- •О.А. Чернушкин, а.М. Усачев, с.М. Усачев, с.В. Черкасов строительные материалы
- •Введение
- •Раздел 1 Физические свойства строительных материалов
- •Методические указания к решению задач по разделу 1
- •Раздел 2 Механические свойства строительных материалов
- •Методические указания к решению задач по разделу 2.
- •Раздел 3 строительныЕ материалЫ и изделия из древесины
- •Методические указания к решению задач по разделу 3
- •Раздел 4 керамические материалЫ и изделия
- •Методические указания к решению задач по разделу 4
- •Раздел 5 неорганические вяжущие вещества
- •Методические указания к решению задач по разделу 5
- •Раздел 6 заполнители для строительных растворов и бетонов
- •Методические указания к решению задач по разделу 6
- •Раздел 7 строительные растворы
- •Методические указания к решению задач по разделу 7
- •Раздел 8 тяжелый строительный бетон и дорожный цементобетон
- •Методические указания к решению задач по разделу 8
- •Раздел 9 органические вяжущие вещества. Асфальтобетон
- •Методические указания к решению задач по разделу 9
- •Раздел 10 теплоизоляционные, гидроизоляционные и акустические материалы
- •Методические указания к решению задач по разделу 10
- •Раздел 11 лакокрасочные материалы. Строительные пластмассы
- •Методические указания к решению задач по разделу 11
- •Раздел 12 металлы в строительстве
- •Методические указания к решению задач по разделу 12
- •Заключение
- •Библиографический список рекомендуемой литературы
- •Основные физико-механические свойства строительных материалов
- •Формулы для определения коэффициента теплопроводности
- •Зависимость основных свойств древесины от влажности
- •Диаграмма н.Н. Чулицкого для определения равновесной влажности древесины
- •Условное обозначение керамических изделий (по гост 530-2007)
- •Нормативные требования к строительному гипсу
- •Нормативные требования к воздушной строительной извести
- •Нормативные требования к цементам
- •Нормативные требования к песку для строительных работ
- •Нормативные требования к щебню и гравию для строительных работ
- •Характеристики строительных растворов
- •Справочные данные для расчета состава дорожного цементобетона
- •Основные характеристики нефтяных дорожных битумов (по гост 22245-90)
- •Основные характеристики асфальтобетона (по гост 9128-97)
- •Характеристики теплоизоляционных материалов и изделий
- •Характеристики акустических материалов и изделий
- •Характеристики гидроизоляционных материалов и изделий
- •Строительные металлы
- •Влияние химических элементов на свойства стали
- •Легирование стали
- •Строительные материалы
- •394006 Воронеж, ул. 20-лет Октября, 84
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
О.А. Чернушкин, а.М. Усачев, с.М. Усачев, с.В. Черкасов строительные материалы
Учебное пособие
В оронеж 2016
УДК 620.22, 691.1 (07)
ББК 38.3
Ч-495
Рецензенты:
кафедра строительного материаловедения и дорожных технологий
Липецкого государственного технического университета;
П.Ф. Федюшин, главный инженер ОАО «Завод ЖБИ-2»
Ч-495 |
Чернушкин, О.А. Строительные материалы: учеб. пособие / О.А. Чернушкин, А.М. Усачев, С.М. Усачев, С.В. Черкасов; Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2016. – 137 с. |
Содержит задачи по дисциплине «Строительные материалы», а также методические указания по их решению.
Предназначено для студентов бакалавриата заочной формы обучения направления подготовки «Строительство».
Табл. 10. Библиогр.: 7 назв.
УДК 620.22, 691.1 (07)
ББК 38.3
Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом
Воронежского ГАСУ
ISBN 978-5-89040-633-0 © Чернушкин О.А, Усачев А.М.,
Усачев С.М., Черкасов С.В., 2016
© Воронежский ГАСУ, 2016
Введение
Учебное пособие «Строительные материалы» разработано в соответствии с рабочими программами дисциплины «Строительные материалы» для студентов-заочников, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство».
Однако пособие может быть использовано студентами других специальностей, профилей, изучающих дисциплины «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Строительные материалы и изделия» как по дневной, так и по заочной формам обучения.
Как показывает опыт преподавания дисциплины «Строительные материалы», наибольший эффект при их самостоятельном изучении достигается путем решения конкретных примеров и задач производственной направленности. Тем более, что учебным планом предусматривается выполнение студентами-заочниками нескольких контрольных домашних заданий, включающих решение задач.
В настоящем пособии приведены примеры и задачи по двенадцати основным разделам курса «Строительные материалы». С целью оказания помощи в решении задач и углубления практической подготовки студентов в пособии приведены методические указания по решению задач и необходимые приложения. Дополнительный материал для выполнения контрольных работ студент-заочник может получить из библиографического списка рекомендуемой литературы.
