Богатина А.Ю. Материаловедение и технология конструкц. матер. Для самостоят. раб. 2017

180Применение сварки в строительстве.

181В чем заключается различие между холодной и горячей обработкой металлов давлением?

182Что такое наклеп и как он влияет на механические свойства ме-

талла?

183Как влияет химический состав и структура на пластичность и скорость деформации металла?

184Какие существуют новейшие способы производства стали и какое влияние они оказывают на свойства этого металла?

185Какие профили строительных деталей изготавливаются прокаткой

иштамповкой?

Блок Г

Технологические схемы

186Составить схему производства портландцемента по сухому способу.

187Изобразить схему получения пуццоланового портландцемента.

188Составить схему получения шлакопортландцемента.

189Изобразить схему производства глиноземистого портландцемента.

190Изобразить схему производства силикатного кирпича с гашением извести в гасильных барабанах.

191Составить схему производства железобетонных блоков тоннельной

отделки.

192Изобразить схему производства сухой гипсовой штукатурки.

193Составить схему изготовления газобетона.

194Составить схему производства пенобетона и пояснить основные этапы технологии.

195Изобразить схему производства легкого бетона на пористом запол-

нителе.

196Составьте технологическую схему изготовления цельносекционной железобетонной отделки для тоннелей.

197Составить схему производства сборных железобетонных изделий в стационарных перемещаемых формах.

198Изобразить схему производства керамзита.

199Составить схему производства пористо-пустотелого кирпича

200Составить схему производства ленточной черепицы.

201Составить технологическую схему получения чугуна.

202Составить технологическую схему получения стали.

31

4 ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ

1 Определить пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а плотность твердого вещества равна 2,6 г/см3.

2 Определить коэффициент размягчения ракушечника, если известна разрушающая нагрузка при испытании образца в сухом состоянии на гидравлическом прессе – 82 100 кг, площадь образца – 400 см2. После насыщения водой прочность камня уменьшилась на 25 %.

3 Масса сухого образца керамики весом 300 г после насыщения его водой увеличилась до 390 г. Найти пористость и объемное водопоглощение образца, если плотность его 2,4 г/см3, а объем образца составляет 250 см3.

4 Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,6 , если химически связанная вода составляет 16 % от массы цемента, плотность которого 3,1 г/см3.

5 Сухой образец известняка при испытании на сжатие разрушился при показании манометра 1200 атм. Определить предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии, если известно, что коэффициент размягчения равен 0,7, а площадь образца в 1,5 раза больше площади поршня гидравлического пресса.

6 Масса камня в сухом состоянии равна 60 г, при насыщении водой она составляет 70 г. Определить среднюю плотность, водопоглощение по массе и пористость камня, если объемное водопоглощение составляет 21 %, а абсолютная плотность – 2,4 г/см3.

7 Во сколько раз пористость камня А отличается от пористости камня В, если известно, что плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2,7 г/см3, но средняя плотность камня А на 20 % больше, чем камня В, у которого водопоглощение пo объему в 1,8 раза больше водопоглощения по массе.

8 Образец базальта массой 109 г после парафинирования имел массу на воздухе 112 г, а при взвешивании в воде – 73 г. Определить его среднюю плотность, принимая плотность парафина 0,93 г/см3.

9 Кирпич глиняный обыкновенный стандартных размеров марки «125» имеет массу 3,3 кг и плотность – 2,5 г/см3. Найти пористость кирпича.

10 Цилиндричеекий образец горной породы с диаметром 5 см и высотой 6 см весит в сухом состоянии 245 г. После насыщения водой его вес увеличился до 250 г. Определить среднюю плотность камня и его водопоглощение пo массе.

32

11 Образец камня в сухом состоянии весил 50 г. Определить вес образца после насыщения его водой и абсолютную плотность камня, если известно, что объемное водопоглощение равно 18 %, пористость камня 25 %, а средняя плотность 1,8 г/см3.

12 Кузов автомобиля имеет размеры 2,8×1,8×0,6 м, заполнен на 2/3 своей высоты гранитным щебнем. Масса автомобиля без щебня 3 т, со щебнем 5,86 т. Рассчитать насыпную плотность щебня, его пустотность. Плотность щебня 2,7 г/см3.

13 Гидравлический пресс имеет измерительные шкалы 50, 150 и 300 т. Подобрать шкалу для испытания на сжатие бетона в образцах-кубиках с ребром 0,2 м. Проектная прочность бетона 40 МПа.

14 Определить коэффициент размягчения каменного образца, если при его испытании на сжатие показание манометра пресса было равно: для сухого образца – 35 МПа, для водонасыщенного образца – 30 МПа.

15 Масса камня в сухом состоянии равна 60 г, при насыщении водой она увеличилась на 15 %. Определить среднюю плотность и пористость камня, если объемное водопоглощение составляет 20 %, а абсолютная плотность – 2,2 г/см3.

16 При стандартном испытании красного кирпича на изгиб оказалось, что предел его прочности равен 3,53 МПа. Определить, какое показание манометра пресса соответствовало этому напряжению, если диаметр поршня у пресса был равен 9 см.

17 Определить среднюю плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе он весил 80 г. Масса образца в воде после парафинирования составила 39 г. Расход парафина на покрытие образца составляет 12,3 г, а его плотность – 0,93 г/см3.

18 Определить расход глины пo массе и объему для изготовления 50 шт. кирпичей, имеющих среднюю плотность – 1780 кг/м3. Средняя плотность сырой глины – 1610 кг/м3 (при влажности 13 %). Потери кирпича по массе при обжиге составляют 8,5 % от массы сухой глины.

19 При испытании на сжатие образца-кубика камня со стороной а = 10 см максимальное давление по манометру гидравлического пресса оказалось равным А = 200 атм. Диаметр поршня пресса d = 399 мм. Определить разрушающее усилие Рразр при раздавливании образца и предел прочности σсж материала образца.

20 Рассчитать, во сколько раз уменьшится необходимая сила пресса для испытания кирпича, если вместо испытания на сжатие производить испытание на изгиб одним сосредоточенным грузом, расположенным в середине пролета. Для кирпича Rизг = 0,22 Rсж.

33

21 Определить общую, интегральную и закрытую пористость материала, образец которого при насыщении водой увеличил массу с 92 до 99 г, а при гидростатическом взвешивании имел массу 48 г. Плотность материала составляет

2,6 г/см3.

22Определить общую пористость керамики, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,75 раз больше водопоглощения по массе, а плотность составляет 2,4 г/см3.

23Определить насыпную объемную массу гранитного щебня, плотность которого 2,65 г/см3, а пустотность составляет 42 %.

24Определить коэффициент размягчения бетона класса ВЗО, если прочность его образца-куба после насыщения водой при испытании на сжатие снизилась на 10 %.

25Определить расход компонентов для приготовления 200 кг гипсового теста, если нормальная густота гипса составляет 55 %.

26Определить выход сухой извести-кипелки из 20 т известняка, содержащего 6 % глинистых примесей.

27Определить плотность известкового теста, в котором содержится более 56 % воды (по массе), если плотность извести-кипелки равна 2,1 г/см3.

28Определить количество известкового теста пo массе и объему, имеющего 60 % воды и полученного из 2,5 г извести-кипелки, активность которой 86 %. Плотность теста 1420 кг/м3.

29Определить содержание извести и воды (по массе) в 1 м3 известкового теста, если объемная масса составляет 1400 кг/м3, плотность извести-пушонки –

2,05 г/см3.

30Определить количество известкового теста (по массе и объему), содержащего 50 % воды и полученного из 1,2 т извести-кипелки, имеющей активность 90 %. Объемная масса теста − 1440 кг/м3.

31Вычислить, сколько получится полуводного гипca после термической обработки 10 т гипсового камня, используя атомные веса элементов.

32Сколько потребуется чистого известняка с влажностью 5 % для получения 10 т негашеной извести.

33Определить выход строительного гипса из 1 т гипсового камня влажностью 7 %, содержащего 80 % CaSO4·2H2O и входят примеси в количестве 16 %.

34

34 Сколько можно получить сухой rидратной извести при гашении 5 т негашеной извести с активностью СаO 80 %.

35 Определить пористость в затвердевшем цементном камне, изготовленном из портландцемента. Цементное тесто при затворении содержало 28 % воды, а количество связанной воды 20 % от веса цемента. Плотность портландцемента равна 3,1 г/см3.

36 Подсчитать выход цементного теста нормальной густоты для портландцемента. Определить объемную массу теста, если плотность его 3,15 г/см3, а нормальная густота теста 24 %.

37 Масса гипсового камня − 10 т, его влажность – 5 % (по массе), содержание примесей составляет 15 %. Определить массу гипсового вяжущего, полученного из этого сырья.

38Определить количество негашеной (комовой) извести, получаемой при полном обжиге 10 т чистого известняка с влажностью 10 %.

39Сколько получится известкового теста, содержащего 50 % воды из 2 т. Негашеной извести активностью 85 %.

40Сколько содержится извести и воды пo массе в 1 м3 известкового теста, если объемная масса его равна 1400 кг/м3. Плотность извести в порошке 2,5 г/см3.

41При проектировании состава цементного бетона плотность его оказалась 2250 кг/м3, номинальный состав по массе был 1:1,9:4 при В/Ц = 0,5. Определить расход составляющих материалов на 1 м3 бетона, если в момент приготовления бетонной смеси влажность песка была 7 %, а щебня – 4 %.

42Для приготовления пробного замеса бетона в лаборатории отвесили 3 кг цемента, 6,5 кг песка, 14 кг гравия, добавили 1,8 л воды и после перемешивая получили бетонную смесь с осадкой конуса ОК = 2 см. Поскольку заданная подвижность составляла 5–6 см, в пробный замес два раза добавили по 10 % цемента и воды. Объемная масса бетонной смеси составила 2320 кг/м3. Определить состав бетона по массе.

43Бетон через 7 сут твердения в нормальных условиях имел прочность 15 МПа, а после тепловлажностной обработки прочность при сжатии оказалась 16,5 МПа. Рассчитать, какую часть (в процентах) от марки бетона составила его прочность после пропаривания.

44Номинальный состав бетона по объему оказался 1:2,5:3,1, водоцементное отношение В/Ц = 0,45. Определить количество составляющих материалов на 100 м3 бетона, если на 1 м3 бетона расходуется 390 кг цемента, влажность песка и гравия в момент приготовления бетонной смеси была соответ-

35

ственно 0,5 и 2,0 %. Плотность цемента в насыпном состоянии – 1,3 т/м3, гравия

– 1,51 т/м3, а песка – 1,63 т/м3.

45 Гранитный щебень фракции 10–20 мм имеет объемную массу 1450 кг/м3, плотность зерен – 2630 кг/см3. Сколько следует взять кварцевого песка с объемной насыпной массой 1600 кг/м3 для получения минимальной пустотности смеси щебня и песка? Какова расчетная пустотность этой смеси?

46 Бетон в 7-дневном возрасте показал предел прочности на сжатие 20 МПа. Определить активность цемента, если водоцементное отношение В/Ц = 0,4.

47Номинальный состав тяжелого бетона по массе 1:1,9:4,1, В/Ц = 0,6. При пробном замесе объемная масса бетона оказалась 2250 кг/м3. Определить расход материалов на 1 м3 бетона при влажности 4 %, у песка и у щебня – 1,5 %.

48Определить минимальную необходимую емкость бетономешалки и объемную массу бетонной смеси, если при одном замесе получается 2 т бетонной смеси состава 1:2:4 (по массе) при В/Ц = 0,6 и коэффициенте выхода

К= 0,7. Насыщенная плотность использованных материалов: песка – 1,8 т/м3, щебня – 1,5 т/м3 и цемента – 1,3 т/м3.

49Бетон в возрасте 14 сут имел прочность на сжатие 15 МПа. Определить активность цемента, если В/Ц = 0,7.

50Определить номинальный состав (по объему) и расход материалов на 1 м3 плотного бетона, если номинальный состав его по массе 1:2,2:5,1 при В/Ц = 0,7. Принять при расчетах, что материалы сухие и имеют следующие плотности в насыщенном состоянии: песок – 1600, щебень – 1450 и цемент – 1300 кг/м3. Коэффициентом выхода нужно задаться.

51Бетон на щебне с 7-дневным сроком твердения показал прочность при сжатии 20 МПа. Определить активность цемента, если В/Ц = 0,4.

52На 1 м3 бетона расходуется 290 кг цемента, 610 кг песка, 1220 кг щебня и 180 л воды. При твердении цементом связывается 10 % воды. Определить пористость и прочность бетона на сжатие в 28-дневном возрасте.

53Номинальный состав тяжелого бетона по массе 1:1,9:4,1, В/Ц = 0,5. Объемная масса пробного замеса 2250 кг/м3. Определить расход материалов на 1 м3 бетона при влажности песка – 4 %, а щебня – 2 %.

54Определить пористость цементного бетона состава по массе 1:1,9:4,5 при В/Ц = 0,65, если химически связанная вода составляет 15 % от массы цемента; объемная масса бетона 2400 кг/м3.

36

55Определить пористость в затвердевшем цементном тесте, изготовленном из портландцемента, если тесто содержало 48 % воды, а для прохождения реакций твердения требуется 20 %. Плотность портландцемента 3,1 г/см3.

56Рассев песка на стандартном наборе сит показал следующее содержание частных остатков: сито № 2,5 – 182 г, № 1, 25 – 381 г, № 0,6 – 198 г, № 0,3 – 166 г, № 0,14 – 58 г. Остальные 20 г прошли сквозь сито № 0,14. Определить модуль крупности песка и нанести его гранулометрический состав на кривую плотных смесей.

57Для приготовления бетона с прочностью в 14-суточном возрасте 16,8 МПа применяется портландцемент марки 400 и заполнители высокого качества. Рассчитать водоцементное отношение при изготовлении данного бетона.

58Какой активности и марки должен быть портландцемент для получения бетона с прочностью в 7-суточном возрасте 11,5 МПа на рядовых заполнителях при водоцементном отношении В/Ц = 0,62.

59Какой маркой по прочности будет обладать бетон, изготовленный на портландцементе с активностью 43,5 МПа и рядовых заполнителях при водоцементном отношении 0,55?

60Определить плотность и коэффициент выхода бетонной смеси состава 1:2:4,5 (по массе) при В/Ц = 0,59, если на 1 м3 его расходуется 350 кг цемента, а насыпные плотности цемента, песка и щебня составляют соответственно 1,2; 1,58 и 1,46 т/м3.

61Определить расход материалов для получения 35 м3 бетона состава по массе 1:2:4,1 при В/Ц = 0,6, если плотность бетонной смеси составляет 2310 кг/м3.

62Определить плотность затвердевшего бетона, полученного из бетонной смеси состава по массе 1:1,9:3,8 при В/Ц = 0,52, и плотностью 2380 кг/м3, если химически связанной с цементом воды в бетоне содержится 16 % от массы цемента.

63На 1 м3 бетона расходуется 285 кг портландцемента с насыпной плотностью 1,20 т/м3; 610 кг сухого песка с насыпной плотностью 1,56 т/м3; 1210 кг сухого щебня с насыпной плотностью 1,40 т/м3 и 162 л воды. Составить дозировку материалов на один замес бетоносмесителя с емкостью по нагрузке 425 л, если влажность песка равна 3 %, а щебня 2 %.

64Номинальный состав тяжелого бетона по массе был 1:1,9:4,1 при В/Ц = 0,45. Плотность бетонной смеси оказалась равной 2235 кг/м3. Определить расход материалов на 1 м3 бетона при влажности песка 4 %, а щебня – 1 %.

37

65Определить пористость цементного бетона состава 1:1,9:4,5 (по массе) при В/Ц = 0,50, если химически связанная вода составляет 15 % от массы цемента. Плотность бетона 2390 кг/м3 при влажности 2 %.

66Определить, какое количество глины по весу и объему необходимо для получения 10 000 шт. кирпича со средней плотностью 1800 кг/м3 и 1000 шт. пустотелых керамических стеновых камней со средней плотностью 1350 кг/м3. Средняя плотность глины 1700 кг/м3, влажность ее 15 %, а потери при прокаливании глины составляют 10 % от веса сухой глины.

67Какое количество обыкновенного красного кирпича можно приготовить из 5 т глины. Влажность глины 10 %, потери при прокаливании 8 % от веса сухой глины. Кирпич должен быть со средней плотностью 1750 кг/м3.

68Образец древесины размером 10×10×8 см имеет влажность 20 %. После высушивания до влажности 0 % размеры его стали 9,5×9,5×7,8 см. Определить объемную усушку и коэффициент объемной усушки.

69Образец древесины дуба размером 2×2×3 см весит 8,6 г и имеет предел прочности при сжатии вдоль волокон 360 кг/см2. Определить, при какой влажности образца производилось испытание, среднюю плотность и предел прочности при стандартной влажности, если высушенный образец весил 8 г.

70Образец дуба с поперечными размерами 2×2 см, высотой 3 см и влажностью 19 % разрушился при испытании его на сжатие вдоль волокон при максимальной нагрузке Р = 3250 кг. Определить предел прочности дуба при сжатии для стандартной влажности.

71При испытании на растяжение образец стали диаметром d0 = 15 мм и расчетной длиной l =150 мм разрушился при нагрузке Рв = 6800 кг, текучесть образца отмечена при Рт = 4000 кг. Длина рабочей части образца после разрыва оказалась равной l1 = 191 мм, а диаметр шейки d1 = 9,75 мм. Определить марку стали.

72 Арматурная сталь испытана на растяжение в образце диаметром d0 = 10 мм, длиной l0 =100 мм. После испытания установлены следующие показатели: нагрузка при пределе текучести Рт = 7500 кг, разрушающая нагрузка Рв = 8200 кг, длина образца при пределе текучести lт = 105 мм, а после разрыва l1 = 115 мм; диаметр образца в шейке после испытания d1 = 6,7 мм. Определить: предел текучести, предел прочности при растяжении, относительное удлинение, относительное сужение, марку стали, а также вычертить диаграмму растяжения.

73 Образец углеродистой стали испытывался на твердость на прессе Бринелля шариком Д = 10 мм под нагрузкой Р = 3000 кг. Получены три отпечатка с диаметрами 1; 2; 3; 5,09; 5,15; 5,12 мм. Определить предел прочности стали при растяжении и марку стали.

38

74Определить механические характеристики и марку стали, если при испытании на твердость по Бринеллю (d = 10 мм, Р = 3000 кг) средний диаметр отпечатков составляет d = 6,2 мм.

75Определить количество феррита и цементита в железоуглеродистом сплаве, содержащем 0,8 % углерода. Пользуясь диаграммой «железо – углерод», описать поведение сплава данного состава при охлаждении.

76При изучении под микроскопом шлифа доэвтектоидного железоуглеродистого сплава было установлено, что доля площади, занятая перлитом, составляет 75 %. Определить содержание углерода в сплаве, пользуясь диаграммой состояния «железо – углерод».

77Определить количество перлита и цементита в железоуглеродистом сплаве, содержащем 0,27 % углерода. Пользуясь диаграммой состояния «железо – углерод», описать поведение сплава данного состава при охлаждении.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Строительное материаловедение : учеб. пособие для вузов / ред. В.А. Невский. – Ростов н/Д : Феникс, 2010.

2 Белов, В.В. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства / В.В. Белов, В.Б. Петропавловская. – М. :

Изд. АСВ, 2006.

3Строительные материалы : учебно-справ. пособие / ред. Г.А. Айрапетов, Г.В. Несветаев. – Ростов н/Д : Феникс, 2004.

4Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев. – М.: Высш. школа, 2002.

6Попов, Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий / Л.Н. Попов. − М.: Высшая школа, 1984.

7Горчаков, Г.Н. Строительные материалы / Г.Н. Горчаков, Ю.М. Баженов. − М.: Стройиздат, 1986.

8Лахтин, Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьев. − М.: Машиностроение, 1980.

39

Приложение 1

Примеры решения задач

Задача 1. Определить среднюю плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе он весил 80 г. Масса образца в воде после парафинирования составила 39 г. Расход парафина на покрытие образца составляет 12,3 г, а его абсолютная плотность 0,93 г/см 3 .

где m1 – масса образца с парафином, взвешенного на воздухе: m1= m + mпар = 80 + 12,3 = 92,3 г.

Тогда V2 = 92,3 39 53,3 см3 1

Vпар – объем парафина, налипшего на образец:

Vпар= m пар 12, 3 13, 2 см3.пар 0, 93

Тогда Ve = 53,3 – 13,2 = 40,1 см3.

Находим объемную массу образца:

mv = 4080,1 1,99 г/см3.

Задача 2. При стандартном испытании кирпича на изгиб его предел прочности равен 3,53 МПа. Определите, какое показание манометра пресса соответствовало этому напряжению, если диаметр поршня у пресса был равен 9 см.