книги / Свойства строительных материалов в примерах и задачах
..pdf61
> 30 мм 25...50мм . > 30мм
Рис. 12. Сечение обоазца-тигля после испытаний на иьикоустойчивость по статическому методу:
I - первоначальная площадь сечения |
(ABCDEFMN) самого |
||||
образца; 2 - |
первоначальная |
площадь |
сечения |
(В Е Д V ти гля1* |
|
ления, предназначенного для |
заполнения шлаком образца |
||||
до испытаний; |
3 |
- разъеденная часть |
сечения |
ооразца, |
|
кованная часть |
сечения |
|
|
|
Ъ 70мм
7 0 мм
Рис. 13. Схема расположения в рабочем пространстве печи образ цов огнеупорных материалов при испытании их на тлакоустойчи-
вость по динамическому методу:
I - |
образцы, |
2 - хромо магнезитовые подставки под |
обоазцы, 3 - |
|
у трубки для |
засыпки гал .ка на |
образцы в процессе |
их испь.'анкй, |
|
ч - |
рабочее |
пространство печи |
|
|
62
FK
|
Ш УКС = T - 1 0 0 » |
<154) |
|
rH |
с учётом |
где |
FH - первоначальная площадь сечения образца-тигля |
усадочных деформаций материала образца при температуре его испыта
ний (1475 |
Т480 °С ), см^; |
FK - |
конечная суммарная площадь |
||
нзотлакоьанной и ошлакованной частей |
сечения образца-тигля после |
||||
частичного его разъедания в процессе |
испытаний, см^. |
|
|||
Полная статическая шлакоустойчивость |
Шупс, |
в отличие |
от кажущейся статической шлакоустойчивости учитывает в вертикаль ном сечении испытанного образца-тигля только неошлакованную часть
огнеупорного материала, подсчитывается по формуле
|
|
|ПУПС = |
Ш |
(155) |
|
UJ yyQ |
УКС - ШПС |
||
где |
кажущаяся статическая шлакоустойчивость испытанно |
|||
го |
огнеупорного |
материала, %; |
|
Ш пс - эрозионная статическая |
шлакопохлощаемость этого же материала, %, характеризует эрозионную шдакспоглощаемость огнеупора при статическом методе его испытаний на шлакоустойчивость, определяется по формуле
|
|
ш ПС |
^ош |
100 |
(156) |
|
|
— |
|||
|
|
|
|||
где |
ОШ |
ошлакованная площадь |
сечения |
образца-тигля после ис |
|
|
|
см^*, |
FH - |
первоначальная пло |
|
пытаний на шлакоустойчивость, |
щадь сечения образца-тигля с учётом усадочных деформаций материала при температуре его испытаний, см^.
Кажущаяся статическая шлакоразъедаемость |
ШрКС * |
“ это |
показатель, характеризующий степень разъедания |
первоначального се |
чения образца-тигля из огнеупорного материала в процессе его испы
таний на шлакоустойчивость. При этом условно считается, |
что |
пора |
||||
жённые эрозивным шлакопоглощением участки огнеупора оказались |
||||||
стойкими по |
отношению к шлаковому расплаву. Определяется |
кажущаяся |
||||
статическая шлакораэъедаемость |
по формуле |
|
|
|||
|
|
ш ркс |
- |
w o . |
|
<1ЭТ) |
где |
FH и |
FK имеют те |
|
' н |
что |
и в |
же значения и размерность, |
формуле (1 5 4 ).
