составом и
свойствами исходной породы (ее прочностью и морозостойкостью), зерновым
составом, формой зерен и содержанием вредных примесей.
Таблица П.13.1
Марки щебня по дробимости из изверженных горных пород
Марка щебня
по дробимости
1400
1200
1000
800
600
Потери массы при испытании щебня, %
интрузивных пород
эффузивных пород
до 12
до 9
12…16
9…11
16…20
11…13
20…25
13…15
25…34
15…20
Таблица П.13.2
Марки щебня по дробимости из осадочных и метаморфических горных пород
Марка щебня по
дробимости
1200
1000
800
600
400
300
200
Потери массы при испытании щебня, %
в насыщенном водой
в сухом состоянии
состоянии
до 11
до 11
11…13
11…13
13…15
13…15
15…19
15…20
19…24
20…28
24…28
28…38
28…35
38…54
Форму зерен щебня и гравия характеризуют содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. Гравий не должен содержать зерен пластинчатой и игловатой формы более 35 % по массе.
101
Таблица П.13.3
Марка щебня на износ
Потеря массы при испытании,
%
до 25
25…35
35…45
45…60
Марка щебня
И1
И2
И3
И4
Таблица П.13.4
Содержание в щебне пылевидных и глинистых частиц
Вид щебня
Щебень из изверженных и метаморфических
горных пород марок:
600 и более
Щебень из осадочных пород марок:
600…1200
200…400
Щебень из гравия и валунов марок:
800…1000
600
400
Содержание пылевидных и
глинистых частиц, % по массе,
не более
1
2
3
1
2
3
Таблица П.13.5
Содержание в щебне глины в комках
Содержание глины в комках,
% по массе
Марка по дробимости щебня и гравия
Щебень из изверженных, осадочных и метаморфических горных пород марок:
400 и выше
300, 200
Щебень из гравия и валунов, гравий марок:
1000, 800, 600, 400
0,25
0,5
0,25
Марка щебня и гравия по морозостойкости
Вид испытания
Замораживаниеоттаивание:
число циклов
Потеря массы после испытания, %,
не более
Таблица П.13.6
F15
F25
Марка по морозостойкости
F50
F100
F150
F200
15
25
50
100
150
200
300
400
10
10
5
5
5
5
5
5
102
F300
F400
0
40
0
10
Область мелкого
щебня
Полные остатки на ситах Ai, %
20
%
,х
а
т
и
с
а
н
и
кт
а
тс
о
е
ы
н
л
о
П
30
40
50
60
70
Область крупного
щебня
80
90
100
d
0 ,5 (d+D)
D
1,25D
Ра змеры о твер стий контрольных сит, мм
Рис.П.13.1. График зернового состава щебня
Щебень признают пригодным для бетона по зерновому составу, если кривая его рассева располагается между верхней и нижней граничными кривыми
стандартного графика.
Правильно выбранный зерновой состав щебня позволяет получить наименьший объем пустот в крупном заполнителе, иметь наименьший расход вяжущего в бетоне заданной марки.
103
ПРИЛОЖЕНИЕ 14
Характеристики строительных растворов
Основными показателями качества растворной смеси являются подвижность, водоудерживающая способность и расслаиваемость.
Подвижность растворной смеси назначается из условий применения раствора с учетом данных, представленных в табл. П.14.1.
Таблица П.14.1
Величина подвижности растворной смеси
Область применения раствора
Заполнение горизонтальных швов при монтаже стен из крупных
блоков, бетонных и виброкирпичных панелей
Расшивка горизонтальных и вертикальных швов в стенах из крупноэлементных изделий
Кладка из кирпича, бетонных камней и камней из легких горных пород
Кладка из пустотелого кирпича или керамических камней
Бутовая кладка обычная
Заливка пустот в бутовой кладке
Бутовая кладка вибрированная
Значение
подвижности,
см
5…7
5…7
9…13
7…8
4…6
13…15
1…3
Величина подвижности характеризуется глубиной погружения в растворную смесь эталонного конуса массой 300 г и углом при вершине 30 0.
При назначении марок строительных растворов руководствуются следующими данными:
- кладка стен зданий (в зависимости от их этажности и влажности воздуха
в помещениях) – 4…150;
- кладка столбов, простенков, рядовых перемычек, карнизов – 25…150;
- заполнение горизонтальных швов при монтаже стен из легких бетонных
панелей – не менее 50;
- расшивка горизонтальных и вертикальных швов в стенах из крупных
блоков – не менее 50.
Выбор вяжущих материалов при приготовлении растворов следует производить с учетом назначения и марки раствора по данным табл. П.14.2, а также
условий эксплуатации конструкции согласно данным табл. П.14.3.
104
Таблица П.14.2
Марки строительного раствора по прочности
Марка
раствора
4
10
Вид вяжущего
Воздушная, гидравлическая известь,
известково-пуццолановые, известково-зольные
вяжущие
75
100
150
1 (10)
2,5 (25)
25
50
Предел прочности при
сжатии, МПа (кгс/см2), не
менее
0,4 (4)
Известково-шлаковые вяжущие,
портландцемент, шлакопортландцемент,
пластифицированный и гидрофобный
портландцемент,
пуццолановый портландцемент
5,0 (50)
7,5 (75)
10,0 (100)
15,0 (150)
20,0 (200)
200
Таблица П.14.3
Рекомендации к выбору вяжущих при приготовлении растворов
Рекомендуется к применению
Допускается к применению
1. Для наземных конструкций при относительной влажности воздуха в помещениях
не выше 60 % и для фундаментов, возводимых в маловлажных грунтах
Марка раствора 25 и выше
Портландцемент, пластифицированный и Пуццолановый портландцемент,
гидрофобный портландцемент,
известково-шлаковые вяжущие
шлакопортландцемент
Марка раствора 10 и ниже
Известь гидравлическая,
Известково-пуццолановые и
известково-шлаковые вяжущие
известково-зольные вяжущие
2. Для наземных конструкций при относительной влажности воздуха в помещениях
свыше 60 % и для фундаментов, возводимых во влажных грунтах
Марка раствора 25 и выше
Пуццолановый портландцемент,
Известково-шлаковые вяжущие
шлакопортландцемент, пластифицированный
и гидрофобный портландцемент
Марка раствора 10 и ниже
Известково-шлаковые вяжущие
Известково-пуццолановые и известковозольные вяжущие,
известь гидравлическая
3. Для фундаментов при действии агрессивных сульфатных вод
(независимо от марки)
Сульфатостойкий портландцемент
Пуццолановый портландцемент
4. Для монтажа крупноблочных и крупнопанельных бетонных и каменных стен
Марка раствора 25 и выше
Портландцемент, пластифицированный и Шлакопортландцемент,
гидрофобный портландцемент
пуццолановый портландцемент
105
ПРИЛОЖЕНИЕ 15
Справочные данные для расчета состава тяжелого бетона
Для бетонов с В/Ц ≥ 0,4 формула прочности имеет вид
Rб = А ⋅ Rц (
Ц
− 0,5).
В
Для высокопрочных бетонов, изготовленных с В/Ц < 0,4, применяется
формула
Rб = А1 ⋅ Rц (
Ц
+ 0,5),
В
где Rб – прочность (марка) бетона при сжатии, кгс/см2;
Rц – активность (марка) цемента, кгс/см2;
А, А1 – коэффициенты, характеризующие качество заполнителей.
Значения коэффициентов А и А1 берут из табл. П.15.1.
Таблица П.15.1
Значения коэффициентов А и А1
Характеристика заполнителей
и цемента бетона
Высококачественные
Рядовые
Пониженного качества
А
А1
0,65
0,60
0,55
0,43
0,40
0,37
Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бетона по
прочности при сжатии согласно данным табл. П.15.2.
Марка цемента в зависимости от марки бетона
Марка
бетона
Марка
цемента
Таблица П.15.2
М150
М200
М250
М300
М350
М400
М450
М500
М600
М300
М300
М400
М400
М400
М500
М400
М500
М500
М600
М550
М600
М600
М600
Ориентировочное количество воды на 1 м3 бетонной смеси в зависимости
от характеристик бетонной смеси (подвижности или жесткости) и наибольшей
крупности зерен щебня или гравия определяется по данным табл. П.15.3.
