 |
Решение задач по теме «Цемент»
|
|
|
|
3.6.1 Определить содержание химически связанной воды для цементного камня, приготовленного из портландцемента, имеющего минералогический состав:
C3S – 50%, C2S – 25%, C3A – 5%, C4AF – 18%.
Решение
Условно принимаем, что в процессе твердения портландцеметного клинкера происходят следующие реакции:
1) 3СаО SiO2+ 5Н2О=2СаО SiO2∙4 Н2О +Са(ОН)2;
-24-
2) 2СаО SiO2+ 2Н2О=2СаО SiO2∙2 Н2О;
3) 3СаО Al2O3+6 Н2О=3СаО Al2O3∙6 Н2О;
4) 4СаО Al2O3 Fe2O3+ 2Н2О=3СаО Al2O3 ∙ Н2О+СаО Fe2O3∙ Н2О.
Процентное содержание воды в каждом соединении будет:
1) Для 3СаО SiO2+ 5Н2О:
3(40+16)+(28+32)+5(2+10)=318, 5(2+16),
В=90∙100/318=28,3%.
2) Для 2СаО SiO2+ 2Н2О:
2(40+16)+(28+32)+2(2+16)=208, 2(2+16)=36,
В=36∙100/208=17,3%.
3) Для 3СаО Al2O3+6 Н2О:
3(40+16)+(53,94+48)+6(2+16)=378, 6(2+16)=108,
В=168∙100/378=28,5%.
4) Для 4СаО Al2O3 Fe2O3+ 2Н2О:
4(40+16)+(53,94+48)+(11,68+48)+2(2+16)=633, 2(2+16)=36,
В=36∙100/633=2,68%.
Количество воды для твердения данного состава цемента:
1) Для C3S – 50%, В=50∙28,3/100=14,15%;
2) Для C2S – 25%, В=25∙17,3/100=4,3%;
3) Для C3A – 5%, В=5 ∙28,3/100=1,4%;
4) Для C4AF – 18%, В=18∙5,68/100=1,02%.
Всего воды
В=14,15+4,3+1,4+1,02=20,87%.
3.6.2 Определить пористость затвердевшего цементного теста, если оно содержит 42% воды. Для прохождения реакций при твердении цемента требуется 18% воды.
Истинная плотность цемента ρ =3,05 г/см3.
-25-
Решение
Цементное тесто состоит из 1 части цемента и 0,42 части воды по массе.
Абсолютный объём, занимаемый цементным тестом
Vа.ц..т=1/3,05+0,42=0,33+0,42=0,75
Абсолютный объём, занимаемый цементным камнем
Vа.ц..к=1/3,05+0,18=0,33+018=0,51
Пористость цементного камня
П=1- Vа.ц..к / Vа.ц..т=1-0,51/0,75=1-0,68=0,32
Пористость цементного камня П=32%.
Бетон
Бетоном называют искусственные материалы, получаемые в результате затвердевания рационально подобранной, тщательно перемешанной и хорошо уплотнённой смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей.
|
|
|
Состав бетона принято выражать соотношением между массой цемента, песка, щебня
(ил гравия) и воды в виде 1: X:Y и В/Ц. Здесь масса цемента принята за единицу, X и Y соответственно число частей мелкого (песка) и крупного (щебня или гравия) заполнителя на 1 часть массы цемента. В/Ц – водоцементное отношение по массе.
Состав бетона можно выражать также соотношением между объёмом цемента, песка, щебня (гравия), воды и расходом материалов в «кг» на 1м3 уложенной и уплотнённой бетонной смеси.
Различают номинальный (расчётный) и полевой (производственный) составы бетона. Состав бетона, установленный в лабораторных условиях на заполнителях, высушенных до постоянного веса, называется номинальным составом. На строительстве применяют заполнители с естественной влажностью, поэтому номинальный состав пересчитывают на полевой.
Прочность бетона характеризуется его маркой, т.е. пределом прочности на сжатие бетонных образцов –кубов с ребром 15см, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и
-26-
испытанных после 28-суточного твердения при нормальных условиях.
Прочность бетона в зависимости от цементно-водного отношения (Ц/В) выражается уравнением при В/Ц>0,4
Rб=А Rц(Ц/В-0,5),
где Rц – активность цемента, МПа, кгс/см2;
А – коэффициент качества заполнителей (для рядовых заполнителей А=0,6).
Нарастание прочности во времени приближенно может быть выражено логарифмической зависимостью
Rn= R28∙lg n/ lg28,
где Rn и R28 – предел прочности при сжатии в возрасте соответственно «n» и 28суток.
Расчёт состава бетона для пробных замесов производят в такой последовательности: вычисляют водоцементное отношение (В/Ц); определяют водопотребность бетонной смеси В в литрах на 1м3; вычисляют расход цемента Ц в килограммах на 1м3; вычисляют расход щебня (гравия) Щ(Г)и песка в килограммах на 1м3.
|
|
|
Состав бетона, полученный путём предварительного расчёта, уточняют по результатам испытаний контрольных образцов.