63 |
|
|
Полная статическая шлакоразъедаемость |
Шрпс , |
в отличие |
от кажущейся статической шлакораэъедаемости учитывает в вертикаль ном сечении испытанного образца-тигля весь огнеупорный материал,
вступивший в эрозионное |
взаимодействие |
со шлаковым расплавом. Опре |
|||||
деляется полная статическая шлакоразъедаемость по формуле |
|
||||||
|
|
ш. |
ш . |
шя |
|
(153) |
|
|
Ш,ркс |
|
рпс |
— ркс |
w nc 9 |
|
|
где |
кажущаяся статическая шлакоразъедаемость |
огнеупо |
|||||
рного материала, |
%\ |
Шс - |
эрозионная статическая шлакопоглоща- |
||||
емость этого же материала, %. |
|
|
|
|
|||
|
Кажущаяся динамическая шлакоустойчивость |
Шу|/Д , |
- это |
показатель, характериз;тощий в обожжённом образце-параллелепипеде из огнеупорного материала остаточный объём после завершения в нём процессов динамической эрозии. При этом условно считается, что по ражённые эрозионным шлакопоглощеиием участки огнеупора оказались стойкими по отношению к шлаковому расплаву/ Определяется кажущаяся динамическая шлакоустойчивость по формуле
Ш„л - ^ 1 0 0 , |
(159) |
VH
где V - первоначальный объём образца-параллелепипеда с учётом усадочных деформаций материала образца при температуре его испыта ний (1475 . . . 1480 °С ), см^; - конечный суммарный объём не ошлакованной и ошлакованной частей того же образца после частично го его разъедания в процессе испытаний, см^.
Кажущаяся динамическая |
шлакоразъедаемость |
Шрил* |
- это |
показател!., характеризующий |
степень разъедания |
первоначального |
объёма образца-паралльлепипеда из огнеупорного материала в процес се его испытаний на шлакоустойчивость. При этом условно считается, что поражённые эрозионным шлакопоглощеиием участки огнеупора оказа
лись |
стойкими |
по отношению к шлаковому расплаву. Определяется кажу |
||
щаяся динамическая шлакоразъедаемость по формуле |
|
|||
|
|
шркА |
Vн - Vк |
(160) |
|
|
1 0 0 , |
|
|
где |
Vп____и_ |
VК имеют те же значения и размерность, что и .в |
||
формуле (1 5 9 ). |
|
|
ш ПА9 %, харак- |
|
|
Эрозионная динамическая шлакопоглощаемость |
64
теризует эрозионную шлакопоглощаемость огнеупорного материала при
динамическом методе его испытаний на шлакоустойчивость.
Эрозионная шлакопоглощаемость - это показатель, характеризую щий процесс поглощения огнеупором огненно-ж;.дкого шлака, сопровож
даемый разъеданием межпоровых перегородок м заполнением в резуль тате этого общей расплавленной массой всех его пор, включая бывшие
закрытые |
поры. |
|
|
|
Определяется эрозионная динамическая шлакопоглощаемость по |
||||
формуле |
|
|
т КБШ |
|
|
т . |
|
(161) |
|
|
ш ПА |
гп |
1 0 0 , |
|
|
|
|||
где |
масса материала, |
предварительно обожжённого при темпе |
ратуре, соответствующей испытаниям на шлакоустойчивость, перед про
ведением этих испытаний, г; т к - масса материала с эрозионно
поглощённым им шлаком после испытаний на динамическую шлакоустойчи
вость, г; п^кбш масса> которой бы характеризовался материал после динамических испытаний на шлакоустойчивость в случав отсутст
вия эрозионного шлакопоглощения, г , определяется по формуле
|
|
m |
=■ V \г |
(162) |
|
|
КбШ |
к о н< |
|
где |
V |
объём частично ошлакованного |
огнеупорного материала в |
естественном состоянии после его испытаний на динамическую шлакоус
тойчивость, см^; у ноБ средняя плотность огнеупорного матери
ала перед проведением его испытаний на динамическую шлакоустойчи вость, но после предварительной термообработки при температуре, со
ответствующей температуре обжига при этих испытаниях, г/см*^.
Д р и м е ч а н и е. Показатели шлакоустойчивости строитель ных материалов могут быть также определены с использованием других методов испытаний и по другим формулам.