106
Таблица П.15.3
Расход воды на 1 м бетонной смеси
3
Характеристика бетонной
смеси
Подвижность, Жесткость,
см
с
0
150…200
0
90…120
0
60…80
0
30…50
0
20…30
0
15…20
2…2,5
3…4
5
7
8
10…12
Расход воды, л, при наибольшей крупности,
мм
гравия
щебня
10
20
40
10
20
40
145
150
160
165
175
180
185
190
195
200
210
220
130
135
145
150
160
165
170
175
180
185
195
205
120
125
130
135
140
145
150
155
160
170
175
185
155
160
170
175
185
195
200
205
210
215
220
230
145
150
160
165
175
180
185
190
195
200
205
215
130
135
145
150
155
160
165
170
175
180
185
195
Таблица П.15.4
Классификация бетонных смесей
Марка по
удобоукладываемости
СЖ3
СЖ2
СЖ1
Ж4
Ж3
Ж2
Ж1
П1
П2
П3
П4
П5
Норма удобоукладываемости по показателям
жесткости, с
подвижности, см
Сверхжесткие смеси
Более 100
51…100
50 и менее
Жесткие смеси
31 и более
21…30
11…20
5…10
Подвижные смеси
4 и менее
1…4
5…9
10…15
16…20
21 и более
107
Значения коэффициента раздвижки зерен α для умеренно жестких бетонных смесей принимаются 1,15…1,2, а для жестких – 1,05…1.15. Для подвижных бетонных смесей значения зависят от расхода цемента и принимаются согласно данным табл. П.15.5.
Таблица П.15.5
Коэффициент раздвижки зерен α для пластичных бетонных смесей
Расход
цемента,
кг/м3
250
300
350
400
500
Значения коэффициента α* при В/Ц
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
1,32
1,40
1,50
1,3
1,38
1,46
1,56
1,26
1,36
1,44
-
1,32
1,42
-
1,38
-
Примечание. Если значения расхода цемента и воды не совпадают с табличными, коэффициент α находят интерполяцией или экстраполяцией.
108
ПРИЛОЖЕНИЕ 16
Справочные данные для расчета состава дорожного цементобетона
В бетонных покрытиях на дорогах и аэродромах основным расчетным
напряжением, в отличие от обычного строительного бетона, является напряжение от изгиба, так как дорожное покрытие работает как плита на упругом основании.
Кроме того, дорожный цементобетон должен обладать повышенной морозостойкостью, плотностью и износостойкостью, минимальной усадкой при
твердении, достаточной химической и коррозионной стойкостью.
Дорожный бетон по прочности подразделяют на классы (марки), представленные в табл. П.16.1.
Таблица П.16.1
Классы (марки) дорожного цементобетона
Назначение бетона
Однослойное или верхний слой двухслойного покрытия дорог I и II категорий
Нижний слой двухслойного покрытия
дорог I и II категорий
Однослойное или верхний слой двухслойного покрытия дорог III категории
Нижний слой двухслойного покрытия
дорог III категории
Однослойное или верхний слой двухслойного покрытия дорог IV категории
Нижний слой двухслойного покрытия
дорог IV категории
Минимальный проектный класс (марка,
кгс/см2) бетона по прочности
при изгибе
при сжатии
BBtB 4,0 (50)
В30 (400)
BBtB 3,2 (40)
В22,5 (300)
BBtB 3,6 (45)
В27,5 (350)
BBtB 2,8 (35)
В20 (250)
BBtB 3,2 (40)
В25 (300)
BBtB 2,4 (30)
В15 (200)
Для оснований дорог I…V категорий минимальный проектный класс дорожного бетона должен составлять В5 (75).
Выбор марки дорожного бетона по морозостойкости производят согласно
данным табл. П.16.2.
Таблица П.16.2
Марка дорожного бетона по морозостойкости
Среднемесячная температура
воздуха наиболее холодного периода
От 0 до -10 0С
От -10 до -20 0С
Ниже -20 0С
Марка по морозостойкости
бетон нижнего слоя
бетон однослойных и
двухслойных покрытий
верхнего слоя двухи оснований усоверслойных покрытий
шенствованных дорог
Мрз 100
Не нормируется
Мрз 150
Мрз 50
Мрз 200
Мрз 50
109
Для качественного уплотнения бетонная смесь должна иметь показатели
подвижности или жесткости в зависимости от способа ее уплотнения (табл.
П.16.3).
Таблица П.16.3
Характеристики бетонной смеси в зависимости от способа уплотнения
Способ уплотнения бетонной смеси
Бетоноукладочными машинами
Площадными вибраторами и виброрейками
Уплотнение оснований бетоноукладочными машинами, площадными вибраторами и виброрейками
Подвижность
ОК, см,
не более
2
4
Жесткость
Ж, с,
не менее
15
10
2
25
Как правило, для дорожного бетона используют обычный портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцемент марок не ниже
400, а также дорожный цемент.
В качестве мелкого заполнителя для дорожного цементобетона используется песок преимущественно природного происхождения. Содержание пылевидных и глинистых частиц в песке не должно превышать 2 %, органические
примеси не допускаются.
Крупный заполнитель – щебень (гравий) – изготовляют из прочных горных пород. Морозостойкость щебня должна быть не ниже морозостойкости самого дорожного бетона. Крупный заполнитель не должен содержать пылевидных и глинистых примесей более 1…2 %.
Наибольший размер зерен щебня (гравия) должен быть не более, мм:
- для верхнего слоя двухслойных покрытий ………………………20;
- для однослойных и нижнего слоя двухслойных покрытий …….40;
- для оснований покрытий …………………………………………..70.
Расход воды на 1 м3 бетонной смеси выбирается в зависимости от вида
заполнителя (табл. П.16.4) и впоследствии корректируется при проведении
пробных лабораторных замесов бетона.
Таблица П.16.4
3
Расход воды на 1 м бетонной меси в зависимости от заполнителей
Вид заполнителя
Гранитный щебень
Известковый щебень
Гравий
Мелкий песок и гранитный щебень
Известковый щебень и песок
Расход воды,
л/м3
155
165
145
165
180
При введении в бетонную смесь поверхностно-активных добавок расход
воды уменьшается на 10 л.
110
Водоцементное отношение, необходимое для достижения заданной прочности бетона при изгибе, в зависимости от вида крупного заполнителя определяют по формулам
Rц .изг
В
= 0,45
+ 0,03,
- гранитный щебень:
Ц
Rб .изг
Rц .изг
В
= 0,45
+ 0,07,
- известковый щебень:
Rб .изг
Ц
где Rц.изг – марка цемента по изгибу, кгс/см2;
Rб.изг – заданная марка бетона при изгибе, кгс/см2.
Если марка цемента при изгибе неизвестна, то ее вычисляют по формуле
Rц .изг = 0,08 Rц .сж + 11,
где Rц.сж – марка цемента при сжатии, кгс/см2.
Для обеспечения достаточной морозостойкости дорожного бетона его
В/Ц должно соответствовать значениям, указанным в табл. П.16.5.
Таблица П.16.5
Водоцементное отношение бетонной смеси
в зависимости от климатических условий
Климатические условия
Суровый климат
Умеренный климат
Мягкий климат
Теплый климат
Среднемесячная
температура наиболее
холодного месяца в
году
Ниже -15 0С
От -5 до -15 0С
Ниже -5 0С
Выше 0 0С
Водоцементное
отношение, В/Ц,
не более
0,50
0,53
0,55
0,60
Расчетная величина В/Ц сравнивается с величиной В/Ц из табл. и выбирается наименьшее значение.
Таблица П.16.6
Прочность бетона в разные сроки твердения
Вид цемента
Портландцемент
Шлакопортландцемент,
пуццолановый портландцемент
Прочность бетона в % от R28сут твердения в нормальных условиях при марке цемента 300, 400, 500
Средняя температура бетона, 0С
1
5
10
15
20
Сроки
твердения
бетона,
сутки
3
7
10
12, 14, 17
27, 27, 35
36, 37, 46
17, 21, 22
35, 37, 43
45, 47, 55
24, 30, 29
42, 47, 52
53, 57, 65
28
65, 70, 75
78, 80, 86
90, 91, 95
3
7
10
3, 5, 8
12, 15, 12
17, 22, 25
7, 10, 11
19, 23, 25
26, 32, 35
13, 14, 15
27, 32, 34
36, 44, 45
28
40, 46, 50
58, 68, 70
78, 86, 90
111
33, 37, 34
52, 55, 61
64, 67, 75
100, 100,
100
20, 20, 20
35, 41, 43
47, 54, 55
100, 100,
100
40, 46, 48
59, 64, 68
72, 75, 82
--35, 25, 26
45, 50, 47
56, 68, 60
---
Прочность бетона в зависимости от количества
добавки-ускорителя твердения (CaCl2)
Возраст бетона,
сутки
2
3
5
7
28
Таблица П.16.7
Увеличение прочности бетона
(твердеющего при температуре t = 15…20 0С)
на пуццолановом
на портландцементе
портландцементе
Количество добавки-ускорителя твердения,
% от массы цемента
1
2
1
2
1,4
1,65
1,5
2,0
1,3
1,5
1,4
1,7
1,2
1,3
1,3
1,4
1,15
1,2
1,2
1,25
1,05
1,1
1,1
1,15
Примечания: 1. Ожидаемую прочность бетона устанавливают путем умножения данных
табл. П.16.6 на соответствующие величины табл. П.16.7.
