Назад в список категорий

Строительные материалы (Тверской государственный технический университет) Купить готовые варианты>>>

Загрузить методичку

Министерство образования Российской Федерации

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Производство строительных изделий и конструкций»

Строительные материалы

Методические указания и задания к контрольным работам

для студентов ИДПО направления 270800 Строительство

Тверь 2014
Общие сведения

Основные знания по дисциплине «Строительные материалы» студенты - заочники получают путём самостоятельного изучения соответствующих учебников согласно рабочей программе теоретического курса, прослушивания установочных лекций в период лабораторно - экзаменационных сессий, а также выполнения лабораторных работ. Кроме того, дополнительному закреплению теоретического материала, приобретению навыков в его использовании и контролю полученных знаний служит выполнение контрольных работ. Первая контрольная работа охватывает следующие разделы курса: введение, основные свойства строительных материалов, природные каменные материалы, керамические материалы и изделия, материалы и изделия из силикатных расплавов, неорганические вяжущие вещества, бетоны (общие сведения, строение, свойства тяжёлого бетона).

Вторая контрольная работа выполняется по мере изучения остальных разделов программы курса: бетоны (принципы определения состава, основы технологии, коррозия и защита от неё, специальные виды бетонов, понятие о железобетоне), строительные растворы, понятие о строительных композитах, силикатные изделия автоклавного твердения, материалы и изделия из древесины и металлов, органические вяжущие вещества и материалы на их основе, теплоизоляционные и акустические материалы, лакокрасочные материалы.

Каждая контрольная работа включает решение трёх задач и ответы на три теоретических вопроса. Задания на контрольную работу (контрольные задания) состоят из 25 Вариантов сблокированных задач и вопросов (по три задачи и три вопроса в блоке). Определение номера Варианта производится студентом-заочником по последним двум цифрам своего учебного шифра (номера зачётной книжки), причём непосредственно тем из них, которые находятся в пределах от 01 до 24 (цифры 00 соответствуют Варианту 25); вычитанием 24 из тех, которые находятся в пределах от 25 до 49; вычитанием 49 из тех, которые находятся в пределах от 50 до 74, и вычитанием 74 из тех, которые находятся в пределах от 75 до 99.

Контрольные работы выполняются в тетради после записи условий задач и теоретических вопросов. Выполненную работу студент подписывает, ставит дату выполнения и направляет на кафедру для проверки. Замечания и пояснения к контрольным работам преподаватель даёт в рецензиях и на полях тетради. В случае положительной рецензии контрольная работа остаётся на кафедре, а студент получает допуск к лабораторно - экзаменационной сессии. В случае отрицательной рецензии работа возвращается студенту для исправлений и дополнений.

Допускается устное собеседование преподавателя со студентом по выполненным контрольным работам без составления письменной рецензии.

Основные учебники и учебные пособия

1. Белов В.В., Петропавловская В.Б. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства: Учебное пособие. – 2-е изд. Тверь.: Изд-во ТГТУ, 2005. – 212 с.

2. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1986. – 688 с.

3. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств строительных материалов: Учебное пособие. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.

ПЕРВОЕ КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Вариант 1

Масса образца камня в сухом состоянии равна 50 г. Определить массу образца после насыщения его водой, а также его истинную плотность, если известно, что водопоглощение образца по объёму равно 18 %, а пористость - 25 % и средняя плотность - 1800 кг/м³.
Определить количество известкового теста по массе и объёму, содержащего 50 % воды и полученного из 2 т извести - кипелки, имеющей активность 85 % (по содержанию СаО). Плотность известкового теста 1420 кг/м³.
Номинальный состав цементного бетона по объёму 1: 2,5 : 3,1 при водоцементном отношении В/Ц=0,45. Определить количество составляющих материалов на 135 м³ бетона, если на 1 м³ его расходуется 390 кг цемента, а влажность песка и гравия в момент приготовления бетонной смеси была соответственно равна 5,6 и 3,0 %. Насыпная плотность цемента 1,3 т/м³, песка – 1,6 т/м³, гравия – 1,5 т/м³.

Вопросы

Охарактеризуйте основные виды стандартов, применяемых в области строительных материалов и строительства.
Как меняются свойства строительных материалов (с примерами) под воздействием атмосферных факторов?
Какие материалы называют огнеупорными? Области применения огнеупорных материалов.

Вариант 2

Определить пористость образца камня, если известно, что его водопоглощение по объёму в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а истинная плотность равна 2,6 г/см³.
Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении 0,6, если химически связанная вода составляет 16 % от массы цемента, истинная плотность которого 3,1 г/см³.
Определить коэффициент выхода и плотность цементного бетона, если для получения 555 м³ его израсходовано 162,5 т цемента, 275 м³ песка и 525 м³ гравия, имеющих насыпную плотность соответственно 1,2 ; 1,6 и 1,5 т/м³. Водоцементное отношение было равно 0,4.

Вопросы

Охарактеризуйте технические свойства горных пород осадочного происхождения, применяемых в строительстве.
Какие добавки вводятся в глины при изготовлении керамических изделий и каково их назначение?
Что представляют собой магнезиальные вяжущие вещества, их свойства? В чём основное отличие каустического магнезита от каустического доломита?

Вариант 3

Камневидный материал в виде образца - куба, ребро которого равно 6,5 см, в сухом состоянии имеет массу 495 г. Определить коэффициент теплопроводности (ориентировочный) и возможное назначение материала.
Определить расход глины по массе и объёму, для изготовления 1000 шт. глиняного модульного кирпича при следующих данных: плотность кирпича 1350 кг/м³, плотность сырой глины 1650 кг/м³, относительная влажность глины 15 %. Потери глины при прокаливании составляют 8,0 % от массы сухой глины.
Определить пористость цементного бетона состава 1 :1,9 : 4,5 (по массе) при В/Ц=0,50, если химически связанная вода составляет 15% от массы цемента. Плотность бетона 2390 кг/м³ при влажности 2 %.

Вопросы

В чём существенные отличия производства и свойств глиняного кирпича пластического формования и полусухого прессования?
Что такое глинозёмистый цемент? Каков его химический состав и какие основные химические реакции протекают при его твердении?
Что такое цементный бетон, из чего он состоит и по каким признакам классифицируется?

Вариант 4

Масса образца камня в сухом состоянии 76 г. После насыщения образца водой его масса увеличилась до 79 г. Определить плотность и пористость камня, если его водопоглощение по объёму составляет 8,2%, а истинная плотность равна 2,68 г/см³.
Определить расход глины по массе и объёму, необходимый для изготовления 1000 шт. глиняного модульного кирпича при следующих данных: плотность кирпича 1700 кг/м³, плотность сырой глины 1700 кг/м³, относительная влажность глины 18 %. Потери глины при прокаливании составляют 7,0 % от массы сухой глины.

Цементный бетон с 7-дневным сроком твердения показал предел прочности при сжатии 20 МПа. Определить ориентировочную активность цемента, если водоцементное отношение было 0,4.

Вопросы

Перечислите имеющиеся разновидности красного кирпича, укажите основные требования к сырью для его производства.
Каковы состав и структура металлургических шлаков? Как получают и какими свойствами обладают шлакоситаллы?
В каком виде и для каких целей применяют воздушную известь?

Вариант 5

Сухой образец камня при испытании на сжатие разрушился при показании манометра 100 МПа. Определить предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии, если известно, что коэффициент размягчения равен 0,6, а площадь образца в 2 раза больше площади поршня гидравлического пресса.
Сколько получится глиняного обыкновенного кирпича в штуках из 2,5 м³ глины, если плотность кирпича 1700 кг/м³, плотность сырой глины 1600 кг/м³, а влажность глины составляет 12 %. Потери глины при прокаливании составляют 8 % от массы сухой глины.
Плотность бетонной смеси номинального состава 1 : 1,9 : 4,1 (по массе) оказалась 2235 кг/м³. Водоцементное отношение было 0,45. Определить расход составляющих материалов на 1 м³ бетона, если в момент приготовления бетонной смеси влажность песка была 7 %, а гравия - 4,0 %.