Г а м м а |
- п о г л о щ а е м о с т ь |
- |
свойство |
строите |
льных материалов |
частично или полностью поглощать |
энергию |
у*- из |
лучения, способствуя ослаблению или предотвращению дальнейшего распространения этого вида радиации за пределами материала-погло тителя. Характеризуется гамма-поглощаемость строительных материа
лов толщиной слоя п - кратного ослабления интенсивности излуче
ния, то есть толщиной такого слоя материала, который требуется для
ослабления узкого параллельного |
пучка |
излучения |
в а раз, |
ЭСа , см. В практических целях |
чаще всего |
определяют |
толщину ма- |
65
териала-поглотителя для уменьшения интенсивности падающего у '- излучения в два или десять раз. Подсчитывается толщина слоя мате риала-поглотителя по формуле
|
|
|
ocn= |
X{fr\ri, |
|
(163) |
где |
п |
* число, |
показывающее, |
во сколько |
раз |
материал-поглотитель |
должен |
ослабить |
интенсивность |
потока |
у - |
излучения, безразмер |
|
ная |
величина; |
длина |
релаксации, |
называемая также средней |
длиной свободного пробега (это расстояние, которое проходит радио активная частица в материале до момента её взаимодействия с атома ми или электронами вещества этого материала), см, подсчитывается пс формуле
где |
- |
линейный коэффициент поглощения энергии |
у |
- излу |
|||
чения материалом-поглотителем, |
называемый также полным макроскопи |
||||||
ческим сечением взаимодействия |
|
у* * излучения |
с веществом мате |
||||
риала (представляет собою суммарное эффективное сечение |
всех |
ядер |
|||||
и электронов, находящихся в I см^ материала-поглотителя), см |
, мо |
||||||
жет ‘быть подсчитан по одной из |
формул: |
|
|
|
|||
|
я |
<1б5> |
|
|
(1б6) |
||
где |
kL |
количество каждого химического элемента, содержащего |
|||||
ся в единице объёма материала-поглотителя, г/см^; |
|
- массо |
|||||
вый коэффициент поглощения энергии |
у*- излучения для |
каждого |
|||||
химического элемента, входящего в состав материала-поглотителя» |
|||||||
см^/г; |
jX - |
массовый коэффициент |
поглощения энергии |
у*- излу |
|||
чения материалом-поглотителем |
в целом, см^/г; |
у |
средняя |
||||
плотность материала-поглотителя, г/см . |
|
|
|
||||
Формула |
(165) может быть |
использована применительно для мате |
риалов-поглотителей со сложным химическим составом, массовый коэф
фициент поглощения которых неизвестен. |
|
|
|||
Формула (166) |
применима для материалов-поглотителей» состоя |
||||
щих как из одного химического элемента, |
таи и из целого ряда хими |
||||
чески или физически связанных между собой элементов с известным |
|||||
массовым |
коэффициентом поглощения этого |
материала в целом. |
|||
З в у к о п о г л о щ а е м о с т ь , |
з в у к о и з о л и р у |
||||
ю щ а я |
с п о с о б н о с т ь |
и у д е л ь н о е |
а к у с |
||
т и ч е с к о е |
с о п р о т и в л е н и е - это |
показатели, ха - |
66
растеризующие строительные материалы с точки зрения их акустичес
ких особенностей и возможностей. Известно, что в состоянии относи тельного покоя среда может быть безвредной по отношению к находя щимся к ней неодушевлённым или одушевлённым объектам, но при сооб щении этой среде определённых видов движения она способна приобрес ти агрессивные признаки. Наиболее распространёнными видами такого движения являются колебательные, частота которых находится в акус тическом диапазоне, то есть в таком диапазоне частот, при котором эти колебания воспринимаются как звук. Для предотвращения отрица тельного воздействия звука на различные объекты предназначены спе циальные (акустические) материалы, у которых звукопоглощаемость, звукоизолирующая способность и удельное акустическое сопротивление являются главнейшими их характеристиками.
