Контрольная работа 1

После изучения тем 1-6 студент должен выполнить первую контрольную работу, выбрав вариант, соответствующий последней цифре его учебного шиф-ра. Например, студент, имеющий учебный шифр 290476 , выполняет вариант 6.

Вариант 1

Задачи

1. Определить минимально необходимую полезную площадь закромов для размещения т = 10 т сыпучего материала с насыпной плотностью = 1300 кг/м³, если высота слоя материала в закромах не должна превышать h = 1,5 м.

Находим объем материала в закромах: = 10000:1300 = 7,69 м³. Площадь закромов должна составить = 7,69:1,5 = 5,13 м².

2. Определить по массе и объему расход глины, необходимый для изгото-вления 10000 шт. утолщенного кирпича средней плотностью = 1400 кг/м³, объемом пустот v_п = 30 %, если средняя плотность сырой глины = 1600 кг/м³, влажность w= 15%. При обжиге сырца в печи потери при прокаливании (п.п.п.) состав­ляют 10 % от массы сухой глины.

Объем одного кирпича:

без вычета пустот (брутто) 0,25 ∙ 0,12 ∙ 0,088 = 0,00264 м³;

с вычетом пустот (нетто) 0,00264— 0,00264∙0,3 = 0,0018 м³.

Объем 10000 шт. кирпича = 0,0018∙10000 = 18 м³.

Масса 10 000 шт. утолщенного кирпича = 18∙1400 =25200 кг.

Мaсса сухой непрокаленной глины, необходимой на 10000 шт. кирпича,

= 25200 ∙ 1,1=27720 кг.

Масса сырой глины, необходимой на 10 000 шт. кирпича,

= 27720 ∙ 1,15 = 31878 кг.

Объем необходимой сырой глины 31878 : 1600 = 19,92 м³.

Вопросы

1. Приведите данные о выпуске кирпича, цемента и сборного железобетона.

2. Что такое прочность материала? Как ее определяют? Приведите значение предела прочности при сжатии для известняков, гранита, бетона, кирпича и стали.

3. Перечислите основные свойства гранита, мрамора, известняка и вулкани-ческого туфа и укажите, для каких целей в строительстве применяют эти мате-риалы?

4. Какие разновидности облицовочной керамики применяют в строительстве и каковы требования к их качеству?

5. Что представляют собой пустотелые стеклянные блоки и где их применя-ют?

6. Какое сырье применяют для производства портландцемента, каковы спосо-бы подготовки сырьевой смеси?

7. Приведите схему производства портландцемента и кратко опишите ее.

8. Нарисуйте стальные изделия, изготовляемые методом проката, и укажите область применения их в строительстве.

Вариант 2

Задачи

1. Определить вместимость, длину и площадь штабель­ного склада щебня, необходимого для 10-суточной работы бетонного завода с суточным расходом т_сут = 600 т. Вы­сота штабеля h = 4 м. Угол естественного откоса щебня = 35°. На-сыпная плотность щебня = 1450 кг/м³.

При расчете вместимости склада заполнителей использу­ют формулу

,

где — суточный расход материалов, м³;

— норма­тивный запас хранения материалов;

1,2 — коэффициент разрыхления;

1,02 — коэффициент, учитывающий потери при транспортировке.

= 600∙1,45 = 413,7 м³;

= 413,7 ∙ 10 ∙ 1,2 ∙ 1,02 = 5063,7 м³.

Длину штабельного склада находят по формуле

где — угол естественного откоса материала в штабеле.

м.

Площадь склада определяют по формуле м².

2. Сколько известкового теста (по массе и объему) с влажностью w_т = 50 % можно получить из т_н = 15 т негашеной извести с активностью А = 85%. Средняя плотность известкового теста = 1400 кг/м³.

Содержание активного СаО в 15 т негашеной извести:

Гашение извести идет по уравнению СаО + Н₂О == = Са(ОН)₂.

