Материал: Материаловедение. Технология конструкционных материалов (контрольные задачи и методические указания по их решению). Чернушкин О.А., Усачев А.М

10. Массу каменного образца в сухом состоянии определяем из формулы

Вm =(mнm−mc ) 100, %.

с

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

Вm =(mнm−mc ) 100, %.

с

Масса образца в естественном состоянии при влажности 5 % составит mв =mс 1,05, г.

Среднюю плотность ρm определяем из формулы ВV =Вm ρm. Теплопроводность λ рассчитывается по формуле (прил. 3)

λ=1,160,0196+0,22ρm2 −0,16, Вт/м·0С.

12.Толщина стены рассчитывается из формулы R0 =δλ,откуда

-для керамического кирпича δкер.кир =R0 λкер.кир, м;

-для газосиликатных блоков δгаз =R0 λгаз, м.

13.Предварительно определяют объем материала V =a3, см3.

Затем вычисляют среднюю плотность ρm = mVс , г/см3. Коэффициент теплопроводности рассчитывают по формуле (прил. 3)

λ =1,160,0196+0,22ρm2 −0,16, Вт/м·0С.

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:

R0 =R0бет +R0тепл, то есть

R0 =δλбетбет +δλтеплтепл , откуда и находят величину δтепл, м.

15. Толщина стены составит:

-для полнотелого керамического δкер.полн =R0 λкер.полн, м;

-для пустотелого керамического δкер.пуст =R0 λкер.пуст, м;

16. Сначала определяют теоретический расход теплоты на нагрев котла и битума до температуры 95 0С по формуле

Затем определяют практический расход тепла с учетом КПД котла:

Qпр =Qтеор 1,25, кДж.

Вычисляют количество дров по массе:

Д =Qqпр , кг.

Вычисляют количество дров по объему:

ДV = ρДдр , м3. m

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 конструк-

Потери теплоты через стену из керамического кирпича составят

Q = λкер S τ(t1 −t2 ), кДж,

Q = λсил S τ(t1 −t2 ), кДж. сил δ

19. Коэффициент насыщения находится по формуле

Кн = ПВV .

отк

Водопоглощение по объему определяется по формуле

ВV = (mнV−mc ) 100, %.

Объем образца-куба равен V = a3 . Пористость открытая Потк = Побщ− Пзак.

Общая пористость Побщ =(1 − ρm ) 100, %,

ρ

где ρm – средняя плотность материала, определяемая по формуле ρm = mVс , г/см3.

Если Кн ≤ 0,8, то материал можно считать морозостойким.

20. Предварительно определяют длину плиты l0 при температуре 0 0С из формулы

lt1 =l0(1+αt1), м.

Определяют длину плиты при нагреве до температуры +50 0С:

lt2 =l0(1+αt2), м.

Увеличение длины плиты составит

l =lt2 −l0, м.

Расстояние между соседними плитами должно составлять в среднем10 мм.

13

21. Кислотность определяют по модулю кислотности Мк

- для шлака №1 Мк1 = SiO2 + Al2O3 ,

CaO + MgO

- для шлака №2 Мк2 = SiO2 + Al2O3 .

CaO + MgO

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 = RсжМ . Rсжсух

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−mmМ ) 100, %.

23. Насыпная плотность вычисляется по формуле ρн =(m1V−m2 ), г/см3,

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

Пм.з. =(1 − ρн ) 100, %.

ρзп

24.Величина коэффициента размягчения определяется по формуле

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 (Rсжсух) 15 МПа, а после насыщения водой (Rсжвод) – 9МПа. Определить коэф-

фициент размягчения кирпича (Кр) и возможность использовать его в фундаментах стен зданий.

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 со-

ставляет (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