Звукопоглощаемость характеризует способность строительных ма
териалов уменьшать (поглощать) энергию звуковых волн благодаря их вязкому трению в порах материала и переходу в связи с этим части механической энергии звука в тепловую. Показателем зцукопоглощае-
мости |
является |
коэффициент звукопоглощаемости |
ЗВ3 безразмер- |
||
ная величина, |
подсчитывается по формуле |
|
|||
|
|
оС, |
|
ЕР |
(167У |
|
|
|
•погл |
||
|
|
“ЗВ |
|
|
|
где |
|
Е П0ГА - |
|
п а А |
|
• п ад |
количество звуковой энергии, соот |
||||
ветственно "падающей на материал |
и поглощённой этим материалом, Дк. |
||||
|
Звукоизолирующая способность |
R 3 B , |
ДР» характеризует |
способность ограждающих конструкций снижать уровень силы звука, проходящего через эти конструкции (то есть звукоизолирующая способ
ность показывает, на сколько децибелов снижается уровень силы зву
ка при прохождении его через ограждение). Определяется звукоизоли рующая способность по формуле
|
|
» |
» |
= |
( юв > |
где |
- |
коэффициент звуконепроницаемости ограждающей конст |
|||
рукции, |
безразмерная величина, |
подсчитывается по формуле |
|
||
|
|
V .ЗВ |
|
|
(169) |
|
|
L3B |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
где |
Т зв |
коэффициент звукопроницаемости |
ограждающей конструк- |
|
|
|
|
6 ? |
|
|
ции, |
безразмерная |
величина, подсчитывается по-формуле |
||||
|
|
|
|
^ 35 s |
“---- » |
(170) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
''и |
|
где |
Эп - |
сила |
звука, |
прошедшего через |
материал ограждающей |
|
конструкции, |
Вт/м^; |
- ^сила |
звука до |
прохождения через |
||
ограждающую конструкцию, |
Вт/м^о |
|
Z, кг/(м^<>с), характе |
|||
|
Удельное |
акустическое сопротивление |
ризует способность материала, являющегося средой для передачи воз душного или структурного звука, препятствовать распространению в
нём этого |
звука, |
подсчитывается по формуле |
|
|
era) |
|||
|
|
|
z |
= |
. |
|
|
|
где |
у* |
- средняя плотность |
материала, кг/м^; |
V |
- |
ско |
||
рость распространения в материале продольных звуковых |
волн, |
м /с, |
||||||
устанавливается |
по формуле |
|
|
|
|
|
где |
Ед - динамический модуль |
Юн ^а, Па; |
Jp - средняя плот |
ность |
материала, кг/м^. |
v |
|
Бели материал способен предотвращать дальнейшее распростране
ние в нём звука при относительно невысоком своём удельном акусти ческом сопротивлении, считается, что этот материал с точки зрения акустических свойств является более эффективным.
С е й с м о с т о й к о с т ь - способность сборных строи
тельных конструкций и выполненных из них инженерных сооружений в целом переносить без разрушений сотрясения земной коры, вызываемые землетрясением.