Объём уплотнённой бетонной смеси меньше суммы объёмов сухих составляющих. При перемешивании бетонной смеси более мелкие зёрна песка разместятся в пустотах щебня или гравия, поэтому
Vб < (Vц+ Vп+ Vщ),
где Vб – объём бетонной смеси, м3;
Vц, Vп, Vщ – насыпные объёмы сухих составляющих (цемента, песка, щебня), м3.
Введя коэффициент выхода бетона β, можно записать
Vб =β (Vц+ Vп+ Vщ),
или β= Vб (Vц+ Vп+ Vщ),
при этом Vц =Ц/ ρн.ц, Vп =Ц/ ρн.п, Vщ =Ц/ ρн.щ,
-27-
где Ц, П, Щ – насыпные массы цемента, песка и щебня;
ρн.ц, ρн.п, ρн.щ – насыпные плотности сухих материалов (цемента, песка, щебня), кг/м3.
Коэффициент выхода бетона меньше единицы и находится в зависимости от качества и пустотности заполнителей в пределах от 0,6 до 0,75. Зная расход материалов (по объёму) на 1м3 бетона можно определить коэффициент выхода по формуле
β =1м3/(Vц+ Vп+ Vщ),
или β=1000/(Ц/ ρн.ц+ Ц/ ρн.п + Ц/ ρн.щ).
Примечание. Стандартные насыпные плотности материалов:
Цемента - ρн.ц=1300 кг/м3=1,3г/см3=1,3г/л;
Песка - ρн.п=1500 кг/м3=1,5г/см3=1,5г/л;
Щебня - ρн.щ=1400 кг/м3=1,4г/см3=1,4г/л.
Решение задач по теме «Бетон»
4.1.1 Состав бетона по массе 1: X:Y=1:2:4. Выразить этот состав по объёму, принимая насыпные (массы) плотности цемента, песка и щебня соответственно 1200, 1600, 1370 кг/м3.
Решение
Состав бетона по массе
1: X:Y=1:П/Ц:Щ/Ц= 1:2:4
Перевод состава бетона по массе в состав бетона по объёму
1: X:Y=1: Vп/ Vц: Vщ / Vц = 1: П ρн.ц / Ц ρн.п : Щ ρн.ц / Ц ρн.щ;
1: X:Y=1: X ρн.ц / ρн.п : Y ρн.ц / ρн.щ;
1: X:Y=1: 2∙1,2/1,6:4∙1,2/1,37;
1: X:Y=1: 1,5: 3,5.
-28-
4.1.2 Определить расход материалов на 1м3 бетона при номинальном составе по массе 1:1,93:4,13 и В/Ц=0,57.
Насыпная плотность (средняя) бетона ρm.б=2370 кг/м3.
Решение
Расход цемента:
Ц= ρm.б/(1+ В/Ц +Y+ В/Ц),
Ц=2370/(1+1,93+4,13+0,57)=311кг
Расход песка, щебня и воды
П= X∙Ц =1,93∙311=612кг,
Щ= Y∙Ц=4,13∙311=1280кг,
В= 0,57∙Ц=0,57∙311=177,3л.
4.1.3 Определить коэффициент выхода бетона. Фактический расход материалов на 1м3 бетона составляет: цемента – 250кг, песка – 400кг, щебня – 1300кг, воды – 100кг.
|
|
|
Материалы, входящие в состав бетона, взяты с насыпными плотностями ρн.ц=1,3г/см3, ρн.п=1,5г/см3, ρн.щ=1,4г/см3.
Решение
Коэффициент выхода бетонной смеси
β =1000/(Vц+ Vп+ Vщ)= 1000/(Ц/ ρн.ц+ Ц/ ρн.п + Ц/ ρн.щ),
β=1000/(250/1,3+400/1,5+ 1300/1,4)=0,72.
4.1.4 Рассчитать расход материалов на один замес бетоносмесителя с ёмкостью смесительного барабана 1200л, если расход материалов на 1м3 бетона составляет: цемента – 312кг, воды – 153л, песка – 612кг, щебня – 1296кг.
Средние плотности влажного песка и щебня соответственно принять 1,6 и 1,495кг/л. Насыпная плотность цемента 1,3кг/л.
-29-
Решение
Коэффициент выхода бетонной смеси
β =1000/(Ц/ ρн.ц+ Ц/ ρн.п + Ц/ ρн.щ),
β=1000/(312/1,3+612/1,6+1296/1,495)=0,67.
Расход материалов на один замес бетоносмесителя:
- цемента
Ц= Vб β Ц/1000=1200∙0,67∙312/1000=262кг,
- воды
В= Vб β В/1000=1200∙0,67∙153/1000=127,8л,
- песка
П= Vб β П/1000=1200∙0,67∙612/1000=515кг,
- щебня
Щ= Vб β Щ/1000=1200∙0,67∙1296/1000=1088кг.