Из 56 массовых частей СаО получается 74 массовых части сухой гидрат-ной извести, а из 12,75 т СаО

Возможное количество известкового теста:

по массе

по объему

Вопросы

1. Что такое морозостойкость и каковы методы ее определения? Какие требо-вания морозостойкости предъявляют к керамическим стендовым и облицово-чным материалам?

2. Какие изверженные горные породы применяют в строительстве и каковы их основные свойства?

3. Какие разновидности облицовочной керамики применяют в строительстве и какие требования предъявляют к их качеству?

4. Что представляет собой керамзит и где его применяют?

5. Из каких сырьевых материалов изготовляют стекло и каковы его свойст-ва?

6. Какие добавки применяют при производстве пуццоланового портландцеме-нта, каковы его свойства и где его применяют?

7. Опишите способы, обеспечивающие механическое упрочнение арматурной стали.

Вариант 3

Задачи

1. Рассчитать объем бункеров закрытого склада за­полнителей, обеспечива-ющего общий нормативный запас на = 10 сут работы бетонного завода с суточ-ным вы­пуском бетонной смеси = 500 м³. Расход песка и гравия на 1 м³ бе-тонной смеси (с учетом производствен­ных потерь) составляет соответственно П = 712 кг/м³ и Г = 1320 кг/м³. Коэффициент заполнения бункеров 0,9. Насып-ная плотность песка = 1500 кг/м³ и гра­вия = 1400 кг/м³.

Нормативный запас заполнителей:

песка по массе — = 500 ∙ 10 ∙ 0,712 = 3560 т;

гравия по массе — = 500 ∙ 10 ∙ 1,32 = 6600 т;

песка по объему — = 3560 : 1,5 = 2380 м³;

гравия по объему — = 6600 : 1,4 = 4360 м³.

С поправкой на коэффициент заполнения 0,9 необходи­мые объемы бунке-ров складов песка ( ) и гравия ( ) будет соответственно = 2650 м³ и = 4840 м³.

2. Определить выход строительного гипса и ангид­ритового вяжущего из 1 т гипсового камня 3 сорта влажностью 7 %, содержащего 80 % CaSO₄ ∙ 2Н₂О. В состав примесей входят 7 % глины, 9 % песка, 4 % органических включений.

Масса сухого гипсового камня т_{г. к} = 1000 ∙ 0,93= = 930 кг.

В химическом процессе получения вяжущих будет участвовать масса дву-водного гипса: т_г = 930 — 0,2 ∙ 930 = 744 кг.

Реакции получения строительного гипса и ангидри­тового вяжущего:

CaSO₄ ∙ 2Н₂О = CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О + 1,5Н₂О; CaSO₄ ∙ 2Н₂О = CaSO₄ + 2Н₂О.

Количество полугидрата и ангидрита в строительном гипсе и ангидритовом вяжущем, полученных из 744 кг гипса, найдем из пропорций:

172 кг CaSO₄ ∙ 2Н₂О — 145 кг CaSO₄ ∙ 0,5 Н₂О 744 кг CaSO₄ ∙ 2Н₂О — х кг CaSO₄ ∙ 0,5 Н₂О

172 кг CaSO₄ ∙ 2Н₂О — 136 кг CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О

744 кг СаSO₄ ∙ 2H₂O ― x кг CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О

В вяжущие перейдут примеси в количестве 16 % от массы сухого гипсово-го камня (органические примеси должны выгорать), т. е. 158 кг.

Таким образом, из 1 т гипсового камня должно быть получено: строите-льного гипса — т_с._г = 627 + 158 = = 785 кг или ангидритового вяжущего т_а.в — 588 + + 158 = 746 кг.

Вопросы

1. Что такое водопоглощающие материалы?

2. Как меняются свойства строительных материалов (с примером) под воздей-ствием атмосферных факторов?

3. Кратко изложите методы добычи и обработки природных каменных матери-алов.

4. Что представляет собой стеклопрофилит и где его применяют? Предста-вьте его рисунки.

5. Кратко изложите технологию получения воздушной извести, опишите ее свойства и области применения.

6. Приведите таблицу показателей механических свойств стержневой армату-ры и поясните, из каких сталей изготовляют стержневую стальную арматуру различных классов.

7. Где в строительстве используются алюминий, его сплавы, их преимущество?

Вариант 4

Задачи

1. Масса сухого материала т = 90,9 кг. При увлаж­нении материала до не-которой начальной влажности масса его возросла до т_в = 100 кг. Какой должна быть масса материала при увлажнении его до w = 20 %?

Находим начальную влажность материала:

Массу материала , при w = 20 % найдем из выра­жения влажности:

2. Сколько штук керамических камней размером 250 X 120 X 138 мм с пустотностью П = 33 % можно изготовить из 15 т глины с влажностью w = 12 %, потерями при прокаливании п.п.п.= 8,5 %. Средняя плотность обыкновен-ного кирпича из этой глины = 1750 кг/м³.

Из 15 т глины с влажностью 12 % получится про­каленной спекшейся ке-рамической массы:

Объем прокаленной спекшейся керамической массы

= 12078 : 1750 = 6,9 м³.

Объем одного керамического камня без вычета пустот

0,25 ∙ 0,12 ∙ 0,138 = 0,0041 m³.

Объем одного керамического камня с вычетом пустот

0,0041 — 0,0013 = 0,0028 м³.

Возможное количество керамических камней из 15 т глины

= 6,9 : 0,0028 == 2464 un.

Вопросы

1. В чем различие между истинной и средней плотностью материала?

2. Что такое прочность материала? Как ее определяют? Приведите значе-ния предела прочности при сжатии для известняков, гранита, бетона, кирпича и стали.

3. Изложите сущность работ по флюатированию камня; способы уплотнения поверхности камня кремнийорганическими соединениями.

4. Что представляет собой эффективный керамический кирпич? Приведите ри-сунки его разновидностей.

5. Опишите свойства литых каменных изделий и их применение.

6. Чем объясняется коррозия затвердевшего цементного камня в минерализо-ванных водах?

7. Перечислите и охарактеризуйте способы защиты свариваемых закладных де-талей от коррозии.

Вариант 5

Задачи

1. Определить расход древесных опилок для полу­чения п = 1000 шт. по-ристого кирпича со средней плот­ностью = 1210 кг/м³, если средняя плот-ность обыкно­венного керамического кирпича = 1740 кг/м³. Средняя плот-ность опилок = 610 кг/м³.

Масса 1000 шт. обыкновенного кирпича

1000 ∙ 0,25 ∙ 0,12 ∙ 0,065 ∙ 1740 = 3393 кг.

Масса 1000 шт. пористого кирпича

1000 ∙ 0,25 ∙ 0,12 ∙ 0,065 ∙ 1210 = 2359 кг.

Объем пустот, создаваемый опилками в керамической массе,

Необходимый расход опилок по массе = 0,59 ∙ 610 = 360 кг,

2. Какою будет активность цемента, состоящего из 65% портландцемента марки «400» и 35% опоки? Считать (в запас прочности), что к 28-суточному вo-зрасту опока не участвует в образовании прочности цементно­го камня (являет-ся разба­вителем цемента). Какой марки следует в данном случае взять порт­лан-дцемент, чтобы получить смешанный цемент марки «400»?

Активность смешанного (разбавленного) це­мента

= 0,65 ∙ 400 = 260 кгс/см².

Для получения смешанного цемента марки «400» требуемую активность портландцемента R_a определяем из условия

Вопросы

1. Что такое удельная теплоемкость и какое значение она имеет при выборе материалов для ограждающих конструкций зданий?

2. Кратко охарактеризуйте свойства минералов осадочных горных пород.

3. Какие изверженные горние породы применяют в строительстве и каковы их основные свойства?

4. Какие разновидности облицовочной керамики применяют строительстве и каковы требования к их качеству?

5. Опишите свойства и области применения стеклянных труб.

6. Кратко опишите технологию производства строительной воздушной извести и ее свойства.

7. Опишите технологический процесс получения периодического проката строи-тельных сталей и дайте характеристику сортамента прокатных изделий.

Вариант 6

Задачи

1. Масса образца камня с истинной плотностью = 2,5 г/см³ в сухом сос-тоянии т = 100 г. После водонасыщения масса составила = 110 г и объемное водопоглощение — w₀ = 20 %. Определить пористость камня.

Водопоглощение по массе

Средняя плотность камня , что соот­ветствует = 2 г/см³ или = 2000 кг/м³.

Пористость камня

2. Какое количество гидратной извести и воды со­держится в известковом тесте массой = 10 т со сред­ней плотностью = 1400 кг/м³ ? Истинная пло-тность порошкообразной гидратной извести = 2,05 г/см³.

1 м³ известкового теста можно представить через, сумму объемов гидрат-ной извести и воды, т. е.

где и — масса соответственно сухой гидратной извести (пушонки) и во-ды; — плотность воды.

Отсюда содержание в 1 м³ известкового теста гид­ратной извести = =0,781 т (55%); воды = 1,4 — 0,781 = 0,619 т (45 %).

В 10 т известкового теста содержится гидратной извести

воды 4,42 т.

Содержание гидратной извести в известковом тесте, как и других веществ в тестообразных массах, можно также определить по формуле

где Т—содержание твердого вещества в тесте, кг/м³;

—истинная плотность твердого вещества, образующего с водой тестообра-зную массу, г/см³;

— средняя плотность теста, кг/м³.

Вопросы

1. В чем заключается экономическая эффективность применения в строите-льстве местных строительных материалов?

2. Что такое плотность и пористость строительных материалов, и каково их влияние на свойства этих материалов?

3. Основные виды метаморфических горных пород, особенности их строения и свойства.

4. Какие разновидности облицовочной керамики применяют в строительстве и каковы требования к их качеству?

5. Что представляют собой ситаллы и шлакоситаллы?

6. Что представляет собой глиноземистый цемент, каковы его свойства и облас-ти применения?

7. Что представляет собой сталь периодического профиля?

Вариант 7

Задачи

1. При испытании пяти образцов полнотелого кир­пича пластического фо-рмования были получены сле­дующие результаты:

Предел	Предел
прочности	прочности
при сжатии.	при изгибе,
МПа	МПа
16,5	3,3
15,6	3,0
14,3	2,8
16,2	3,2
12,6	1,7

К какой марке можно отнести испытанный кирпич?

Находим средние и наименьшие значения предела прочности при сжатии ( ) и изгибе ( ) испытанного кирпича: = 15,04 МПа; = = 12,6 МПа; = 2,8 МПа; = 1,7 МПа.

В соответствии с ГОСТ кирпич имеет марку 150. По ГОСТу для кирпича марки 150 средние для 5 об­разцов значения предела прочности при сжатии и изги-бе полнотелого кирпича пластического формования должны быть не ниже соответ-ственно 15 и 2,8 МПа. Наимень­шие для отдельного образца значения и должны быть не ниже соответственно 12,5 и 1,4 МПа.

2. Рассчитать активность извести, полученной из мела, содержащего 42,5 % СаО, 3,5% MgO, 17,5% SiO₂ +А1₂О₃, при потерях при прокаливании п.п.п.= = 36,5 %. Степень декарбонизации мела при обжиге х = 0,9.

Для расчета активности извести А можно использо­вать формулу А. В. Вол-женского, выведенную в предпо­ложении, что остающаяся в обожженном материа-ле СО₂ связана только с оксидом кальция:

где — суммарное содержание в сырье , %,

Вопросы

1. Что такое прочность материала? Как ее определяют? Приведите примеры значения предела прочности при сжатии для известняков, гранита, бетона, кир-пича и стали.

2. Перечислите основные свойства гранита, мрамора, известняка и вулкани-ческого туфа и укажите, для каких целей в строительстве применяют эти мате-риалы.

3. Кратко опишите получение и свойства санитарно-технических фаянсовых изделий.

4. Назовите изделия из стекла и укажите, где в строительстве их применя-ют. Представьте рисунки некоторых изделий.

5. Что представляет собой строительный гипс и где его целесообразно приме-нять?

6. Изложите основные положения теории твердения вяжущих веществ, создан-ной акад. А.А. Байковым.

7. Приведите рисунки стальных изделий, изготовленных методом проката, и укажите область применения их в строительстве.

Вариант 8

Задачи

1. Кубический образец каменного материала с раз­мером а = 10 см имеет в воздушно-сухом состоянии массу т = 2,2 кг. Определить ориентировочно теп-лопроводность и возможное наименование материала.

Для ориентировочного определения теплопроводно­сти по величине сред-ней плотности можно использовать формулу В. П. Некрасова

где — средняя плотность, г/см³.

Средняя плотность кубического образца материала

Ориентировочно теплопроводность материала

По справочным данным устанавливаем, что возможный вид материала — тя-желый бетон.

2. Осадочные горные породы имеют следующий химический состав, %:

SiO₃ A1₂O₃ MgO CaO

№1 88,5 4,9 2,5 4,1

№2 62,5 17,4 12,5 7,6

№3 5,19 0,95 24,5 69,36

Какова химическая стойкость пород к кислотам и щелочам?

Для приближенного суждения о химической стойко­сти горных пород в кислых и щелочных средах восполь­зуемся оценкой модуля основности М_о:

Горные породы имеют следующие значения М_о: № 1 — 0,07; № 2 — 0,25; № 3 —15,3. Можно предпола­гать, что породы № 1 и № 2 стойки к кисло-там, но вза­имодействуют с основными оксидами. Горная порода № 3 должна легко разрушаться кислотами, но быть стойкой к щелочам.

Вопросы

1. Что такое морозостойкость и каковы методы ее определения? Какие требо-вания по морозостойкости предъявляют к керамическим стеновым и облицо-вочным материалам?

2. Опишите основные свойства гранита, мрамора, известняка и вулканического туфа и укажите, для каких целей применяют эти материалы в строительстве.

3. Изложите сущность работ по флюатированию камня, а также способы уплот-нения поверхности камня кремнийорганическими соединениями.

4. Перечислите и кратко охарактеризуйте способы формования керамических изделий.

5. Какими показателями характеризуется качество керамического кирпича? Ка-кие марки кирпича предусмотрены стандартами?

6. Из каких сырьевых материалов изготовляют портландцемент и какие сущес-твуют способы его производства?

7. Перечислите и кратко охарактеризуйте изделия, изготовленные способом литья и широко применяемые в строительстве. Дайте рисунки некоторых из-делий из чугуна.

Вариант 9

Задачи

1. Определить предел прочности при сжатии: а) об­разцов-кубов бетона, кладочного раствора, природного камня; б) составных образцов кирпича; в) по-ловины призмы из цементно-песчаного раствора. Разрушающие нагрузки F, кН: для природного камня — 600, для бе­тона — 500, для древесины — 8, для кир-пича — 145, для цементно-песчаного раствора — 120, для кладочного раствора — 25. Размеры стандартных образцов и расчет­ные формулы при определении предела прочности при сжатии указаны в таблице. Для природного камня разме-ры образцов-кубов принять 15 х 15 х 15 см.

Предел прочности при сжатии образцов-кубов:

бетона

=22.2 МПа;

кладочного раствора

природного камня

=26,6 МПа;

кирпича

цемента

2. Для определения содержания полуводного гипеа в строительном гипсе навеску измельченного гипса = 2,5 г, предварительно высушенную до посто-янной мас­сы, затворили водой. Затвердевший материал высушили при 50—55 °С до постоянной массы, которая оказалась = 2,84 г. Каково содержание в строительном гипсе CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О?

Из реакции CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О + 1,5Н₂О = CaSO₄ ∙ 2Н₂О можно заключить, что для гидратации 145 г CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О требуется 27 г воды. В нашем случае для гидратации х г полуводного гипса потребовалось г воды.

Вопросы

1. Опишите типы структур строительных материалов.

2. Перечислите изделия, изготовляемые из природного камня, опишите облас-ти их применения и дайте рисунки некоторых из них.

3. Кратко охарактеризуйте основные огнеупорные керамические изделия.

4. Что представляет собой узорчатое, армированное и витринное стекло и где его применяют?

5. Что такое ситаллы и шлакоситаллы и каковы их свойства?

6. Что представляют собой гидрофобные и пластифицированные портландце-менты и где их применяют?

7. По каким признакам классифицируется стальная арматура для железобето-на? Представьте рисунки и укажите марки стержневой арматуры.

Вариант 10

Задачи

1. Сравнить значения начального модуля упругости тяжелого и легкого бетонов с пределом прочности при сжатии R_сж = 25 МПа. Средняя плотность легкого бе­тона = 1200 кг/м³.

Начальный (мгновенный) модуль упругости бетона Е_б соответствует нагру-жению бетона до таких напряже­ний, при которых возникают только упругие дефор­мации.

Его можно вычислить с достаточной точностью по эмпирическим форму-лам:

для тяжелого бетона

для бетона на пористом заполнителе

Применительно к условиям задачи:

для тяжелого бетона

для легкого бетона

2. Для определения пригодности известняка при получении стенового ка-мня были определены средняя плотность, водопоглощение, морозостойкость и коэф­фициент размягчения образцов. Получены следующие усредненные данные.

Кусок камня массой т = 207 г вытеснил из объемомера =111 г воды. По-сле выдерживания камня в воде объемное водопоглощение составило w₀ = 50 %. Предел прочности при сжатии в сухом состоянии R_c = 27 МПа, после насыще-ния в воде R_H = 21 МПа, после замора­живания и оттаивания R_Mpз = 18 МПа. Со-ответствует ли по физико-механическим свойствам испытанная гор­ная порода ГОСТу «Камни стеновые из горных пород»?

Можно считать, что объем известняка равен объему вытесненной им воды. Тогда средняя плотность извест­няка

= 207/111 = 1,86 г/см³, или 1860 кг/м³.

(В том случае, если предположить, что известняк погло­тил некоторое коли-чество воды, средняя плотность его должна быть несколько меньше).

Зная величину объемного водопоглощения, можно найти водопоглоще-ние известняка по массе: = 50/1,86 = 26,88 %.

Коэффициент размягчения камня

Потеря прочности при сжатии после испытания на морозостойкость

Сопоставляя полученные данные с требованиями ГОСТа «Камни стено-вые из горных пород», можно заключить, что по всем физико-механическим пока-зателям исследуемая порода удовлетворяет техническим требованиям.

Вопросы

1. Что такое теплопроводность и какое значение она имеет при выборе матери-алов для ограждающих конструкции зданий?

2. Какие изверженные горные породы применяют в строительстве и каковы их основные свойства?

3. Опишите свойства керамических плиток, применяемых для полов.

4. Назовите изделия из стекла и укажите, где в строительстве они применя-ются. Представьте их рисунки.

5. Каковы свойства воздушной извести и где в строительстве она применя-ется?

6. Опишите получение и основные свойства шлакопортландцемента и укажи-те, для каких целей его применяют.

7. Опишите виды коррозии металлов, а также методы защиты от коррозии строительных конструкций.