Строительные материалы и изделия

Задачи для практических занятий по курсу «Строительные материалы и изделия»

Т е м а I. Основные свойства строительных материалов

Задача 1.

Образец плотного (пористость равна 0 %) камня имеет массу 35,9 г. При взвешива­нии того же образца в воде (метод гидростатического взвешивания см. лабораторную работу № 1) он уравновешивается гирями массой 22,6 г. Вычислить среднюю плотность этого камня.

Ответ: средняя плотность 2700 кг/м3.

3 а д а ч а 2.

Рассчитать пористость кирпича, если его средняя плотность 1700 кг/м3. (Истинную плотность взять из табл. 2.1).

Ответ: пористость 33 %.

3 а д ач а 3.

Образец кирпича, взятого из стены, имел массу 240 г. После высушивания в термошкафу при 105° С до постоянной массы масса этого образца стала 210 г. Какова влажность кирпича в стене?

Ответ: влажность 14,3

3 а д а ч а 4.

Образец-куб 10 х 10 х 10 см, изготовленный из керамзитобетона, при испытании на сжатие разрушился при нагрузке 150 кН. Каков предел прочности при сжатии данного образца керамзитобетона?

Ответ: 15 МПа.

3 а д а ч а 5.

Какой минимальный диаметр должен иметь стальной стержень длиной 1,15 м, если требуется удерживать на нем груз массой 4,5 т? Вычислите относительную s и абсолютную А/ деформацию стержня под этой нагрузкой (допускаемое напряжение на разрыв для данной марки стали 150 МПа, а модуль упругости Е - 2 10s МПа).

Ответ: диаметр 20 мм; є = 7,5 • 10'4; А/= 0,86 мм.

Задача 6.

Наружная сторона кирпичной стены толщиной 64 см имеет температуру t = — 28° С; внутренняя сторона ~ h~ 22° С. Какое количество теплоты проходит через каждый квадратный метр поверхности стены за 1 ч? (Теплопроводность кирпича X - =0,8 Вт/(м • К).

Задача?.

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

Ответ: пористость 67,3 %.

Задача 8.

Перед вами две полированные каменные плитки из серой кристаллической горной породы; одна из них мраморная, другая гранитная. Предложите два способа (физический и химический) для того, чтобы узнать, какая из плиток мраморная, а какая гранитная.

Тема III. Керамические материалы, кирпич и камни

Задача 9.

При определении марки кирпича от партии было отобрано 5 штук кирпича, из тсоторБіхгттзготопвилилзбразцБггоптаснсгтрейсшанйяімТ^СТгТІрилтспБгганшгобразіювтта сжатие были зафиксированы следующие значения разрушающих усилий (Рразр), кН; 193; 187; 182; 201; 184. Какова марка кирпича по результатам его испытания на сжатие? .

Ответ: марка 125.

3 а д а ч а 10.

Глиняная масса, из которой формуют кирпич, имеет влажность 20 %. Лабораторные исследования показали, что общая усадка при сушке и обжиге составляет 12 %. Каковы должны быть размеры мундштука ленточного пресса (т, е. размеры кирпича-сырца), чтобы готовый кирпич имел размеры, соответствующие требованиям стандарта?

Ответ: 280 х 134,5 мм.

Задача 11.

Сколько автомашин грузоподъемностью 5 т понадобится для перевозки кирпича для возведения стен одноэтажного дома размером в плане 6 х 8 м? Высота стен 2,7 м. Площадь дверных и оконных проемов в доме 9,6 м2. Просчитайте два варианта: I — используется обычный полнотелый кирпич (рт == 1700 кг/м3); толщина стены — 2 кир­пича; II — используется эффективный пустотелый кирпич (pm - 1400 кг/м3); толщина стены 1,5 кирпича (толщину швов и массу раствора при расчетах не учитывать). Сколько кирпича (в тыс. шт.) понадобится для 1 и II вариантов строительства?

Ответ: вариант 1—11 автомашин; 17 тыс. шт. вариант II — 7 автомашин; 12,7 тыс. шт.