Вопросы

Как изменяются свойства строительных материалов по мере их увлажнения? Приведите примеры.
В каком виде и для каких целей применяют гипсовые вяжущие вещества?

Какова роль вяжущего, заполнителей, воды и добавок в бетоне?

Вариант 6

Определить плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе его масса равна 80 г. Масса образца, покрытого парафином, равна 80,75 г. При взвешивании парафинированного образца в воде получили 39 г.
Сколько будет получено гидратной извести (пушонки) из 5 т извести кипелки с активностью 88 %, если влажность гидратной извести равна 3,5 % ?
Определить расход сухих материалов по массе и объёму на 1 м³ бетона, если номинальный состав его по массе 1 : 2,2 : 5,1 при водоцементном отношении 0,65. Насыпные плотности компонентов бетона: песка - 1600 кг/м³, щебня – 1450 кг/м³ и цемента – 1300 кг/м³. Коэффициент выхода нужно взять из справочных данных.

Вопросы

Наличие каких минералов в составе природного каменного матери ала придаёт ему прочность при ударном воздействии нагрузки?
Какое сырьё применяют для производства портландцемента и по каким схемам технологического процесса получают этот материал?
Какие требования предъявляются к заполнителям тяжёлого бетона?

Вариант 7

Определить коэффициент размягчения камня, если при испытании образца в сухом состоянии на сжатие максимальное показание манометра пресса было равно 38,8 МПа, тогда как такой же образец в водонасыщенном состоянии показал предел прочности при сжатии 20,1 МПа. Образец имел форму куба с ребром 7 см. Площадь поршня пресса равна 50 см².
Для затворения 5 кг строительного гипса взято 65 % воды. Определить пористость полученной абсолютно сухой гипсовой отливки при условии, что весь гипс состоял из полугидрата, а плотность сырой отливки равна 2,1 кг/дм³.
Определить минимально необходимую ёмкость бетоносмесителя и плотность бетонной смеси, если при одном замесе получается 2 т бетонной смеси состава 1 : 2 : 4 (по массе) при водоцементном отношении В/Ц=0,6 и коэффициенте выхода, равном 0,7. Насыпные плотности материалов для бетона: песка – 1,6 т/м³, щебня – 1,5 т/м³ и цемента –1,3 т/м³.

Вопросы

1. Как образовались глины в природе и каковы их основные минеральные компоненты?

Что представляет собой высокопрочный гипс?

3. Охарактеризуйте основные свойства бетонной смеси?

Вариант 8

Во сколько раз пористость камня А отличается от пористости камня Б, если известно, что истинная плотность обоих камней практически одинакова и составляет 2,72 г/см³, но средняя плотность камня А на 20% больше, чем камня Б, у которого водопоглощение по объёму в 1,8 раза больше водопоглощения по массе?
Сколько квадратных метров сухой штукатурки толщиной 10,5 мм (без картона) можно получить из 10 т строительного гипса при затворении его 60 % воды, если плотность сырого затвердевшего гипса равна 2,1 кг/л?
При испытании трёх бетонных кубиков с размером ребра 150 мм в 14 - суточном возрасте на гидравлическом прессе с площадью поршня 572 см² показания манометра были соответственно 8,2; 8,4; и 8,1 МПа. Какой марке по прочности соответствует бетон?

Вопросы

Охарактеризуйте основные физические свойства строительных материалов.
Приведите примеры гидравлических добавок и укажите их назначение.
Какие факторы и как влияют на прочность цементного бетона?

Вариант 9

При стандартном испытании керамического обыкновенного кирпича на изгиб оказалось, что предел прочности равен 3,53 МПа. Какое показание манометра пресса соответствовало этому значению, если диаметр поршня у пресса был равен 9 см?
При затворении гипса 50 % воды начало схватывания теста – 2 мин, а конец схватывания – 10 мин, а при затворении этого же гипса 65 % воды – соответственно 6 и 18 мин. Показать (графически) зависимость сроков схватывания гипса от водогипсового отношения и (считая её прямолинейной) определить сроки схватывания этого гипса при водогипсовом отношении 58 %.
Для приготовления тяжёлого бетона марки по прочности М 200 употребляются портландцемент с активностью 42 МПа и заполнители среднего качества (рядовые). Рассчитать водоцементное отношение при изготовлении данного бетона.

Вопросы

Опишите основные строительно – технические свойства природных каменных материалов.
В каком виде и для каких целей применяют гидравлическую известь в строительстве?
Какое влияние оказывает окружающая среда на твердение портландцемента и как ускорить процесс твердения?

Вариант 10

Какую минимальную полезную площадь должен иметь цементный склад для размещения 1250 т цемента в россыпи со средней насыпной плотностью 1250 кг/м³, если высота слоя цемента на складе во избежание слеживания не должна превышать 1,5 м?
Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг портландцемента. Истинная плотность цемента – 3,13 г/см³; водопотребность 24 %.
Какой маркой по прочности будет обладать бетон, приготовленный из портландцемента марки 400 и заполнителей высокого качества при водоцементном отношении В/Ц=0,65?

Вопросы

Охарактеризуйте основные виды стекла, применяемые в строительстве и их строительно – технические свойства.
Что служит основным сырьём и какие существуют способы производства портландцемента?
Чем отличается производственный состав бетона от номинального состава? Какие существуют способы выражения состава бетона?

Вариант 11

Пикнометр с навеской вяжущего вещества весил 34,30 г, а пустой – 24,10 г. Когда в пикнометр с навеской влили керосин до метки, то вес его стал равен 74,17 г, а вес пикнометра с керосином (без навески) был равен 66,60 г. Рассчитать истинную плотность вяжущего вещества, если вес пикнометра с водой (без навески) равен 74,20 г.
Цемент при полной гидратации химически связывает 36 % воды по отношению к массе цемента. Определить пористость цементного камня из теста с В/Ц=0,4, если степень гидратации составит 30 %. Истинная плотность цемента – 3,1 г/см³.
Какой активности и марки должен быть портландцемент для получения бетона марки по прочности М 200 на заполнителях низкого качества при водоцементном отношении В/Ц=0,58?

Вопросы

Выпишите в виде таблицы главнейшие изверженные (глубинные) горные породы, укажите их плотность, предел прочности на сжатие, минеральный состав и область применения в строительстве.
Охарактеризуйте способы изготовления облицовочных керамических плиток.
Что такое глинозёмистый цемент, какими свойствами он обладает и где применяется в строительстве?

Вариант 12

Дозировочный бункер для песка имеет форму цилиндра с диаметром 100 см и высотой 120 см и весит с песком 1585 кг, а пустой – 84 кг. Определить общую пористость песка в бункере, принимая истинную плотность песка равной 2,64 г/см³.
Сколько необходимо израсходовать глиняного сырья для изготовления 500 шт. керамических плиток размером 150х150х13 мм, если пористость плиток 3,5 %, истинная плотность черепка 2,58 г/см³, а потери массы при сушке и обжиге составляют 14 % массы глиняного сырья?
Сколько портландцемента марки 400 необходимо израсходовать на 1 м³ бетона марки по прочности М 400 при рядовых заполнителях, если расход воды на 1 м³ бетона составляет 185 л?

Вопросы

Как образовались глины в природе и каковы их основные свойства?
Приведите химико – минералогический состав портландцемента и опишите основные процессы, протекающие при обжиге сырьевой смеси.
От чего зависит и каким образом можно повысить морозостойкость цементного бетона?

