35

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Контрольная работа

По дисциплине: «Дорожно-строительные материалы и изделия»

Выполнил:

Студент гр. АДЗ-101

Климович С.В.

Проверил: Латун Т.С.

Могилев 2013

Вариант 1.

Вопрос 1.

При строительстве автомобильной дороги длиной 3 м, шириной презжей части 7,5 м толщина щебеночного основания составляет 20 см. коэффициент уплотнения щебня – 1.3, коэффициент возможных потерь – 1,04. Щебень гранитный со средней плотностью 2770 кг/м³. Сколько потребуется щебня и железобетонных вагонов для его перевозки? Какова пустотность в щебне, отгружаемом в вагоны?

Решение:

1. Определение объёма щебеночного основания в уплотненном состоянии: V_уп = 1550 х 7,5 х 0,20 = 2325 м³

2. Определение объёма щебня в рыхлонасыпном состоянии:

V_рыхл = 2325 х 1,3 = 3022,5 м³

3. Определение расхода щебня по объему с учетом потерь: V_щ = 3022,5 х 1,04 = 3143,4м³.

4. Определение расхода щебня по массе: Щ = 3143,4 х 1550 = 4872270 кг = 4872,2 т.

5. Определение пустотности щебня: Ри =2880 гр/см² П = (1 – Рн/Ри) х 100 % = ( 1 – 1550/2880) х 100 = 46,2 %

Ответ: Щ = 4872,2 т , П = 46,2 %

Вопрос 2.

Сколько комовой извести «кипелки» можно получить при обжиге 50 т чистого известняка с влажностью 10 % ?

Решение:

1. определение количества комовой извести:

Са Со₃ ^t Са О + СО₂

M (Ca Co₃ ) = 50_т х 10 % = 50_т – 0,1 = 45 т

45 ₌ х

100 56

Х = 45 х 56 ₌ 25,2 т

100

Ответ: Х = 25,2 т

Вопрос 3.

Необходимо изготовить бетонную конструкцию с прочностью 35 МПа и размерами 2,0 х 6,0 х0,4 м. Сколько потребуется портландцемента для изготовления этой конструкции, если активность цемента равна 42,2 МПа, заполнители рядового качества, а расход воды на 1 м³ бетона равен 170 л.?

Решение: В₆ = R_у х А ( Ц/В ⁺ 0,5 )

V = 2 х 6 х 0,4 х Х

А = 0,6

Х – расход цемента 1 м³ бетона.

35 МПа = 42,2 МПа х 0,6 ( Х / 170_п + 0,5 )

Х / 170 + 0,5 ⁼ ____35__

42,2 Х 0,6

Х / 170 = ____35__ _- 0,5

42,2 Х 0,6

Х = (35/42,2*0,6-0,5)*170

Х = 150 м³

V = 2 х 6 х 0,4 х 150 = 720 м³

Ответ: V = 720 м³

Вопрос 4. Общие сведения о строительных материалах и их основные свойства. Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории - специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др. Основными видами строительных материалов и изделий являются: каменные природные строительные материалы из них; вяжущие материалы неорганические и органические; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения – водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта. Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами.  Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.  Качество – совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.  Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на три основные группы: физические, механические, химические, технологические и др. К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение. Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.  Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.  Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.

Вопрос 5. Опишите основные технические свойства и минералогический состав гранита, сиенита, диабаза и базальта и укажите, для каких видов материалов наиболее целесообразно их применение в дорожном строительстве.

Наибольшее применение в дорожном строительстве получили горные породы магматического, осадочного и метаморфического происхождения.

Магматические (изверженные) горные породы по химическому составу характеризуются содержанием, главным образом, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. Основными породообразующими минералами изверженных горных пород являются: кварц, полевые шпаты, слюды и др. Характерной особенностью химического состава изверженных пород является содержание в них кремнезема в свободном или связанном состоянии. По содержанию кремнезема эти породы делят на кислые, средние и основные. В кислых породах (группа гранитов) содержание кремнезема доходит до 65...75 %, в средних (группа сиенита и диорита) - от 52 до 65, в основных (группа габбро) - от 40 до 52 %. Характеристика магматических (изверженных) пород приведена в таблице 1.

Горные породы	Основные физико-механические свойства	Структурно-текстурные признаки	Физико-механические и технологические свойства
			предел прочности при расколе, МПа, более	степень хрупкости, более	энергоемкость (удельная работа при статической нагрузке), более	водопоглощение, %	марка породы
1. Граниты, сиениты, диориты, порфиты, диабазы, габбро	Породы (свежие) прочностью при сжатии более 120 МПа; морозостойкость более F200	Породы полнокристаллической структуры (мелко-, средне- и крупно-) плотные, поверхность раската шероховатая	6	1	0.8	0,5	I
2. Лимариты, дезиты, шрахиты, базальты	Породы (свежие) прочностью при сжатии более 120 МПа; морозостойкость более F50... 200	Породы мелко- и скрытокристаллической структуры, плотные, реже пористые, поверхность раскола гладкая или слабошероховатая	6	4	0.2	0,1...0,5	I
3. Граниты, сиениты, диориты, порфиты, диабазы, андезиты, габбро, лимариты, трахиты	Породы пониженной прочности (частично затронутые выветриванием), прочностью при сжатии от 80 до 120 МПа. морозостойкость F50... 100	Породы полно-, мелко- и скрыто кристаллической структуры от плотной до сильнопористой текстуры, поверхность раскола от гладкой до шероховатой	5 4	2 5	0,5 0,4	0,5...1,0 0,5...2,0	II III

Таблица 1.Характеристика магматических (изверженных) горных пород

Классификация магматических горных пород по структуре и минералогическому составу представлена в таблице 2.

Таблица 2. Важнейшие магматические горные породы

Группа породы			Кислые	Средние		Основные
Содержание SiO2, %			Более 65	От 55 до 65 включ.		Менее 55
Минерало-гический состав	Кварц		Есть	Нет		Нет
	Полевые шпаты		Ортоклаз	Ортоклаз	Кислый плагиоклаз	Основной плагиоклаз
	Темноокрашенные минералы		Мало	→ → → → → →		Много
Структура	Гранитная или порфировидная структура (глубинные породы)		Гранит	Сиенит	Диорит	Габбро
	Порфировая структура (излившиеся породы)	Древние	Кварцевый порфир	Ортоклазовый порфир	Порфирит	Диабаз
		Новые	Липарит	Трахит	Андезит	Базальт
Основные свойства	Окраска породы		Светлая	→ → → → → →		Темная
	Объемная масса, кг/м		2600-2700	2600-2800	2800-3000	2900-3300
	Предел прочности при сжатии глубинных пород, МПа		120-260	120-250	150-280	200-500
	Предел прочности при сжатии излившихся пород		В плотных разновидностях такой же, как у соответствующих глубинных пород; в пористых - ниже

В центральной части в трех строках таблицы приведены главнейшие магматические горные породы, употребляемые в качестве строительного материала. Под каждым наименованием глубинных пород записаны по два представителя излившихся, которые являются полными аналогами их по минералогическому составу и отличаются лишь структурой. Одна и та же магма могла застыть или на глубине или на поверхности земли. Минералогический состав пород мы можем прочитать в том же столбце таблицы сразу над ними. Например, о минералогическом составе гранита и его аналогов (кварцевого порфира и липарита) читаем: кварц – есть, из полевых шпатов присутствует ортоклаз, темноокрашенных минералов – мало. Если мы проследим по таблице слева направо за минералогическим составом, то увидим, что кварца (самого кислого минерала), кроме как в граните и его аналогах, в других породах нет. Содержание темноокрашенных минералов (наиболее основных) возрастает от гранита к габбро, а в группе полевых шпатов представители сменяются так, что в граните и его аналогах присутствует самый кислый представитель – ортоклаз, а в габбро, диабазе и базальте – наиболее основной представитель плагиоклазов - битовнит или анортит. По мере того как мы движемся слева направо, наблюдается уменьшение содержания SiO₂, другими словами, снижение кислотности пород. Если вспомнить сказанное в отношении минералов ( см. табл. 1), то можно также еще добавить, что породы, занимающие правую часть таблицы 2, характеризуются более высокой плотностью и более темной окраской по сравнению с породами, находящимися в левой части таблицы. Параллельно увеличению содержания темноокрашенных минералов возрастает механическая прочность пород

Все интрузивные горные породы: гранит, сиенит, диорит и габбро весьма сходны между собою по своим техническим свойствам. Они все обладают большой плотностью, ничтожно малой пористостью и сравнительно высокой механической прочностью. (См. таблицу 3)

Таблица 3. Характеристика важнейших магматических горных пород

Характеристика по содержанию SiO2, %	Породы		Важнейшие породообразующие материалы	Средняя плотность, кг/м^3	Предел прочности при сжатии, МПа
	глубин-ные	излившиеся
Кислые (65... 76)	Гранит	Кварцевый порфир, липарит	Кварц, полевые шпаты, слюда	2600…2800	100... 250
Средние . (52... 65)	Сиенит	Бескварцевый порфир, трахит	Полевые шпаты, слюда	2600...2800	100... 280
	Диорит	Андезит, порфирит	Полевые шпаты, темноокрашенные минералы	2800... 3000	150... 300
Основные более 52%	Габбро, лабрадо рит	Диабаз, базальт	Темноокрашенные минералы, полевые шпаты	2900...3300	200... 500

Гранит.

Гранит — наиболее распространенная глубинная горная порода, состоящая в основном из кварца, полевого шпата и слюды. Иногда слюда заменена темноокрашенными (железисто-магнезиальными) минералами. Цвет гранита зависит от главной составной части — полевого шпата и наличия темных минералов. Он бывает серый, красный и пр. Плотность 2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 100...300 МПа. Большая механическая прочность, стойкость против выветривания и морозостойкость обусловливают высокие строительные свойства гранита и изготовленных из него строительных материалов и изделий. Гранит применяют для изготовления облицовочных плит, лестничных ступеней, полов, бортовых камней, щебня и др. Гранит используют при строительстве гидротехнических сооружений и сооружений памятников.

Минералогический состав гранита в среднем таков: кварца от 20 до 40%, ортоклаза (реже щелочного плагиоклаза) от 40 до 60%, слюды или роговой обманки (редко авгита) от 5 до 20%. Структура гранитов преимущественно зернисто-кристаллическая, иначе гранитная (название гранит происходит от латинского слова granum — зерно) и в некоторых случаях порфировидная. Примером гранитов с порфировидной структурой может служить финляндский гранит рапакиви, в котором встречаются вкрапленники ортоклаза с куриное яйцо и более. Красные граниты большинства зданий Санкт-Петербурга имеют порфировидное строение. Цвет гранитов определяется цветом главной его составной части—ортоклаза. В зависимости от окраски последнего он бывает серый, желтоватый, красноватый, до мясо-красного.

Технические свойства гранита. Плотность гранита колеблется около 2,7 и повышается с увеличением в породе количества темноокрашенных минералов. Временное сопротивление сжатию для гранитов (как и вообще для всех естественных камней) колеблется в очень широких пределах от 80 до 330 МПа. Строительные свойства гранитов (в среднем) следующие: плотность — 2600…2700 кг/м ; предел прочности при сжатии — 100… 250 МПа, а при растяжении, как и у других каменных материалов, в 20…30 раз ниже; вследствие малой пористости и низкого водопогло-щения (< 1 %) граниты очень морозостойки (F > 1000); химическая стойкость их также высока; граниты — твердые породы (твердость более 6).

Большей прочностью обладают граниты с мелкозернистой структурой. Увеличение содержания слюды понижает механическую прочность гранита, кроме того слюда препятствует получению хорошей полированной поверхности, т. к. легко выкрашивается, оставляя щербины. Наоборот, повышение содержания пироксенов или амфиболов является желательным – возрастают механические свойства и способность гранитов принимать полировку. Минеральные вещества в граните располагаются параллельно и поэтому эта порода отличается пористостью. Сами виды гранита отличаются величиной зерен, которых бывает несколько типов. К ним относятся крупнозернистые, величина которых достигает более 5 мм, мелкозернистые, величиной менее 2 мм и среднезернистые, которые встречаются от 2 до 5 мм. От размера зерна будет зависеть технические свойства гранита, поэтому при использовании более мелкого зерна материал крепче и долговечней. Стойкость гранита против выветривания в основном достаточно высокая. Лишь отдельные его представители, к которым относится финляндский гранит рапакиви (что значит гнилой камень), широко раньше применявшийся в строительстве Петербурга, разрушаются довольно быстро. Гранит хорошо сопротивляется истиранию, почему он является ценным материалом для изготовления лестничных ступеней, плит для тротуаров, в дорожной одежде. В глубинных горных породах сопротивление истиранию повышается с возрастанием количества темноокрашенных минералов.

