Загальні властивостi будiвельних матеріалів (стр. 5 из 12)

Можна застосувати до умов задачі:

для важкого бетону

МПа;

для легкого бетону

МПа.

41. Розрахувати модуль пружності листового скла наступного хімічного складу,

%: SiO₂ – 71,8, Na₂O – 14,9, CaO – 7, MgO – 4,1, Al₂O₃ –2,2.

При розрахунку застосувати правило адитивності. Коефіцієнти для розрахунку модуля пружності:

SiO₂ – 700, Na₂O – 610, CaO – 700, MgO – 400, Al₂ O₃ –1800.

У відповідності з правилом адитивності модуль пружності скла може бути розрахований по емпіричним формулам

Е=700×71,8+1800´´2,2+700×7+400×4,1+61×14,9=61669 МПа.

42. Зразки–призми із литого бетону розміром 7´7´21 см ізолювали парафіном і при напрузі s = 2,5 МПа визначали повні деформації e_п. Паралельно встановлювали на ненавантажених зразках до заданого строку тверднення усадочні деформації e_ус.. Визначити деформації повзучості бетону у віці 2, 6, 12 і 18 місяців, якщо повні деформації бетону у вказаному віці складали відповідно 0,1;0,5;0,7 і 0,8 мм/м, а усадочні деформації 0,1;0,28;0,35 і 0,36 мм/м. Результати вишукувань показати графічно.

Деформації повзучості визначають за виразами e_пз = e_п – e_ус.

Графіки за результатами дослідів і вишукувань приведені на рис.1.4.

43. Розрахувати міру повзучості бетонів з межею міцності на стиск R_ст у 28 добовий вік 40,23 і 25 МПа і витратою води В відповідно 245,225 і 160 кг/м³ (бетони№1,2 і 3).

Для орієнтованого розрахунку міри повзучості бетону С_m, МПа^–1, застосовують різні емпіричні формули. У даному випадку зручніше було б використати формулу:

С_m×10⁶=16В/R_ст.

Міра повзучості бетону №1 С_m×10⁶ =16·245/40=98 МПа^–1;

бетону №2 С_m×10⁶=16·225/23=150 МПа^–1;

бетону №3 С_m×10⁶=16·160/25=80 МПа^–1;

44. Визначити кінцевий показ на манометрі преса, якщо після

розвантаженні зразка деформація залишалась незмінною, початкова напруга складала s =30 МПа і пройшов час, що відповідав часу релаксації (часу, протягом якого напруга знижується в е разів, тобто в 2,72 рази). Кінцевий показ манометра після розвантаження зразка склав s₁=s/е=30/2,72=11,02 МПа.

45. Для збільшення довжини зразка полімерної плівки з 100 до 250 мм було прикладена напруга s_о=5,5 МПа. Після витримки плівки в цьому положенні протягом t =30 діб напруга знизилась до s =3,1 МПа. Визначити постійну часу релаксації і діючу напругу після витримки протягом t₁ =80 діб.

Релаксація напруг слідує експоненціальному закону:

де s – напруга через час t; s_о – початкова напруга; l_р – постійна часу релаксації.

Постійну l_р можна знайти із виразу:

lns/s_о=–t/l_р.

ln(3,1/5,5)=–30/l_р, звідки l_р=52,6 діб.

Напруга після витримування протягом 80 діб повинна бути:

s₈₀=5,5·е^–80/52,6=5,5·е^–1,52=1,20 МПа.

2. Природні кам’яніікерамічні матеріали

46. Для визначення придатності вапняку при отриманні стінового каменя були визначені середня густина, водопоглинання, морозостійкість і коефіцієнт розм'якшення зразків. Отримані наступні усереднені дані.

Шматок каменя масою m = 207 г виштовхнув із об’ємоміру v_в=111 г води. Після витримки каменя у воді об’ємне водопоглинання склало w_о=50%. Межа міцності на стиск в сухому стані R_с=27 МПа, після насиченні у воді R_н=21 МПа, після заморожування і відтавання R_мрз=18 МПа. Чи відповідає фізично – механічним умовам випробувана гірська порода ГОСТ 4001–84 “Камни стеновые из горных пород”?

Можна вважати, що об’єм вапняку дорівнює об’єму витісненої ним води. Тоді середня густина вапняку:

r_о=m/v_в=207/111=1,86 г/см³=1860 кг/м³.

(У тому випадку, якщо припустити, що вапняк поглинув деяку кількість води, середня густина його повинна бути трохи менше).

Знаючи величину об’ємного водопоглинання, можна знайти водопоглинання вапняку по масі : w=w_о/r_о=50/1,86=26,88%

Коефіцієнт розм'якшення каменя k_р=R_н/R_с=21/27=0,78.

Втрата міцності на стиск після випробування на морозостійкість

DR_мрз=R_н–R_мрз/R_н=21–18/21·100=14,2%.

Порівнюючи отримані дані з вимогами ГОСТ 4001–84 “Камни стеновые из горных пород”, можна заключити, що по всім фізико–механічним показникам досліджувана порода задовільняє необхідним вимогам.

47. Осадові гірські породи мають наступний хімічний склад, %:

SiO2	Al2O3	MgO	CaO
№1	88,5	4,9	2,5	4,1
№2	62,5	17,4	12,5	7,6
№3	5,19	0,95	24,5	69,36

Яка хімічна стійкість порід до кислот і лугів?

Для приближеного висновку про хімічну стійкість гірських порід в кислих і лужних середовищах використаємо оцінку модуля основності М_о:

.

Гірські породи мають наступні значення М_о: №1 – 0,07; №2 – 0,25; №3 – 15,3. Можна припустити, що породи №1 і №2 стійкі до кислот, але взаємодіють із основними оксидами. Гірська порода №3 повинна легко руйнуватися кислотами, але бути стійкою до лугів.

48. При випробуванні на копрі Педжа шляхом послідовних ударів гирею масою m_г=2 кг з інтервалами по висоті Dh=1 см при початковій висоті h_н=1 см був доведений до руйнування через n=15 ударів зразок граніту у вигляді паралелепіпеда розміром 2´2´5 см.

Яка питома робота при ударному розколюванні зразка граніту?

Питому робота при ударному розколюванні гірських порід знаходимо за формулою:

,

де F_г – зусилля створене гирею (F_г=20 Н); S – площа розколу (S=4 см³).

.

49. Хімічний аналіз карбонатної гірської породи показав, що в ній присутні 40% СаО, 12% MgO. Визначити вміст в породі доломіту, кальциту.

Встановити її назву, використавши класифікацію наведену в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Порода	Склад, %
	СаСО3– кальцит	СаMg(СаО3)2–доломіт
Вапняк	95–100	5–0
Доломітистий вапняк	75–95	5–25
Доломітовий вапняк	50–75	25–50
Вапняковий доломіт	25–50	25–50
Вапняковистий доломіт	5–25	75–95
Доломіт	0–5	95–100

Припустимо, що вся кількість MgO в карбонатній породі зв’язано в доломіт – СаMg(СаО₃)₂. Із молекулярної маси доломіту

М _{СаMg(СО3)2}=184 можна підрахувати, що на долю MgO приходиться 21,7%. В породі міститься 12% MgO, тобто доломіту повинно бути 55,3%. Не важко підрахувати, що в 100% доломіту зв’язується 30,4% СаО, відповідно, в 55,3% повинно зв’язуватись 16,8% СаО. Залишкова кількість СаО, тобто 23,2%, зв’язано в кальциті СаСО₃. Із формули кальциту слідує, що в 100% СаСО₃ знаходиться 56% СаО. 23,2% СаО повинно йти на утворення 41,4 % СаСО₃. Таким чином, в дослідженій гірській породі знаходиться 41,4% СаСО₃ і 55,3% СаMg(СО₃)₂. По табл. 2.1 її можна віднести до вапнякового доломіту.

50. Визначити по масі і об’єму витрату глини, що необхідна для виготовлення 10000 шт. потовщеної цегли із середньою густиною r_ок=1400 кг/м³, об’ємом порожнин v_п=30%, якщо середня густина сирої глини r_ог=1600 кг/м³, вологість w=15%. При випалі сирцю в печі втрати при прокалюванні (в.п.п.)складають 10% від маси сухої глини.

Об’єм одної цегли:

без врахування порожнин (брутто) v`_к=0,25×0,12×0,088=0,00264 м³;

з урахуванням порожнин (нетто) v_к=v`_к–v_п/100=0,00264–0,00264× ·0,3=0,0018 м³.

Об’єм 10000 шт. цеглин v_п=v_к×n=0,0018×10000=18 м³.

Маса 10000 шт. потовщеної цегли m_п=v_п×r_ок=18×1400=25200 кг.

Маса сухої непрокаленої глини, що необхідна на 10000 шт. цегли,

.

Маса сирої глини, необхідної на 10000 шт. цегли,

Об’єм необхідної глини v_г=m_г/r_ог=31878:1600=19,92 м³.

51. Скільки штук керамічних каменів розміром 250´120´138 мм з порожнинністю П=33% можна виготовити із 15 т глини з вологістю w=12%, втратами при прокалюванні в.п.п.=8,5%. Середня густина звичайної цегли з цієї глини r_о=1750 кг/м³.

З 15 т глини з вологістю 12% можна отримати прокалену спечену керамічну масу:

Об’єм прокаленої спеченої керамічної маси

v_п.г=m_п.г/r_о=12078:1750=6,9 м³.

Об’єм одного керамічного каменя без врахування пустот

v`_к=0,25×0,12×0,138=0,0041 м³.

Об’єм одного керамічного каменя з врахуванням пустот:

v_к=v`<sub>к</sub>–` (v`_к П)/100=0,0041–0,0013=0,0028 м³.

Можлива кількість керамічних каменів із 15 т глини

n=v_п.г./v_к=6,9:0,0028=2464 шт.

52. Визначити витрату деревних стружок для отримання n=1000 шт. пористої цегли із середньою густиною r_о=1210 кг/м³ , якщо середня густина звичайної цегли r_о=1740 кг/м³ . середня густина стружки r_о=610 кг/м³.

Маса 1000 шт. звичайної цегли

m_з.ц=1000×0,25×0,12×0,065×1740=3393 кг.