Для обеспечения сейсмической стойкости инженерных сооружений необходимо при расчёте их несущего каркаса дополнительно ко всем постоянным и временным нагрузкам учитывать ещё и специальные наг рузки, возникающие и действующие на конструкции только в период землетрясений. Главнейшей цз них является горизонтальная сейсмичес кая сила, точкой приложения которой условно считается центр тяжес ти данного сооружения. Таким образом, учитываемая в расчёте несу щего каркаса горизонтальная сейсмическая сила является своеобразной характеристикой степени сейсмической стойкости проектируемых инже
66
нерных сооружений, а гарантией требуемой сейсмической стойкЪсти
возведённых по этой проектной документации сооружений будет в ко нечном итоге надлежащее качество всех выполненных на этом объекте строительно-монтажных работ*
Для установления горизонтальной сейсмической |
силы4*, |
называ |
||
емой также оейсмической оилой инерции, |
, |
МН, |
существуют раз |
личные варианты* В несколько упрощённом виде эта сила может быть
представлена |
формулой |
|
|
Ps * PKsKa , |
(ГО) |
где Р - ве^ |
инженерного сооружения, МН; |
К$ - коэффициент сей |
смичности, характеризующий сейсмическую активность среды, безраз
мерная величина; |
- коэффициент динамичности, отражающий спект |
|
ральные свойотва сейомического ускорения, безразмерная величина. |
||
Коэффициенты сейомичности и динамичности определяются по сле |
||
дующим формулам: |
|
|
|
|
(174) |
|
|
к * |
|
|
(175) |
где а $ |
сейсмическое ускорение, называемое также сейомическим |
ускорением горизонтального колебания почвы или ускорением горизон
тального |
колебания основания под инженерное сооружение, ч/с^; |
$ |
|||||
ускорение |
силы тяжести, |
принимаемое в раочётах |
равным 9,807 |
м/с^; |
|||
Тис |
собственный период колебаний инженерного |
сооружения, |
с; |
|
|||
Тос |
период |
колебаний |
почвы, называемый также |
периодом колебаний |
|||
основания |
под |
инженерное |
сооружение при землетрясении, с. |
|
|
||
|
Сейсмическое ускорение может быть определено по формуле |
|
|
а s |
4 ? : 2 АОС |
(176)* |
|
|
т; |
** Фактически эта сила в расчётах учитывается комплексом произ водных нагрузок: опрокидывающим моментом, крутящими моментами по этажам, предельными углами отклонения при перемещениях этажей и другими.
69
где Аос - амплитуда оейсмических горизонтальных колебаний почвы» называемая также амплитудой горизонтальных колебаний основания под инженерное сооружение при землетрясении, м.
Между силой землетрясения на поверхности Земли, называемой
также интенсивностью землетрясения, |
и развивающимся при этом |
сейсмическом ускорении горизонтального |
колебания почвы a s суще-* |
ствует прямая зависимость. Так, по новой шкале землетрясений СОТ установлена между этими параметрами следующая взаимосвязь:
если |
|
* |
6 |
баллам, |
то |
|
0,31 |
0,60 |
н/е2 ; |
если |
|
|
7 |
баллам; |
тс |
а $ |
0,61 |
1,20 |
м/е2; |
если |
|
» |
3 б еш м , |
то |
а * |
1,21 |
2,40 |
м/о2; |
|
если |
Э5 |
* |
9 балдам, |
то |
а $ |
2,41 . . . |
4 ,8 0 |
*/о2. |
|
Более чёткая взаимосвязь |
между егнмм параметрами установлена |
||||||||
формулами DЛ .Гречка: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
, 3 s |
|
|
|
|
|
|
a S |
■ |
|
* |
|
(177) |
|
|
|
|
|
а |
— |
-------- |
|
с ^ в ) . |
где a m s |
- сейсмическое уекаренис |
при микроеейомичеоких гериаон- |
|||||||
таль пых колебаниях |
почвы, обуялевлеви а авядетряеениями вилою близ* |
||||||||
кой к дулю балдев, |
м/с2 (по навой шсадс землетрясений СОТ a m s * |
||||||||
0,0047 ц/е2) ; |
|
|<А - коэффициент нарастаяля еейемичввкого ускор©-* |