а С Тема IV. Неорганические вязнущие вещества

3 а д а ч а 12. '

Рассчитать количество негашеной извести, полученной при обжиге 15 т чистого известняка, имевшего влажность 8 %.

Атомные массы: Са — 40; С — 12; О — 16; Н — 1.

Ответ: 7728 кг извести.

3 а д а ч а 13.

Рассчитать, сколько потребуется чистого известняка с влажностью 10%, чтобы получить 5 т негашеной извести.

Ответ: 9822 кг известняка.

Задача 14.

Сколько воды надо добавить к 100 кг негашеной извести, чтобы получить известковое тесто консистенции известь : вода =1:1 (испарением воды при гашении извести пре­небречь, известь гасится нацело).

Ответ: 164,3 кг воды.

Задача 15.

Определить пористость затвердевшего цементного камня, полученного из портланд­цемента (истинная плотность р = 3,1 г/см3) и воды при В/Ц = 0;40. После затвердевания количество химически связанной, воды составило 15 % от массы цемента. (Уменьшение объема цементного камня при твердении не учитывать.)

Ответ: пористость 35 %. ' г/ 1 : 7..

3 а д а ч а 16.

Какова будет пористость затвердевшего гипсового камня, полученного из гипсового теста, содержащего 50 % воды от массы гипса (В/Г = 0,5)? Увеличение объема твердею - щего гипса не учитывать; считать, что гипс гидратируется полностью; плотность гипса р = 2,65 г/см3. "

Атомные массы: Са — 40; S — 32; О — 16; Н — 1. , .....

Ответ: пористость 36 %. ! ' • 7 ; . . - ч

Т е м a Y. Бетоны и растворы

3 ад а ч а 17.

Лабораторный состав бетона (расход материалов на 1 м3 бетона): цемент — 300 кг; вода — 200 кг; песок — 650 кг; щебень — 1250 кг. Как изменится расход материалов, если влажность песка, поступившего на стройку, 7 %, а щебня 1,5 %?

Ответ: цемент — 300 кг; вода — 135,7 кг; песок — 695 кг; щебень — 1270 кг.

Задача 18.

Состав цементно-песчаного раствора по массе 1 : 4,5. Каков состав этого же раствора по объему? (Насыпная плотность, кг/м : цемента рцнас ~ 1100, песка рпНас = 1400.)

Ответ: 1 : 3,67.

Задача 19.

Стандартные образцы раствора (3 шт.) при испытании на сжатие после 28 сут твердения разрушились при усилиях: 48; 56 и 54 кН. Определите среднюю прочность раствора и его марку.

Ответ: марка раствора 100.

Задача 20.

Бетонные образцы были испытаны после 7 дней твердения. Рассчитанная по результатам этих испытаний прочность бетона составила 16,7 МПа. Какую предполо­жительную прочность этот бетон имел бы к 28 дням твердения и какова его марка?

Ответ: прочность 28,5 МПа; марка М250.

Задача 21.

Бетонная смесь состава (расход материалов на 1 м3 бетона): цемент — 320 кг; вода — 224 кг; песок — 630 кг и щебень — 1220 кг имеет подвижность (осадка конуса

OK = 2 см). Для того чтобы получить пластичную смесь (ОК = 10 см), добавили 50 кг вода. Какой материал и в каком количестве надо добавить, чтобы марка бетона не изменилась?

■ ■ Ответ: цемент — 71 кг. -; : - Л

Методические указания к решению задач ;;

Тема I. Основные свойства строительных материалов

Задачи 1—6 решаются с использованием формул и табличных данных гл. II и лабораторных работ № 1 и 2.

Задача 5. Длина стержня 1 используется при расчете абсолютной деформации этого стержня А/ по рассчитанному заранее значению относительной деформации є. Последняя может быть определена по формуле є = аЕ после расчета диаметра стержня и площади его поперечного сечения.

Диаметр стержня определяют по результатам расчета минимально допустимой площади поперечного сечения стержня, выдерживающего заданную нагрузку, округляя расчетное значение в большую сторону до ближайшего стандартного значения диаметра 14; 16; 18; 20; 22; 24 мм и т. д.

