Учебники 80255

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

осуществляется сосредоточенным грузом посередине пролета. Предполагаемое значение предела прочности бетона при изгибе (Rизг) – 12 МПа.

34. Определить предел прочности на растяжение при раскалывании (Rр) для дорожного цементобетона, если образец имел форму цилиндра диаметром d = 20 см и длиной l = 20 см.

Разрушение образца произошло под воздействием нагрузки F = 17 кН. Масштабный коэффициент для пересчета от образца к стандартному

(d = 15 см и l = 15 см) принять равным 1.1.

35. Вычислить, какую нагрузку при сжатии (Рmax) выдержит образец горной породы в виде цилиндра высотой (h) и диаметром (d) 15 см, если предел прочности на сжатие (Rсж) породы составляет 120 МПа.

Какова должна быть мощность пресса для проведения таких испытаний?

36.При испытании на растяжение стального образца диаметром (d) 10 мм

идлиной (l) 100 мм получены следующие данные: сила соответствующая раз-

рушению P равнялась 32 кН, сила соответствующая пределу текучести Pτ – 19,2 кН, длина образца после разрыва (l1) 127 мм.

Определить предел прочности (σ) и текучести стали (στ), а также относительное удлинение (ε) образца при разрыве.

37.При испытании керамического одинарного и утолщенного кирпичей на изгиб разрушающая нагрузка составила 350 и 710 кгс соответственно. Опре-

делите предел прочности при изгибе (Rизг) для каждого кирпича (расстояние между опорами l = 200 мм).

38.Оцените истираемость (И) образцов из гранита и песчаника, имеющих форму куба с ребром 70 мм, если масса гранитного образца до испытания составляла 909 г, после испытания – 882 г, а масса песчаника до истирания была равна 764,5 г, после истирания – 741 г.

39.При испытании на сжатие образца-куба с ребром 10 см образец разрушился при нагрузке (Pmaxкуб ) – 24700 кгс. При какой нагрузке разрушится образец из такого же материала в форме цилиндра диаметром и высотой 5 см?

Методические указания к решению задач по разделу 2

25. Коэффициент конструктивного качества рассчитывается по формуле

к.к.к.= Rсж .

ρm

16

Величины предела прочности при сжатии и средней плотности рассчитывают как среднее арифметическое значение между указанными в задаче пределами.

Лучшим считается материал с большим коэффициентом конструктивного качества (к.к.к.).

26. Коэффициент размягчения вычисляют по формуле

Материал можно считать водостойким, если Кр ≥ 0,85.

27. Предел прочности на сжатие (марку) определяют по формуле Rсж = PmaxS , кгс/см2,

где Pmax – максимальная разрушающая нагрузка, кгс;

S – площадь образца, на которую действует нагрузка, см2. 1 кгс/см2 = 0,1 МПа.

При определении марки кирпича испытанию подвергают его половинки, уложенные друг на друга сторонами распила в разные стороны и соединенные цементным раствором, поэтому S = 12,5×12,0, см2.

Мощность пресса для испытания должна на 20…40 % превышать вели-

чину Рmax, то есть

Pmax =Rсж S (1,2...1,4), кгс.

28. Предел прочности при сжатии определяют по формуле

Rсж = PmaxS , кгс/см2.

1 кгс/см2 = 0,1 МПа = 0,001 тс.

Площадь образца

S = Pmax , см2.

Rсж

Ребро образца-куба а=S , см.

17

29. Сопротивление удару рассчитывают по величине работы, затраченной на разрушение единицы объема образца:

А = P(1+2+...+n), кг∙см/см3,

уд V

где P – масса сбрасываемого груза, кг;

(1+2+…+n) – порядковый номер сбрасывания груза, численно равный высоте, см;

V – объем стандартного образца, см3.

Стандартный образец представляет собой цилиндр диаметром d = 2,5 см и высотой h = 2,5 см.

Объем образца-цилиндра определяется по формуле

V=π 4d 2 h.

30.Класс бетона рассчитывается по формуле

В=Rсж (1−t Cv), МПа,

где Rсж - среднее значение предела прочности при сжатии, кгс/см2;

t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона (прил. 4);

Cv – коэффициент вариации прочности бетона, % (прил. 4). Предварительно определяется средняя величина максимального давления

пресса для трех образцов:

P = P1 +P2 +P3 ,кгс.

max 3

Рассчитывается средняя арифметическая величина прочности бетона на сжатие:

Rсж = PmaxS , кгс/см2, где S – площадь образца-куба, S = 15×15, см2.

31. Марка кирпича определяется по величине его прочности на сжатие в сухом состоянии и составляет М150 (прил. 5)..

Коэффициент размягчения находится по формуле

Пустотелый кирпич испытывают на сжатие уложенным друг на друга без распиливания на половинки, поэтому площадь опоры при испытании составит

S = 25,0×12,0, см2.

18

Предел прочности на сжатие в насыщенном водой состоянии определяется по формуле

Rсж = PmaxS вод , кгс/см2.

Кирпич можно использовать для возведения фундаментов, если величина

Кр ≥ 0,80.

32. Предел прочности на растяжение при изгибе обыкновенного кирпича определяется по формуле

Rизг =32 Pbmaxh2 l , кгс/см2,

где l – расстояние между опорами, l = 20 см;

b – ширина обыкновенного кирпича, b = 12 см; h – высота обыкновенного кирпича, h = 6,5 см.

Величина Rизг для керамического обыкновенного кирпича выбирается по ГОСТ 530-07 для марки кирпича М150 (прил. 5).

Вычислив величину Рmax, определяют мощность пресса N:

N=(1,2...1,4)Pmax, кгс.

33.Определяют максимальную разрушающую нагрузку (Рmax) при испытании бетонной балочки на изгиб из формулы

Rизг =32 Pbmaxh2 l , кгс/см2.

1 кгс/см2 = 0,1 МПа.

Максимальная мощность пресса для испытания образцов бетона на изгиб составит

17 кН = 0,1×1000×17 = 1700 кгс.

Величина предела прочности на растяжение при раскалывании определяется по формуле

Rр=π2lFd , кгс/см2.

Для стандартного образца с учетом масштабного коэффициента Rрcт =Rp 1,1, кгс/см2.

19

35. Максимальную нагрузку Pmax вычисляют из формулы Rсж = PmaxS , кгс/см2.

Площадь опоры для цилиндра вычисляют по формуле

S =π 4d 2 , см2.

Мощность пресса для проведения испытания

N=(1,2...1,4)Pmax, кгс.

36.Предел текучести стали σТ определяется по формуле

σТ = PSτ , МПа.

Предел прочности стали σ определяется по формуле σ = PS , МПа,

где S – площадь поперечного сечения образца,

S =π 4d 2 , м2.

Рт и Р – берутся в Н, площадь S – в м2.

1 кН = 1000 Н.

Относительное удлинение ε определяется по формуле

ε=l1 l−l 100, %.

37.Размеры керамического кирпича по прил. 5:

-одинарного (нормального формата) – 250×120×65 мм;

-утолщенного – 250×120×88 мм.

Предел прочности на растяжение при изгибе для одинарного и утолщенного кирпича определяется по формуле

Rизг =32 Pbmaxh2 l , кгс/см2,

где l – расстояние между опорами, l = 20 см; b – ширина кирпича, b = 12 см;

h – высота кирпича, для одинарного h = 6,5 см, для утолщенного h = 8,8 см.

20