|||||||
яия горисонтальноге яадебааия почва» беераямариая валачина (но |
|||||||||
обобщённый статистическим данным k a и 2, 00); |
0. ^ |
- относ*- |
тельное еейемнчеексс ускорение горизонтального колебания почвы при землетрясении, безразмерная величина, определяемая по формуле
а *
(179)
*ое
‘mb
Расчётные форели (177) и (176) М017Т быть использованы и при других диапазонах оеЯоиичъокого ускорения горизонтального колеба ния почва (те «оть для других икал земветряоеннй) при условия, что при стам коэффициент нарастания еанемического ускорения горизон таль! зге колебания почве не изменится. * этом случае следует, ис пользуя формулу (177), уточнить для новой такой икады сейсмическое уокорение при мшерооейешнееких горизонтальных колебаниях почвы
?0
a m s . |
После уточнения этой характеристики дальнейшие |
расчёты |
по |
||||||||||||||||||
формулам (177) и (178) должны |
производиться уже |
с учётом |
её значе |
||||||||||||||||||
ния. что обеспечит получение параметров |
а $ |
и |
3^, |
вписывающихся |
|||||||||||||||||
в |
эту |
новую шкалу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так, для шкалы землетрясений |
по ГОСТ 6249-52, |
разработанной |
||||||||||||||||||
профессором С .В. Медведевым и действовавшей в |
нашей стране до |
|
|||||||||||||||||||
1981 г , сейсмическое ускорение |
при микросейсмических |
горизонталь |
|||||||||||||||||||
ных колебаниях почвы должно составлять |
|
0,0039 |
ц/с^. |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Акала землетрясений по ГОСТ 6249-52: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
умеренные (4 балла), |
если |
|
|
а 5 |
|
^ |
0 ,1 0 ; |
|
|
|
|
|
||||||||
|
довольно |
сильные |
(5 |
баллов), |
|
если 0 ,1 0 |
< |
а $ |
^ |
0 ,2 5 ; |
|||||||||||
|
|
сильные |
( 6 баллов), |
если 0 ,2 5 |
|
< |
|
a s |
$ |
|
0 ,5 0 ; |
|
|
||||||||
|
|
очень сильные ( 7 баллов), |
если 0 ,5 0 |
< |
а $ |
$ |
1 , 0 0 ; |
|
|||||||||||||
|
|
разрушительные |
( 8 |
баллов), |
если 1 , 0 0 |
< |
а $ |
^ |
2 , 0 0 ; |
|
|||||||||||
|
|
опустошительные |
(9 |
баллов), |
если 2,00 |
< |
|
|
|
< 4 ,0 0 ; |
|||||||||||
|
уничтожавшие (10 |
баллов), |
если |
|
|
|
^ |
|
4 ,0 0 . |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ПРИМЕРЫ |
РЕШЕНИЯ |
|
ЗАДАЧ |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Пример |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(включает |
плотность, |
пористость |
и коэффициент |
|
|
||||||||||||||
|
|
плотности штучного теплоизоляционного |
материала! |
|
|||||||||||||||||
|
|
/ с л о в и е |
з а д а ч и . |
|
Для |
изоляции участка горячего |
|||||||||||||||
трубопровода были использованы |
(б ез |
отходов) два рулона теплоизоля |
|||||||||||||||||||
ционного мата на основе стекловолокна обшей массой 18 кг |
Опреде |
||||||||||||||||||||
лить длину, ширину, толшину и пористость мата в рулоне, |
если |
изве |
|||||||||||||||||||
стно, |
что линейная |
платность |
его |
- |
3 |
кг/м. |
поверхностная |
плотность - |
|||||||||||||
- |
7 ,5 |
к г/» £ , |
средняя |
плотность |
- |
150 |
кг/м5, истинная |
пдотнооть - |
|||||||||||||
- |
2 ,5 |
г/см 5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С х е м а т и ч е с к о е |
|
р е ш е н и е |
|
представлено |
на |
||||||||||||||
рис. |
14 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П о д с ч ё т |
ч и о л о в ы х |
|
з н а ч е н и й . |
|
|
|
|||||||||||||
Хасса одного |
рулона теплоизоляционного |
мата |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
ш 4 |
|
|
|
|
|
|
18 . |
9 |
(к г). |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|