Обработка и отделка магматических горных пород настолько дорога (из-за высокой твердости входящих в них минералов), что они редко применяются в обычных зданиях, а используются по преимуществу в сооружениях, особо ответственных, или представляющих большую архитектурную ценность.

Применение гранита. Гранит употребляется в виде штучных камней для фундаментов дорогих зданий, для подпорных стенок, для устройства набережных, для внешней облицовки стен. Часто из него изготовляются тротуарные плиты, ступени. В более крупных кусках гранит употребляется для колонн зданий и памятников. В кусках малого размера он идет для устройства мостовых; для дробления на щебень и т. д. Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов общественных зданий и монументальной скульптуры.

Гранит добывается из недр земли и бывает разных видов. К ним относятся, сиениты, габбро, диориты, лабрадориты, тешениты, моноциты, тешениты, гранитогнейсы и многие другие. Эти породы добывают на большой глубине в недрах земли, они образовались за счет магматических извержений. Их кристаллическая структура объясняется медленным остыванием породы после извержения, также по этой же причине иногда можно встретить гранобластовую структуру. В древние века также как и в наше время, признаком богатства и состоятельности было наличие дома различных элементов интерьера из камня. Всегда ценились камины, полы, ступеньки, сделанные из гранита и мрамора. Сегодня гранит широко используется не только для того , чтобы придать дому представительность, но и для изготовления различных мемориалов и памятников. Ванные комнаты и бани, бассейны — везде может быть применен такой камень как гранит, для создания особенной атмосферы старинности и классического великолепия, а также, благодаря своей плотности, гранит хорошо удерживает влагу на поверхности и имеет стойкий «антискользящий» эффект. Кроме того, гранит, в отличие от мрамора, более устойчив к разнообразным химическим воздействиям, поэтому его чаще всего используют в интерьере кухонь (столешницы из гранита, облицовка стен и (полы из камня и т.п.). Удивительными по своей красоте являются сочетания гранита и мрамора при изготовлении фонтанов, скульптур, мемориальных сооружений, а особенные виды обработки камня, которые осуществляет наша компания на современном итальянском оборудовании, только подчеркивают все превосходные качества этого удивительного камня!

Сиенит.

Минералогический состав сиенита. Сиенит представляет собой глубинную магматическую породу, которая в отличие от гранита не содержит в минералогическом составе кварца; а состоит в основном из калиевого полевого шпата и темноокрашенных минералов (до 15 %), из ортоклаза и темного минерала, плагиоклазов, с примесью цветных минералов: роговой обманки, биотита, пироксена, изредка оливина, но чаще всего роговой обманки. Иногда присутствует кварц. Сиениты — аналоги гранита, образовались из средних магм; свойства и области применения такие же, как у гранита. В зависимости от содержания цветных минералов сиениты называют роговообманковыми, слюдяными, кварцевыми и др. В химическом отношении сиениты характеризуются содержанием кремнезёма от 55 до 65%, а по содержанию щелочей разделяются на нормальные и щелочные. В нормальных сиенитах плагиоклазы представлены олигоклазом и андезином; в щелочных сиенитах присутствуют калиевые полевые шпаты, реже - альбит.

По своему внешнему виду и физико-механическим свойствам сиенит близок к гранитам, но в нем выражена среднезернистая структура, а окраска несколько темнее. Свойства сиенита близки к свойствам гранита, но сиенит менее стоек к выветриванию и легче обрабатывается. Цвет сиенита - белый, светло-серый, розовый или красный. Зернистость его структуры ясно различима. Несмотря на отсутствие кварца, прочность сиенита высокая, однако долговечность его ниже, чем у гранита. В связи с отсутствием в сиените кварца он легче, чем гранит, подвергается обработке. По внешнему виду похож на гранит, но в нем выражена среднезернистая структура, а окраска несколько темнее.

Технические свойства сиенита. Средняя плотность сиенита находится в пределах 2400-2800 кг/м³, предел прочности при сжатии составляет 150-200 МПа. Сиениты, содержащие небольшое количество кварца, называются граносиенитами. Используются они иногда, для облицовки зданий, но в основном как щебень для бетона. Свойства сиенита близки к свойствам гранита, но он менее стоек к выветриванию и легче обрабатывается.

Применение сиенита. Применяется как и гранит, отличаясь от последнего меньшей твердостью, повышенной вязкостью, в особенности при значительном содержании роговой обманки или авгита, и способностью лучше принимать полировку. Является ценным материалом для мощения дорог и получения щебня.

Диабаз.

Минералогический состав диабаза. По минеральному составу аналогичен габбро, то есть состоит в основном из полевого шпата {до 50%) и темноокрашенных минералов, чаще авгита, а также роговой обманки, оливина. Окраска – от темно-зеленой до черной. Диабаз и базальт тождественны по минералогическому составу габбро и благодаря обилию в них темных составляющих характеризуются почти черной окраской и матовым тусклым видом. Структура кристаллическая с зернами разной крупности, иногда порфировая. Диабазы являются продуктом более древнего времени, базальты же относятся к молодым породам.

Технические свойства диабаза. Диабазы, особенно мелкозернистые (например, онежские), имеют высокую, прочность — до 450 МПа, большую ударную вязкость и малую истираемость, они морозостойки и относительно легко поддаются колке и обработке, способные раскалываться на куски сравнительно правильной формы.

Применение диабаза. Диабаз является отличным материалом для мощения улиц, для чего его применяют в виде диабазовой шашки (брусчатки). Механическая прочность диабазов почти всегда превышает 200 МПа. Используют диабаз для изготовления дорожных материалов (брусчатки, шашки, бортового камня), щебня, бордюрных плит и штучных камней, для бетона, иногда для облицовочных работ, а также в качестве сырья для каменного литья и кислотоупорных изделий.

Базальт.

Минералогический состав базальта. Базальт (как и диабаз, аналог габбро) представляет собой плотную тяжелую породу, имеющую скрытокристаллическое или стекловатое, а иногда порфировое строение, состоящий главным образом из основного полевого шпата с цветным минералом. Обычно базальт содержит 35-40 % цветного минерала. Базальт имеет темно-серый или почти черный цвет, характеризуется высокой прочностью – до 500 МПа. Вследствие наличия в стекловатой массе трещин и пор, возникших при остывании магмы, или при порфировой структуре прочность базальтов может резко колебаться, иногда снижаясь до 100 МПа.

Технические свойства базальта. Базальт является наиболее тяжелой и наиболее прочной из всех рассмотренных излившихся пород, его объемная масса равна 2,7—3,3 г/см³, а прочность лучших образцов может достигать 500 МПа, что превосходит глубинные породы. Для базальтов характерна высокая хрупкость, вследствие чего они сравнительно легко раскалываются.

Базальт хорошо полируется, однако из-за высокой твердости трудно поддается обработке. В зависимости от условий образования имеет стекловатую или скрытно-кристаллическую структуру. Цвет базальта — темно-серый до черного. По физико-механическим показателям базальт аналогичен габбро, а по прочности даже превосходит его (Лсж достигает 500 МПа). Базальты очень твердые, но хрупкие породы, что затрудняет их обработку. Базальты атмосферостойки. Базальт является сырьем при изготовлении каменного литья.

Применение базальта. Их широко используют как дорожный материал, в качестве щебня для тяжелого бетона, для кислотоупорных материалов, а также каменного литья и производства минеральной ваты. Базальт применяется как в дорожном деле, так и для ответственных инженерных сооружений. Базальт является сравнительно легкоплавкой породой, поэтому используется для получения изделий путем литья. В строительстве используются теплоизоляционные и акустические материалы на основе базальтовой ваты.