Вариант 13

Масса образца камня в сухом состоянии равна 60 г. При насыщении водой масса стала 70 г. Определить среднюю плотность, водопоглощение по массе и пористость камня, если водопоглощение по объёму составляет 21 %, а истинная плотность – 2,4 г/см³.
Определить расход древесных опилок для получения 1000 шт. пористого кирпича, имеющего такие же размеры, как и глиняный обыкновенный кирпич, если их плотности соответственно равны 1210 кг/м³ и 1740 кг/м³.
Бетонный фундамент из бетона марки по прочности М 200 имеет форму правильного параллелепипеда с размерами 4,0 х 6,0 х 2,0 м. Сколько требуется портландцемента для изготовления этого фундамента, если активность цемента 38,5 МПа, заполнители – среднего качества, а расход воды на 1 м³ бетона равен 170 л?

Вопросы

Назовите горные породы, состоящие в основном из карбонатов и сульфатов кальция и магния и используемые для получения минеральных вяжущих веществ.
Что такое керамзит, каковы его свойства и для каких целей он применяется в строительстве?
Охарактеризуйте отношение цементного бетона к действию повышенных температур. Как повысить его жаростойкость?

Вариант 14

Наружная стеновая панель из газобетона имеет размеры 3,1 х 2,9 х 0,30м и массу 2,16 т. Определить пористость газобетона, принимая его истинную плотность равной 2,81 г/см³.
Сколько можно получить известикипелки из 5 т известняка, содержащего в виде примеси 2 % песка и 3 % глинистых примесей?
Сколько кубометров щебня будет израсходовано на бетонирование покрытия дороги площадью 2500 м³ толщиной 15 см, если насыпная плотность щебня 1,38 т/м³, истинная плотность – 2,70 г/см³, а коэффициент раздвижки зёрен щебня – 1,15?

Вопросы

Охарактеризуйте основные механические свойства строительных материалов.

Как влияют обжиговые свойства глин на структуру и свойства керамических изделий?
Что такое портландцемент? Его химический состав и особенности технологии производства по сухому способу?

Вариант 15

Были испытаны три кубика из пенобетона разной плотности с размером ребра 7 см каждый. Первый кубик имел массу 483 г и показал предел прочности при сжатии 4,9 МПа, второй кубик – соответственно 210 г и 3,0 МПа, а третий – 152 г и 2,2 МПа. Показать (графически) зависимость предела прочности при сжатии пенобетона от его пористости, принимая истинную плотность пенобетона равной 2,80 г/см³.
Сколько известкового теста (по массе и объёму), содержащего 40 % воды, можно получить из 27 т извести – кипелки, имеющей активность 88 % (по содержанию СаО)? Плотность теста 1400 кг/м³.
Номинальный состав тяжёлого бетона по массе был 1 : 1,9 : 4,1 при В/Ц=0,45. Плотность бетонной смеси оказалась равной 2235 кг/м³. Определить расход материалов на 1 м³ бетона при влажности песка 4 %, а щебня – 1 %.

Вопросы

Какие технические свойства являются основными показателями качества строительных материалов?
Что представляют собой магнезиальные вяжущие вещества и в чём их основное отличие от других вяжущих материалов?
Какие деформации испытывает цементный бетон под действием атмосферных факторов?

Вариант 16

Масса сухого глиняного обыкновенного кирпича 3,42 кг, а после насыщения водой – 3,98 кг. Рассчитать среднюю плотность кирпича, абсолютную и относительную влажность, общую открытую и замкнутую пористость. Истинная плотность кирпича равна 2,68 г/см³.
Сколько тепла выделяется при гашении 5 кг извести – кипелки, содержащей 90 % активной СаО, если каждый килограмм СаО выделяет при гашении 1160 кДж тепла?
На 1 м³ бетона расходуется 285 кг портландцемента с насыпной плотностью 1,20 т/м³, 610 кг сухого песка с насыпной плотностью 1,56 т/м³; 1210 кг сухого щебня с насыпной плотностью 1,40 т/м³ и 162 л воды. Составить дозировку материалов на один замес бетоносмесителя с ёмкостью по загрузке 425 л, если влажность песка равна 3 %, а щебня 2 %.

Вопросы

1. От чего и как зависит теплопроводность строительных материалов?

Какие разновидности облицовочной керамики применяют в строительстве и какие требования предъявляют к сырьевым компонентам?
Состав, свойства и условия применения кислотостойких цементов?

Вариант 17

Водопоглощение по массе и объёму бетона соответственно равно 3,9 % и 8,6 %. Рассчитать общую пористость бетона при его истинной плотности 2,72 г/см³.
Сколько получится строительного гипса из 1 т гипсового камня, содержащего 8 % примесей?
По известному составу бетона (расходы материалов на 1 м³ бетона: цемента – 330 кг; воды – 180 л; песка – 730 кг и щебня – 1260 кг) определить расчётную плотность бетонной смеси; плотность затвердевшего бетона (если к этому времени провзаимодействовало с цементом 20 % воды от массы цемента) и пористость бетона, образовавшуюся вследствие потери избыточной воды затвердения.

Вопросы

Что представляет собой строительное стекло, какие сырьевые материалы применяют для его изготовления и как его получают?
Какие химические соединения возникают при гидратации портландцемента и как они влияют на свойства цементного камня?
Что такое класс бетона и его марка по прочности на сжатие? Каково соотношение между ними и от чего это соотношение зависит?

Вариант 18

Керамзитобетонная наружная стеновая панель размерами 3,1 х 2,8 х 0,25 м весит 2,25 т при влажности 13,2 %. Рассчитать среднюю плотность керамзитобетона во влажном и абсолютно сухом состоянии.
Рассчитать, сколько свободной извести Са(ОН)₂ выделится при гидратации 10 кг портландцемента (без активных минеральных добавок), содержащего 54 % С₃S и 22 % С₂S, если гидратация алита прошла на 65 %, а гидратация белита – на 10 %?
Определить пористость бетонов, полученных из смесей, водоцементное отношение в которых было 0,5 и 0,75, и содержащих одинаковое количество воды затворения – 180 л на 1 м³ бетона. Химически связалось цементом воды в бетонах 15 % от массы цемента.

Вопросы

Чем объясняется разрушающее действие на строительный материал воды и мороза, от чего зависит морозостойкость материала и чем характеризуется?
К какому типу и какой группе горных пород относятся гравий, кварцит, доломит, базальт, песок, известняк, мрамор?
Опишите основные свойства специальных цементов: гидрофобного и пластифицированного, расширяющегося и напрягающего.

Вариант 19

Бетонный кубик с размером ребра 20 см разрушился на гидравлическом прессе при показании манометра 12,5 МПа. Определить прочность бетона при сжатии, если диаметр поршня пресса равен 24 см.
Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 40 % воды (В/Ц=0,40). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 12 % от массы цемента. Истинная плотность цемента 2,85 г/см³.
Определить расход материалов для получения 35 м³ бетона состава по массе 1 : 2 : 4,1 при В/Ц=0,6, если плотность бетонной смеси составляет 2310 кг/м³.

Вопросы

Назовите основные типы структур строительных материалов и охарактеризуйте их связь со свойствами материала.
Какие стеновые керамические изделия относятся к группе эффективных и в чём их преимущества по сравнению с обыкновенным кирпичом?
Раскройте сущность основного закона прочности бетона.

Вариант 20

Предел прочности при сжатии бетона, имеющего среднюю плотность 2300 кг/м³, равен 19,5 МПа. Какую прочность будет иметь бетон из тех же материалов, имеющий плотность 1800 кг/м³, если установлено, что при повышении пористости бетона на каждые 10 % прочность его снижается в среднем на 2,6 МПа. Истинную плотность бетона принять равной 2,7 г/см³.
Цемент при полной гидратации химически связывает 32 % воды от массы цемента. Определить пористость цементного камня из теста с водоцементным отношением В/Ц=0,35, если степень гидратации цемента составила 40 %. Истинная плотность цемента 3,1 г/см³.
Определить плотность и коэффициент выхода бетонной смеси состава 1 : 2 : 4,5 (по массе) при В/Ц=0,59, если на 1 м³ его расходуется 350 кг цемента, а насыпные плотности цемента, песка и щебня составляют соответственно 1,2 ; 1,58 и 1,46 т/м³.