Задача 6. Необходимо обратить внимание на время, за которое определяется количество прошедшего через стену тепла. В целом задача решается исходя из опреде­ления понятия «теплопроводность».

Тема II. Природные каменные материалы

Задача 7. По сути аналогична задачам по теме I.

Задача 8. Для решения задачи надо знать химический состав мрамора и гранита, и на основании этого можно предположить, например, их реакцию на действие соляной кислоты. Простейшее механическое свойство, по которому эти две породы резко различаются,— твердость. Мрамор намного мягче гранита; он царапается любым сталь­ным предметом или осколком стекла.

Тема III. Керамические материалы, кирпич и камни

Задача 9. Недостающие данные и ход решения задачи можно узнать, просмотрев лабораторную работу № 4 и табл. 5.1.

Задача 10. Смысл задачи состоит в том, что усадка кирпича-сырца должна компенсироваться увеличением его размеров по сравнению со стандартными размерами кирпича.

Задача 11. (Задача повышенной трудности.) Ход решения задачи,

1. Определяют суммарную площадь стен дома.

2. Вычисляют объем стен для варианта строительства из полнотелого и пустотелого кирпича и его массу для того и другого варианта.

3. Потребное количество кирпича (тыс. шт.) можно определить, зная суммарный объем стен и объем одного кирпича.

Тема IV. Неорганические вяжущие вещества

Задача 12 и 13. Решаются расчетом по химическому уравнению получения извести (§ 8.6) с учетом влаги, содержащейся в известняке.

Задача 14. Решается также по химическому уравнению гашения извести (§ 8.6) с учетом влаги, остающейся в известковом тесте.

Задача 15. Ход решения задачи: - г-''" •

1. Определяют объем цементного теста (он же объем цементного камня) как сумму объемов воды и зерен цемента.

2. Вычисляют количество химически связанной и свободной воды.

3. Рассчитывают пористость (по формуле § 2.3), исходя из предположения, что объем пор равен объему свободной воды, так как последняя постепенно испаряется. Весь расчет

- ведут на I масс. ч. цемента.

Задача 16. Расчет можно вести на 100 г гипсового вяжущего.

L Количество воды, связываемой гипсом, вычисляют но уравнению твердения гипса (§ 8.3).

1. Определяют количество свободной воды в затвердевшем шлее, считая, что ее объем и есть объем пор в гипсовом камне.

2. Находят полный объем гипсового камня, считая, что он равен объему гипсового теста, который можно рассчитать как сумму абсолютных объемов гипса (р = 2,65 г/см3) и воды (р = 1 г/см3).

3. Расчет пористости проводят по формуле, приведенной в § 2.3).

Тема V. Бетоны и растворы

Задача 17. Сначала определяют количество воды, вносимой в бетонную смесь с влажным песком и щебнем, и затем с учетом этого производят корректировку количества воды затворения, расхода песка и щебня.

Задача 18. Массовые части переводят в объемные, используя насыпные плотно­сти; затем пересчитывают объемные доли так, чтобы доля цемента была равна 1.

Задача 19. Решается с помощью данных и формул, содержащихся в § 2.5 и §11-2.

Задача 20. Для ее решения надо знать, как растет прочность бетона во времени. (§ 12.5).

Задача 21. Ход ее решения станет ясен после осмысления формулы основного закона прочности бетона (§ 12.3).

[1] металлические (сталь, чугун, цветные металлы).

У—каждой—из-этиструтг-материаяов—еетв—евоггеггецнфичеекие-

свойства. Так, органические материалы не выдерживают высоких температур и горят; минеральные, напротив, хорошо противостоят действию огня, а металлы очень хорошо проводят электричество и теплоту.

Не меньше, чем химический состав, на свойства материала влияет его строение. При одном и том же химическом составе материалы различного строения обладают разными свойствами. Например, мел и мрамор — две горные породы, состоящие из карбоната кальция СаС03, но пористый рыхлый мел имеет низкую прочность и легко размокает в воде, а плотный мрамор прочен и стоек к действию воды.