Задание 2. Определение коэффициента размягчения
Цель работы: рассчитать коэффициент размягчения материала.
Коэффициент
размягчения характеризует водостойкость
материала, то есть его способность
сохранять прочность при увлажнении.
Этот коэффициент может изменяться от
нуля (полностью размокающие материалы,
например, необожженные глиняные
материалы) до величины, близкой к единице
(сталь, стекло, гранит). Водостойкими
считаются материалы, коэффициент
размягчения которых
0,8. Такие материалы разрешается применять
в местах с повышенной влажностью и без
специальных мер по защите их от увлажнения.
Водостойкость материала зависит от величины пористости, удельной поверхности пор, химического сродства материала с водой.
ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Коэффициент размягчения является расчетной величиной, определяемой отношением прочностных характеристик водонасыщенного материала к сухому. Методика насыщения материала изложена в лабораторной работе 1. Испытание образцов на прочность производят в соответствии с методикой, данной в лабораторной работе 1.7.
Коэффициент размягчения Кр вычисляют по формуле
Кр = Rнас / Rсух ,
где Rнас- предел прочности при сжатии водонасыщенного материала, Н/м2;
Rсух – предел прочности при сжатии сухого материала, Н/м2.
СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ
Отчет составляется в тетради - дается название работы, понятие коэффициента размягчения, записываются полученные результаты, делается вывод о водостойкости материала и возможных областях его применения.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Что называется коэффициентом размягчения?
2. Какое свойство материала характеризует коэффициент размягчения?
3. От каких факторов он зависит?
Задание 3. Расчет коэффициента конструктивного качества строительного материала
Цель работы: расчет коэффициента конструктивного качества материала.
Коэффициент конструктивного качества (к.к.к.) представляет собой прочность, отнесенную к единице средней плотности, и характеризует прочностную эффективность материала. Лучшие конструктивные материалы имеют высокую прочность при небольшой собственной средней плотности. Значения к.к.к. изменяются в широких пределах: для стеклопластика – 225 МПа, древесины (без пороков) – 22 МПа, стали – 51 МПа, легкого конструкционного бетона 22,2 МПа, тяжелого бетона – 16,6 МПа, кирпича – 5,56 МПа.
Коэффициент конструктивного качества материала является расчетной величиной, определяемой отношением показателя прочности Р (МПа) к относительной плотности d (безразмерная величина)
к.к.к. = R / d.
Относительная
плотность d
выражает
отношение средней плотности материала
к плотности стандартного вещества
при определенных условиях
.
В качестве стандартного вещества удобно принять воду при +4оС, имеющую при этой температуре плотность 1000 кг/м3 или 1 г/см3. Тогда, например, легкий бетон средней плотностью 1400 кг/м3 имеет относительную плотность d = 1,4.
СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ
Отчет составляется в тетради, и включает название работы, понятие коэффициента конструктивного качества, полученные результаты, вывод об эффективности испытуемых материалов.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Что называется коэффициентом конструктивного качества материала?
2. Зачем нужно знать эту характеристику?
Для закрепления полученных практических навыков определения основных свойств строительных материалов предлагаются практические упражнения решения задач в рамках представленной тематики. Для придания большей самостоятельности, предлагается вариантное выполнение заданий.
Задачи для самостоятельного решения.
Номер варианта выбирается по последней цифре номера студенческого билета.
Задача 1
Образец имеет размеры a × b × c, масса его составляет m. Определить его среднюю плотность.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
a, мм |
50 |
60 |
80 |
100 |
202 |
b, см |
5 |
8 |
11 |
10 |
25,7 |
c, м |
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,1 |
0,36 |
m, кг |
0,05 |
0,11 |
1,875 |
2,53 |
8,54 |
Задача 2
Образец имеет размеры a × b × c, масса его m1. После насыщения водой его масса увеличилась до m2. Вычислить водопоглощение по объёму и массе.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
a, мм |
100 |
80 |
92 |
150 |
200 |
b, см |
10 |
10,6 |
8,1 |
15 |
25 |
c, м |
0,02 |
0,09 |
0,12 |
0,15 |
0,03 |
m1, г |
200 |
653 |
1125 |
3830 |
348 |
m2, кг |
0,25 |
0,701 |
1,13 |
3,943 |
0,532 |
Задача 3
Определить предел прочности при сжатии образца размером a × b × c, если разрушающая нагрузка составила P.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
a, мм |
70 |
100 |
150 |
150 |
200 |
b, см |
7 |
10 |
15 |
15 |
20 |
c, м |
0,07 |
0,1 |
0,15 |
0,15 |
0,2 |
P, кг |
3520 |
4653 |
5160 |
3792 |
6798 |
Задача 4
Образец камня в сухом состоянии весил m1. Объем образца V. После насыщения водой масса образца увеличилась до m2. Определить среднюю плотность (г/см3) и водопоглощение по массе.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
m1, г |
250 |
456 |
1245 |
1786 |
348 |
m2, г |
288 |
478 |
1301 |
1798 |
421 |
V, м3 |
0,00013 |
0,0002 |
0,00052 |
0,00063 |
0,00032 |
Задача 5
Цилиндрический образец горной породы диаметром d и высотой h весит в сухом состоянии m1. После насыщения водой его масса увеличилась до m2. Определить массовое и объёмное водопоглощение.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
d, мм |
30 |
53 |
150 |
200 |
200 |
h, см |
6 |
11 |
5 |
15 |
20 |
m1, г |
300 |
432 |
986 |
3715 |
4958 |
m2, кг |
0,305 |
0,443 |
1,005 |
3,764 |
5009 |
Задача 6
Определить коэффициент размягчения известняка, если прочность в сухом состоянии R1сж, а в насыщенном водой состоянии R2сж.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
R1сж, МПа |
20 |
36 |
24,3 |
43,1 |
45 |
R2сж, кг/см2 |
138 |
257 |
220,6 |
400 |
440,1 |
Задача 7
Определить массу и пустотность цемента, хранящегося в силосных банках диаметром d, высотой h. Истинная плотность ρи, насыпная плотность в уплотнённом состоянии ρнас.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
d, мм |
5000 |
3500 |
6000 |
3000 |
4500 |
h, м |
10 |
6 |
12 |
5,5 |
8 |
ρи, г/см3 |
3,1 |
3,0 |
3,15 |
3,03 |
3,12 |
ρнас, кг/м3 |
1400 |
1450 |
1478 |
1423 |
1457 |
Задача 8
Какую полезную площадь S должен иметь силосный склад для хранения m цемента с насыпной плотностью ρнас? Толщина слоя цемента во избежание слёживания h.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
m, т |
1250 |
2200 |
1455 |
610 |
1752 |
ρнас, г/см3 |
1,45 |
1,4 |
1,35 |
1,38 |
1,42 |
h, м |
1,5 |
1,2 |
1,1 |
1,3 |
1,4 |
Задача 9
Определить марку портландцемента, если при испытании стандартных образцов-балочек средняя разрушающая нагрузка при сжатии составила P. Размеры пластины соприкасающейся с образцом a × b.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
P, кН |
1000 |
850 |
1290 |
1411 |
1450 |
a, см |
4 |
3,9 |
4,1 |
4,21 |
3,75 |
b, мм |
62,5 |
63 |
62,3 |
61 |
62,1 |
Задача 10
Определить марку гипсового вяжущего, если при испытании стандартных образцов-балочек средняя разрушающая нагрузка при сжатии составила P. Размеры пластины соприкасающейся с образцом a × b.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
P, кН |
100 |
127 |
182 |
205 |
256 |
a, см |
4 |
3,9 |
4,1 |
4,21 |
3,75 |
b, мм |
62,5 |
63 |
62,3 |
61 |
62,1 |
Задача 11
Какую пористость П имеет бетонный куб с размером рёбер a, массой m, плотностью ρ?
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
а, мм |
150 |
100 |
200 |
50 |
70,7 |
m, кг |
3,43 |
2,5 |
4,76 |
0,54 |
0,75 |
ρ, г/см3 |
2,78 |
2,9 |
2,81 |
2,25 |
2,15 |
Задача 12
Определить предел прочности при изгибе бетонной балки с сечением b × h при сосредоточенной нагрузке, приложенной посередине пролёта l. Разрушающая нагрузка, установленная при испытании образца, равна Р.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
b, мм |
50 |
70 |
100 |
150 |
200 |
h, см |
5 |
10 |
12,5 |
15 |
25 |
l, м |
0,25 |
0,5 |
1 |
1,25 |
1,5 |
P, т |
6,2 |
3,28 |
16,37 |
6,55 |
2,9 |
Задача 13
Определить коэффициент размягчения образца бетонного кубика с размером рёбер a, если разрушающая сила равна P1 при испытании в сухом состоянии и P2 при испытании в насыщенном водой состоянии.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
a, мм |
50 |
70,7 |
100 |
150 |
200 |
P1, кг |
14300 |
21457 |
32000 |
40956 |
45609 |
P2, кН |
1,25 |
1,857 |
2,35 |
3,854 |
4,05 |
Задача 14
При механическом испытании кубиков тяжёлого бетона с размером рёбер a средняя разрушающая нагрузка оказалась равной Р. Определить предел прочности бетона при сжатии, его марку и класс.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
a, мм |
50 |
70,7 |
100 |
150 |
200 |
P, т |
2,62 |
8,28 |
25,37 |
46,55 |
80,03 |
Задача 15
Цилиндрический образец (керн) бетона диаметром d при механическом испытании разрушился при нагрузке P. Определить предел прочности бетона при сжатии.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
d, мм |
50 |
70,7 |
100 |
150 |
200 |
P, т |
2,95 |
9,25 |
22,7 |
37,87 |
74,4 |
Задача 16
Определить массу и пористость одинарного керамического кирпича, если его средняя плотность ρср, а истинная ρи.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
ρср, кг/м3 |
1700 |
1750 |
1687 |
1730,2 |
1693 |
ρи, г/см3 |
2,6 |
2,7 |
2,53 |
2,63 |
2,65 |
Задача 17
Масса образца облицовочной плитки из керамики составила в сухом состоянии m1, после насыщения водой она увеличилась до m2. Определить массовое водопоглощение.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
m1, кг |
52 |
80 |
60 |
50 |
40 |
m2, г |
58 |
73 |
51,5 |
39,6 |
32 |
Задача 18
Какой из строительных материалов обладает лучшей прочностной эффективностью: керамический кирпич с показателем прочности R1 и средней плотностью ρср1, или газобетон с соответствующими показателями R2 и ρср2?
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
R1, кг/см2 |
100 |
125 |
150 |
75 |
75 |
ρср1, кг/м3 |
1700 |
1720 |
1850 |
1650 |
1450 |
R2, МПа |
6,6 |
10 |
13,35 |
4,7 |
4,5 |
ρср2, г/см3 |
500 |
700 |
800 |
400 |
350 |
Задача 19
Через наружную стену из силикатного кирпича площадью S в сутки проходит Q тепла. Толщина стены – l. Температура на наружной стороне стены – t1, на внутренней – t2. Рассчитать теплопроводность кирпича λ.
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
S, м2 |
10,4 |
7,5 |
8,4 |
13 |
7,2 |
Q, кДж |
15000 |
20000 |
25000 |
22000 |
21500 |
l, м |
0,64 |
0,51 |
0,25 |
0,38 |
0,12 |
t1, ºС |
-35 |
-40 |
-5 |
-20 |
-25 |
t2, ºС |
20 |
22 |
18 |
18 |
21 |
Задача 20
Рассчитать какой толщины должна быть стена площадью S, если сквозь неё при разности температур Δt за время z должно проходить тепла не более Q. Теплопроводность материала принять равной λ.
Вариант |
1, 6 |
2, 7 |
3, 8 |
4, 9 |
5, 0 |
S, м2 |
16 |
7 |
10 |
12 |
18 |
Δt, оС |
25 |
15 |
30 |
27 |
20 |
z, ч |
4 |
3 |
5 |
7 |
6 |
λ, Вт/(м׺С) |
0,25 |
0,4 |
0,3 |
0,5 |
0,35 |