Вопросы

Что происходит с глинами при нагревании (подробно)?
Какие существуют теории твердения портландцемента? Их основные положения.
Как влияет структура цементного бетона на его свойства?

Вариант 21

Сосновый брус сечением 10 х 20 см (толщина х высота) лежит на двух опорах, отстоящих друг от друга на 4 м. Посередине бруса к нему была приложена максимальная нагрузка 2,1 т, которая вызвала излом бруса. Рассчитать предел прочности бруса при изгибе.
Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг пуццоланового портландцемента. Истинная плотность цемента – 2,85 г/см³, водопотребность – 30 %.
Сколько тонн щебня необходимо взять для изготовления бетонного фундамента, имеющего размеры 10,0 х 1,5 х 0,6 м, если насыпная плотность щебня равна 1,42 т/м³, истинная плотность – 2,80 г/см³, а коэффициент раздвижки зёрен щебня – 1,25?

Вопросы

Что такое выветривание горных пород и какие существуют меры для защиты от выветривания каменных материалов?
Состав, свойства и области применения сульфатостойких и дорожных портландцементов?
Чем характеризуется и от чего зависит водонепроницаемость бетона?

Вариант 22

На кирпичный столб сечением 51 х 51 см приложена вертикальная сжимающая нагрузка 36 т. Прочность кирпича в сухом состоянии при сжатии 15 МПа, а предельно допустимая (по расчёту) нагрузка на единицу площади поперечного сечения столба не должна превышать 10 % прочности кирпича. Определить, выдержит ли, находясь в воде, столб указанную нагрузку. Коэффициент размягчения кирпича принять равным 0,84.
Сколько активной МgО будет содержаться в продукте обжига 10 т чистого доломита (диссоциацией СаСО₃ при заданном режиме обжига пренебречь)?
Определить плотность затвердевшего бетона, полученного из бетонной смеси состава по массе 1 : 1,9 : 3,8 при В/Ц=0,52 и плотностью 2380 кг/м³, если химически связанной с цементом воды в бетоне содержится 16 % от массы цемента.

Вопросы

Как влияет состав строительного материала на его свойства (с примерами)?
Какие добавки и для каких целей вводятся в глину при изготовлении керамических изделий?
Что такое цементная «бацилла» и какие существуют меры защиты от этого вида коррозии цементного камня?

Вариант 23

Кубик из газобетона с размером ребра 20 см погружён в воду. В первый момент, когда поглощением воды можно пренебречь, кубик плавает в воде, и высота его над уровнем воды составляет 6,5 см. Определить пористость газобетона, принимая его истинную плотность равной 2,79 г/см³.
Сколько каустического магнезита можно получить при обжиге 15 т природного магнезита, содержащего 8 % неразлагающихся примесей?
Какой маркой по прочности будет обладать бетон, изготовленный на портландцементе с активностью 43,5 МПа и рядовых заполнителях при водоцементном отношении 0,55?

Вопросы

Как влияют и почему размеры, форма образцов и условия испытания на прочность при сжатии строительных материалов?
Охарактеризуйте основные виды обработки природных каменных материалов.
Состав, свойства и области применения декоративных цементов?

Вариант 24

В мерный стеклянный цилиндр, содержащий 52 см³ керосина, всыпали 20,5 г тонкоизмельчённого строительного гипса. На какой отметке установится уровень керосина в цилиндре, если истинная плотность строительного гипса равна 2,70 г/см³.
Какое количество глиняного модульного кирпича можно получить из 1,5 м³ глины, если плотность кирпича 1300 кг/м³, плотность сырой глины 1620 кг/м³, а влажность глины составляет 15 %? Потери глины при прокаливании составляют 7,5 % от массы сухой глины.
Какой активности и марки должен быть портландцемент для получения бетона с прочностью в 7 – суточном возрасте 11,5 МПа на рядовых заполнителях при водоцементном отношении В/Ц=0,62.

Вопросы

Что такое коэффициент размягчения и коэффициент конструктивного качества строительных материалов? Какие свойства они характеризуют?
Какие существуют меры по повышению водостойкости гипсовых вяжущих?
Основные свойства тяжёлого бетона?

Вариант 25

Определить объём щебня, поступившего в ж.-д. полувагоне грузоподъёмностью 60 т, если насыпная плотность щебня равна 1420 кг/м³.
Рассчитать выход негашеной комовой извести из 8 т сухого известняка, содержащего 5 % примесей; сколько при этом будет получено извести – пушонки, если активность негашёной извести составила 85%, а влажность пушонки – 4 %.
Для приготовления бетона с прочностью в 14 – суточном возрасте 16,8 МПа применяется портландцемент марки 400 и заполнители высокого качества. Рассчитать водоцементное отношение при изготовлении данного бетона.

Вопросы

Как влияет пористость строительного материала на его свойства?
Что такое известь – кипелка и известь – пушонка? Их характеристика по ГОСТ?
Состав, свойства и области применения быстротвердеющих и высокопрочных портландцементов?

ВТОРОЕ КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Задание включает решение двух задач и ответы на три теоретических вопроса. Условия задач выбираются согласно Варианту из таблиц 1 – 4, приведённых ниже.

Задача 1.

1.1. При рассеве песка на стандартном наборе сит получились следующие остатки (см. табл. 1). Необходимо вычислить частные, полные остатки, построить график зернового состава песка, определить модуль крупности песка и дать заключение о пригодности песка как мелкого заполнителя для тяжёлого бетона.

Таблица 1

№ Варианта	Частные остатки (в г.) на ситах с размерами отв., мм					Прошло через сито 0,14
№ Варианта	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	Прошло через сито 0,14
1	52	100	256	240	342	10
2	40	110	270	256	300	24
3	45	120	286	251	280	18
4	43	130	290	220	300	17
5	38	140	274	248	284	116
6	41	150	320	120	300	69
7	40	160	224	346	230	0
8	50	170	210	350	210	10
9	30	180	320	210	240	20
10	60	190	245	305	199	1
11	70	200	120	347	222	41
12	80	220	302	283	100	15
13	65	210	275	224	226	0
14	55	230	345	302	68	0
15	46	100	273	341	235	5
16	30	130	336	228	272	4
17	35	145	275	350	290	5
18	42	185	246	336	194	0
19	10	170	297	197	310	16
20	20	180	237	198	350	15
21	33	336	273	199	150	9
22	43	200	195	271	280	11
23	12	212	301	265	200	10
24	15	159	207	308	299	12
25	23	127	184	361	305	0

1.2. Рассев щебня на стандартном наборе сит дал следующие результаты (см. табл. 2.). Определить наибольшую и наименьшую крупность щебня и нанести его гранулометрический состав на кривую плотных смесей.

Таблица 2.

№ Варианта	Частные остатки (в кг) на ситах, мм				Прошло через сито 5
№ Варианта	40	20	10	5	Прошло через сито 5
1	1,1	7	8	3	0,9
2	1,2	8	7	2,8	1
3	1,3	9	8,3	11,4	0
4	1,5	10	7,5	1	0
5	1,6	11	6	1,4	0
6	0,5	11,5	6	1,5	0,.5
7	0,6	10,7	7	1,5	0,2
8	0,7	10,5	7,5	1,2	0,1
9	0,9	10,1	6,5	1,8	0,7
10	1	9	8	2	0
11	0,4	12	7	0,6	0
12	0,5	13	6	0,5	0
13	0,6	11	7,4	1	0
14	0,7	15	8	3,3	3
15	0,8	14	9	4	2,2
16	0,7	12	10	5,3	2
17	0,6	13	12	3	1,4
18	0,5	14	13,5	2	0
19	0,4	11	7	1,4	0,2
20	0,3	12	7,1	0,6	0
21	0,2	14	5	0,8	0
22	2,4	12	12,4	3,2	0
23	0,3	13	6	0,7	0
24	0,5	11	7	1,5	0
25	0,6	7	12	0,4	0

Задача 2.

Рассчитать состав тяжёлого бетона. Уточнить его по результатам испытаний пробного замеса. Рассчитать расход материалов на пробный замес бетоносмесителя. Исходные данные для расчёта приведены в таблице 3.

№ вари-анта

Класс (марка) бетона

Подви-жность, см (жест-кость, с)

Цемент

Песок

Щебень (гравий*)

Увелич. в пробн. замесе заполнителей (воды и цемента*), %

Фак-тич. плотн. бетон-ной смеси, кг/м³

Влажность,

Емк. бето-носме-сителя по за-грузке, дм³

Актив-ность (мар-ка*), МПа)

Истин. плотн., кг/дм³

Насып. плотн.,

кг/дм³

Истин. плотн., кг/дм³

Насып. плотн., кг/дм³

Во-до-по-тр., %

НК, мм

Истин. плотн., кг/дм³

Насып. плотн., кг/дм³

Пус-тотн., %

щеб-ня (гравия)

пес-ка

В15

М200

М150

В 10

В 20

В 25

М250

В 12,5

М200

М100

В 7,5

М150

В 20

М200

М300

В 15

В 10

М100

М150

В 12,5

В 20

М250

В 20

В 25

М250

20 с

25 с

2 см

5 с

35 с

40 с

25 с

10 с

15 с

4 см

6 см

3 см

10 с

4 с

30 с

12 с

6 см

4 см

2 см

3 с

35 с

4 см

35 с

40 с

25 с

45,4

400*

300*

38,5

48,0

400*

46,5

38,5

42,6

300*

41,2

37,5

44,8

43,6

500*

42,6

38,7

34,3

400*

38,5

42,5

36,5

38,5

48,0

400*

3,05

3,15

2,95

3,08

3,18

3,10

3,17

3,04

3,11

2,98

3,13

3,08

3,20

3,14

3,19

3,06

3,03

3,10

3,00

3,15

2,98

3,11

2,95

3,08

3,18

1,07

1,20

1,17

1,21

1,19

1,23

1,09

1,05

1,07

1,11

1,12

1,15

1,12

1,09

1,10

1,18

1,15

1,22

1,09

1,10

1,18

1,09

1,14

1,16

1,08

2,61

2,67

2,66

2,63

2,64

2,68

2,65

2,63

2,66

2,69

2,64

2,66

2,63

2,65

2,58

2,66

2,64

2,62

2,63

2,57

2,58

2,66

2,65

2,58

2,66

1,62

1,63

1,56

1,58

1,56

1,64

1,58

1,49

1,45

1,56

1,64

1,58

1,63

1,60

1,57

1,64

1,62

1,50

1,58

1,61

1,59

1,64

1,56

1,57

70*

40*

70*

40*

70*

40*

2,68*

2,70

2,69

2,56*

2,67

2,64*

2,71

2,72

2,66

2,59*

2,68

2,72

2,60

2,64*

2,73

2,65

2,69*

2,63

2,69*

2,76

2,72

2,60*

2,68

2,72

2,60*

1,48*

1,44

1,45

1,46*

1,43

1,44*

1,49

1,45

1,47

1,40*

1,43

1,48

1,45

1,49*

1,46

1,44

1,42*

1,41

1,47*

1,48

1,44

1,46*

1,45

1,46

1,43*

39,2*

40,5

42,6

41,7*

39,6

40,9*

43,4

38,6

40,5

43,8*

42,5

39,5

41,4

42,8*

40,6

39,3

44,4*

43,7

38,4*

43,4

38,4

43,7*

42,8

40,6

39,3*

15*

10*

15*

20*

15*

20*

10*

15*

10*

2350

2420

2400

2340

2380

2450

2430

2410

2370

2380

2430

2440

2360

2390

2420

2430

2340

2370

2410

2400

2450

2380

2340

2380

2450

500

1500

750

375

500

250

1200

750

250

750

1200

500

750

1500

1000

2000

1200

1500

375

1200

1000

750

1200

500

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ КО ВТОРОМУ КОНТРОЛЬНОМУ ЗАДАНИЮ

Вариант 1

Что такое цементный бетон, как его изготавливают и от чего зависит его прочность?
В каких сечениях изучается макроструктура древесины? Объясните основные элементы торцового сечения дерева.
Изобразите схему производства сухой гипсовой штукатурки (c пояснениями).

Вариант 2

Что такое коррозия бетона и какие существуют меры защиты бетона от коррозии?
В каком виде находится влага в древесине? Удаление какой влаги связано с разрушением клетчатки?
Составьте схему производства пенобетона и поясните основные этапы технологии?

Вариант 3

Что такое предварительно напряжённый железобетон и каковы его преимущества по сравнению с обычным железобетоном?
Что служит сырьём для изготовления неорганических теплоизоляционных материалов и в каком виде эти материалы применяют?
Зависимость основных свойств древесины от влажности (показать на примере).

Вариант 4

Как изготавливают газо- и пенобетон и в чём основное отличие их технологии?
Опишите кратко способы предохранения древесины от гниения.
Изобразите технологическую схему производства асбестоцементных изделий.

Вариант 5

Что такое гидротехнический бетон и каковы его основные свойства?
Что такое пеностекло и для чего его применяют?
Чем отличаются строительные растворы от бетона?

Вариант 6

Что такое бетон с химическими добавками и в чём его отличие от обычного тяжёлого бетона?
Какие виды трещин бывают у дерева и как предотвратить появление трещин при сушке и хранении?
Изобразите схему обжига известняка в печи по пересыпному способу.

Вариант 7

Что такое армоцемент и в чём особенности мелкозернистого бетона?
В чём преимущество неорганических теплоизоляционных материалов перед органическими?
Как изготавливают минеральную вату? Опишите схему изготовления.

Вариант 8

Какие физико-химические процессы протекают при автоклавной обработке силикатного кирпича?
Назовите основные звукоизоляционные материалы?
Какие изделия изготавливают из асбестоцемента?

Вариант 9

От чего зависит прочность строительного раствора? Формула прочности Л.Н.Попова?
Перечислите виды коррозии металлов и опишите меры защиты от неё.
Изобразите технологическую схему производства изделий из ячеистого бетона.

Вариант 10

Опишите процессы, происходящие при пропаривании тяжёлого бетона. Что влияет на характер нарастания прочности при тепловой обработке?
Что называется точкой насыщения волокон и в каких пределах колеблется её величина для разных видов древесины?
Изобразите технологическую схему производства изделий из силикатного бетона.

Вариант 11

Что такое фибробетон и где он применяется?
Перечислите строительные материалы на основе битумных и дёгтевых органических вяжущих.
Изобразите схему производства минеральной ваты.

Вариант 12

Как изготовляют газобетоны и в чём состоят основные этапы технологии?
Что такое шлакоситаллы?
Назовите основные гидроизоляционные материалы, получаемые на основе полимеров и битумополимеров.

Вариант 13

Как изготовляют изделия из полимербетонов и в чём особенности твердения полимербетонов?
Зачем добавляется известь в цементные строительные растворы?
Составьте технологическую схему производства легкого бетона (с пояснениями).

Вариант 14

Какие химические и физико-химические процессы протекают при автоклавной обработке известково-песчаных камней?
Выпишите в виде таблицы известные вам гидроизоляционные материалы, с указанием их основных свойств.
Составьте технологическую схему производства арболита и опишите её.

Вариант 15

Изложите существующие способы формования бетонной смеси.
В каких пределах колеблется влажность свежесрубленной сосны, берёзы и дуба?
Изобразите схему производства портландцемента (сухой способ) и дайте краткие пояснения основных этапов технологии производства.

Вариант 16

Как влияет температура на твердение тяжёлого бетона?
Краткая классификация теплоизоляционных материалов.
Изобразите схему производства портландцемента (мокрый способ) и дайте краткое пояснение основных этапов технологии производства.

Вариант 17

Укажите способы ускорения твердения тяжёлого бетона.
Классификация строительных растворов.
Какими свойствами обладают поропласты? Область их применения.

Вариант 18

Зачем нужна предварительная выдержка изделий из тяжёлого бетона перед тепловлажностной обработкой?
Назовите основные звукоизолирующие материалы.
Составьте схему производства шлакопортландцемента.

Вариант 19

Как изготавливают поризованный лёгкий бетон и в чём его отличие от лёгких бетонов?
Классификация химических добавок в бетон.
В чём отличие наплавляемого рубероида от обычного? Чем отличается толь от рубероида?

Вариант 20

Перечислите виды пор тяжёлого бетона. Какие виды пор влияют на морозостойкость и проницаемость тяжёлого бетона?
Что служит сырьём для изготовления теплоизоляционных материалов на основе неорганических вяжущих веществ.
Опишите исходные материалы для дорожного цементного бетона и отличия технологии приготовления этих бетонов.

Вариант 21

Усадка тяжёлого бетона. От чего зависит усадка, виды усадки?
Охарактеризуйте основные схемы производства сборного железобетона.
Чем отличаются эмали от лаков?

Вариант 22

Из каких сырьевых материалов изготавливают арболит?
Назовите основные ядровые, заболонные и спелодревесные породы дерева.
Основные виды неорганических и органических пигментов.

Вариант 23

Закон прочности тяжёлого бетона. От чего зависит прочность

тяжёлого бетона?

Что такое битумная эмульсия и чем обеспечивается её устойчивость от коагуляции и седиментации при хранении?

3. Назовите материалы, способствующие звукопоглощению в помещениях.

Вариант 24

Каким образом оценивают консистенцию бетонной смеси? От чего зависят подвижность и жёсткость бетонной смеси?
Изобразите схему производства силикатного кирпича с гашением извести в гасильных барабанах.
Основные достоинства легированных сталей.

Вариант 25

Что такое сухие растворные смеси? Основные характеристики производства и применения.
Укажите виды влаги, находящейся в древесине.
Перечислите виды дефектов сварных соединений и конструкций, причины их возникновения и способы устранения.

Приложение 1

Пример 1.

Горная порода имеет истинную плотность 2,5 г/см³. Определить пористость образца породы, если известно, что его водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе.

Решение. Отношение водопоглощения по объему к водопоглощению по массе материала равно его средней плотности r_о, т.е.

где r_в – плотность воды, 1 г/см³.

Следовательно, средняя плотность образца горной породы r_о = 1,7 г/см³. Пористость образца П (%) породы:

где r – истинная плотность материала.

Отсюда

Ответ: пористость образца горной породы 32 %.

Пример 2.

Масса образца легкого бетона в сухом состоянии равна 118 г, а после парафинирования – 120 г. Образец, покрытый парафином, вытесняет из объемомера 98 г воды. Рассчитать коэффициент теплопроводности бетона.

Решение. Сначала определяем объем парафина V_п (см³), затраченного на покрытие образца, по формуле

где т₁ – масса образца покрытого парафином, г; т – масса сухого образца, г; r – плотность парафина, равная 0,93 г/см³.

см³.

Вычисляем среднюю плотность образца r_о по формуле

где V₁ – объем образца с парафином, численно равный массе воды, вытесненной образцом, см³; т.е.

г/см³.

Коэффициент теплопроводности бетона l [Вт/(м × °C)] рассчитываем по формуле В.П. Некрасова

где d – относительная плотность материала, т.е.

Вт/(м ×°C).

Ответ: коэффициент теплопроводности бетона равен 0,53 Вт/(м ×°C).

Пример 3.

Бетонный кубик с размером ребра 15 см разрушился при испытании на гидравлическом прессе при показании манометра 9,5 МПа.

Определить предел прочности бетона при сжатии, если площадь поршня пресса равен 570 см².

Решение. Предел прочности при осевом сжатии R_сж (МПа) вычисляется по формуле

где Р_разр – разрушающая сила, H; A – площадь сечения до испытания, мм².

Для определения разрушающей силы Р_разр в Н необходимо показания манометра в МПа в момент разрушения кубика умножить на площадь поршня в мм², т.е.

Предел прочности бетона при сжатии равен

МПа.

Ответ: предел прочности бетона при сжатии равен 24,1 МПа.

Пример 4.

Для производства извести употребляется известняк, содержащий 5 % глинистых и кварцевых примесей и 3 % влаги. Определить, к какому сорту (по активности) будет относиться полученная известь.

Решение. Общее содержание примесей и влаги в известняке составляет 5 + 3 = 8 %; следовательно, карбоната кальция СаСО₃ в известняке содержится 920 кг.

Получение извести происходит по реакции СаСО₃ → СаО + СО₂. Молекулярные массы СаСО₃ и СаО соответственно равны 100 и 56 г. Таким образом, выход извести из 920 кг СаСО₃ составит 920×56/100 = 515 кг.

Состав полученного продукта: СаО – 515 кг; примеси – 50 кг; итого – 565 кг.

Содержание СаО в смеси %.

Следовательно, известь по активности относится к 1 сорту (более 90 %).

Ответ: известь по активности относится к 1 сорту.

Пример 5.

Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 37 % воды (В/Ц = 0,37). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 7 % от всей воды затворения. Истинная плотность цемента 3,05 г/см³.

Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Объем цементного теста равен сумме абсолютных объемов цемента и воды затворения

см³.

Пористость в цементном камне (капиллярная пористость) получается за счет испарения не вступившей в химическое взаимодействие с цементным камнем воды, объем пор будет равен объему этой воды.

см³.

Определяем пористость цементного камня

Ответ: пористость цементного камня 49,3 %.

Пример 6.

Какой пористостью будет обладать цементный камень, если при затворении цементного теста водоцементное отношение составляло 0,45, а за время твердения химически связалось 18 % всей воды. Остальная вода испарилась. Истинная плотность цемента равна 3,1 г/см³.

Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Его абсолютный объем равен см³.

Воды при затворении взято 1000 × 0,45 = 450 г или 450 см³.

Количество химически связанной воды 450 × 0,18 = 81 см³.

Испарилось несвязанной воды 450 – 81 = 369 см³, т.е. объем пор в цементном камне, образовавшихся в результате испарения воды, равен 369 см³.

Пористость цементного камня равна

Ответ: Пористость цементного камня равна 47,8 %.

Пример 7.

При рассеве песка на стандартном наборе сит получились следующие остатки. Необходимо вычислить частные, полные остатки, определить модуль крупности песка и дать заключение о соответствии песка как мелкого заполнителя для тяжелого бетона.

Варианты исходных данных для определения зернового состава песка и проверки его соответствия приведены в таблице 3.10.

Пример выполнения задания

Результаты рассева песка на контрольных ситах

Размер отверстий сит, мм	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	Прошло через сито 0,16 мм
Остатки на ситах, г	30	180	320	210	240	20

Решение. На основании результатов ситового анализа определяем частные и полные остатки на контрольных ситах в процентах.

Определим массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах и поддоне:

S= 30 + 180 + 320 + 210 + 240 + 20 = 1000 г.

Частный остаток на сите с размером отверстий 2,5 мм

= 30 / 1000 · 100 = 3 % и т. д.

Полный остаток на сите № 2,5 равен соответствующему частному остатку, т.е.

А_2,5= а_2,5 = 3 %.

Полный остаток на сите № 1,25 равен сумме частных остатков на данном сите и сите № 2,5, т.е.

А_1,25= а_1,25+ а_2,5 = 18 + 3 = 21 % и т.д.

Результаты расчетов сведены в таблице.

Результаты расчета частных и полных остатков песка

Размер отверстий контрольных сит	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	Поддон
Частные остатки, %	3	18	32	21	24	2
Полные остатки, %	3	21	53	74	98	100

Модуль крупности песка

Полученные результаты в виде кривой просеивания наносим на стандартный график зернового состава песка.

График зернового состава и кривая просеивания песка

Нанесенная на график кривая просеивания, характеризующая зерновой состав данного песка, расположена в области песков, пригодных в качестве мелкого заполнителя тяжелого бетона класса В15 и выше, вблизи нижней границы крупных песков.

Вывод: в соответствии с ГОСТ 8736-93 данный песок по модулю крупности = 2,5 и полному остатку на сите 0,63 равному 53 % относится к группе крупных песков (модуль крупности св. 2,5 до 3,0; полный остаток песка на сите с сеткой № 063 св. 45 до 65 %); по содержанию зерен крупностью менее 0,16 мм соответствует I классу (содержание зерен крупностью менее 0,16 мм – не более 5 %).

Пример 8. Рассев щебня на контрольных ситах дал следующие результаты. Определить частные и полные остатки на ситах, найти наибольшую и наименьшую крупность щебня и проверить соответствие его зернового состава требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю тяжелого бетона.

Варианты исходных данных для определения зернового состава щебня и проверки его соответствия приведены в таблице 3.11.

Пример выполнения задания

Результаты рассева щебня на контрольных ситах

Размер отверстий контрольных сит, мм	40	20	10	5	Прошло через сито 5 мм
Остатки на ситах, кг	0,9	10,1	6,5	1,8	0,7

Решение. По заданным остаткам на ситах определяем общую массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах, включая поддон:

= 0,9 + 10,1 + 6,5 + 1,8 + 0,7 = 20 кг.

После этого находим частные и полные остатки на каждом сите в процентах.

Результаты расчета частных и полных остатков песка на контрольных ситах

Размер отверстий контрольных сит	40	20	10	5	Поддон
Частные остатки, %	4,5	50,5	32,5	9	3,5
Полные остатки, %	4,5	55	87,5	96,5	100

По найденным полным остаткам определяем наибольшую и наименьшую крупности щебня. За наибольшую крупность принимается размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 5 %. За наименьшую крупность принимают размер отверстий первого из сит, на котором полный остаток не менее 95 % (сквозь которое проходит не более 5 % просеиваемой навески).

В данном случае = 40 мм; = 5 мм.

Полусумма и равна (40 + 5) / 2 = 22,5 мм; принимаем ближайший размер ячейки стандартного сита, т.е. 20 мм.

1,25 = 1,25 · 40 = 50 мм.

Характеристики зернового состава щебня

Диаметр отверстий контрольных сит, мм	= 5 мм	0,5 ( + ) = 22,5 мм	= 40 мм	1,25 = 50 мм
Полные остатки на ситах, % по массе	96,5	55	4,5	0

По данным рассева щебня и расчета полных остатков на указанных ситах строим график зернового состава щебня (пунктирная линия), нанося его на область плотных смесей (заштрихованная область).

График зернового состава щебня

График зернового состава данного щебня расположен в заштрихованной области (область плотных смесей).

Вывод: Данный щебень соответствует по зерновому составу требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю тяжелого бетона.

Пример 9. Расход цемента равен 300 кг на 1 м³ бетона, водоцементное отношение В/Ц = 0,6. Химически связанная цементом вода составляет 15 % от его массы. Определить пористость затвердевшего бетона.

Решение. Количество воды в 1 м³ бетонной смеси:

В = 300 ^.0,6 = 180 кг или 180 дм³.

Количество воды, химически связанной цементом:

В₁ = 300 ^. 0,15 = 45 кг или 45 дм³.

Количество свободной воды, не вступившей в химические реакции с цементом:

В₂ = 300 – 45 = 135 дм³.

Следовательно, объем пор, образованных избыточной водой затворения, в 1 м³ бетона будет равен V_п = 135 дм³.

Пористость затвердевшего бетона без учета гелевых пор в цементном камне и пор, образованных воздухом, который вовлекается в бетонную смесь при ее перемешивании:

Ответ: пористость затвердевшего бетона 13,5 %.

Пример 10. Номинальный состав цементного бетона (по объему) 1:2,2:3,1 при водоцементном отношении В/Ц = 0,45. Сколько необходимо материалов для приготовления 150 м³ бетона при расходе на 1 м³ бетона 390 кг цемента? Влажность песка 6 %, щебня – 2 %. Насыпные плотности компонентов бетона: цемента – 1,3 т/м³; песка – 1,6 т/м³; щебня – 1,5 т/м³.

Решение. Находим насыпной объем цемента, расходуемого на 1 м³ бетона:

м³.

Насыпной объем сухого песка, расходуемого на 1 м³ бетона:

м³.

Насыпной объем сухого щебня, расходуемого на 1 м³ бетона:

м³.

Расход воды на 1 м³ бетона: т или 0,176 м³.

Расход цемента на 150 м³ бетона: т.

Расход песка влажностью 6 % на 150 м³ бетона:

т.

Воды в песке содержится: т или 9,5 м³.

Расход щебня с влажностью 2 % на 150 м³ бетона:

т.

Воды в щебне содержится: т.

Всего вносится воды вместе с заполнителями:

т или 13,7 м³.

Расход воды на 150 м³ бетона: м³.

Пример 11.

При испытании в возрасте 8 суток средний предел прочности тяжелого цементного бетона в кубиках размером 100´100´100 мм оказался равным 8,4 МПа. К какой приблизительно марке по прочности относится испытанный бетон?

Решение. Находим ориентировочную прочность бетона в 28-суточном (марочном) возрасте по формуле

МПа.

Для перехода к образцам стандартного размера 150´150´150 мм полученное значение прочности бетона умножаем на коэффициент 0,95 , т.е.

МПа.

Ответ: бетон ориентировочно относится к марке по прочности М100.

Пример 12.

Рассчитать состав тяжелого бетона с классом , маркой (нужное подчеркнуть) по прочности на сжатие В _20_ (М ____). Удобоукладываемость бетонной смеси по показателю подвижности ОК , жесткости Ж (нужное подчеркнуть) составляет _4_ см (______ с).

Исходные материалы: портландцемент: марка, активность (нужное подчеркнуть) М _400_ (_39,2_ МПа), истинная плотность r_ц = _3,1_ кг/дм³, насыпная плотность r_нц = _1,2_ кг/дм³; песок средней крупности: истинная плотность r_п = _2,65_кг/дм³, насыпная плотность r_нп = _1,6_ кг/дм³, водопотребность _5_%; щебень, гравий (нужное подчеркнуть): истинная плотность r_щ = _2,7_ кг/дм³, насыпная плотность r_нщ = _1,45_ кг/дм³, наибольшая крупность НК = _40_ мм, пустотность V_щ = _46,5 %_.

Для получения заданной подвижности, жесткости (нужное подчеркнуть) в пробном замесе объемом 50 л увеличили расход воды и цемента, заполнителей (нужное подчеркнуть) на 10 %. Фактическая плотность бетонной смеси составила r_бс^ф = 2460 кг/м³. Влажность песка и крупного заполнителя в производственных условиях равна соответственно W_п = 5_% и W_щ = 3_%. Емкость бетоносмесителя по загрузке 500 дм³.

1. Расчет предварительного состава бетона

Требуемую среднюю прочность бетона определяют, если в задании указан класс бетона по прочности на сжатие, по формуле

28,3 МПа,

где В – класс бетона по прочности на сжатие; К_б – коэффициент, зависящий от вида бетона (для тяжелого бетона К_б равен 0,778).

Если в задании указана марка бетона по прочности на сжатие, то требуемую прочность бетона в МПа рассчитывают по формуле

R_б = 0,11 ^. М,

где М – заданная марка бетона.

Определение среднего уровня прочности – округляем в большую сторону до ближайшей марки, в данном случае М 300, т.е. R_б = 30 МПа.

Водоцементное отношение определяют по формулам:

а) для обычного бетона (при В/Ц ³ 0,4)

; (3.11)

б) для высокопрочного бетона (при В/Ц < 0,4)

, (3.12)

где R_б – прочность бетона в возрасте 28 суток после твердения при нормальных условиях, МПа; А и А₁ – коэффициенты, зависящие от качества заполнителей; R_ц – активность цемента, МПа.

Первую формулу следует применять, если , в других случаях надо пользоваться второй формулой.

Значения коэффициентов А и А₁ берут из табл.3.23.

Таблица 3.23

Значения коэффициентов А и А₁

Материалы для бетона

А₁

Высококачественные

Рядовые

Пониженного качества

0,65

0,60

0,55

0,43

0,40

0,37

В данном случае следует воспользоваться формулой для обычных бетонов (= 30 МПа= 47,04 МПа) – коэффициент А для рядовых заполнителей равен 0,6 (см. таблицу 3.23):

0,562.

Определение расхода воды – по таблице 3.24 в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя, т.е. для подвижности (жесткости) ОК = 4 см (Ж = ______ с) и наибольшей крупности щебня (гравия) НК = _40_ мм расход воды В = _175_ дм³.

Таблица 3.24

Ориентировочные расходы воды на 1 м³ бетона

Удобоукладываемость бетонной смеси		Наибольший размер зерен заполнителя, мм
Удобоукладываемость бетонной смеси		Гравий				Щебень
Осадка конуса, см	Жест- кость, с	10	20	40	70	10	20	40	70
0 0 0 0 4 и менее 5-9 10-15 16 и более	31 и более 21-30 11-20 5-10 1-4 - - -	150 160 165 175 190 200 215 225	135 145 150 160 175 185 205 220	125 130 135 145 160 170 190 205	120 125 130 140 155 165 180 195	160 170 175 185 200 210 225 235	150 160 165 175 190 200 215 230	135 145 150 160 175 185 200 215	130 140 145 155 170 180 190 205

Примечание: 1.Таблица составлена для средних песков с водопотребностью 7 %. При применении крупного песка с водопотребностью менее 7 % расход воды уменьшается на 5 дм³ на каждый процент снижения водопотребности; при применении мелкого песка с водопотребностью более 7 % расход воды увеличивается на 5 дм³ на каждый процент увеличения водопотребности. 2. При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивается на 15...20 дм³. 3. При расходе цемента свыше 400 кг/м³ расход воды увеличивается на 10 дм³ на каждые 100 кг цемента.

Коррекция расхода воды, исходя из водопотребности песка 5 % (см. примечание к таблице 3.24), – уменьшение на 5 х 2 = 10 дм³ , т.е. В = _165_ дм³.

Расход цемента на 1 м³ бетона определяют по формуле

294 кг.

Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше допускаемого по СНиПу (см. таблицу 3.25), то следует увеличить его до требуемой величины Ц_min. В данном случае Ц_min = _180_ кг, следовательно увеличение расхода цемента не требуется; окончательно Ц = _294_ кг.

Таблица 3.25

Минимальный расход цемента Ц_min для получения нерасслаиваемой плотной бетонной смеси

Вид смеси

Наибольшая крупность заполнителя, мм

Особо жесткая (Ж > 20 с)

Жесткая (Ж = 10- 20 с)

Малоподвижная ((Ж = 5-10 с)

Подвижная (ОК = 1-10 см)

Очень подвижная (ОК = 10-16 см)

Литая (ОК > 16 см)

160

180

200

220

240

250

150

160

180

200

220

230

140

150

160

180

200

210

130

140

150

160

180

190

Расход заполнителей на 1 м³ бетона определяют по следующим формулам:

; (3.13)

, (3.14)

где Щ, П, Ц и В – расходы соответственно щебня, песка, цемента и воды в килограммах на 1 м³ бетона; a - коэффициент раздвижки зерен щебня растворной частью; V_п – пустотность щебня в долях единицы; r_щ, r_п и r_ц – истинные плотности соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм³; r_ощ – насыпная плотность щебня, кг/дм³.

Коэффициент раздвижки a для жестких бетонных смесей следует принимать в пределах 1,05-1,15, в среднем – 1,1; для пластичных смесей a принимают в соответствии с таблицей 3.26.

Таблица 3.26

Оптимальные значения коэффициента a для подвижных бетонных смесей

Расход цемента

Оптимальные значения коэффициента a при В/Ц

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

250

300

350

400

500

1,32

1,4

1,5

1,3

1,38

1,46

1,56

1,26

1,36

1,44

1,32

1,42

1,38

Примечания: 1. При других Ц и В/Ц коэффициент a находят интерполяцией. 2. Если водопотребность песка более 7 %, коэффициент a уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности; если водопотребность песка менее 7 %, коэффициент a увеличивают на 0,03 на каждый процент снижения водопотребности.

Определение расхода щебня

1265 кг,

где коэффициент раздвижки a в данном случае как для пластичных смесей (ОК = 4 см) составил по интерполяции 1,31 (по таблице 4 – для расхода цемента 294 кг/м³ и В/Ц = 0,562).

Определение расхода песка

720 кг.

В результате расчета получен предварительный состав бетонной смеси в виде расхода материалов Ц, В, П и Щ (кг) на 1 м³ или 1000 дм³:

Цемент	Вода	Песок	Щебень	В/Ц
294	165	720	1265	0,561

Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м³) составляет

r_бс = Ц + В + П + Щ = 289 + 165 + 724 + 1265 = 2444 кг/м³.

2. Корректирование состава бетона по пробному замесу

Состав бетона, полученный расчетом, уточняется на пробных замесах и по результатам испытаний контрольных образцов.

Объем пробного замеса составляет ___50____ л.

После корректирования удобоукладываемости бетонной смеси на пробном замесе определяют фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес (с учетом увеличения расхода воды и цемента или заполнителей согласно заданию).

Количество материалов и характеристики бетонной смеси в пробном замесе 50 л
Цемент Ц_з(Ц_з^ф ) Вода В_з(В_з^ф ) Песок П_з(П_з^ф ) Щебень Щ_з(Щ_з^ф)	исходной смеси	после корректировки состава
	14,7 8,25 36,0 63,25	16,17 9,07 36,0 63,25
Суммарная масса всех материалов в пробном замесе, кг	122,2	124,49
Средняя плотность бетонной смеси r_бс (r_бс^ф), кг/дм³	2,444	2,460
Объем пробного замеса V_з (V_з^ф), дм³.	50	50,61

Фактический объем пробного замеса V_з^ф определяют по формуле

дм³,

где r_бс^ф – фактическая плотность бетонной смеси, кг/дм³ (не должна отличаться от расчетной плотности более чем на 2 %).

В данном случае фактическая плотность бетонной смеси отличается от расчетной плотности на 0,65 %, что является допустимым расхождением (менее 2 %).

Состав бетонной смеси с учетом корректирующих добавок и фактической средней плотности:

319 кг.

179 дм³.

711 кг.

1251 кг,

где Ц_з^ф, В_з^ф, П_з^ф и Щ_з^ф – фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес, кг.

Номинальный состав бетонной смеси (в кг по массе):

Цемент	Вода	Песок	Щебень	В/Ц
319	179	711	1251	0,561

После заданного срока твердения контрольные образцы бетона испытывают на сжатие. Если фактическая прочность бетона отличается от заданной более чем на 15 % в ту и другую сторону, то следует внести коррективы в состав бетона. Для повышения прочности увеличивают расход цемента, т.е. Ц/В; в противном случае – уменьшают расход цемента и соответственно Ц/В.

3. Определение производственного (полевого) состава бетонной смеси

Полевой состав бетона рассчитывают с учетом влажности заполнителей по формулам:

Ц_п= Ц^ф = 319 кг.

106 дм³.

747 кг.

1289 кг,

где W_п и W_щ – влажности песка и щебня, в данном случае 5 % и 3 % соответственно.

Полевой состав бетона в относительном выражении по массе:

1 : 2,34 : 4,04 при В/Ц = 0,57.

Полевой состав бетона в относительном выражении по объему:

1 : 1,75 : 3,34 при В/Ц = 0,57.

4. Определение расходов материалов на замес бетоносмесителя

Коэффициент выхода бетона, который представляет собой степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с суммарным объемом исходных материалов и обычно равен 0,6...0,7, вычисляют по формуле

0,617.