-30-
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ» ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 270837 «СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГОРОДСКИХ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
1 Физические свойства материалов: плотность истинная и средняя, пористость, пустотность, водопоглощение, водостойкость, влажность, морозостойкость,
водопроницаемость. Привести примеры.
2 Механические свойства материалов: прочность (формулы прочности при сжатии, изгибе, растяжении, образцы для испытания, понятие о марке и прочности); упругость, пластичность, дробимость, истираемость, хрупкость. Привести примеры.
3 Химические свойства: адгезия, коррозийная стойкость, растворимость. Привести примеры.
4 Виды горных пород. Добыча и переработка. Приёмка материалов.
5 Изделия из камня: бутовый камень, шашка для мощения, брусчатка, бортовой камень, парапетные и тротуарные плиты.
6 Свойства и требования к песку, щебню, гравию.
|
|
|
7 Виды и свойства керамических материалов. Применение.
8 Клинкерный дорожный кирпич. Свойства. Применение.
9 Керамический щебень и гравий. Свойства. Применение.
10 Разновидности шлаков. Свойства. Применение.
11 Требования к шлаковому щебню.
12 Ситаллы и шлакоситаллы.
13 Классификация органических вяжущих. Применение в строительстве.
14 Битумы нефтяные вязкие, требования к ним.
15 Нефтяные жидкие битумы. Получение. Марки. Применение в строительстве.
16 Каменноугольные дорожные дёгти. Свойства. Применение.
17 Дорожные эмульсии: прямые и обратные. Свойства. Применение.
18 Свойства вязких битумов, их марки.
19 Виды асфальтобетоннных смесей. Требования к укладке.
20 Требования к песку, щебню, битуму, минеральному порошку.
21 Структура и свойства асфальтобетона: морозостойкость, остаточная пористость, коэффициент сцепления, водостойкость, прочность.
-1-
22 Горячий асфальтобетон (ГАБ). Состав, требования, свойства.
23 Тёплый асфальтобетон (ТАБ). Состав, требования, свойства.
24 Холодный асфальтобетон (ХАБ). Состав, требования, свойства.
25 Изготовление ГАБ. Укладка и уплотнение ГАБ, ТАБ, ХАБ.
26 Литой асфальт. Состав, укладка в покрытие, достоинство и недостатки.
27 Чёрный щебень.
28 Испытание асфальтобетона. Контроль качества.
29 Дёгтебетон. Состав, свойства, применение.
30 Регенерация асфальтобетона.
31 Виды минеральных вяжущих. Применение в строительстве.
32 Известь воздушная. Сырьё, виды, применение.
33 Гидравлическая известь. Сырьё, твердение, получение.
34 Портландцемент. Сырьё, свойства, применение.
35 Разновидности портландцемента: быстротвердеющий, гидрофобный, пластифицированный, пуццолановый, сульфатостойкий, шлакопортландцемент.
36 Специальные виды цемента: глинозёмистый, безусадочные и расширяющиеся.
37 Виды арматурной стали. Марки. Защита от коррозии.
38 Чёрные и цветные металлы.
39 Виды бетонов. Применение. Требования к материалам для тяжёлых бетонов.
40 Свойства бетонной смеси.
41 Свойства затвердевшего бетона: прочность, водонепроницаемость, плотность, огнестойкость, морозостойкость, усадка и расширение, коррозийная стойкость.
42 Укладка и уплотнение бетона. Уход за бетоном в летнее и зимнее время.
43 Контроль качества бетона. Испытание бетона.
44 Специальные виды бетонов: дорожный, гидротехнический, фибробетон, бетонополимер.
45 Монолитный железобетон..
46 Сборный железобетон.
47 Сущность предварительного напряжения железобетона.
48 Виды растворов. Состав, свойства.
49 Кладочные и штукатурные растворы.
50 Специальные растворы: гидоизоляционный и иньекционный.
-2-
|
|
|
51 Укрепление грунтов неорганическими и органическими вяжущими.
52 Комплексное укрепление грунтов.
53 Виды и свойства полимеров.
54 Термореактивные полимеры. Свойства. Применение.
55 Термопластичные полимеры состав. Применение.
56 Геотекстили. Применение в строительстве.
57 Стеклопластики, газонаполненные пластмассы. Применение в строительстве.
58 Пластобетоны на термопластичных термореактивных смолах. Применение в дорожном строительстве.
59 Полимерцементобетон. Состав, свойства, применение.
60 Плёнкообразующие пластмассы. Термопластики.
61 Пиломатериалы и изделия из древесины. Оценка качества. Применение древесины в строительстве.
62 Кровельные и гидроизоляционные материалы.
63 Асбестоцемент. Применение в дорожном строительстве.
64 Использование промышленных отходов и местных строительных материалов в дорожном строительстве.
Преподаватель Потапова Т.Б.
-3-
|
|
|