При составлении данного учебного пособия учтен многолетний опыт работы кафедры Технологии строительных материалов, изделий и конструкций Воронежского ГАСУ на заочном факультете.
Раздел 1 Физические свойства строительных материалов
1. При засыпке 50 г порошка гранита в объемомер Ле Шателье уровень жидкости поднялся до отметки 18 мл. Определить истинную плотность (ρ) гранита и его общую пористость (Побщ), если средняя плотность гранита (ρm) 2720 кг/м3.
2. При определении истинной плотности цемента пикнометрическим методом масса пикнометра с навеской составила 42,8 г, масса пустого пикнометра – 32,35 г, масса пикнометра с керосином – 72,28 г, а масса пикнометра с навеской материала и керосином – 80,02 г. Определите истинную плотность (ρ) цемента, приняв плотность керосина ρкер = 0,798 г/см3.
3. Образец пористого камня неправильной формы имел массу на воздухе в сухом состоянии (mс) 120 г. После покрытия поверхности образца парафином его масса в воде (mс+пв) составила 48 г. На парафинирование образца израсходовано (mп) 1,2 г парафина плотностью ρп = 0,93 г/см3.
Определить среднюю плотность камня.
4. Масса сухого образца из ракушечника (mс) равна 500 г. После насыщения водой масса образца (mн) составила 640 г. Найти общую пористость, водопоглощение по массе и объему ракушечника, если истинная плотность его ρ = 2,5 г/см3, а объём (V) образца составляет 450 см3.
5. Цилиндрический образец горной породы диаметром (d) 5 см и высотой (h) 5 см имел массу в сухом состоянии (mc) 225 г. После насыщения водой его масса (mн) составила 245 г. Определить среднюю плотность горной породы и её водопоглощение по массе и объему.
6. Масса образца каменного материала в сухом состоянии (mс) составляет 695 г, а после насыщения его водой (mн) – 715 г. Определить среднюю плотность и общую пористость камня, если известно, что его истинная плотность (ρ) составляет 2,67 г/см3, а объемное водопоглощение (ВV) – 4,28 %.
7. Определить закрытую пористость бетонного образца-куба с ребром а = 7 см и массой в сухом состоянии (mс) 750 г, если при полном насыщении водой он увеличил свою массу на 45 г. Истинная плотность (ρ) материала составляет 2,6 г/см3.
8. Каменный материал в естественном состоянии имел массу (mв) 375 г. При сушке он потерял 6,5 % своей массы, а при последующем водонасыщении его масса (mн) увеличилась на 40 г. Найти абсолютную влажность и водопоглощение материала по массе.
9. Масса образца камня в сухом состоянии (mс) равна 160 г. После насыщения его водой (mн) она стала 170 г. Определить водопоглощение по массе и среднюю плотность камня, если водопоглощение по объему (ВV) этой горной породы составляет 12,5 %.
10. Абсолютная влажность (Wабс) образца из природного камня равна 4 %. Определить его массу в естественном состоянии mв, если после водонасыщения его масса (mН) составила 225 г, а водопоглощение камня по массе (Вm) – 12,5 %.
11. Масса образца горной породы в водонасыщенном состоянии (mн) составляет 230 г. Определить его массу в естественном состоянии (mв), среднюю плотность (m) и теплопроводность (), если водопоглощение по массе (Вm), объему (ВV) и абсолютная влажность (Wабс) составляют 15, 24 и 5 % соответственно.
12. Вычислить толщину стен жилых зданий () из газосиликатных блоков и керамического полнотелого кирпича, если общее термическое сопротивление стены R0 = 1,4 м2·0С/Вт.
Коэффициент теплопроводности для кладки из керамического кирпича (λкер. кир) составляет 0,65 Вт/м·0С, а для газосиликатной кладки (λгаз) – 0,22 Вт/м·0С.
13. Каменный материал в виде образца кубической формы с ребром (а) 5 см в воздушно-сухом состоянии имеет массу (mс) 90 г.
Вычислить ориентировочный коэффициент теплопроводности и определить, можно ли использовать данный материал в ограждающих конструкциях жилых зданий.
14. В качестве ограждающих конструкций жилых зданий используются трехслойные железобетонные панели с внутренним теплоизоляционным слоем из полужестких минераловатных плит и внешним слоем из тяжелого бетона. Суммарная толщина слоев из тяжелого бетона составляет 10 см.
Определить толщину теплоизоляционного слоя для термического сопротивления ограждающей конструкции R0 = 1,75 м2·0С/Вт.
Коэффициент теплопроводности для тяжелого бетона и минеральных плит составляет соответственно 2,04 и 0,09 Вт/м·0С.
15. Вычислить толщину стен из керамического и силикатного полнотелого и пустотелого кирпича для условий ЦЧР, если общее термическое сопротивление стен R0 = 2,89 м2·0С/Вт.
Коэффициент теплопроводности для керамического полнотелого кирпича (λкер. полн) составляет 0,8 Вт/м·0С, пустотелого (λкер.пуст) – 0,58 Вт/м·0С; для кладки из силикатного полнотелого кирпича (λсил.полн) – 0,87 Вт/м·0С, пустотелого (λсил.пуст) – 0,76 Вт/м·0С.
16. На стройплощадке имеется стальной котел массой (mк) 300 кг для подогрева кровельного битума до температуры (tк) 95 0С.
Какое количество (м3) дров потребуется для приготовления 5 тонн битума (mб)?
Начальная температура (tн) котла и битума – 20 0С, КПД котла – 25 %, средняя плотность древесины (ρmдр) – 600 кг/м3, удельная теплота сгорания дров (q) – 12600 кДж/кг. Удельная теплоемкость стали (Cст) – 0,49 кДж/кг, битума (Сб) – 1,85 кДж/кг.
17. На стройплощадке имеется стальной котел массой (mк) 400 кг для подогрева кровельного битума до температуры (tк) 100 0С.
Какое количество битума (mб) можно приготовить при сжигании 20 т мазута (mм)?
Начальная температура котла и битума (tн) равна 15 0С, КПД котла 30 %, удельная теплота сгорания мазута (qм) - 6000 кДж/кг. Удельная теплоемкость стали (Сст) – 0,49 кДж/кг, битума (Сб) – 1,85 кДж/кг.
18. Какое количество теплоты (Q) за 1 час теряется через стену площадью S = 15 м, толщиной = 0,63 м, выложенную из силикатного полнотелого и керамического полнотелого кирпича, если температура внутри помещений (t1) составляет + 20 0С, а снаружи (t2) – 15 0С. Коэффициент теплопроводности керамического кирпича (кер) – 0,75 Вт/м·0С, а силикатного (сил) – 0,86 Вт/м·0С.
19. Оценить по величине коэффициента насыщения (Кн) морозостойкость материала, если образец из него в виде куба с ребром (а) 5 см имел массу в сухом состоянии (mс) 175 г, а после насыщения водой его масса составила (mн) 195 г. Закрытая пористость материала (Пзак) 18 %, а истинная плотность (ρ) – 2,4 г/см3.
20. Длина (lt) предварительно напряженной плиты для дорожного строительства при температуре (t1) +10 0С составляет 6 м.
На сколько увеличится длина плиты при нагреве ее до температуры (t2) + 50 0С, если коэффициент линейного температурного расширения железобетона (α) 12∙10-6 м/0C. Какое расстояние между укладываемыми плитами необходимо предусмотреть?
21. По химическому составу шлаков (табл. 1) установить, какой шлак обладает цементирующей способностью и может быть использован в качестве щебня при устройстве дорожных одежд и какой из шлаков более кислотостоек.
Таблица 1
Химический состав шлаков
Номер пробы |
Химический состав, % |
||||||
MnO |
SiO2 |
Al2O3 |
MgO |
CaO |
SO3 |
FeO |
|
1 |
3,00 |
38,10 |
8,54 |
1,46 |
44,50 |
0,46 |
0,68 |
2 |
2,00 |
35,20 |
7,91 |
6,58 |
46,50 |
0,40 |
0,41 |
22. После 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания прочность на сжатие (RсжМ) керамического обыкновенного кирпича составила 12 МПа, а до испытания прочность его на сжатие составляла (Rсжсух) 15 МПа.
Вычислить коэффициент морозостойкости кирпича и установить, выдержал ли он 15 циклов замораживания и оттаивания, если его масса до испытания на морозостойкость (m) составляла 4,2 кг, а после испытания (mМ) уменьшилась до 4,1 кг.
23. Определите насыпную плотность (ρн) и межзерновую пустотность (Пм.з) перлитового и керамзитового песка:
- если масса пустой емкости объемом 1 л составляет 204 г, а заполненной перлитовым песком – 314 г;
- если масса пустого сосуда объемом 1000 см3 – 204 г, а заполненного керамзитовым песком – 626 г;
- если плотность зерен перлитового песка (ρзп) 400 кг/м3; керамзитового песка – 880 кг/м3.
24. Для возведения плотины имеются в наличии следующие материалы: блоки из тяжелого бетона на портландцементе, блоки из тяжелого бетона, изготовленные на гипсовом вяжущем, и блоки из поризованного бетона.
Определите коэффициент размягчения (Кр) и сделайте вывод о пригодности использования данных материалов для возведения плотины.
Предел прочности при сжатии тяжелого бетона в сухом состоянии (Rсжсух) – 42,6 МПа, в водонасыщенном (Rсжвод) – 41,4 МПа. Предел прочности при сжатии гипсового камня в сухом состоянии – 0,5 МПа, в водонасыщенном – 0,22 МПа. Предел прочности при сжатии поризованного бетона в сухом состоянии – 38,6 МПа, в водонасыщенном – 19,0 МПа.