2. Приведенные в этой таблице данные должны быть уменьшены, если бетон
твердеет при температуре 0…5 0С на 25 %; при температуре 5…10 0С – на 15%.
112
ПРИЛОЖЕНИЕ 17
Основные характеристики нефтяных дорожных битумов
(по ГОСТ 22245-90)
В зависимости от глубины проникания иглы при 25 0С вязкие дорожные
нефтяные битумы изготовляют следующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200,
БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130,
БН 60/90.
Физико-химические показатели дорожных битумов представлены
в табл. П.17.1
Таблица П.17.1
Основные требования к нефтяным дорожным битумам
Наименование
показателя
1. Глубина
проникания
иглы, 0,1мм:
при 25 0С
при 0 0С, не
менее
2. Температура размягчения по прибору «кольцо и
шар», 0С, не
ниже
3. Растяжимость, см, не
менее:
при 25 0С
при 0 0С
4. Температура хрупкости,
0
С, не выше
5. Температура вспышки,
0
С, не ниже
6. Индекс
пенетрации
Норма для битума марки
БНД
БНД
БНД
БНД БНД
БН
БН
БН
БН
200/300 130/200 90/130 60/90 40/60 200/300 130/200 90/130 60/90
201-300
131-200
91-130
61-90
40-60
201-300
131-200
91-130
60-90
45
35
28
20
13
24
18
15
10
35
40
43
47
51
33
38
41
45
20
70
6
65
4
55
3,5
45
-
-
80
-
80
-
70
-
-20
-18
-17
-15
-12
-14
-12
-10
-6
220
220
230
230
230
220
230
240
240
От -1,0 до +1,0
Oт -1,5 до +1,0
Битумы марок БН являются менее качественными по сравнению с битумами марок БНД.
Область применения битумов указана в табл. П.17.2.
113
Таблица П.17.2
Область применения битумов
Дорожноклиматическая
зона
Среднемесячные
температуры наиболее
холодного времени года, 0С
I
Не выше -20
II и III
От-10 до-20
II,III,IV
От-5 до -10
IV-V
Не ниже +5
Марка битума
БНД 90/130, БНД 130/200,
БНД 200/300
БНД 60/90, БНД 90/130,
БНД 130/200, БНД 200/300
БНД 40/60, БНД 60/90,
БНД 90/130, БНД 130/200, БН 90/130,
БН 130/200, БН 200/300
БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130,
БН 60/90, БН 90/130
Индекс пенетрации битума определяется по табл. П.17.3.
Температура
размягчения, 0С
Определение индекса пенетрации битума
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
Таблица П.17.3
Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при температуре 25 0С
300
295
290
285
280
275
270
265
260
255
250
245
240
235
230
225
220
215
-2,6
-2,7
-2,8
-2,9
-3,0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-1,8
-1,9
-2,0
-2,1
-2,2
-2,3
-2,4
-2,5
-2,6
-2,7
-2,8
-2,9
-3,0
-
-
-
-
-
-1,1
-1,2
-1,3
-1,4
-1,5
-1,6
-1,7
-1,8
-1,9
-2,0
-2,1
-2,2
-2,3
-2,4
-2,5
-2,6
-2,7
-2,8
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
-0,8
-1,0
-1,1
-1,2
-1,3
-1,4
-1,5
-1,6
-1,7
-1,8
-1,9
-2,0
-2,1
-2,2
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-06
-0,7
-0,8
-0,9
-1,0
-1,1
-1,2
-1,3
-1,4
-1,5
-1,6
+0,8
+0,7
+0,6
+0,5
+0,3
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,6
-0,7
-0,8
-0,9
-1,0
-1,1
+1,4
+1,2
+1,1
+1,0
+0,9
+0,8
+0,7
+0,6
+0,5
+0,3
+0,2
+0,1
0,0
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
+2,0
+1,8
+1,7
+1,5
+1,4
+1,3
+1,2
+1,1
+0,9
+0,8
+0,7
+0,6
+0,5
+0,3
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
+2,4
+2,3
+2,2
+2,1
+1,9
+1,8
+1,7
+1,5
+1,4
+1,3
+1,2
+1,1
+1,0
+0,8
+0,7
+0,6
+0,5
+0,3
+2,9
+2,8
+2,6
+2,5
+2,4
+2,3
+2,2
+2,0
+1,9
+1,8
+1,6
+1,5
+1,4
+1,3
+1,2
+1,0
+0,9
+0,8
-
-
-
+2,9
+2,8
+2,7
+2,6
+2,5
+2,3
+2,2
+2,1
+2,0
+1,8
+1,7
+1,6
+1,5
+1,3
+1,2
-
-
-
-
-
-
-
+2,9
+2,7
+2,6
+2,5
+2,4
+2,3
+2,1
+2,0
+1,9
+1,7
+1,6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+2,9
+2,8
+2,6
+2,5
+2,4
+2,2
+2,1
+2,0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2,9
+2,8
+2,6
+2,5
+2,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+2,8
+2,7
114
Температура
размягчения, 0С
Продолжение табл. П.17.3
Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при температуре 25 0С
210
205
200
195
190
185
180
175
170
165
160
155
150
145
140
135
130
125
35
-2,3
-2,4
-2,5
-2,6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
36
-1,8
-1,9
-2,0
-2,1
-2,2
-2,3
-2,4
-2,5
-2,6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
37
-1,2
-1,3
-1,4
-1,5
-1,7
-1,8
-1,9
-2,0
-2,1
-2,2
-2,3
-2,4
-
-
-
-
-
-
38
-0,7
-0,8
-1,0
-1,1
-1,2
-1,3
-1,4
-1,5
-1,6
-1,7
-1,9
-2,0
-2,1
-2,2
-2,3
-2,4
-
-
39
-0,2
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
-0,8
-0,9
-1,1
-1,2
-1,3
-1,4
-1,5
-1,7
-1,8
-1,9
-2,0
-2,1
-2,3
40
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
-0,9
-1,0
-1,1
-1,2
-1,4
-1,5
-1,6
-1,7
-1,9
41
+0,6
+0,5
+0,4
+0,3
+0,2
0,0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,6
-0,7
-0,8
-1,0
-1,1
-1,2
-1,3
-1,5
42
+1,1
+0,9
+0,8
+0,7
+0,6
+0,5
+0,3
+0,2
+0,1
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,6
-0,7
-0,8
-1,0
-1,1
43
+1,5
+1,4
+1,2
+1,1
+1,0
+0,8
+0,7
+0,6
+0,5
+0,3
+0,2
+0,1
-0,1
-0,2
-0,3
-0,5
-0,6
-0,7
44
+1,9
+1,7
+1,6
+1,5
+1,4
+1,2
+1,1
+0,9
+0,8
+0,7
+0,6
+0,4
+0,3
+0,2
0,0
-0,1
-0,3
-0,4
45
+2,3
+2,1
+2,0
+1,9
+1,7
+1,6
+1,5
+1,3
+1,2
+1,1
+0,9
+0,8
+0,6
+0,5
+0,4
+0,2
+0,1
-0,1
46
+2,6
+2,5
+2,4
+2,2
+2,1
+2,0
+1,8
+1,7
+1,5
+1,4
+1,2
+1,1
+1,0
+0,8
+0,7
+0,6
+0,4
+0,3
47
-
+2,8
+2,7
+2,6
+2,4
+2,3
+2,2
+2,0
+1,9
+1,7
+1,6
+1,5
+1,3
+1,2
+1,0
+0,9
+0,8
+0,6
48
-
-
-
-
+2,7
+2,6
+2,5
+2,3
+2,2
+2,0
+1,9
+1,8
+1,6
+1,5
+1,3
+1,2
+1,0
+0,9
49
-
-
-
-
-
-
+2,8
+2,6
+2,5
+2,3
+2,2
+2,0
+1,9
+1,8
+1,6
+1,5
+1,3
+1,2
50
-
-
-
-
-
-
-
-
+2,8
+2,7
+2,5
+2,3
+2,2
+2,1
+2,0
+1,8
+1,6
+1,5
51
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+2,8
+2,7
+2,5
+2,3
+2,2
+2,1
+1,9
+1,8
52
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+2,7
+2,5
+2,4
+2,2
+2,1
115
Температура
размягчения, 0С
Окончание табл. П.17.3
Индекс пенетрации при глубине проникания иглы при температуре 25 0С
120
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
39
-2,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
40
-2,0
-2,1
-2,2
-2,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
41
-1,6
-1,7
-1,8
-2,0
-2,1
-2,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
42
-1,2
-1,4
-1,5
-1,6
-1,8
-1,9
-2,1
-2,2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
43
-0,9
-1,0
-1,1
-1,3
-1,4
-1,6
-1,7
-1,9
-2,1
-2,3
-
-
-
-
-
-
-
44
-0,5
-0,7
-0,8
-1,0
-1,1
-1,3
-1,4
-1,6
-1,7
-1,9
-2,1
-
-
-
-
-
-
45
-0,2
-0,3
-0,4
-0,6
-0,8
-1,0
-1,1
-1,2
-1,4
-1,6
-1,8
-2,0
-2,1
-
-
-
-
46
+0,1
0,0
-0,1
-0,3
-0,5
-0,6
-0,8
-1,0
-1,1
-1,3
-1,5
-1,7
-1,8
-2,0
-
-
-
47
+0,5
+0,3
+0,2
0,0
-0,2
-0,3
-0,5
-0,6
-0,8
-1,0
-1,2
-1,4
-1,6
-1,8
-2,0
-
-
48
+0,8
+0,6
+0,5
+0,3
+0,1
0,0
-0,2
-0,4
-0,5
-0,7
-0,9
-1,1
-1,3
-1,5
-1,7
-1,9
-
49
+1,0
+0,9
+0,8
+0,6
+0,4
+0,2
0,0
-0,1
-0,3
-0,4
-0,6
-0,8
-1,0
-1,2
-1,4
-1,7
-1,9
50
+1,3
+1,2
+1,1
+0,9
+0,7
+0,5
+0,3
+0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
-1,0
-1,2
-1,4
-1,7
51
+1,7
+1,5
+1,4
+1,1
+1,0
+0,8
+0,6
+0,5
+0,3
+0,1
-0,1
-0,3
-0,5
-0,7
-0,9
-1,2
-1,4
52
+1,9
+1,7
+1,6
+1,4
+1,2
+1,0
+0,9
+0,7
+0,5
+0,3
+0,1
-0,1
-0,2
-0,5
-0,7
-1,0
-1,2
53
-
-
-
+1,7
+1,5
+1,3
+1,2
+1,0
+0,8
+0,6
+0,4
+0,2
0,0
-0,3
-0,5
-0,7
-0,9
54
-
-
-
-
-
+1,5
+1,4
+1,2
+1,0
+0,8
+0,6
+0,4
+0,2
0,0
-0,2
-0,5
-0,7
55
-
-
-
-
-
-
-
+1,5
+1,2
+1,1
+0,9
+0,6
+0,4
+0,2
0,0
-0,3
-0,5
56
-
-
-
-
-
-
-
-
+1,5
+1,3
+1,1
+0,9
+0,7
+0,4
+0,2
-0,1
-0,3
57
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+1,5
+1,3
+1,1
+0,9
+0,6
+0,4
+0,2
-0,1
58
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+1,3
+1,1
+0,9
+0,6
+0,4
+0,1
59
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+1,5
+1,3
+1,1
+0,8
+0,6
+0,3
60
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+1,7
+1,5
+1,3
+1,
+0,8
+0,5
116
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
Основные характеристики асфальтобетона
(по ГОСТ 9128-97)
Асфальтобетон получают уплотнением рационально подобранной асфальтобетонной смеси в нагретом состоянии, состоящей из щебня или гравия,
песка, минерального порошка и битума. При использовании дегтя в качестве
вяжущего уплотненную смесь называют дегтебетоном.
Материал, получаемый смешением битума с минеральным порошком, называют асфальтовым вяжущим, а смесь асфальтового вяжущего с песком –
асфальтовым раствором, или песчаным асфальтобетоном.
Асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны в зависимости от вида минеральной составляющей подразделяются на щебеночные, гравийные и песчаные.
Асфальтобетонные смеси в зависимости от вязкости используемого битума и температуры укладки подразделяются:
- на горячие, приготовленные с использованием вязких и жидких нефтяных дорожных битумов и укладываемые при температуре не менее 120 0С;
- на холодные, приготавливаемые с использованием жидких нефтяных
дорожных битумов и укладываемые при температуре не менее 5 0С.
Горячие смеси и асфальтобетоны в зависимости от размера минеральных
зерен подразделяются:
- на крупнозернистые с размером зерен до 40 мм;
- на мелкозернистые – до 20 мм;
- на песчаные – до 5 мм.
Холодные смеси бывают только мелкозернистые и песчаные.
Горячие асфальтобетоны в зависимости от величины остаточной пористости бывают:
- высокоплотные с остаточной пористостью от 1,0 до 2,5 %;
- плотные
свыше 2,5 до 5,0 %;
- пористые
свыше 5,0 до 10,0 %;
- высокопористые
свыше 10,0 до 18,0 %.
Асфальтобетоны из холодных смесей имеют остаточную пористость
свыше 6,0 % до 10,0 %.
Щебеночные и гравийные горячие смеси и плотные асфальтобетоны в зависимости от содержания в них щебня (гравия) подразделяются на типы:
- А с содержанием щебня свыше 50 до 60 %;
-Б
- свыше 40 до 50 %;
-В
- свыше 30 до 40 %.
Для холодных щебеночных и гравийных смесей установлены типы Бх и Вх.
117
Горячие и холодные песчаные смеси и асфальтобетоны в зависимости от
вида используемого для их приготовления песка бывают следующих типов:
- Г и Гх – на песках из отсевов дробления, а также на смеси отсевов с природным песком (не более 30 %);
- Д и Дх – на природных песках или смесях природного и дробленного
песка (менее 70 % по массе).
В зависимости от показателей физико-механических свойств смеси и асфальтобетоны подразделяют на три марки:
- горячие высокоплотные – I;
- горячие плотные: тип А – I и II марка; тип Б, Г – I, II и III; тип В, Д – II, III;
- пористые и высокопористые – I и II марка;
- холодные – Бх, Вх, Гх – I, II; Дх – II марка.
Вид асфальтобетона принимают в зависимости от характера движения автомобилей, принятой конструкции дорожной одежды, наличия сырьевых материалов, климатических условий района строительства и условий производства
работ.
Наибольшее распространение получили горячие асфальтобетоны. Покрытия из таких асфальтобетонов устойчивы к воздействию автомобилей, атмосферных факторов, легче уплотняются. Асфальтобетон из горячих смесей применяют для строительства верхних и нижних слоев покрытия практически во
всех климатических зонах.
Асфальтобетоны из холодных смесей менее устойчивы к действию автомобилей и атмосферных факторов. Эти смеси могут храниться до 8 месяцев.
Применяют их для покрытия на дорогах с малой интенсивностью движения и
для ремонта асфальтобетонных покрытий.
Рекомендуемое содержание битума в асфальтобетонных смесях и асфальтобетоне в зависимости от их вида и типа представлено в табл. П.18.1.
Таблица П.18.1
Содержание битума в смесях
Вид смесей
Содержание битума, % по массе
1. Горячие:
высокоплотные
плотные типов:
А
Б
В
ГиД
пористые
высокопористые щебеночные
высокопористые песчаные
2. Холодные типов:
Бх
Вх
Гх и Дх
4,0…6,0
4,5…6,0
5,0…6,5
6,0…7,0
6,0…9,0
3,5…5,5
2,5…4,0
4,0…6,0
3,5…5,5
4,0…6,0
4,5…6,5
118
Содержание битума в асфальтобетоне можно определить по величине битумоемкости каждой фракции (табл. П.18.2).
Таблица П.18.2
Битумоемкость различных фракций минеральной части асфальтобетона
Битумоемкость, %, различных фракций, мм
Минеральный
материал
<0,071
0,0710,14
0,140,315
0,3150,63
0,631,25
1,252,5
2,5-5
5-10
1015
1520
Плотный
известняк
16,0
9,4
7,3
7,0
6,0
5,3
4,6
3,2
3,0
2,9
Гранит
18,0
8,4
7,4
6,4
5,9
5,7
5,5
5,2
4,7
4,5
Диорит
16,5
9,5
8,7
7,9
7,0
5,9
5,6
4,5
4,0
3,3
Песчаник
14,0
9,3
8,5
5,8
5,4
5,2
5,0
4,8
4,5
4,0
Известнякракушечник
16,0
9,3
8,5
7,3
7.8
6,3
5,9
-
-
-
Кварцевый песок,
гравий
14,0
7,0
6,1
4,8
4,6
3,8
3,3
2,9
-
-
Металлургический
шлак (кислый)
18,5
10,5
9,0
8,1
7,5
6,8
6,2
5,4
4,8
4,6
Металлургический
шлак (основной)
20,5
13,5
12,0
11,2
10,5
9,3
7,8
7,2
6,1
5,6
Активированный
минеральный
11,0
7,0
5,5
5,1
4,7
порошок
Примечание. Зная битумоемкость каждой фракции материалов и суммарное количество
фракций в смеси, определяют содержание битума. Для этого величины частных остатков (в частях от целого) умножают на величину битумоемкости каждой фракции и произведения складывают.
119
Нормативные показатели физико-механических свойств асфальтобетонов
представлены в табл. П.18.3…П.18.5 в зависимости от их марки и дорожноклиматической зоны строительства.
Таблица П.18.3
Физико-механические свойства высокоплотных и плотных асфальтобетонов
Наименование показателя
Предел прочности при сжатии при температуре + 50 0С,
МПа, не менее, для асфальтобетонов:
высокоплотных
плотных типов:
А
Б
В
Г
Д
Предел прочности при сжатии при + 20 0С для асфальтобетонов всех типов, МПа,
не менее
То же при температуре 0 0С
Водостойкость, не менее:
- плотных асфальтобетонов
- высокоплотных асфальтобетонов
- плотных асфальтобетонов
при длительном водонасыщении
- высокоплотных асфальтобетонов при длительном водонасыщении
Значение для асфальтобетонов марки
II
III
для дорожно-климатических зон
II, III IV, V
I
II, III IV, V
I
II, III IV, V
I
I
1,0
1,1
1,2
-
-
-
-
-
-
0,9
1,0
1,1
-
1,0
1,2
1,3
-
1,1
1,3
1,6
-
0,8
0,9
1,1
1,0
1,1
0,9
1,2
1,3
1,4
1,5
1,0
1,2
1,3
1,4
1,5
0,8
1,0
0,9
1,0
0,9
1,1
1,0
1,1
1,1
1,2
1,1
1,2
2,5
2,5
2,5
2,2
2,2
2,2
2,0
2,0
2,0
9,0
11,0
13,0
10,0
12,0
13,0
10,0
12,0
13,0
0,95
0,90
0,85
0,90
0,85
0,80
0,85
0,75
0,70
0,95
0,95
0,90
-
-
-
-
-
-
0,90
0,85
0,75
0,75
0,75
0,70
0,75
0,65
0,60
0,95
0,90
0,85
-
-
-
-
-
-
Таблица П.18.4
Физико-механические свойства пористых и высокопористых асфальтобетонов
Наименование показателя
Предел прочности при сжатии при температуре + 50 0С,
МПа, не менее
Водостойкость, не менее
Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее
Водонасыщение, % по объему, для
пористых асфальтобетонов
высокопористых асфальтобетонов
120
Значение для марки
I
II
0,7
0,7
0,6
0,5
0,6
0,5
5,0…10,0
10,0…18,0
5,0…10,0
10,0…18,0
Таблица П.18.5
Физико-механические свойства холодных асфальтобетонов
Наименование показателя
Предел прочности при сжатии при
температуре + 20 0С, МПа, не менее
до прогрева:
сухих
водонасыщенных
после длительного водонасыщения
после прогрева:
сухих
водонасыщенных
после длительного водонасыщения
Бх, Вх
Значение для марки и типа
I
II
Гх
Бх, Вх
Гх, Дх
1,5
1,1
0,8
1,7
1,2
0,9
1,0
0,7
0,5
1,2
0,8
0,6
1,8
1,6
1,3
2,0
1,8
1,5
1,3
1,0
0,8
1,5
1,2
0,9
Для получения качественного покрытия смесь, доставляемая к месту укладки, должна иметь температуру не ниже указанной в табл. П.18.6.
Таблица П.18.6
Температура смеси в зависимости от марки битума
Вид смеси
Горячая
Холодная
Температура смеси, 0С
при выпуске
в асфальтоукладчике
из смесителя
при укладке, не ниже
Марка битума
БНД 40/60;
БНД 60/90;
БНД 90/130; БН 60/90;
БН 90/130
СГ 70/130
МГО 70/130
140…160
120
80…100
90…100
5
Рекомендуемые диапазоны полных остатков на ситах для смеси минеральной части асфальтобетона с учетом типа асфальтобетонной смеси и слоев
покрытий представлены в табл. П.18.7 и П.18.8.
121
Таблица П.18.7
Гранулометрические составы минеральной части асфальтобетонов
для верхних слоев покрытий и оснований
Вид и тип
смесей и асфальтобетонов
Содержание в процентах по массе
Размер зерен, мм, мельче
10
5
2,5
1,25 0,63 0,315
Горячие:
- высокоплотные
- плотные типов:
20
15
90…100
70…100
56…100
А
Б
В
Г
Д
90…100
90…100
90…100
-
75…100
80…100
85…100
-
62…100
70…100
75…100
-
А
Б
Холодные типов:
Бх
Вх
Гх и Дх
90…100
90…100
75…85
80…90
62…70
70…77
40…50
50…60
28…50
38…60
20…50
28…60
90…100
90…100
-
85…100
85…100
-
70…100
75…100
-
50…60
60…70
33…46
48…60
62…82
21…38
38…50
40…68
35…50
24…50
18…50
0,14
0,071
12…50
11…28
10…16
10…16
14…22
20…30
20…36
20…55
6…12
10…16
13…20
15…25
25…33
4…10
6…12
8…14
8…16
10…16
14…50
20…60
10…28
14…34
6…16
10…20
4…10
6…12
15…30
30…40
25…55
10…22
23…32
18…43
9…16
17…24
14…30
8…12
12…17
12…20
13…50
Непрерывные зерновые составы
40…50
50…60
60…70
80…100
80…100
28…38
38…48
48…60
65…82
60…93
20…28
28…37
37…50
45…65
45…85
14…20
20…28
28…40
30…50
30…75
Прерывные зерновые составы
80…100
Таблица П.18.8
Гранулометрические составы минеральной части асфальтобетонов
для нижних слоев покрытий и оснований
Вид и тип
смесей
и асфальтобетонов
Плотные типов:
А
Б
Пористые
Высокопористые щебеночные
Высокопористые песчаные
Содержание в процентах по массе
Размер зерен, мм, мельче
5,0
0,63
0,071
40…50
50…60
40…60
40…60
90…100
122
12…50
20…60
10…60
10…60
25…85
4…10
6…12
0…8
4…8
4…10
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
Характеристики теплоизоляционных материалов и изделий
Теплоизоляционными называют материалы, имеющие теплопроводность
не более 0,18 Вт/(м·0С), среднюю плотность не выше 600 кг/м3 и высокую пористость, составляющую до 90…95 % от их объема.
Таблица П.19.1
Сравнительные характеристики стен из различных штучных материалов и
требуемая толщина стены для обеспечения термического сопротивления,
равного 3,15 м2·0С/Вт
Наименование материала
кладки стен
Керамический кирпич
Силикатный кирпич
Пустотелый керамический камень
Силикатный пустотелый
кирпич
Керамзитобетонные стеновые камни
Блоки из неавтоклавного
пенобетона на растворе
Блоки из автоклавного
ячеистого бетона на клею
2
4
Расчетная
теплопроводность,
кладки,
Вт/м·0С
0,81
0,87
Требуемая толщина
однослойной
стены, м
2,55
2,74
10,0
2
0,52
1,64
25
10,0
4
0,76
2,40
1000
25
5,0
10
0,42
1,30
500
25
2,0
12
0,2
0,63
400
500
25
25
2,0
2,5
5
5
0,13
0,16
0,4
0,5
Средняя
плотность,
кг/м3
Морозостойкость,
циклы
Прочность
при сжатии,
МПа
Эксплуатационная
влажность
материала
в стенах, %
1800
1800
25
25
12,5
15,0
1000
25
1500
Таблица П.19.2
Прочностные показатели теплоизоляционных материалов
Материалы
Ячеистый бетон
Пеностекло
Минераловатные плиты на синтетическом
связующем
Асбестосодержащие
Перлитобитумные
Перлитоцементные
Керамические
Древесноволокнистые плиты
Фибролит
Пенопласты
Средняя
плотность,
кг/м3
350
200
200
350
300
300
400
300
400
25
100
123
Прочность, МПа,
при сжатии
при изгибе
0,6
1,0
-
0,7
0,1
0,8
0,8
0,07
0,2…0,4
0,17…0,3
0,15
0,25
0,12
0,7
0,1
-
ПРИЛОЖЕНИЕ 20
Характеристики акустических материалов и изделий
Шум – звуки, вызванные случайными причинами, не несущие полезной
информации и мешающие тому или иному жизненному процессу.
Физической характеристикой уровня звука является его сила в децибелах,
дБ, представляющих собой количество энергии, проносимое звуковой волной
через площадь 1 см2 перпендикулярно направлению распространения звука
за 1 с. Физиологической характеристикой звука служит уровень его громкости
(интенсивности), измеряемый в фонах. Один фон – это уровень громкости звука, для которого уровень звукового давления равногромкого с ним звука частотой 1000 Гц равен 1 дБ.
Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания частотой 16…20000
Гц, особо чувствительными являются частоты 1500…3000 Гц. Уровни громкости звука представлены в табл. 20.1.
Таблица П.20.1
Уровни громкости звука
Характер звука
Порог слышимости
Шелест листьев при слабом ветре
Тишина в аудитории (библиотеке)
Шепот на расстоянии 1 м
Разговор вполголоса
Шум в машинописном бюро
Шум трамвая на узкой улице
Звук автомобильного сигнала на расстоянии 5…7 м
Работа отбойного молотка на расстоянии 1 м
Начало болевых ощущений в ушах
Шум реактивного двигателя на расстоянии 100 м
Уровень громкости
(интенсивности)
звука, дБ (фон)
0
15
20
30
50
70
90
100
110
130
150
Различают шумы воздушные и ударные. Воздушный шум возникает в воздушной среде, воздействует на ограждающие конструкции, приводит их в колебательное движение и тем самым передает звук в соседние помещения с частичным отражением и поглощением. Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.
Акустические материалы – материалы, способные поглощать звуковую
энергию, а также снижать уровень силы и громкости проходящих через них
звуков, возникающих как в воздухе, так и в ограждении.
Звукопоглощающие материалы способны поглощать энергию падающих
на них звуковых волн и служат для защиты от воздушного шума.
124
Основной акустической характеристикой звукопоглощающих материалов
является коэффициент звукопоглощения α, равный отношению количества поглощенной энергии звуковых колебаний к общему количеству падающей энергии:
α = ЕПОГЛ Е .
ПАД
По величине коэффициента звукопоглощения материалы делятся на классы:
первый класс - α свыше 0,8;
второй класс α = 0,4…0,8;
третий класс – α= 0,2…0,4.
Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов представлены в
табл. П.20.2.
Таблица П.20.2
Коэффициент звукопоглощения некоторых материалов
Наименование
Открытое окно
Минеральные плиты «Акмигран»
Фибролит
Древесноволокнистые плиты
Перфорированные листы
Минеральные плиты
Пеностекло с сообщающимися порами
Деревянная стена
Кирпичная стена
Бетонная стена
Коэффициент
звукопоглощения
при 1000 Гц
0
0,7…0,9
0,45…0,50
0,40…0,80
0,4…0,9
0,25…0,4
0,3…0,5
0,06…0,1
0,032
0,015
Звукоизоляционные материалы предназначены в основном для ослабления и защиты от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и
перегородок.
Одной из основных характеристик звукоизоляционных материалов в
конструкциях является динамический модуль упругости ЕД. Чем ниже динамический модуль упругости, тем больше ударных звуковых колебаний поглощает материал.
По величине динамического модуля упругости, определяемой под
удельной нагрузкой 0,002 МПа (2 КПа), звукоизоляционные материалы подразделяют на три группы:
А – материалы с динамическим модулем упругости ЕД < 1,0 МПа;
Б – ЕД = 1,0…5 МПа;
В – ЕД = 5…15 МПа.
125
ПРИЛОЖЕНИЕ 21
Характеристики гидроизоляционных материалов и изделий
Гидроизоляционные материалы предназначены для защиты различных
строительных конструкций, зданий и сооружений от агрессивного воздействия
воды и внешней среды.
Рубероид изготовляют пропиткой кровельного картона легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким
нефтяным битумом с наполнителем и посыпкой.
В зависимости от марки картона, назначения и вида посыпки рубероид
подразделяют на марки, указанные в табл. П.21.1.
Таблица П.21.1
Характеристики рубероида
Марка
рубероида
Марка
картона
РКК-400
400
РКК-350
350
РКЦ-400
400
РКП-350
350
РПП-300
300
РПЭ-300
300
Вид посыпки
Основное назначение
Крупнозернистая с лицевой
стороны и пылевидная или
мелкозернистая с нижней стороны полотна
Крупнозернистая цветная с лицевой стороны и пылевидная
или мелкозернистая с нижней
стороны полотна
Для верхнего слоя кровельного
ковра
Пылевидная или мелкозернистая с обеих сторон полотна
То же
То же
Для верхнего слоя кровельного
ковра с защитным слоем и нижних
слоев кровельного ковра; для рулонной гидроизоляции строительных конструкций
Для нижних слоев кровельного
ковра
То же
Рубероид в зависимости от марки должен соответствовать требованиям,
указанным в табл. П.21.2.
Таблица П.21.2
Основные характеристики рубероида
Наименование показателя
Разрывная сила при растяжении, Н
(кгс), не менее
Масса покровного состава, г/м2, не
менее
Водопоглощение в течение 24 ч, %,
не более
Потеря посыпки, г/образец, не более
Норма для рубероида марок
РКК-400
РКЦ-400
РКК-350
РКП-350
РПП-300
РПЭ-300
333 (34)
313 (32)
274 (28)
216 (22)
225 (23)
800
800
800
800
800
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
3,0*/2.0**
3,0
-
-
-
Примечание: * для марки РКК-400; ** для марки РКЦ-400
126
Асбестоцементные волнистые листы (шифер) – композиционный материал, упрочненный асбестовым волокном.
Выпускаются листы унифицированного, среднего, обыкновенного и усиленного профиля (табл. П.21.3). Листы имеют шестиволновый профиль, высота
волны 28, 32, 40, 45 и 50 мм.
Таблица П.21.3
Технические характеристики волнистых асбоцементных листов
Марка
УВ-6
УВ-7,5
Характеристика
Унифицированный
профиль
Унифицированный
профиль
Средняя
МороПрочность
плотзопри изгибе,
ность,
стойМПа
кг/м3
кость
1700
18,1
25
1750
20,6
50
Размеры, мм
длина
1750
2000
2500
1750
2000
2500
1750
2000
2500
ширина толщина
1125
6,0
1125
7,5
980
1130
1130
5,8
6,0
СВ
Средний профиль
1700
-
25
ВО
Обыкновенный профиль
1700
-
25
1200
686
5,5
ВУ
Усиленный
профиль
1750
-
50
2800
1000
8,0
Сравнительная характеристика основных типов черепицы приведена в
табл. П.21.4.
Таблица П.21.4
Технические характеристики современных типов черепицы
Наименование
черепицы
Морозостойкость, циклы
Водопоглощение
по массе, %
Горючесть
Керамическая пазовая
Цементно-песчаная
Полимерно-песчаная
Стеклянная
Алюминиевая
Металлопластиковая
Из оргстекла
25
50
25
-
5,0
5,0
2,0
~0
~0
~0
~0
Негорючая
Негорючая
Трудногорючая
Негорючая
Негорючая
Негорючая
Сгораемая
127
Срок
службы,
не менее,
лет
100
60
50
100
100
30
10
ПРИЛОЖЕНИЕ 22
Строительные металлы
Положительные свойства металлов:
- высокая прочность;
- тепло- и электропроводность;
- пластичность;
- способность работать при относительно низких и высоких температурах.
Недостатки металлов:
- большая средняя плотность;
- коррозия под действием различных газов и влаги;
- деформации при высоких температурах.
Влияние химических элементов на свойства стали
Присутствие в стали различных примесей ухудшает качество изделий и конструкций.
Кремний и марганец содержатся в металлах в небольшом количестве
(SiO2 < 0,35 %, Mn < 0,9 %). В таких объемах примеси практически не оказывают
существенного влияния на свойства стали.
Фосфор относится к вредным примесям. Он, находясь в состоянии твердого
раствора с ферритом, искажает кристаллическую решетку стали, увеличивает ее
твердость, однако значительно снижает пластичность, способствует получению
крупнозернистых сталей, что ведет к повышению хрупкости и снижению механической прочности. Особенно повышается хрупкость стали при содержании фосфора более 0,2 %, поэтому его содержание не должно быть больше 0,05 %.
Сера является также вредной примесью. Она не растворяется в железе и находится в ней в виде соединения FeS, образующего с железом легкорастворимую
эвтектику с температурой затвердевания 958 0С. Сера уменьшает прочность стали
и повышает ее хрупкость. Стали с примесью серы являются непригодными для горячей механической обработки (прокатки, ковки и др.). Сера также понижает коррозионную стойкость и свариваемость сталей. Ее содержание не должно превышать 0,05 % для мартеновской и 0,06 % для бессемеровской стали.
Влияние кислорода подобно сере – он не растворяется в твердом железе и
находится в стали преимущественно в виде закиси железа FeO. С увеличением содержания кислорода сталь становится хладоломкой, понижается ее ударная вязкость, ухудшается свариваемость.
Легирование стали
Легирующие элементы вводят в конструкционные стали для дополнительного улучшения их свойств (повышение прочности и пластичности, хорошей свариваемости). Они служат добавками-модификаторами, обеспечивающими зарождение и измельчение зерна стали при кристаллизации расплава.
128
Для маркировки легированных сталей приняты следующие обозначения:
А – азот
К – кобальт
Т – титан
Б – ниобий
М – молибден
Ф – ванадий
В – вольфрам
Н – никель
Х – хром
Г – марганец
Р – бор
Ц – цирконий
Д – медь
С – кремний
Ю – алюминий
При маркировке сталей первой цифрой обозначают содержание углерода в
сотых долях процента для конструкционных сталей, и в десятых долях процента
для инструментальных сталей.
В начале марки указывается содержание углерода в сотых долях процента.
Содержание легирующих элементов в процентах ставится после соответствующей
буквы при их содержании более 1 %. Легирующие элементы располагаются последовательно по мере их содержания. Например, сталь марки 12ХН3 означает, что в
ее составе 0,12 % углерода С, 1 % хрома Cr и 3 % никеля Ni.
При суммарном содержании легирующих элементов до 2,5 % стали относят
к низколегированным, от 2,5 до 10 % - к среднелегированным, свыше 10 % - к высоколегированным.
Сталь, применяемая в строительной практике, делится на классы и обозначается буквами: А – стержневая арматура, В – проволока и К – канаты. Характеристики стержневой арматуры приведены в табл. П.22.1 и П.22.2.
Таблица П.22.1
Характеристики стержневой арматурной стали
Класс арматурной
стали
(по ГОСТ 10884-94)
Предел прочности при
растяжении,
МПа
Марки стали
A-I (А240)
A-II (А300)
AС-II (Ас300)
A-III (А400)
A-IV (А600)
AT-IV(Ат600)
AT-IVC (Ат600С)
AT-IVK (Ат600К)
A-V (А800)
Предел
текучести,
МПа
Относительное
удлинение, %
Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп
380
235
25
Ст5сп, Ст5пс, 18Г2С
500
295
19
10ГТ
500
295
25
35ГС, 25Г2С, 32Г28пс
600
390
14
80С, 20ХГ2Ц
900
590
6
590
11
20ГС, 25Г2С, 35ГС, 28С,
27ГС, 10ГС2, 08Г2С,
900
590
11
25С2Р
590
11
23Х2Г2Т
1000
785
7
20ГС, 20ГС2, 10ГС2,
AT-V (Ат800)
1000
785
7…8
28С, 22С
AT-VK (Ат800К)
35ГС, 25С2Р
1000
785
7…8
22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р,
A-VI (А1000)
1250
980
6
20Х2Г2СР
AT-VI (Ат1000)
20ГС, 20ГС2, 25С2Р
1250
980
6…7
AT-VIK (Ат1000К)
20ХГС2
1250
980
6…7
AT-VII (Ат1200)
30ХС2
1500
1175
5…6
Примечание. Индекс Т означает термически упрочненные стали, индекс С – стали упрочненные
вытяжкой; обозначения: кп – кипящая сталь, сп – спокойная сталь, пс – полуспокойная сталь.
129
Стержневая арматура
Диаметр
стержня, мм
6
7
8
10
12
14
16
18
20
22
25
Теоретическая
масса 1 м, кг
0,222
0,302
0,395
0,617
0,888
1,210
1,580
2,000
2,470
2,980
3,850
Диаметр
стержня, мм
28
32
36
40
45
50
55
60
70
80
Таблица П.22.2
Теоретическая
масса 1 м, кг
4,830
6,310
7,990
9,870
12,480
15,410
18,650
22,190
30,210
39,460
Арматурную проволоку делят на обыкновенную (низкоуглеродную), изготовленную из стали класса В-I, и высокопрочную (углеродистую), изготовленную из стали класса B-II.
По форме поперечного сечения проволока бывает гладкой (B-I и B-II) и
периодического профиля (Вр-I и Вр-II). Характеристики проволоки представлены в табл. П.22.3, а канатов – в табл. П.22.4.
Арматурная проволока
Диаметр
стержня, мм
Теоретическая
масса 1 м, кг
3
4
5
6
7
8
0,0555
0,0987
0,1540
0,2220
0,3020
0,3920
130
Таблица П.22.3
Таблица П.22.4
Характеристики арматурных канатов
Класс канатов
К-7
К-19
К-2Х7
К-3Х7
К-3Х19
Диаметр, мм
6
9
12
15
14
18
25
10
13
16,5
20
16,5
20
Площадь сечения
проволоки, мм2
23,0
53,0
93,0
139,0
128,7
101,8
181,6
38,1
67,8
106,2
152,7
108,1
180,9
Разрывное усилие, кН
40,6
93,5
164,0
232,0
236,9
169,7
303,1
74,8
126,4
187,4
269,7
202,1
337,5
Масса 1 м длины,
кг
0,184
0,419
0,736
1,099
1,020
0,800
1,430
0,300
0,580
0,830
1,210
0,850
1,420
Рис. П.22.1. Сортамент профилей проката:
1 – блюмс; 2 – квадратный с закругленными углами; 3 – квадратный; 4 – круглый;
5 – полосовой; 6 – треугольный; 7 – овальный; 8 – полукруглый; 9 – сегментовый;
10 - ромбовидный; 11, 12 – угловой неравнобокий и равнобокий; 13 – швеллер;
14 – двутавр; 15 – тавр; 16 – рельс; 17 – зетовый; 18 – колонный
Характеристики
в табл. П.22.5…22.9.
некоторых
видов
прокатных
сталей
Таблица П.22.5
Характеристика балок двутавровых
Номер балки
10
12
14
16
18
18а
20
20а
Масса 1 м,
кг
9,46
11,5
13,7
15,9
18,4
19,9
21,0
22,7
Номер балки
22
22а
24
24а
27
27а
30
30а
131
Масса 1 м,
кг
24,0
25,8
27,3
29,4
31,5
33,9
36,5
39,2
представлены
Номер балки
33
36
40
45
50
55
60
Масса 1 м,
кг
42,2
48,6
57,0
66,5
78,0
92,6
108,0
Таблица П.22.6
Характеристика швеллеров
Номер профиля
5
6,5
8
10
12
14
14а
16
Масса 1 м,
кг
4,84
5,90
7,05
8,59
10,40
12,30
13,30
14,20
Номер профиля
16а
18
18a
20
20a
22
22a
Масса 1 м,
кг
15,3
16,3
17,4
18,4
19,8
21,0
22,6
Номер профиля
24
24а
27
30
33
36
40
Характеристика стали квадратного профиля
Сторона квадрата,
мм
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
24
25
26
27
28
29
30
Сторона квадрата,
мм
32
34
35
36
38
40
45
46
48
50
52
55
58
60
63
65
70
75
80
85
90
93
95
100
Масса 1 м, кг
0,283
0,385
0,502
0,636
0,785
0,950
1,13
1,33
1,54
1,77
2,01
2,27
2,54
2,82
3,14
3,46
3,80
4,52
4,91
5,30
5,72
6,15
6,60
7,06
132
Масса 1 м,
кг
24,0
25,8
27,7
31,8
36,5
41,9
48,3
Таблица П.22.7
Масса 1 м, кг
8,04
9,07
9,62
10,17
11,24
12,56
15,90
16,61
18,09
19,62
21,23
23,75
26,40
28,26
31,16
33,17
38,47
44,16
50,24
56,72
63,58
67,90
70,85
78,50
Таблица П.22.8
Характеристика стали круглого профиля
Диаметр, мм
Масса 1 м, кг
Диаметр, мм
Масса 1 м, кг
5
5,5
6
6,3
6,5
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
24
25
26
28
30
34
36
38
40
42
0,154
0,186
0,222
0,245
0,260
0,395
0,499
0,616
0,746
0,888
1,040
1,210
1,390
1,580
1,78
2,00
2,23
2,47
2,72
2,98
3,55
3,85
4,17
4,83
5,55
7,13
7,99
8,90
9,87
10,88
45
48
50
53
56
60
63
65
70
75
80
85
90
95
100
110
120
125
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
240
250
12,48
14,20
15,42
17,32
19,33
22,19
24,47
26,05
30,21
34,68
39,46
44,55
49,94
55,64
61,65
74,60
88,78
96,33
104,20
120,84
138,72
157,83
178,18
199,76
222,57
246,62
271,89
298,40
355,13
385,34
Характеристика стали полосового профиля
Ширина
полосы, мм
4
5
20
22
25
28
30
32
36
40
45
50
60
70
80
100
0,63
0,69
0,78
0,88
0,94
1,00
1,13
1,26
1,41
1,57
1,88
2,20
2,51
3,14
0,78
0,86
0,98
1,10
1,18
1,26
1,41
1,57
1,77
1,96
2,36
2,75
3,14
3,02
Масса 1 м полосы, кг, при толщине, мм
6
7
8
9
10
11
0,94
1,04
1,18
1,32
1,41
1,51
1,70
1,88
2,12
2,36
2,83
3,30
3,77
4,71
1,10
1,21
1,37
1,54
1,65
1,76
1,98
2,20
2,47
2,75
3,30
3,85
4,40
5,50
1,26
1,38
1,57
1,76
1,88
2,01
2,26
2,51
2,83
3,14
3,77
4,40
5,02
6,28
133
1,21
1,55
1,77
1,98
2,12
2,26
2,54
2,83
3,18
3,53
4,24
4,95
5,65
7,06
1,57
1,73
1,96
2,20
2,36
2,51
2,83
3,14
3,53
3,92
4,71
5,50
6,28
6,85
1,73
1,90
2,16
2,42
2,59
2,76
3,11
3,45
3,89
4,32
5,18
6,04
6,91
8,65
Таблица П.22.9
12
14
1,88
2,07
2,36
2,64
2,83
3,01
3,39
3,77
4,24
4,71
5,65
6,59
7,54
9,42
2,20
2,42
2,75
3,08
3,30
3,52
3,96
4,40
4,95
5,50
6,59
7,69
8,79
10,99
Широко используются в строительстве
(табл. П.22.10, П.22.11) и электросварные трубы.
горячекатаные
бесшовные
Таблица П.22.10
Характеристика стальных бесшовных горячекатаных труб
Наружный
диаметр, мм
2,5
2,8
25
28
32
38
42
45
50
54
57
60
63,5
68
70
73
76
83
89
95
1,39
1,57
1,76
2,19
2,44
2,62
2,93
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
1,53
1,74
2,02
2,43
2,7
2,91
3,25
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
Масса 1 м трубы, кг, при толщине стенки, мм
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
1,63
1,85
2,15
2,59
2,89
3,11
3,48
3,77
4,00
4,22
4,48
4,81
4,96
5,18
5,4
—
—
—
1,86
2,11
2,46
2,98
3,32
3,58
4,01
4,36
4,62
4,88
5,18
5,57
5,74
6,00
6,26
6,86
7,38
7,9
2,07
2,37
2,76
3,35
3,75
4,04
4,54
4,93
5,23
5,52
5,87
6,31
6,51
6,81
7,1
7,79
8,38
8,98
9,28
2,61
3,05
3,72
4,16
4,49
5,05
5,49
5,83
6,16
6,55
7,05
7,27
7,6
7,93
8,71
9,38
10,04
2,47
2,84
3,33
4,07
4,56
4,93
5,55
6,04
6,41
6,78
7,21
7,77
8,01
8,38
8,75
9,62
10,36
11,10
2,64
3,05
3,59
4,41
4,95
5,36
6,04
6,58
6,99
7,39
7,87
8,48
8,75
9,16
9,5
10,51
11,33
12,14
6,0
7,0
2,81
3,26
3,85
4,74
5,33
5,77
6,51
7,1
7,55
7,99
8,51
9,17
9,47
9,91
10,36
11,36
12,28
13,17
3,11
3,63
4,32
5,35
6,04
6,56
7,42
8,11
8,63
9,15
9,75
10,53
10,88
11,39
11,91
13,12
14,16
15,19
Таблица П.22.11
Характеристика стальных водогазопроводных труб
Условный
проход, мм
6
8
10
15
20
25
32
40
50
70
80
90
100
125
150
Легкие
Толщина
Масса 1 м,
стенки,
кг
мм
1,8
0,37
2,0
0,57
2,0
0,74
2,5
1,16
2,5
1,50
2,8
2,12
2,8
2,73
3,0
3,33
3,0
4,22
3,2
5,71
3,5
7,34
3,5
8,44
4,0
10,85
4,0
13,42
4,0
15,88
Обыкновенные
Толщина
Масса 1 м,
стенки,
кг
мм
2,0
0,40
2,2
0,61
2,2
0,80
2,8
1,28
2,8
1,66
3,2
2,39
3,2
3,09
3,5
3,84
3,5
4,88
4,0
7,05
4,0
8,34
4,0
9,60
4,5
12,15
4,5
15,04
4,5
17,81
134
Усиленные
Толщина
Масса 1 м,
стенки,
кг
мм
2,5
0,47
2,8
0,74
2,8
0,98
3,2
1,43
3,2
1,86
4,0
2,91
4,0
3,78
4,0
4,34
4,5
6,16
4,5
7,88
4,5
9,32
4,5
10,74
5,0
13,44
5,5
18,24
5,5
21,63
Оглавление
Введение …………………………………………………………………………….
РАЗДЕЛ 1
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ……………….
Методические указания к решению задач по разделу 1………………………….
РАЗДЕЛ 2
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ…………...
Методические указания к решению задач по разделу 2………………………….
РАЗДЕЛ 3
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ …………….
Методические указания к решению задач по разделу 3………………………….
РАЗДЕЛ 4
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ …………………………………
Методические указания к решению задач по разделу 4…………………………
РАЗДЕЛ 5
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА ………………………………….
Методические указания к решению задач по разделу 5………………………….
РАЗДЕЛ 6
ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ ………..
Методические указания к решению задач по разделу 6………………………….
РАЗДЕЛ 7
СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ …………………………………………………….
Методические указания к решению задач по разделу 7…………………………
РАЗДЕЛ 8
ТЯЖЕЛЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЕТОН И ДОРОЖНЫЙ ЦЕМЕНТОБЕТОН ….
Методические указания к решению задач по разделу 8………………………….
РАЗДЕЛ 9
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. АСФАЛЬТОБЕТОН ……………
Методические указания к решению задач по разделу 9……………………………
РАЗДЕЛ 10
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ, ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ ……………………………………………………………………….
Методические указания к решению задач по разделу 10………………………..
РАЗДЕЛ 11
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПЛАСТМАССЫ …….
Методические указания к решению задач по разделу 11………………………..
РАЗДЕЛ 12
МЕТАЛЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ………………………………………………….
Методические указания к решению задач по разделу 12………………………..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………..
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ….
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Основные физико-механические свойства строительных материалов …………
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Атомные массы элементов, входящих в состав строительных материалов ……
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Формулы для определения коэффициента теплопроводности ………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками …..
135
3
4
8
15
16
21
22
26
27
30
33
40
43
47
48
51
54
61
63
70
72
75
77
79
81
85
85
86
87
87
88
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Нормативные требования к керамическому кирпичу (по ГОСТ 530-2007) …….
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Зависимость основных свойств древесины от влажности ………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Диаграмма Н.Н. Чулицкого для определения равновесной влажности древесины
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Условное обозначение керамических изделий (по ГОСТ 530-2007) …………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Нормативные требования к строительному гипсу ……………………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Нормативные требования к воздушной строительной извести ………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Нормативные требования к цементам …………………………………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Нормативные требования к песку для строительных работ …………………….
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
Нормативные требования к щебню и гравию для строительных работ ………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 14
Характеристики строительных растворов …………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 15
Справочные данные для расчета состава тяжелого бетона ………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 16
Справочные данные для расчета состава дорожного цементобетона …………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 17
Основные характеристики нефтяных дорожных битумов (по ГОСТ 22245-90)….
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
Основные характеристики асфальтобетона (по ГОСТ 9128-97) ………………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
Характеристики теплоизоляционных материалов и изделий …………………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 20
Характеристики акустических материалов и изделий ……………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 21
Характеристики гидроизоляционных материалов и изделий …………………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 22
Строительные металлы ………………………………………………………………
89
90
91
92
94
96
97
99
101
104
106
109
113
117
123
124
126
128
Учебное издание
Чернушкин Олег Аркадьевич, Усачев Александр Михайлович ,
Черкасов Сергей Васильевич
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
(контрольные задачи и методические указания по их решению)
Учебное пособие
Редактор Акритова Е.В.
Подписано в печать 26.07.2011 г. Формат 60×84 1/16. Уч.- изд.л. 8,5.
Усл. -печ.л. 8,6. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № ____
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы и учебно-методических пособий
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
394006 Воронеж, 20-летия Октября, 84
136
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
190
Размер файла
1 711 Кб
Теги
271, технология, конструкционных, материалы, материаловедению
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа