 |
Лабораторные работы (для дистанционного обучения)
|
|
|
|
Расчет основных свойств строительных материалов
Пользуясь материалами лекционного курса и учебной литературой, рассчитать следующие показатели основных свойств строительных материалов для следующих вариантов.
Вариант 1) Масса образца камня в сухом состоянии 50г. Определить массу образца после насыщения его водой, а также истинную плотность, если известно, что водонасыщение по объему равно 18%, пористость камня 25% и средняя плотность 1,8 г/см3.
Вариант 2) Камневидный материал в виде образца кубической формы, ребро которого равно 6,5 см, в воздушно-сухом состоянии имеет массу 495г. Определить коэффициент теплопроводности.
Вариант 3) Образец природного камня, пористость которого отлична от 0, весит на воздухе 39 г. Поверхность его покрыли парафином, после чего его вес в воде, определенный путем гидростатического взвешивания, составил 19,7г. Парафина израсходовано 0,7г, плотность парафина 0,9г/см3. Определить среднюю плотность камня.
Определение расхода материалов для получения воздушных вяжущих веществ
Рассчитать количество материалов для получения воздушных вяжущих веществ. Варианты:
Вариант 1) Сколько получится известкового теста, содержащего 50% воды, из 20т извести-кипелки, имеющей активность 85%?. Атомные массы элементов: Са –40, О –16, Н –1.
Вариант 2) Определить количество полуводного гипса СаSО4·0,5Н2О, которое получится после термической обработки 15т гипсового камня СаSО42·Н2О. Атомные массы элементов: Са –40, S –32, О –16, Н –1.
Вариант 3) Вычислить количество связанной воды в % и количество СаSО4·2Н2О при полной гидратации 5т полуводного гипса. Атомные массы элементов: Са –40, S –32, О –16, Н –1.
Определение количества воды гидратации для твердения цемента
|
|
|
Рассчитать количество воды гидратации для твердения цемента. Варианты:
Вариант 1) Рассчитать теоретически требуемое водоцементное отношение для полного обеспечения реакции между цементом и водой, если цемент содержит: С3S –60%, C2S – 20%, C3A –8%, C4AF –12%. Атомные массы элементов: Са – 40, О - 16%, Si – 28, Al –27, H – 1, Fe –56.
Вариант 2) Рассчитать теоретически требуемое водоцементное отношение для полного обеспечения реакции между цементом и водой, если цемент содержит: С3S –55%, C2S – 23%, C3A –9%, C4AF –13%. Атомные массы элементов: Са – 40, О - 16%, Si – 28, Al –27, H – 1, Fe –56.
Вариант 3) Рассчитать теоретически требуемое водоцементное отношение для полного обеспечения реакции между цементом и водой, если цемент содержит: С3S –64%, C2S – 18%, C3A –7%, C4AF –11%. Атомные массы элементов: Са – 40, О - 16%, Si – 28, Al –27, H – 1, Fe –56.
Расчет показателей свойств бетона и железобетона
Используя данные лекционного курса и учебной литературы, рассчитать показатели свойств бетона и железобетона. Варианты:
Вариант 1) Изготовлена серия образцов тяжелого бетона для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии попеременному замораживанию и оттаиванию. Выяснить, имеет ли указанный бетон марку по морозостойкости F 100, если после 100 циклов замораживания-оттаивания значение среднего предела прочности при сжатии в серии образцов составило 16,7 МПа, а среднее значение Rсж образцов, не подвергавшихся замораживанию-оттаиванию, в эквивалентном возрасте составило 22 МПа.
Вариант 2) При испытании кубов тяжелого бетона с ребром 15см через 20 суток их твердения в нормальных условиях разрушающая нагрузка оказалась равной 75000 кгс. Установить класс прочности бетона В. Начертить график роста прочности бетона во времени, вычислив их после 3, 28, 100 и 200 суток твердения.
Вариант 3) Железобетонная колонна была испытана на прочность молотком Кашкарова. Диаметр отпечатка на бетоне составил 9 мм, на эталонном стержне – 4,5 мм. Используя рис.1., определить прочность и класс бетона, использованного для данной железобетонной колонны.
|
|
|
Определение расхода материалов для битумосодержащих веществ
Используя данные лекционного курса и учебной литературы, рассчитать расходы материалов для получения следующих битумосодержащих веществ. Варианты:
Вариант 1) Приготовить 200 кг битумного лака по следующему рецепту (%): битум – 18,18; гудрон – 22,75; канифоль – 18,18; уайт-спирит –40,91.
Вариант 2) Подсчитать расход материалов для изготовления 1000кг мастики для приклейки рубероида к бетонному основанию (состав мастики: битум 70-90%, наполнитель – 10-30%).
Вариант 3) Определить количество составляющих материалов для произ-водства 300т асфальтобетона, если известно, что на 1т минеральной части расходуется 22% минерального порошка, 50% щебня и 6,1% битума.
Рисунок 1. Тарировочная кривая для определения прочности молотком
Кашкарова
ГЛОССАРИЙ
В предлагаемом глоссарии приводятся и разъясняются основные термины и определения строительного материаловедения.
Истинная плотность - масса материала в единице объема в абсолютно плотном состоянии.
Средняя плотность - масса материала в единице объема в естественном состоянии.
Насыпная средняя плотность – это средняя плотность рыхлых сыпучих материалов, определяемая без вычета пустот между их частицами.
Пористостью называют отношение объема пор к общему объему материала.
Водопоглощением называют способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней.
Водостойкость – это способность материала при насыщении водой сохранять основные физико-механические свойства.
Влажностью называют весовое содержание воды в материале, выраженное в процентах.
Водопроницаемость – способность материала пропускать через себя воду под давлением.
Водонепроницаемостью называется способность материала не пропускать воду под давлением.
Морозостойкостью считают способность материала в водонасыщенном состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.
|
|
|
Марка материала по морозостойкости - наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают водонасыщенные образцы материала без снижения прочности при сжатии более 15%, и потери массы более 5%.
Прочность - способность материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от внешних нагрузок.
Твердостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого вещества.
Истираемость – свойство материала уменьшаться в объеме и массе вследствие разрушения поверхностного слоя под действием истирающих усилий.
Упругость - свойство материала деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать форму и размеры после прекращения действия внешних сил.
Пластичность - свойство твердого тела изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь. После снятия нагрузки первоначальная форма и размеры тела не восстанавливаются.
Теплопроводность -способность материалов передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.
Теплоемкость - свойство материалов поглощать определенное количество тепла при нагревании.
Огнестойкость - свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени.
Огнеупорность - свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь.
Химическая или коррозионная стойкость - способность материала противостоять агрессивному воздействию кислот, щелочей, солей или газов.
Биостойкость – способность материалов сохранять свою прочность при контакте с живыми организмами, т.е. не являться для них питательной средой.
Долговечность -способность материалов длительно выдерживать воздействие всей суммы атмосферных факторов (температуры, влажности, воздействия агрессивных веществ и др.).
|
|
|
Керамическими называют каменные изделия, получаемые из минерального сырья путем формования и обжига его при высокой температуре.
Глины - природные водные алюмосиликаты общей формулой Аl2O3 ·SiO2 ·nH2O с разными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние.
Усадка глин – уменьшение размеров глиняного сырца при сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка).
Отощающие добавки - вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин.
Порообразующие добавки -вводятся для повышения пористости керамического черепка и улучшения спекаемости глин.
Пластифицирующие добавки -вводятся для повышения пластичности
глин, бетонов, строительных растворов.
Глазури представляют собой минеральные стекла, используемые для поверхностного покрытия керамических изделий и образующие блестящую пленку, цветную или бесцветную, прозрачную или непрозрачную (глухую).
Ангобы представляют собой красочные составы из белой или цветной глины, образующие матовую пленку на поверхности керамических изделий.
Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, обладающие по мере постепенного увеличения вязкости механическими свойствами, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное является обратимым.
Минеральными вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, способные при смешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое под влиянием физико-химических процессов, постепенно затвердевая, приобретает камневидное состояние.
Воздушные вяжущие вещества способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе.
Гидравлические вяжущие вещества твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.
Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара при давлении 0,8 – 1,3 МПа и температуре 175 - 200о, затвердевать с образованием прочного камня.
Известковые вяжущие вещества получают умеренным обжигом, не доводимым до спекания, карбонатных пород (известняка, мела, ракушечника и др.).
Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие вещества, получаемые тепловой обработкой сырья с последующим помолом, состоящие в основном из сульфатов кальция.
Магнезиальные вяжущие вещества – тонкие порошки, главной составной частью которых является окись магния.
|
|
|
Жидкое (растворимое) стекло представляет собой водный раствор силикатов натрия или калия общей формулой R2O · mSiO2, где m – модуль стекла, а R – Na или К.
Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, представляющее собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера, получаемого обжигом до спекания сырьевой смеси надлежащего состава, и содержащего в основном силикаты кальция.
Алит (трехкальциевый силикат 3CaO·SiO2) – минерал, входящий в состав портландцемента.
Белит (двухкальциевый силикат 2CaO·SiO2) -минерал, входящий в состав портландцемента.
Трехкальциевый алюминат 3CaO·Al2O3 -минерал, входящий в состав портландцемента.
Четырехкальциевый алюмоферрит 4CaO·Al2O3·Fe2O3 -минерал, входящий в состав портландцемента.
Марка портландцемента – характеристика, которую устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 4´4´16см и сжатии их половинок. Образцы изготавливают из цементно-песчаного раствора состава цемент: песок как 1: 3 с В/Ц, определяемым стандартным испытанием на расплыв конуса, и испытывают через 28 суток нормального твердения (т.е. при комнатной температуре и влажности, близкой к 100%.).
Нормальная густота – водопотребность цементного (или другого) теста, отвечающая стандартной текучести и выраженная водоцементным (водовяжущим) отношением в процентах.
Быстротвердеющие цементы – это цементы, отличающиеся повышенной прочностью при сжатии в возрасте от 1 до 3 суток.
Сульфатостойкий портландцемент - изготавливается на основе клинкера нормированного минерального состава (с пониженным содержанием алита и трехкальциевого алюмината) и предназначается для конструкций, обладающих коррозионной стойкостью при воздействии сульфатных вод.
Пластифицированный портландцемент - представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с гипсом и пластифицирующей добавкой и обладающий повышенной подвижностью.
Гидрофобный портландцемент - представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с гипсом и гидрофобной добавкой в количестве 0,06…0,3% от массы цемента и обладающий водоотталкивающими свойствами.
Тампонажные цементы используют для цементирования нефтяных скважин с целью изоляции нефтеносных слоев от водоносных, а также для отделения нефтеносных слоев друг от друга при многопластовых залежах нефти.
Пуццолановый портландцемент изготавливают путем совместного помола портландцементного клинкера с гипсом и активной минеральной добавкой природного происхождения, причем добавок осадочного происхождения должно содержаться 20…30%, а добавок вулканического происхождения – 25…40%.
Шлакопортландцемент получают путем совместного помола портландцементного клинкера с гипсом и доменным гранулированным шлаком в количестве от 21 до 80%.
Глиноземистый цемент – продукт тонкого измельчения глиноземистого клинкера, получаемого обжигом сырьевой смеси из известняков и бокситов при температуре 1300…1400о.
Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя – песка, крупного заполнителя – щебня или гравия, а в необходимых случаях – специальных добавок.
Бетонной смесью называется рационально составленная и однородно перемешанная смесь компонентов бетона до начала схватывания и твердения входящего в нее вяжущего.
Классом бетона по прочности на сжатие В называют предел прочности на сжатие в МПа эталонных 28-суточных образцов с ребром 15 см, с обеспеченностью 0,95.
Песок - рыхлая смесь зерен с крупностью от 0,16 до 5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения горных пород (естественные пески) или при их дроблении (искусственные пески).
Гравий - рыхлая смесь зерен с размером частиц от 5 до 70 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения горных пород.
Щебень - материал, образующийся при дроблении горных пород и имеющий размеры от 5 до 70 мм.
Железобетон - сочетание бетона со стальной арматурой, монолитно соединенных и совместно работающих в конструкции.
Строительный раствор – это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего, воды, мелкого заполнителя – песка и добавок, улучшающих свойства растворов.
Металлы – вещества, характерными признаками которых при обычных условиях являются высокая прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, называемый металлическим.
Сплавы – твердые или жидкие системы, образующиеся при сплавлении нескольких металлов или металлов с неметаллами.
Чугун – сплав железа с углеродом (от 2 до 6,67%), содержащий примеси кремния, марганца, фосфора, серы и др.
Сталь – ковкий сплав железа с углеродом (до 2,14 %).
Латунь – это сплав меди с цинком.
Бронзы – сплавы меди с оловом, марганцем, алюминием и другими элементами.
Силумины - сплавы алюминия с кремнием.
Дюралюмины (дюрали) - сплавы алюминия с небольшим количеством меди (до 4%) и магния (до 1%).
Автоклавные материалы – это бесцементные материалы, изготовляемые из сырьевой смеси, содержащей известь (гашеную или негашеную), кварцевый песок и воду, которые образуют в процессе автоклавной обработки при температуре 175-200оС и давлении 0,8-1,3 МПа гидросиликаты кальция.
Силикатный кирпич изготавливается из смеси кварцевого песка (92…94%) и извести (6…8%) с небольшим количеством воды (7…9% от массы сырьевой смеси) путем прессования под давлением 15…20 МПа и последующего твердения в автоклаве.
Теплоизоляционные материалы – строительные материалы, имеющие небольшую среднюю плотность и теплопроводность, и применяемые с целью уменьшения теплообмена с окружающей средой.
Древесиной называется освобожденная от коры ткань древесных волокон, находящаяся в стволе дерева.
Антисептики – вещества, предотвращающие гниение древесины, безвредные для людей и животных, не понижающие прочность древесины и не вызывающие коррозию металлических креплений.
Антипирены – вещества, которые используют для защиты древесины от сгорания.
Полимерными называются материалы, в состав которых в качестве основного компонента входят высокомолекулярные органические вещества – полимеры.
Полимеризация – процесс соединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) без выделения побочных продуктов. Ускоряют процесс полимеризации повышением температуры, воздействием света и введением специальных добавок – катализаторов.
Поликонденсация – процесс соединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) с выделением низкомолекулярных продуктов.
Битумами называются смеси углеводородных веществ и их неметаллических производных, способные в зависимости от температуры изменять свои физико-механические свойства.
Дегти представляют собой густую вязкую массу черно-коричневого цвета, образующуюся при нагревании без доступа воздуха твердых органических материалов (каменного и бурого угля, торфа, древесины и др.).
Асфальтобетоны – материалы, изготавливаемые из асфальтового вяжущего, представляющего собой смесь битума с тонкомолотым минеральным порошком, крупного заполнителя – гравия или щебня и мелкого заполнителя – песка.
Мастиками называются смеси битума или дегтя с минеральными наполнителями: пылевидными (цементом, золой, мукой из известняка, мела, доломита и др.) и волокнистыми (асбестом, минеральной ватой и др.).
|
|
|
