Контрольная работа по дисциплине; Материаловедение

Контрольная работа по дисциплине "Материаловедение"

Вопрос 2
Как влияет состав строительного материала на его свойства (с примера-ми)?
Вопрос 12
Какие схемы испытаний используются для определения прочности мате-риалов при сжатии, изгибе, растяжении?
Вопрос 22
Как образовались глины в природе, и каковы их основные минеральные компоненты?

Содержание работы

Вопрос 2 3
Вопрос 12 4
Вопрос 22 6
Вопрос 32 9
Вопрос 42 10
Задача 2 12
Задача 22 12
Задача 32 13
Список литературы: 14

Файлы: 1 файл

Вариант 2 Вопросы № 2, 12, 22, 32, 42 Задачи 2, 22, 32.doc

В основу технологии ситаллов положен принцип катализированной кристаллизации. Для этого в расплав вводят добавки, катализирующие кристаллизацию при последующей термообработке материала. Термообработка ведется по ступенчатому режиму: вначале материал выдерживают при температуре соответствующей максимальной скорости образования центров кристаллизации, а затем при температуре максимальной скорости роста кристаллов. Таким образом достигается необходимая степень закристаллизованности материала,при требуемом размере кристаллов.

Ситаллы получают из того же сырья, что и стекло, с добавлением специальных добавок (например, соединений лития), но к чистоте сырья предъявляются очень высокие требования. В качестве катализаторов кристаллизации используют фториды и фосфаты щелочных и щелочноземельных металлов.

Ситаллы применяют главным образом в специальных отраслях техники (например, в радиоэлектронике). В промышленном и гражданском строительстве они могут найти применение в виде конструктивного отделочного материала.

Задача 2

Определить пористость образца камня, если известно, что его водопоглошение по объёму в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а истинная плотность равна 2,6 г/см 3 .

Водопоглощение по массе равно:

где М _в — масса воды в горной породе при ее насыщении, г

М — масса горной породы в сухом состоянии, г

Водопоглощение по объему равно:

где V — объем горной породы в сухом состоянии без учета объема пор, см 3

Отсюда, М / V = 1,7

Пористость определяется формулой:

где р — средняя плотность горной породы (2,6 г / см 3 )

р = М / V — плотность абсолютно твердой горной породы, г / см 3

П_о = (1 — 1,7 / 2,6) *100 = 34,6 %

Задача 22

Сколько активной MgO будет содержаться в продукте обжига 10 т чистого доломита (диссоциацией СаСО₃ при заданном режиме обжига пренебречь)?

Реакция обжига доломита:

Рассчитаем массу MgO:

m(MgO) = 10 · 40 / 184 = 2,17 т.

Здесь 40 и 184 – молекулярные массы MgO и доломита, соответственно.

Задача 32

Определить объём цементного теста нормальной густоты, полученный из 1 кг портландцемента. Истинная плотность цемента – 3,13 г/см 3 , водопотребность 24 %.

Истинная плотность цемента равна ρ = m / V.

Отсюда объем цементного теста равен V = m / ρ.

Определим массу цементного теста. Содержание в нем воды равно 24 %, следовательно, содержание портландцемента равно 100 – 24 = 76 %.

Задачи по архитектурному материаловедению
план-конспект урока на тему

Знание основных свойств строительных материалов дает возможность рационально использовать их, а также производить инженерно-технические расчеты в строительстве.

Так, например, по известным значениям истинной и средней плотности материала можно рассчитать его пористость, что позволяет составить достаточно полное представление о прочности, водопоглощении, теплопроводности и других свойствах материалов и на этом основании решать вопрос о их применении в тех или иных конструкциях и сооружениях.

Величины средней и насыпной плотности строительных материалов необходимы для расчета нагрузок, для определения массы конструкций и сооружений, для транспортных расчетов, для выбора емкости складских помещений и т.п.

Расчеты прочности и устойчивости конструкций и сооружений невозможны без данных о прочности применяемых материалов. Невозможен прогноз их долговечности без знания таких свойств материалов как отношение к влаге, смене температур, к воздействию окружающей среды и т.д.

Ниже даются примеры таких расчетов, основанных на знании основных свойств строительных материалов.

Задача 1. Горная порода имеет истинную плотность 2,5 г/см 3 . 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 водопоглощение по массе материала равно его средней плотности, т.е.

Следовательно, средняя плотность образца горной породы р 0 = 1,7 г/см 3 .

Пористость образца П (%) породы:

где р — истинная плотность материала.

Ответ: пористость образца горной породы 32%.

Задача 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 n (см 3 ), затраченного на покрытие образца, по формуле

Где m 1 — масса образца покрытого парафином, г; m — масса сухого образца, г; р п — плотность парафина, равная 0,930 г/см 3 .

V n = (120-118)/0,930 = 2,15 см 3 .

Вычисляем среднюю плотность образца 0 (г/см 3 ) по формуле

где V 1 — объем образца с парафином, численно равный массе воды,

вытесненной образцом, см 3 ; т.е.

р 0 = 118/(98- 2,15) = 1,23 г/см 3

Коэффициент теплопроводности бетона ƛ [Вт/(м °С)] рассчитываем по формуле В.П. Некрасова

Ответ: коэффициент теплопроводности бетона равен 0,53 Вт/(м °С)]

Задача 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 равна 570 см 2 .

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

где Р разр — разрушающая сила, Н; F- площадь поперечного сечения образца, мм 2 .

Для определения разрушающей силы Р разр в Н необходимо показание манометра в МПа в момент разрушения кубика умножить на площадь поршня в мм 2 , т.е.

Р разр = 9,5 • 57000 = 541500 Н.

Предел прочности бетона при сжатии равен

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

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/м 3 .

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/см 3 .

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.

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/см 3 .

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.

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.

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 водонасыщен- ном состоянии показал предел прочности при сжатии 20,1 МПа. Образец имел форму куба с ребром 7 см. Площадь поршня пресса равна 50 см 2 .

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/см 3 , но средняя плотность камня А на 20% больше, чем камня Б, у которого водопоглощение по объёму в 1,8 раза больше водопоглощения по массе?

9.Какую минимальную полезную площадь должен иметь цементный склад для размещения 1250 т цемента в россыпи со средней насыпной плотностью 1250 кг/м 3 , если высота слоя цемента на складе во избежание слеживания не должна превышать 1,5 м?

10.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.

11.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/см 3 .

12.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/см 3 .

13. Наружная стеновая панель из газобетона имеет размеры 3,1×2,9×0,30 м и массу 2,16 т. Определить пористость газобетона, принимая его истинную плотность равной 2,81 г/см 3 .

14.Водопоглощение по массе и объёму бетона соответственно равно 3,9 % и 8,6 %. Рассчитать общую пористость бетона при его истинной плотности 2,72 г/см 3 .

15. Керамзитобетонная наружная стеновая панель размерами 3,1×2,8×0,25 м весит 2,25 т при влажности 13,2 %. Рассчитать среднюю плотность керамзитобетона во влажном и абсолютно сухом состоянии.

16.Бетонный кубик с размером ребра 20 см разрушился на гидравлическом прессе при показании манометра 12,5 МПа. Определил, прочность бетона при сжатии, если диаметр поршня «пресса равен 24 см.

17. Предел прочности при сжатии бетона, имеющего среднюю плотность 2300 кг/м 3 , равен 19,5 МПа. Какую прочность будет имен, бетон из тех же материалов, имеющий плотность 1800 кг/м 3 , если установлено, что при повышении пористости бетона на каждые 10 % прочность ею снижается в среднем на 2,6 МПа. Истинную плотность бетона принять равной 2,7 г/см 3 .

18. Сосновый брус сечением 10×20 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.

19.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/см 3 .

Темы: «Неорганические вяжущие и строительная керамика»

Решение задач по свойствам неорганических вяжущих веществ и строительной керамики

Современное строительное производство располагает большой номенклатурой вяжущих веществ с широким диапазоном их свойств. При применении таких широко распространенных вяжущих, как портландцемент и его разновидности, необходимо уметь правильно определить важнейшие строительные свойства вяжущего по его минеральному составу, количеству воды затворения, экзотермики и другим исходным данным.

Кроме того, при изготовлении некоторых воздушных вяжущих веществ, являющихся местными вяжущими, которые вырабатываются в районах их потребления, часто возникает необходимость в выполнении технологических расчетов по их производству (расчет необходимого количества сырья, количества воды для гашения извести и др.), Подобные технологические расчеты необходимы также при изготовлении таких распространенных материалов как изделия строительной керамики.

Ниже даются наиболее типичные примеры таких расчетов.

Задача 1. 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 СаС0 3 в известняке содержится 920 кг.

Получение извести происходит по реакции СаСО э —> СаО + СО 2 .

Молекулярные массы СаСО 3 и СаО соответственно равны 100 и 56. Таким образом, выход извести из 920 кг СаСО 3 составит 920 56/100 = 515 кг.

Состав полученного продукта: СаО — 515 кг; примеси — 50 кг;

Содержание СаО в смеси = 91 % •

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

Ответ: известь по активности относится к 1 сорту.

Задача 2. 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/см 3 .

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

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.

Определяем пористость цементного камня:

Ответ: пористость цементного камня 49,4 %.

Задача 3. 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/см 3 .

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

Воды при затворении взято 1000 • 0,45 = 450 г или 450 см 3 .

Количество химически связанной воды 450 • 0,18 = 81 см 3 .

Испарилось несвязанной воды 450 -81 = 369 см 3 , т.е. объем пор в цементном камне, образовавшихся в результате испарения воды, равен 369 см 3 .

ГОСТ 310.2-76

Сетка должна быть хорошо натянута и плотно зажата в цилиндрической обойме. Сетку сита периодически осматривают в лупу. При обнаружении каких-либо дефектов в сетке (дырки, отход ткани от обоймы и т.д.) ее немедленно заменяют новой.

1.1.2. Прибор для механического или пневматического просеивания цемента.

Указанные приборы должны отвечать требованиям соответствующих технических условий.

1.2. Проведение испытаний

1.2.1. Пробу цемента, подготовленную по ГОСТ 310.1, высушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110 °С в течение 2 ч и охлаждают в эксикаторе.

1.2.2. При использовании прибора для механического просеивания отвешивают 50 г цемента с точностью до 0,05 г и высыпают его на сито. Закрыв сито крышкой, устанавливают его в прибор для механического просеивания. Через 5-7 мин от начала просеивания останавливают прибор, осторожно снимают донышко и высыпают из него прошедший через сито цемент, прочищают сетку с нижней стороны мягкой кистью, вставляют донышко и продолжают просеивание.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2.2.1. Операцию просеивания считают законченной, если при контрольном просеивании сквозь сито проходит не более 0,05 г цемента.

Контрольное просеивание выполняют вручную при снятом донышке на бумагу в течение 1 мин.

1.2.3. Тонкость помола цемента определяют как остаток на сите с сеткой N 008 в процентах к первоначальной массе просеиваемой пробы с точностью до 0,1%.

1.2.4. При использовании приборов для пневматического просеивания испытания выполняют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

1.2.5. При отсутствии в лаборатории приборов для механического или пневматического просеивания цемента допускается производить ручное просеивание.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОНКОСТИ ПОМОЛА ЦЕМЕНТА ПО УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

2.1. Тонкость помола цемента по удельной поверхности определяют факультативно.

2.2. Аппаратура

2.2.1. Прибор Ле-Шателье (чертеж).

2.2.2. Прибор для определения удельной поверхности методом воздухопроницаемости типа ПСХ, выпускаемый по соответствующим техническим условиям.

2.3. Определение плотности цемента

2.3.1. Прибор Ле-Шателье, закрепленный в штативе, помещают в стеклянный сосуд с водой так, чтобы вся его градуированная часть была погружена в воду. Необходимо, чтобы при отсчетах уровня жидкости в приборе температура воды в сосуде соответствовала температуре, при которой производили градуировку прибора.

2.3.2. Прибор наполняют обезвоженным керосином до нижней нулевой черты по нижнему мениску. После этого свободную от керосина часть прибора (выше нулевой черты) тщательно протирают тампоном из фильтровальной бумаги.

2.3.3. От пробы цемента по п.1.2.1 отвешивают 65 г цемента с точностью до 0,01 г и высыпают в прибор ложечкой через воронку небольшими равномерными порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не поднимется до одного из делений в пределах верхней градуированной части прибора.

Для удаления пузырьков воздуха прибор с содержимым вынимают из сосуда с водой и поворачивают его в наклонном положении в течение 10 мин на гладком резиновом коврике. После чего прибор снова помещают в сосуд с водой не менее чем на 10 мин и проводят отсчет уровня жидкости в приборе.

Прибор для определения плотности цемента

2.3.4. Плотность цемента, г/см, вычисляют по формуле

где — навеска цемента, г;

— объем жидкости, вытесненный цементом, см.

Плотность испытуемого цемента вычисляют с точностью до 0,01 г/см как среднее арифметическое значение результатов двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 г/см.

2.3.5. Допускается использование других методов определения плотности, обеспечивающих в соответствии с действующими для них инструкциями точность не менее ±0,01 г/см.

2.4. Определение удельной поверхности цемента

2.4.1. Пробу цемента для испытаний готовят по п.1.2.1.

2.4.2. Удельную поверхность цемента определяют в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

Для проведения расчетов используют величину плотности цемента, определенную по п.2.3.

Цемент и его плотность

Такая характеристика, как плотность цемента имеет прикладное значение и является информативным показателем качества вяжущего компонента, а также прочности и надежности возводимой конструкции. Данный строительный материал состоит из частиц вещества, пространство между которыми заполнено воздухом. При этом количество последнего может быть неодинаковым. Существуют два параметра плотности: насыпная и истинная.

Факторы, влияющие на плотность

Насыпная плотность, в отличие от истинной – величина переменная и находится в пределах от 1100 до 1600 кг/м3. Вариативность этого показателя зависит от:

• марки. Например, плотность М500 будет выше, чем у цемента М400;
• используемой технологии производства – частицы вещества могут иметь разную фракцию, что влияет на размер воздушного пространства между ними;
• химического состава – плотность М400 будет иной, в сравнении с глиноземными, гидрофобными, пластифицированными;
• условий хранения – цемент в силосе полностью сохраняет свои параметры;
• степени «свежести» – только что произведенный продукт, за счет накопленного статического заряда, имеет больше пустот между гранулами. Следовательно, плотность свежего цемента всегда будет меньше по сравнению со слежавшимся.

Предлагаем ознакомиться с особенностями цементных смесей М500 в этой статье.

Для вычислений используется усредненная насыпная плотность, которая составляет 1300 кг/м3. Но иногда при выполнении строительных работ важно определить точное количество наполнителя в бетонной смеси. Для этого применяется истинная плотность цемента кг/м3. Данный параметр – постоянный для конкретной марки, соответственно, удельный вес у ПЦ-400 и ПЦ-500 будет разным.

Именно насыпная, а не истинная плотность цемента влияет на прочностные характеристики бетона, то есть чем она выше, тем лучше заполняться все пустоты, пористость изделия будет меньше.

Максимальные показатели удельного веса – у портландцементов, так как они не содержат никаких добавок. Пониженные – у шлакопортландцемента и составляет порядка 2900 кг на м3. Этот материал экономичнее, так как позволяет при равном с другими типами цементов расходе изготовить бетонные изделия большего размера. Но в тех случаях, когда на первое место выходят требования по прочности, необходимо используется продукт классом не ниже ПЦ-500 или ПЦ-400.

В таблице представлены сравнительные характеристики портландцемента и других видов с меньшим удельным весом:

Как рассчитать плотность

Насыпная определяется как усредненная величина. Хотя, если сравнивать свежий и рыхлый материал с уже слежавшимся аналогом, то показатели будут разные: для первого варианта это – 1100-1200 кг/м3, для второго – 1500-1600. В промышленности для определения истинной плотности цемента применяется так называемый прибор Ле-Шателье.

Но в тех случаях, когда необходимо использовать точное значение величины, можно самостоятельно правильно рассчитать насыпную плотность. Для этого потребуется мерный цилиндр объемом 1 л, небольшая воронка и весы: цемент засыпается в емкость, а потом взвешивается. При этом содержимое нельзя встряхивать и разравнивать, а тем более утрамбовывать.

В результате данного опыта будут получены следующие значения:

• отдельно масса сосуда – это М1;
• общая масса цилиндра и материала – М2;
• объем сосуда – V.

А далее, чтобы вычислить насыпную плотность (РН) используется формула

Если проверке подвергается свежий продукт марки М500, то его удельный вес не превысит 1200 кг м3, но после уплотнения показатели будут более высокими.

Когда для выполнения строительных работ приобретается свежий цемент в мешках, то производить такие расчеты нет особой необходимости, так как актуальным будет значение равное 1300 кг/м3. Но если существуют сомнения, то использование данного способа для расчета плотности поможет избежать ошибок при строительстве и быть уверенным в прочности конструкции.