Контрольная работа по "Строительству". 5

Содержание

2. Физические свойства материалов. Свойства строительных материалов. Классификация свойств 3

18. Технические свойства портландцемента согласно ГОСТ 10178-85 4

23. Сульфатостойкий портландцемент. Особенности минералогического состава, свойства, применение 7

34. Бетонная смесь. Определение, классификация. Основные свойства бетонной смеси. Факторы, влияние на них 8

39. Специальные виды тяжелых бетонов (гидротехнический, дорожный) 11

53. Гидравлический пресс имеет измерительные шкалы на 50, 150 и 300 т (максимальные нагрузки, развиваемые прессом). Подобрать шкалу для испытания на сжатие каменного материала в образцах-кубах с ребром 20 см и пределом прочности 40 МПа 13

63. Какие марки тяжелых бетонов возможно получить  на портландцементах марок (300, 400, 500, 600) при расходе цемента 300 кг/м3 и требуемой подвижности бетонной смеси 4 см?  Заполнители для бетона рядовые, максимальная крупность гравия 40 мм. 14

73. Номинальный состав цементного бетона по массе 1:2,5:4,5; В/Ц=0,48. На 1 м³ бетона расход цемента составляет 320 кг.  Насыпная плотность цемента 1300 кг/м³. 14

Список использованной литературы 16

2. Физические свойства  материалов. Свойства строительных  материалов. Классификация свойств

К строительным материалам (материал от лат. materia – вещество) относят природные и искусственные вещества, композиции и изделия из них, применяемые для возведения зданий и сооружений.

Виды строительных материалов разнообразны. Наиболее обширна группа неорганических строительных материалов. Химический состав их выражают в основном содержанием оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия, водорода. Фазовый состав неорганических материалов, применяемых в строительстве (природных камней, цементов, бетона, стекла и др.), представлен силикатами, алюмосиликатами, алюминатами, ферритами, оксидами и их гидратами.

Свойства материалов – это особенности, характеризующие их состояние или отношение к различным явлениям. Совокупность свойств, определяющих пригодность материалов для использования, характеризует их качество и зависит от вида строительных материалов. Уровень качества оценивается с привлечением системы показателей назначения, надежности, технологичности и др.

Показатели качества материалов определяют экспериментально – с помощью технических измерительных средств. В некоторых случаях оценку качества материалов производят эксперты расчетными методами. Различают входной, технологический и приемочный контроль качества строительных материалов. Входной контроль производится для материалов, поступающих на предприятие или стройку. Технологический или операционный контроль производится по мере выполнения отдельных технологических операций, а приемочный – для готовых изделий.

Строительные материалы  можно классифицировать по составу, структуре, свойствам, способу получения  и области применения.

Состав материалов выражают содержанием химических элементов  или оксидов (химический состав) и  отдельных частей — фаз, однородных по химическому составу и физическим свойствам, отделенных друг от друга  поверхностями раздела (фазовый  состав).

По составу разделяют  металлические и неметаллические  материалы. Из металлических материалов в строительстве широко применяют  железистые сплавы — чугун и сталь, а также сплавы алюминия. В группу неметаллических входят органические и неорганические материалы. Среди органических преобладают строительные материалы на основе древесины, битумов и синтетических полимеров. В их состав входят преимущественно высокомолекулярные углеводороды и их неметаллические производные.

18. Технические свойства  портландцемента согласно ГОСТ 10178-85

По вещественному составу  цемент подразделяют на следующие виды:

- портландцемент (без минеральных добавок);

- портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %);

- шлакопортландцемент (с добавками гранулированного шлака более 20 %).

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяют на марки:

- портландцемент - 400, 500, 550 и 600;

- шлакопортландцемент - 300, 400 и 500;

- портландцемент быстротвердеющий - 400 и 500;

- шлакопортландцемент быстротвердеющий – 400.

Один из ключевых пoкaзателeй, xapaктеpизyющиx cвoйства портландцемента – плoтнocть. Рaзличaют cpeднюю и иcтиннyю плотность цемента. Сpедняя плотность портландцемента марки М400 или М500 в рыxлом coстoянии cocтaвляет 900-1100 кг/м³, а в плотном- 1400-1700 кг/м³. Пpи pаcчете складских пoмещeний пpимeняют cрeднюю плoтнocть 1200 кг/м³, a пpи paсчeтe бетонной смеси – 1300 кг/м³. Иcтиннaя плотность цемента в зависимости от его состава составляет от 3000 до 3200 кг/м³. Портландцементы c низкой плотностью более экономичны.

Портландцементы с высокой  иcтиннoй плoтнocтью иcпoльзуютcя для тaмпoнирoвания скважин, для защитных ycтpойcтв от иoнизирyющиx излучений. Повышения истинной плoтнocти дoбивaются введением oкcидa бapия. Низкой иcтинной плотностью облaдaют пyццoлaновый и шлaковый цементы – от 2700-до 2900 кг/м³.

Тонкость помола цемента  опpeдeляют кoличествoм цемента, прoxoдящeго чepез сито с pазмеpoм oтвeрcтий 80мкм (№008) и yдeльной пoвеpxнoстью зеpeн. Соглaснo гоcудaрcтвеннoму cтандаpту оcтaток на сите №008 нe может пpeвышать 15%. Обычно портландцемент М500 или М400, продажа котoрoгo нaиболеe активна на oтeчeственнoм и мировом pынке cтpоймaтepиaлов, имeeт oстaток не вышe 8-12%, а yдельнyю пoвeрxнocть от 250 до 300 м²/кг.

Увеличение тонкости помoлa цемента до 400-450м2/кг пpиводит к ycкopeнию нaбopа пpочноcти бетона. Но тонкий пoмoл может пpивести yвеличению водoпотpебнoсти и тeпловыделeния, снижению пpочнoсти портландцементных раcтвopoв и бетонов. Увеличeниe тонкости портландцемента тpeбyет также большего количеcтвa гипса. Технологические вoзмoжности мельниц пoзвoляют выпyскaть портландцементы с удельной повepxноcтью не бoлee 400-450м²/кг.

Водопотpeбнoсть цемента пpeдстaвляет cобoй oбъeм воды, который нyжeн для пoлyчения цементного теcтa нормальной гycтоты и ваpьиpyет в диaпазоне от 24 до 28%. Нopмальная густота oпpeдeляeтся такой кoнсистeнцией цементного тecтa, пpи котopой пеcтик Тетмайеpa пoгpужaетcя в тесто нa заданную глубину. Вoдoпoтрeбноcть портландцемента зaвиcит от его сoстава, тонкости помола и наличия добавок. Измeняя эти факторы, можно peгyлиpовaть водопотpебноcть. Уменьшeниe водoпoтрeбности пpивoдит к пoвышeнию качecтвa цементного камня.

Сxвaтывание цементного тeста пpeдстaвляет coбой пpoцeсс зaгycтевaния и пoтеpи подвижности цементной пастой. Начало схватывания портландцемента должно нaстyпaть не pанeе, чем чepез 45 минyт, а конец схватывания - не позднее, чем чepeз 10 чacов после затвopeния. Если портландцемент сxвaтывaетcя быcтpо, он пpeвpaщaeтcя в цементный камень до тoгo, как eгo ycпеют использовать. Пpимeнeниe медленно cxватывающиxся портландцементов тopмозит cтpoительcтвo.

Сроки cхвaтывaния цемента можно peгyлирoвaть пyтeм введения добавок. Зaмeдляют схватывание фосфат нaтpия, бypа, сaxap, гипс, а также увеличение сoдepжaния воды и cнижeниe тeмпeрaтуpы. Интeнcифицирyют cxватываниe соли кальция, повышение тeмпepатypы, cнижeниe coдeржания вoды.

Измepяют сроки cxватывaния цемента в тeстe ноpмальнoй гуcтoты, опpедeляя глyбинy погpyжения иглы Викa. Мaлo купить портландцемент М400 или М500. Нeобxoдимo стpoгo cледовaть технологии его использования. Начало cxвaтывания дoлжнo быть не paньшe, чeм чepeз 45 минyт, а oкончаниe схватывания – не позднее, чем черeз 10 часов после смешивания портландцемента с водoй.

Пpoчнocть цементного камня оцeнивают, измepяя пpедeл пpoчности пpи изгибе и сжатии. Марка портландцементов oпpедeляeтcя пyтeм испытаний цементно-пeсчаныx бpycкoв paзмepoм 40x40х160мм, твеpдeющиx в вoднoй cpeдe в возpастe 28 cутoк. Предел пpочнoсти на сжатие половинок бpycкoв нaзывaeтся aктивноcтью портландцемента. Марки портландцемента нaзнaчaют по его активности: портландцемент М400, М500, М550 и М600. Этo означает, что пpедел пpoчнoсти на сжатие брycков из pаcтвopа с cooтнoшениeм цемент/пecoк 1:3 с нopмaльным пecкoм пpи cooтнoшении вода/цемент 0,4 cocтавляeт не менее 40; 50; 55 и 60 МПа coотвeтcтвeннo маркам.

Пpeдел прoчноcти нa изгиб для бpycков должен быть нe мeнeе 5,5; 6,0; 6,2; 6,5 МПа. Чтобы yзнaть активность портландцемента paньше 28 суток разpaбoтаны экспpecc-методы, пoзвoляющиe полyчить peзультaты испытаний через 16-18 чaсoв.

В pезyльтaте нaпpяжeний и дeфоpмaций в цементном кaмне пoд действием нaгpузoк, тeмпеpaтypныx влажнoстныx и oбъемныx пepепaдoв, оcобeнно когдa для возвдения объемной бетонной кoнcтpyкции используeтcя не один куб портландцемента М400, М500 или М600, вoзникaют трещины. Тpeщиноcтoйкocть цементного кaмня можно повысить, yмeньшaя yсадкy и ползучесть бетона, а тaкжe пyтeм добавления повepxноcтно – активных вещecтв.

Ползyчeсть цементного кaмня пpeдстaвляет coбoй способность бетона нeoбpатимo дeфoрмиpoватьcя под воздействием мexaничeскиx или иных фaктopов. Пoлзyчecть – слeдcтвиe вязкости гeлeвoй сoстaвляющeй цементного камня и кaпилляpныx явлений в бетоне.

23. Сульфатостойкий портландцемент. Особенности минералогического состава, свойства, применение

По вещественному составу  сульфатостойкие цементы подразделяют на виды:

- сульфатостойкий портландцемент;

- сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;

- сульфатостойкий шлакопортландцемент;

- пуццолановый портландцемент.

Сульфатостойкий портландцемент отличается от обычного повышенной стойкостью к сульфатной агрессии в условиях систематического попеременного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания. Эта главная особенность сульфатостойкого портландцемента, учитываемая при применении его в бетонных и железобетонных конструкциях, обеспечивается применением клинкера нормированного минералогического состава с низким содержанием трехкальциевого алюмината СзА. Расчетный минералогический состав такого клинкера должен соответствовать трем условиям: 1) содержание С3А не более 5%; 2) содержание C3S не более 50%; 3) сумма C3A + C4AF не более 22%.

Наряду с сульфатостойким портландцементом, в который не разрешается вводить минеральные добавки, промышленность выпускает сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, которыми могут служить гранулированные доменные и электротермофосфорные шлаки (10–20% при содержании А1203 до 8%) и осадочные породы, кроме глиежей - естественно обожженных глинистых пород (5   10%).

Пониженное содержание C3S и С3А вызывает сравнительно невысокие  скорость роста прочности и тепловыделение сульфатостойкого портландцемента. Для него установлена марка М400.

В клинкере сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками содержание C3S не нормируется. Этот цемент выпускается марок М400 и М500. Сульфатостойкость цемента и ряд других свойств улучшаются при введении поверхностно-активных веществ.

34. Бетонная смесь.  Определение, классификация. Основные  свойства бетонной смеси. Факторы,  влияние на них

Бетоном называют искусственный  каменный материал, получаемый в результате твердения правильно подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной  смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в случае необходимости – специальных добавок. Бетонная смесь – это смесь из указанных выше компонентов до начала затвердевания.

Бетонные смеси приготавливают в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном  порядке.

Бетонные смеси должны обеспечивать получение бетонов  с заданными показателями по прочности, средней плотности, морозостойкости  и водонепроницаемости (при необходимости) и другими нормируемыми показателями качества бетона.

Бетонные смеси характеризуют  следующими показателями качества:

- удобоукладываемость;

- средняя плотность;

- объем вовлеченного воздуха;

- расслаиваемость (при необходимости);

- сохраняемость свойств во времени: удобоукладываемость, расслаиваемость, объем вовлеченного воздуха (при необходимости).

Изготовитель приготавливает бетонную смесь в соответствии с характеристиками бетонной смеси и бетона, а также условиями транспортирования, указанными заказчиком в договоре.

В зависимости от удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Классификация бетонных смесей производится по степени их подвижности  и удобоукладываемости, которая определяется как способность смеси растекаться и принимать заданную форму, сохраняя при этом монолитность и однородность. Удобоукладываемость определяется, на момент заполнения формы, подвижностью (текучестью) бетонной смеси, то есть ее способностью деформироваться без разрыва целостности. Связность смеси характеризует ее способность сохранять однородность при технологических и механических воздействиях: транспортировании, укладке, уплотнении и пр. Суперпластификаторы, например, резко увеличивают подвижность и текучесть бетонной смеси и значительно улучшают свойства бетона без увеличения содержания цементного теста. 
В зависимости от удобоукладываемости смеси подразделяют на три группы: сверхжесткие (СЖ), жесткие (Ж) и подвижные (П), которые, в свою очередь, делятся на марки.

Определение удобоукладываемости готовых бетонных смесей осуществляется по ГОСТ 10180. Для подвижных смесей используются стандартный нормальный конус при применении заполнителей с наибольшей крупностью 40 мм и увеличенный конус – при крупности заполнителей более 40 мм. Для определения жесткости бетонной смеси марок Ж1-Ж4 и бетонной смеси большей жесткости применяется технический вискозиметр. 
Для бетонных смесей марок Ж1-Ж4 используют также малогабаритный прибор И.М. Красного, с помощью которого удобоукладываемость смеси определяется непосредственно в формах для изготовления контрольных образцов бетона. При наибольшей крупности заполнителя 20 мм жесткость смеси определяют в формах с минимальным размером 100x100x100 мм, при крупности 40 мм – в формах размером 150x150x150 мм, при крупности 70 мм – в формах размером 20x200x200 мм. Прибор И.М. Красного можно использовать Также при определении удобоукладываемости смеси непосредственно в формуемом изделии при соблюдении вышеприведенных соотношений между крупностью заполнителя и толщиной изделия. При параметрах вибрации по ГОСТ 10181 прибор И.М. Красного Дает показатели жесткости смеси, близкие к соответствующему стандартному определению.

39. Специальные виды  тяжелых бетонов (гидротехнический, дорожный)

Специальные тяжелые бетоны в отличие от обыкновенного бетона характеризуются специфическими свойствами, которые позволяют эффективно использовать их для различных видов строительства. К специальным бетонам относят гидротехнические, дорожные, декоративные, кислотоупорные и жаростойкие, а также бетоны для защиты от радиоактивных воздействий.

Гидротехнический бетон  в отличие от обычного тяжелого бетона характеризуется повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, низким тепловыделением, стойкостью против воздействия агрессивных вод. Для придания бетону таких свойств применяют сульфатостойкий и пуццолановый портландцементы, высококачественные заполнители с хорошо подобранным зерновым составом, обеспечивают тщательное приготовление и укладку бетонной смеси, а также правильный уход за твердеющим бетоном. 
Тонкомолотые гидравлические и инертные добавки в составе вяжущего повышают антикоррозионные свойства гидротехнического бетона и уменьшают его тепловыделение и усадку. Для снижения водопотребности бетонкой смеси и расхода цемента, повышения плотности и морозостойкости гидротехнического бетона применяют пластифицирующие и гидрофобные добавки (СДБ, мылонафт и др.).

Гидротехнический бетон по величине предела прочности при сжатии разделяют на марки: М 100—М 400. Прочность при сжатии гидротехнического бетона определяют в возрасте 180 сут. По морозостойкости гидротехнический бетон имеет марки Мрз 100–Мрз 400, по степени водопроницаемости – марки В2–В12.

Выбор бетона той или иной марки зависит от вида и назначения бетонируемых конструкций гидротехнического  сооружения. Особенно высокие требования предъявляют к бетону для наружных частей гидротехнических сооружений, подвергающихся непосредственному  воздействию окружающей среды (многократное замораживание и оттаивание, увлажнение и высыхание, воздействие воды, льда, наносов и т.п.).

Дорожный бетон применяют  для устройства покрытий на автомагистралях, дорогах промышленных предприятий  и городских улицах. В процессе эксплуатации покрытия подвергаются не только воздействию транспортных средств, но и влиянию атмосферных условий (многократное увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание), поэтому  к дорожному бетону предъявляют  повышенные требования по прочности, плотности  износо- и морозостойкости.

Дорожный бетон должен иметь достаточно высокую прочность  на изгиб в пределах 4—5,5 МПа при  марках М 300—М 500, морозостойкость его  обычно характеризуется марками  Мрз 150 и Мрз 200. 
Для приготовления дорожного бетона рекомендуется портландцемент пластифицированный или гидрофобный марки 500 из клинкера с содержанием трехкальциевого алюмината не более 8 %. В качестве заполнителей для дорожного бетона используют очищенные от примесей природные пески и щебень из плотных горных пород (граниты, габбро и др.). 
Применение малопластичных и жестких бетонных смесей, укладываемых и уплотняемых при помощи специальных машин, дает возможность получать плотные и долговечные дорожные покрытия. Во время затвердения бетона необходимо исключить преждевременное его обезвоживание или замораживание.

53. Гидравлический  пресс имеет измерительные шкалы  на 50, 150 и 300 т (максимальные нагрузки, развиваемые прессом). Подобрать  шкалу для испытания на сжатие  каменного материала в образцах-кубах  с ребром 20 см и пределом прочности  40 МПа

Предел прочности материала  при сжатии

Rсж = Fp / Sобр, МПа (кгс/см2),

где Fp- разрушающая нагрузка, Н (кгс); Sобр - площадь поперечного сечения образца, м2 (см2).

Площадь образца при стандартных  испытаниях каждого материала постоянная, например, для бетона равна 225 см2 (образцы-кубы 15x15x15 см), для древесины - 4 см2 (образцы-кубы 2x2x2см).

В зависимости от марки  пресса, применяемого при испытании, можно интегрированно получить величину Fp или же определить показание манометра и рассчитать Fp по формуле:

Fр = А·Sпор,Н(кгс),

где А - показания манометра пресса в момент разрушения испытуемого образца Н/м2 (кгс/см2); Snop - площадь поршня пресса, м2 (см2), обычно задается.

А= 40 / (0,2 х 0,2) = 100

Для испытания на сжатие образца  необходимо использовать среднюю шкалу  – на 150 т.

63. Какие марки тяжелых бетонов возможно получить  на портландцементах марок (300, 400, 500, 600) при расходе цемента 300 кг/м3 и требуемой подвижности бетонной смеси 4 см?  Заполнители для бетона рядовые, максимальная крупность гравия 40 мм.

Прочность бетона, приготовленного  на цементе определенной марки, будет  различной в зависимости от расхода  цемента, качества материалов и условий  твердения. При проектировании конструкций  пользуются также условной величиной - маркой бетона.

Марка бетона показывает, какую  прочность должен иметь бетон. Определяют прочность бетона путем испытания  образцов, изготовленных из бетонной смеси и твердевших во влажных  условиях. Образцы имеют форму  куба с ребром 20 сантиметров и  должны изготавливаться в точном соответствии с указаниями стандарта. Если прочность таких образцов, выраженная в кг/см2, равна или выше заданной марки, то бетон может применяться в конструкции, для которой запроектировано применение данной марки бетона.

Нормированы следующие марки  бетона: 50; 100; 150; 200; 300; 400; 500 и выше. Возможно проектирование бетонов промежуточных марок. Например, в стандарте на дорожные покрытия предусматривается применение бетона марок 250; 300 и 350.

73. Номинальный состав  цементного бетона по массе 1:2,5:4,5; В/Ц=0,48. На 1 м³ бетона расход цемента составляет 320 кг.  Насыпная плотность цемента 1300 кг/м³.

Влажность песка и щебня  в момент приготовления бетонной смеси соответственно равна 5 и 3%. Найти  расход материалов на 185 м³ бетона.

Решение.

Зная номинальный состав бетона по массе, находим в килограммах  расход песка

320 х 2,5 = 800 кг,

гравия 320 х 4,5 = 1440 кг.

Пользуясь зависимостью В/Ц = 0,48 подсчитываем необходимое количество воды.

В = 320 х 0,48 = 153,6 кг

Таким образом, требуемый  состав бетона в кг будет:

Цемент     320 кг

Песок     800 кг

Гравий   1440 кг

Вода      153,6 кг

Всего    2713,6 кг

Следовательно, плотность  бетона = 2713,6 кг.

Учитывая, что проектирование состава бетона ведется в лаборатории, на сухих материалах, а в момент приготовления песок и гравий увлажненные, необходимо внести изменения  в полученный расчет.

При отмеривании вычисленного количества песка и гравия в смесь  может попасть вода: с песком 800 х 5% = 40 кг и с гравием – 1440 х 3% = 43,2 кг. Т.е. всего больше расчетного количества на 83,2 кг.

Таким образом, скорректируем  состав смеси:

Цемент     320 кг

Песок     800+40=840 кг

Гравий   1440+43,2=1483,2 кг

Вода      153,6-83,2=70,4 кг

Всего    2713,6 кг

Для получения 185 куб. м бетона необходимо:

Цемент     320 х 185 = 59,2 т

Песок     840 х 185 = 155,4 т

Гравий   1483,2 х185 = 274,4 т

Вода      70,4 х 185 = 130,24 т

Список  использованной литературы

1. Дорожно-строительные материалы / И.М. Грушко, И.В. Королев, И.Н. Борщ и др. –  М.: Транспорт, 1991. – 356 с.
2. Строительные материалы / В.Г. Микульский, В.Н. Куприянов, Г.П. Сахаров и др. – М.: АСВ, 2004
3. ГОСТ 22266-94 Цементы сульфатостойкие. Технические условия
4. ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
5. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент