Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Базовые понятия, определения и приемы расчетов показателей качества материалов и изделий. Учебное пособие
.pdf
141
,
0
C
, см
Какова должна быть скорость подачи свежего цинкатного
раствора с
кон
концентрацию цинката в электролизере постоянной (пренебречь
изменением объема электролита и расходом воды на электролиз и
испарение)? Каков удельный расход электроэнергии на т цинкового
порошка?
ванне.
использованном для получения порошка железа за мин процесса на
катоде выделилось мл водорода (газ собран над водой при
давлении мм.рт.ст.).
на другие процессы, кроме выделения железа и водорода, пренебречь).
-часового окисления в кислороде при 0C поглотил см
кислорода при нормальных условиях. Считая, сто мель корродирует до
, оцените коррозионную стойкость по -балльной шкале.
на поверхности железа в зависимости от температуры изменяется
следующим образом:
г/л (взамен удаляемого частично раствора с
нач
г/л) в ванну нагрузкой А, чтобы поддерживать
Запишите реакцию основного электрохимического процесса в
8. В лабораторном электролизере нагрузкой А,
0
C и
Рассчитать выход по току для железа (затратами катодного тока
9. Медный образец площадью поверхности, равной см
2
, после
10. При часовой выдержке на воздухе толщина оксидного слоя
3
Определите энергию активации процесса окисления и толщину
пленки при температуре
0
C.
4.3. Искусственные каменные материалы
Показатели качества строительных материалов
Вяжущими веществами называются материалы, способные
при смешивании с водой образовывать пластично-вязкую массу,
которая, постепенно затвердевая, превращается в камневидное тело.
По условиям твердения и водостойкости продуктов твердения
вяжущие вещества разделяются на воздушные и гидравлические.
Воздушные вяжущие твердеют на воздухе, а продукты их твердения
нестойки в воде (воздушная известь, гипсовые и магнезиальные
вяжущие). Гидравлические вяжущие твердеют на воздухе, а продукты
142
их твердения длительно сохраняют прочность в воде (гидравлическая
известь, портландский, глиноземистый, пуццолановый цементы).
Воздушную известь получают путем обжига карбонатных пород
(известняка, мела, доломитизированных известняков) при температуре
.
В результате химической диссоциации
кристаллическая решетка кальцита и образуется оксид кальция с
сильно разрыхленной структурой. При гашении воздушная известь
взаимодействует с водой с выделением большого количества тепла
Твердение известково-песчаного раствора происходит в
результате карбонизации
Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество,
твердеющее и в воде, и на воздухе. Для производства портландцемента
используют известняки и глины, которые берут в соотношении (
по массе). Химический состав выражается в виде оксидов в % масс.:
; ; ; .
Цементный клинкер представляет собой систему из нескольких
минералов, полученных при обжиге сырьевой смеси и состоит из
тонкозернистых кристаллических и аморфных фаз. Минералогический
состав цементного клинкера, % масс.:
трехкальциевый силикат (алит)
двухкальциевый силикат (белит)
трехкальциевый алюминат (целит)
четырехкальциевый алюмоферрит
(браунмиллерит)
При взаимодействии минералов цементного клинкера с водой
происходят их гидролиз и гидратация с образованием гидратных
соединений:
0
C
,
.
разрушается
кДж.
хр
углекислым газом из воздуха
143
Коррозия цементного камня и бетона. Виды коррозии
Бетон – искусственный камень, получаемый в результате
твердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего
вещества, воды, крупного и мелкого заполнителей (щебень, гравий,
песок).
Коррозия выщелачивания представляет собой вымывание
гидроксида кальция, особенно в условиях постоянной фильтрации
воды через массу бетона. Коррозия идет наиболее интенсивно при
воздействии слабоминерализованной, мягкой, воды, в результате чего
на поверхности образуются натеки
Сульфатная коррозия возникает при проникновении в поры
бетона сульфатов кальция, натрия и магния, которые при гидратации
образуют кристаллогидраты , ,
. Рост кристаллогидратов сопровождается их увеличением в
объеме и возникновением кристаллизационного давления, которое
разрушает бетон через поры. Наибольшей разрушающей способностью
обладает гидросульфоалюминат кальция (эттрингит), или «цементная
бацилла», которая образуется по уравнению
.
Магнезиальная коррозия протекает в результате действия
растворимых солей магния, которые взаимодействуют с гидроксидом
кальция:
В результате этого процесса образуются хорошо растворимый
хлорид кальция и аморфный гидроксид магния.
Кислотная коррозия бетона наиболее интенсивно протекает под
воздействием сильных кислот , , , даже весьма
разбавленные растворы которых разрушают строительный материал в
короткие сроки. Хлоридная коррозия бетона идет под воздействием
хорошо растворимых соединений, образованных соляной кислотой.
Растворы хлорида натрия () интенсивно разрушают бетон и
цементно-песчаные вкладочные растворы.
Строительная керамика – название изделий из обожженной
глины. Химический состав глин принято выражать следующими
оксидами: , , , , , , , , ,
Вода содержится в глинах как в свободном, так и в химически
связанном состоянии, входит в состав глинообразующих минералов.
.
.
.
144
Минералогический состав глин как в качественном, так и в
количественном отношении разнообразен и может быть представлен
минералами:
каолинит
монтмориллонит
иллит (гидрослюда)
Солевые налеты на обожженном строительном и лицевом
кирпиче образуются при взаимодействии
содержащихся в глине (кирпиче-сырце), с сернистым газом,
присутствующим в дымовых газах. Разбавленные воздухом дымовые
газы играют роль теплоносителя при сушке сырца. Сернистый газ
взаимодействует с влагой сырца, образуя сернистую кислоту
,
затем сернистая кислота окисляется до серной
.
Далее на поверхности кирпича-сырца протекают реакции,
приводящие к образованию нерастворимого сульфата кальция
(ангидрита)
,
.
Высолы на кирпичной кладке в процессе ее сооружения могут
образовываться через 7-10 сут. после ее возведения. Главные причины
образования высолов – растворимые соли, содержащиеся в кирпиче и
кладочном растворе, и атмосферные осадки. Миграция растворимых
солей на открытую поверхность кладки приводит к образованию
высолов, состав которых разнообразен: (тенардит),
(мирабилит), (гипс),
(волластонит) и др.
Солевая коррозия кирпичной кладки возникает в результате
кристаллизации в порах кирпича и кладочного раствора многоводных
кристаллогидратов, которые могут иметь состав: ,
, , . Механизм разрушения
аналогичен таковому при сульфатной коррозии бетона. Рост в объеме
перечисленных кристаллогидратов приводит к возникновению
кристаллизационного давления от до МПа, которое является
причиной деструкции материалов кирпичной кладки.
и
(глауберит),
,
145
Задачи для самостоятельного решения
1. Содержание пирита в глине составляет % масс. При обжиге
глины пирит окисляется до оксида серы (IV) и оксида железа (III).
Сколько литров газа, приведенного к н.у. выделится при обжиге кг
глины? Написать уравнение окислительно-восстановительной реакции.
2. Содержание пирита в глине составляет % масс. Рассчитать,
сколько граммов серы находится в кг глины.
3. При гидратации и гидролизе трехкальциевого силиката
(минерала цементного клинкера) образуются двухкальциевый
гидросиликат и гидроксид кальция. Написать уравнение реакции и
рассчитать, какое количество
4. На поверхности бетона в результате выщелачивания
образуется натек гидроксида кальция, масса которого составляет г.
В дальнейшем
образованием
взаимодействует с
. Написать уравнения соответствующих
реакций. Рассчитать, сколько литров
карбонизации указанного количества
5. При термической диссоциации кальцита (известняка)
выделяются углекислый газ и оксид кальция (негашеная известь).
Написать уравнение реакции и рассчитать массу выделяющегося
при диссоциации кг кальцита.
6. На изготовление известково-песчаного кладочного раствора
израсходовано кг гашеной извести. Написать уравнение твердения
известкового раствора и рассчитать, сколько литров
на карбонизацию кг гашеной извести.
7. Для связывания растворимых солей (сульфатов) в глине в
керамическую шихту вводится карбонат бария. Написать уравнение
реакции взаимодействия сульфата натрия с
количество, необходимое для нейтрализации г
содержащегося в глиномассе.
8. Вычислить содержание, в % масс., каждого из элементов в
соединениях кальцита, пирита, поташа.
9. Кальцит разлагается при нагревании на оксид кальция и оксид
углерода (IV). Какая масса кальцита, содержащего % масс.
Карбоната кальция, потребуется для получения т негашеной
извести?
образуется из г
и водой с
(н.у.) пойдет для
.
(н.у.) пошло
и рассчитать его
.
,
146
10. Хлорид бария вводится в глиномассу для связывания
растворимых сульфатов. Найти формулу кристаллогидрата хлорида
бария, зная, что г хлорида при прокаливании теряет в массе г.
11. Для повышения коррозионной стойкости бетона в
строительную смесь вводится мелкозернистый кремнезем,
переводящий растворимый гидроксид кальция и силикат. Какое
количество кремнезема необходимо ввести в бетонную смесь, чтобы
связать г
12. Насыпная плотность песка кг/м
щебня кг/м3, средняя плотность его зерен кг/м
соотношение между песком и щебнем по массе для получения плотной
смеси заполнителей.
13. Как изменится объем м3 песка при его увлажнении до % и
%? Насыпная плотность сухого песка составляет кг/м
влажности % – кг/м3 и % – кг/м
14. По результатам рассева песка на ситах (частные остатки, %)
определить модуль крупности и соответствие его по
гранулометрическому составу, требованиям ГОСТ (остатки на ситах:
мм – ; мм – ; мм – ; мм – ; мм – ;
меньше мм – ).
15. Номинальный состав цементного бетона по массе
составляющих оказался в соотношении , а .
Определить количество составляющих материалов по массе и по
объему для приготовления м3 бетона, если на м
кг цемента насыпной плотностью т/м
песка (в тоннах на кубический метр) составляет , а щебня – ;
влажность песка и щебня соответственно равна и %.
16. Определить расход составляющих материалов на м
бетонной смеси со средней плотностью кг/м
производственный состав бетона по массе составляющих находится в
соотношении , а водоцементное отношение
17. При проектировании состава цементного бетона в
лаборатории его средняя плотность оказалась равной кг/м
номинальный состав по массе составляющих 1;
водоцементное отношение
гравия и цемента соответственно – , и т/м
расход составляющих материалов на м
? Написать уравнение реакции.
Составы бетонов
, а насыпная плотность песка,
3
3
.
3
; насыпная плотность
3
бетона и коэффициент
, насыпная плотность
3
3
. Установить
3
, при
3
расходуется:
, если известно, что
.
3
3
. Определить
3
,
147
выхода бетона, если в момент приготовления бетонной смеси
влажность песка – %, а гравия – %.
18. Бетон на щебне с -дневным сроком твердения показал
предел прочности на сжатие МПа Определить активность
цемента, если водоцементное отношение
19. Изготовлена серия бетонных кубиков и испытана на
морозостойкость. При требуемой марке морозостойкости Мрз
средняя прочность кубиков после циклов попеременного
замораживания и оттаивания оказалась равной МПа. Средняя
прочность образцов, не подвергавшихся замораживанию, но
водонасыщенных, была равна МПа. Установить, морозостоек ли
исследованный бетон.
20. Рассчитать номинальный (лабораторный) состав тяжелого
бетона для массивных армированных конструкций. Требуется бетон
М300. Материалы: портландцемент М400 с истинной плотностью кг/л;
песок средней крупности с водопотребностью % и истинной
плотностью кг/л; гранитный щебень с предельной крупностью
мм, истинной плотностью кг/л и насыпной плотностью кг/л.
Заполнители рядовые.
21. Рассчитать производственный (полевой) состав тяжелого
бетона, лабораторный состав которого по массе ;
водоцементное отношение , средняя плотность кг/м
Влажность песка и щебня равны соответственно и %.
22. Вычислить расход материалов на один замес бетономешалки
с емкостью смесительного барабана л, если расход материалов на
м3 производственного бетона следующий: Ц – кг, В – л, П –
кг, Щ – кг. Насыпные плотности песка и щебня
соответственно принять и кг/л, насыпная плотность цемента
кг/л. По лабораторным данным наиболее плотная смесь крупного
заполнителя состоит из % щебня крупностью мм и %
щебня крупностью мм.
23. Вычислить расход материалов на м
средней плотностью кг/м
, если производственный состав бетона выражен
3
и водоцементным отношением
соотношением по массе (цемент: песок: щебень).
24. Рассчитать состав высокопрочного бетона марки 500 для
массивного сооружения с редко расположенной арматурой. Требуемая
подвижность бетонной смеси см. Материалы: портландцемент М500
.
3
бетонной смеси с
3
.
148
с истинной плотностью кг/м
щебень с наибольшей крупностью мм, с истинной и насыпной
плотностью соответственно и кг/м
мм – %, мм – %. Крупный песок с истинной и
насыпной плотностью соответственно и кг/м
водопотребностью %. Дополнительный помол цемента повысил его
активность до кг/см
2
.
25. При испытании на сжатие образца-куба с ребром см из
тяжелого бетона через суток твердения в нормальных условиях
среднее значение разрушающей нагрузки было равно кН.
Определить марку бетона, приготовленного на портландцементе.
26. Номинальный состав цементного бетона по объему ;
. На м3 бетона расход цемента составляет кг. Насыпная
плотность цемента кг/м
момент приготовления бетонной смеси соответственно равна и %.
Найти расход материалов на м
27. Определить коэффициент выхода и среднюю плотность
бетона, если для получения м3 его израсходовано т цемента,
м3 песка, м3 щебня. Насыпные плотности: цемента кг/м
песка кг/м3, щебня кг/м
28. Определить состав бетона для дорожного покрытия с
прочностью при изгибе кг/см2. Осадок конуса бетонной смеси
см. Материалы: портландцемент активностью кг/см
плотностью кг/м
3
; песок средней крупности с истинной и
насыпной плотностью соответственно и кг/м
гранитный с истинной и насыпной плотностью и кг/м
29. Бетонная смесь со средней плотностью кг/м
водоцементным отношением имеет весовой состав .
Насыпные и истинные плотности цемента, песка и гравия
соответственно равны (кг/л): , ; , ; , . Вычислить
коэффициент раздвижки зерен гравия цементно-песчаным раствором
(коэффициент избытка раствора).
30. На м3 бетонной смеси израсходовано цемента кг, песка
кг, щебня кг и воды л. Истинные плотности цемента,
песка и щебня равны соответственно (кг/л): ; ; . Вычислить
коэффициент уплотнения смеси.
31. Для м
3
бетона на рядовых заполнителях и портландцементе
М400 требуется: цемента , песка , щебня кг, воды л.
3
; гранитный фракционированный
3
. Содержание фракций
3
и
3
. Влажность песка и щебня по объему в
3
бетона.
3
.
2
и истинной
3
; щебень
3
.
3
и
3
,
149
Экспериментально установлено, что введением % от веса цемента
пластифицирующей добавки С-3 удается снизить расход воды на л
с сохранением требуемой подвижности бетонной смеси. При
твердении бетона в химические реакции с цементом вступает лишь
% вводимой в бетонную смесь воды.
Вычислить степень повышения плотности бетона при снижении
расхода воды. Насколько повысится марочная прочность бетона в
результате повышения водоцементного отношения?
Твердение бетона
32. Состав бетона № 1: цемента кг, песка кг, щебня
кг и воды л на м
воды на л меньше, т.е. л на м
Какое влияние окажет это снижение воды на пористость бетона в
тот момент затвердения, когда % воды (от веса цемента) вступят в
химическую реакцию с цементом, а остальная вода испарится?
33. В бетонную смесь, изготовленную на рядовых заполнителях
с расходом портландцемента М400 кг/м
отношением , введено % от веса цемента хлористого кальция. При
этом прочность бетона через суток твердения в нормальных
условиях с добавкой оказалась выше прочности бетона без добавки в
раза, через суток на %, через суток на %.
Определить прочность бетонов. Построить графики роста
прочности во времени. Вычислить расход раствора хлорида кальция на
м3 бетона, если плотность раствора г/см3, т.е. расход на
л раствора г.
34. При механическом испытании кубиков тяжелого бетона
размером см после суток их затвердевания при
нормальных условиях средняя разрушающая нагрузка оказалась
равной кг. Бетон приготовлен на портландцементе,
заполнители удовлетворяют требованиям ГОСТов.
Установить марку бетона. Начертить график роста прочности
бетона во времени, вычислив прочности бетона после , , и
месяцев твердения в нормальных условиях. Выразить эти прочности
бетона в % от марки.
35. Какие марки тяжелых бетонов возможно получить на
портландцементах разных марок (300, 400, 500, 600) при расходе
3
. Бетон № 2 имеет такой же состав, но
3
.
3
и водоцементным
Свойства бетонов
150
цемента кг/м3 и требуемой подвижности бетонной смеси см?
Заполнители для бетона рядовые, максимальная крупность гравия мм.
36. Для тяжелого бетона на высококачественных заполнителях
применен портландцемент М500.
Какие марки бетона возможно получить при водоцементных
отношениях ; ; ; ; . Построить графики зависимости
прочности бетона от водоцементных и цементно-водных отношений.
37. Для тяжелого бетона применен портландцемент М400 при
водоцементном отношении .
Установить влияние заполнителей на марку бетона и построить
график, рассмотрев бетоны на заполнителях высококачественных,
рядовых и пониженного качества. Решить эту задачу также для
водоцементного отношения .
Стеновые материалы
38. При испытании кирпича полусухого формования получены
следующие результаты: средний предел прочности при сжатии
МПа, минимальный предел прочности при сжатии отдельных образцов
МПа, предел прочности при изгибе МПа, минимальный предел
прочности для отдельных образцов МПа. Указать марку кирпича
согласно ГОСТ 530-95.
39. Какое количество глины по массе и объему потребуется для
изготовления тыс. шт. керамических камней размером
мм с пустотностью %. Средняя плотность керамических камней
кг/м3, средняя плотность глины кг/м
%. Потери при прокаливании составляют % от массы сухой глины,
брак камней – %.
40. Расшифровать запись: Кирпич КР 100/1650/15/ ГОСТ 530-95.
Выдержит ли столб из данного кирпича квадратным сечением в один
кирпич нагрузку от балки весом т?
41. Прочность на сжатие сухого кирпича МПа, а после
насыщения водой МПа. При насыщении водой кирпича
установлено, что его объемное водопоглощение %, а открытая
пористость %. Определить, является ли данный кирпич водостойким
и морозостойким и можно ли его применять для фундаментов стен.
42. Определить марку кирпича согласно ГОСТ 530-2012, если
при испытании были получены следующие результаты:
предел прочности при сжатии МПа;
3
, влажность глины
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]