Контрольная работа по "Строительству"

 

    ”Пористость – степень заполнения объема материала порами. Пористость – величина относительная, выражается в процентах или долях объема материала. Если известны значения средней и истинной плотности, то пористость материала, %, рассчитывают по формуле:

    П = (1 – ρс / ρи) · 100.” ([14], стр. 58)

    “Истинная плотность – величина, определяемая отношением массы однородного материала m (кг) к занимаемому им объему в абсолютно плотном состоянии Vа (м3), т. е. без пор и пустот: ρи = m / Vа.” ([14], стр. 57) Эта величина известна из условия задачи: ρи = 2500 кг/м3.

    ”Средняя плотность – величина, определяемая отношением массы однородного материала m (кг) к занимаемому им объему в естественном состоянии Vс (м3):

ρс = m / Vc.” ([14], стр. 58) Найдем объем одинарного керамического кирпича:

Vc = 0,25 · 0,12 · 0,065 = 0,00195 м3 è ρс = 3,7 / 0,00195 = 1897,4 кг/м3.

    Тогда пористость: П = (1 – 1897,4 / 2500) · 100 = 24 %. Пористость материала и характер пор в значительной мере влияют на теплопроводность.

    “Теплопроводность – свойство материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Это свойство имеет важное значение для строительных материалов, применяемых при устройстве ограждающих конструкций” ([14], стр. 63 - 64), (например, стены из кирпича, как в нашем случае).

    Теплопроводность  характеризуется коэффициентом  теплопроводности λ, Вт/(м·°С), который равен количеству теплоты (Q, Дж), проходящей через материал толщиной δ = 1 м, площадью S = 1 м2 за время t = 1 ч при разности температур между поверхностями t2 – t1 = 1 °C:

    ”Теплопроводность материала зависит от его средней плотности, химического состава, структуры, характера пор, влажности.

    Наиболее существенное  влияние на теплопроводность  материала оказывает его средняя  плотность. При известной средней  плотности можно, пользуясь приведенной  ниже формулой, вычислить ориентировочный  коэффициент теплопроводности материала  в воздушно-сухом состоянии: ” ([8], стр. 21).

 

Вывод:

    Марка по прочности  и морозостойкости вполне позволяет  использовать кирпич с заданными  параметрами при кладке наружных  стен. Но, при сравнении коэффициентов  теплопроводности разных материалов  по действующему ТКП 45-2.04-43-2006 ”Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования” я пришел к выводу, что вести кладку наружных стен из данного кирпича для жилых или общественных зданий без специального утепления ограждающих конструкций скорее всего было бы нецелесообразно, так как коэффициент теплопроводности довольно высок и сопротивление теплопередаче при толщине стены, принятой строительной практикой в нашем климатическом районе (например, 0,51 м) будет явно меньше нормативного; а увеличение толщины стен приведет к неоправданному перерасходу материала и, соответственно, к большим затратам.

 

 

 

Задача N2:

   Масса стандартного сухого образца размером 20х20х30 мм из древесины дуба составила 6,8 г, масса влажного – 8,2 г. Предел прочности влажного образца при сжатии вдоль волокон составил 36 Мпа. Определить среднюю плотность и предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон при влажности 12 %.

 

  Решение:

1. Определим влажность испытанного образца дуба, зная массу влажного образца (m1, г) и массу высушенного образца (m2, г):

 

2.  Имеющийся показатель приведем к ее стандартной влажности, равной 12 %.

 При влажности древесины  до 30 % используем формулу:

                                        

где - предел прочности древесины при сжатии, приведенный к стандартной влажности, МПа; - предел прочности древесины, подвергаемой испытанию, МПа; W – влажность древесины в момент испытания, %; α – поправочный коэффициент (α=0,04 для древесины любой породы).

 

3.   Найдем среднюю плотность образца при влажности 12 %.

Прочность древесины при сжатии вдоль волокон в зависимости от ее средней плотности при стандартной влажности для лиственных пород:

 

где - средняя плотность древесины при W=12%, г/см3 è

 

что соответствует стандартной  плотности дуба (700…720 кг/м3) по табл. 4.3. ([9], стр. 58).

 

 

Список  литературы:

[ 1 ] Акимова Т. Н. Минеральные вяжущие вещества: Учебное пособие. – М.: МАДИ (ГТУ), 2007. – 99 с.

[ 2 ] Акимова Т. Н., Котлярский Э. В. Общие свойства строительных материалов: Методические разработки по дисциплине “Материаловедение”. – М.: МАДИ (ГТУ), 2005. – 38 с.

[ 3 ] Барабанщиков Ю. Г. Строительные материалы и изделия: учебник для студ. сред. проф. образования. – М.: Издательский центр “Академия”, 2008. – 368 с.

[ 4 ] Домокеев А. Г. Строительные материалы: Учеб. для строит. вузов – М.: Высш. шк., 1989. – 495 с.: ил.

[ 5 ] Комар А. Г. Строительные материалы и изделия: Учеб. Для инж.-экон. спец. строит. вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1988. – 527 с.: ил.

[ 6 ] Котлярский Э. В , Акимова Т. Н. Органические вяжущие: Учеб. пособие. – М.: МАДИ (ГТУ), 2011. – 96 с.

[ 7 ] Наназашвили И. Х. Строительные материалы и изделия: справочное пособие/И.Х.Наназашвили, И.Ф.Бунькин, В.И.Наназашвили. – М: Аделант, 2005. – 480 с.

[ 8 ] Основин В.Н. Строительный материалы и изделия: учеб. пособие/ В.Н.Основин, Л.В.Шуляков. – 2-е изд. – Минск: Выш. шк., 2009. – 224 с.: ил.

[ 9 ] Основин В.Н. Строительный материалы и изделия. Лабораторный практикум:  пособие/ В.Н.Основин, Л.В.Шуляков. – Минск: Выш. шк., 2008. – 192 с.: ил.

[ 10 ] Петренко В.В. Строительные материалы и конструкции. Курс лекций:  Учеб. пособие/ Петренко В.В., Гречанников Г.С. – Симферополь, УЭУ, 2004 – 112с.

[ 11 ] Попов К. Н., Каддо М. Б. Строительные материалы и изделия: Учеб.– М.: Высш. шк., 2001. – 367 с.: ил.

 [ 12 ] Чубуков В.Н. Строительные материалы: программа и контр. Задания для студентов БФО спец-ти ”ПГС”/ В.Н.Чубуков, Н.А.Шевчук, Л.И.Фефелова. – Гомель: УО “БелГУТ”, 2001. – 29 с.

 [ 13 ] Швец П. И. Справочник строителя-отделочника: Справочник / Швец П. И., Глинкин В. А., Титов Ю. А. – 3-е изд., перераб. и доп. – К: Будiвельник, 1986. – 304 с.: ил.

 [ 14 ] Юхневский П.И. Строительные материалы и изделия.: Учеб.пособие/ П.И.Юхневский, Г.Т.Широкий. – Мн.: УП ”Технопринт”, 2004. – 476 с.: ил.

  [ 15 ] Яковлева Т.Г. Железнодорожный путь.: учебник для студентов вузов железнодорожного транспорта/ Т.Г.Яковлева, Н.И.Карпущенко, С.И.Клинов, Н.Н.Путря, М.П.Смирнов; под ред. Т.Г.Яковлевой. М.: Транспорт.1999.405 с.:ил.

    СТБ 1704-2006 АРМАТУРА НЕНАПРЯГАЕМАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. Технические условия. 

    СТБ 1706-2006 АРМАТУРА НАПРЯГАЕМАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. Технические условия.

 

 

 

Контрольная работа N2.

Вариант 6.

 

Вопросы.

Вопрос N1:

   Прочность бетона. Влияние различных факторов на прочность бетона.

    “Бетоном называется искусственный каменный материал, состоящий из затвердевшей смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителя. Для улучшения свойств бетона или бетонной смеси в их состав могут вводиться минеральные и химические добавки.” ([5], стр. 143) 

        “ Прочность - главное свойство бетона как конструкционного материала, зависящее от его состава, структуры, характеристик компонентов,  условий приготовления,  твердения,  эксплуатации и прочих факторов. Действие этих факторов можно свести к двум основным: прочности затвердевшего цементного камня и прочности его сцепления с заполнителем. Прочность цементного камня в свою очередь определяется  активностью (маркой) цемента (R_ц) и соотношением количеств цемента и воды – цементно-водным отношением Ц/В.” ([4], из гл. 7.5) 

     “Активность цемента. Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость Rб = f(Rц). Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

    Содержание цемента. С повышением содержания цемента прочность бетона увеличивается до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м3 бетона более 600 кг цемента.

    Водоцементное отношение. Прочность бетона зависит от водоцементного отношения (В/Ц). С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением – уменьшается. Это определяется физической сутью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15…25 % воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40…70 % воды (В/Ц = 0,4…0,7). Избыточная вода испаряется, образуя в бетоне поры, снижающие его прочность. ” ([3], стр. 121)

    “Исследованиями была установлена следующая зависимость:

              (формула Н.М.Беляева), 

где:      R_б - прочность бетона, R_{ц   -} марка (активность) цемента,       В/Ц - водоцементное отношение, к и n - коэффициенты, зависящие от вида бетона и качества заполнителей (к=3,5 для щебня и 4 для гравия, n=1,5 для тяжелого бетона).

     На практике при подборе состава бетона пользуются линейной зависимостью:

R_б = А R_ц (Ц/В b) (формула И.Боломея-Б.Г.Скрамтаева),

где А -  коэффициент, учитывающий  качество заполнителей (0,65; 0,6 и 0,55), b - постоянный коэффициент (для Ц/В =1,4-2,5 b=-0,5, а для Ц/В=2,5-3,3 b=+0,5). Бетоны с высоким цементно-водным отношением относятся к высокопрочным бетонам.” ([4], из гл. 7.5)

     “Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси. Эти характеристики существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро- и турбосмесителях, выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях, на 20…30 %. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности бетонной смеси на 1 % изменяет прочность на 3…5 %.

    Возраст и  условия твердения бетона. При благоприятных температурных условиях прочность бетона увеличивается длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:

,

Где и - предел прочности бетона соответственно через n и 28 сут, МПа; lgn и lg28 – десятичные логарифмы возраста бетона.” ([3], стр. 121 - 122)

     В технической документации для характеристики прочности бетона используют понятие класса бетона по прочности. “Класс бетона по прочности – количественная величина, характеризующая качество бетона, соответствующая его гарантированной прочности на осевое сжатие. Обозначается буквой ”C” (от англ. Concrete – бетон) и числами, выражающими значения нормативного сопротивления бетона осевому сжатию и его гарантированной прочности в ньютонах на квадратный миллиметр (Н/мм2 = 1 МПа), например С12/15 (перед косой чертой указано значение нормативного сопротивления, после черты – гарантированная прочность бетона).

    При проектировании бетонных, железобетонных и предварительно  напряженных конструкций применяют  конструкционные бетоны следующих  классов по прочности на сжатие: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C60/70, C70/85, C80/95, C90/105, C100/115.” ([3], стр. 120)

 

 

Вопрос N2:

   Сборный железобетон. Материалы для сборного железобетона. Армирование изделий.

   ”Бетон имеет существенный недостаток, присущий почти всем искусственным и природным материалам: он хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. (…) Если в растянутую зону поместить стальную арматуру, то несущая способность конструкции увеличивается в 10…20 раз.

   (…) Железобетоном называют комплексный строительный материал, в котором бетон и стальная арматура замоноличены взаимным сцеплением и совместно работают под нагрузкой как единое целое. Материалы в железобетоне работают совместно благодаря прочному сцеплению бетона с арматурой и близости значений температурных коэффициентов расширения обоих компонентов. Кроме того, плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает стальную арматуру от коррозии, а также от непосредственного действия огня при пожаре. Это делает железобетонные изделия весьма стойкими и долговечными.” ([7] стр. 319)

    ”Сборные железобетонные изделия изготавливают на специализированных заводах железобетонных изделий и железобетонных конструкций, а также комбинатах строительных материалов.” ([3] стр. 139) ”Основное приемущество таких конструкций – высокомеханизированные и автоматизированные методы их производства при надлежащем контроле за качеством; на строительной площадке эти элементы только монтируют, что резко сокращает сроки строительства, повышает производительность труда и позволяет широко применять новые эффективные материалы (легкие и ячеистые бетоны, отделочную керамику, пластмассы и др.).

    Основные операции при производстве железобетонных изделий: приготовление бетонной смеси, изготовление арматурных изделий, армирование и формование изделий и их ускоренное твердение.” ([7] стр. 340)

    “По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих различают изделия: из цементных бетонов – тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях: силикатных бетонов автоклавного твердения -  плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем; ячеистых бетонов – на цементе, извести или смешанном вяжущем; специальных бетонов – жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.” ([1] стр. 327)

    “Различают армирование железобетонных изделий ненапряженное (обыкновенное) и предварительно напряженное. Операции армирования и виды арматуры, применяемые при каждом из этих способов армирования, имеют ряд принципиальных отличий.

    Ненапряженное армирование осуществляется с помощью плоских сеток и пространственных (объемных) каркасов, изготовленных их стальных стержней различного диаметра, сваренных между собой в местах пересечений. В железобетоне различают арматуру несущую (основную) и монтажную (вспомогательную). (…) Кроме этих видов арматуры применяют петли и крюки, необходимые при погрузочных работах, а также закладные части, крепления и связи сборных элементов между собой. (…) Арматурные сетки и каркасы изготовляют в арматурном цехе, оборудованном резательными, гибочными и сварочными аппаратами. (…)