Контрольная работа по "Строительству". 16

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

СибАДИ 
 
 
 
 
 

Факультет заочный 

Кафедра «Дорожного и строительного материаловедения»

По дисциплине «Материаловедение» 
 
 
 

Контрольная работа №1

Вариант 9 
 
 
 
 
 

                  Студентки

                  Курс 2.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  г.Омск – 2009г. 

  Вопрос  №1. Дайте понятие закона створа искусственных строительных конгломератов.

  Закон створа устанавливает: оптимальной структуре соответствует комплекс экстремальных значений свойств. Его можно выразить и как соответствие комплексу наиболее благоприятных показателей строительных и эксплуатационных свойств конгломерата оптимальной структуры.

  Графическое выражение закона створа: 

  Рис.1

1-средняя  плотность;

2- экономическая  эффективность;

3- пределы  прочности;

4- морозостойкость;

5- внутреннее  сцепление;

6- упругоэластические свойства;

7- ползучесть;

8- подвижность;

9- коэффициент  выхода смеси. 
 
 

  На  рис. 1 закон створа представлен графически в прямоугольной плоскостной системе координат «свойства — структурный фактор». Еще полнее он изображается в пространственной системе координат с отложением: на оси абсцисс 0-(с+ф) — одной из структурных характеристик, например содержания среды, фазового отношения, толщины (абсолютной или относительной) пленки среды в свежеизготовленном материале и др.; на оси аппликат 0-(П+Щ) — содержания вяжущего или заполнителя, в % по массе; на оси ординат O-R — значений одного или нескольких технических свойств (рис. 2).

                                              Рис. 2

  Полученные  по экспериментальным данным графические зависимости в системе координат на плоскости или в пространстве для числовых значений каждого свойства, непосредственно связанного со структурой, имеют характер экстремальных кривых. В них имеются две ниспадающих или возрастающих ветви с максимумом или минимумом числовых значений свойств между ними. Последние практически размещаются на одной прямой линии, т. е. в общем створе.

  Все точки экстремумов данного свойства отражают структуру, при которой  удовлетворяются необходимые требования ее оптимальности: равномерное расположение частиц, минимум дефектов; непрерывность слоя вяжущего (или среды) при минимальной его толщине с минимумом фазового отношения (с/ф-»гшп). Очевидно, что другие точки правой и левой ветвей экстремальной кривой не соответствуют совокупности условий оптимальности структуры.

  Из  графиков видно, что неоптимальных  структур гораздо больше, чем оптимальных, поскольку на каждой экстремальной  кривой имеется только один экстремум  показателя свойств, тогда как на ветвях этой кривой, справа и слева от экстремума, имеется бесконечное множество точек и каждая из них не соответствует условиям оптимальной структуры. Вместе с тем линия MN, соединяющая вершины отдельных экстремальных кривых, представляет собой непрерывную систему оптимальных структур и им соответствующих створов с определенными комплексами экстремумов свойств. Для конкретных строительных целей выбирается тот створ, который удовлетворяет основным показателям качества материала по техническому проекту здания или сооружения, конструкции или ГОСТа. Выбору необходимого створа помогает общий метод проектирования оптимальных составов ИСК.

    
Вопрос № 2. Сплавы на основе меди и алюминия. Их марки и свойства.

              Алюминиевые сплавы

  Свойства  сплавов на основе меди

  Вопрос  №3. Перечислите виды кровельных и гидроизоляционных материалов на основе битумов. Дайте их характеристику.

  1 Пластично-вязкие гидроизоляционные материалы

  Пасты имеют густую сметано образную консистенцию. Качество пасты характеризуют однородностью, вязкостью и устойчивостью в воде. Для повышения механической прочности в пасту добавляют минеральный порошок, а для усиления стойкости в сырых условиях эксплуатации конструкции в нее вносят и портландцемент.

  Мастики - пластичные материалы, получаемые смешением органических вяжущих веществ с минеральными наполнителями и добавками. Употребляют с подогревом и без подогрева; температуры обусловлены видом вяжущего вещества и составом мастики. Из горячих мастик широко распространены кровельные битумные, применяемые для гидроизоляции в конструкциях, не подверженных прямым атмосферным воздействиям. Мастики образуют на поверхности конструкции гидроизоляционный слой, а также заполняют трещины, щели, мелкие отверстия в сооружениях; они служат для заделки скважин и устройства противофильтрационных завес, обмазочной пароизоляции и изоляции фундаментов.

  2 Упруго-вязкие  и твердые кровельные  и гидроизоляционные материалы

  Рубероид — кровельный и гидроизоляционный материал, получаемый путем пропитки кровельного картона мягким нефтяным битумом с последующим покрытием с одной или двух сторон тугоплавким битумом.

  Для улучшения качества рубероида в  битум покровного слоя иногда вводят наполнитель в виде тонкодисперсного порошка (известняк, доломит, тальк и др.). С целью повышения атмосферостойкости рубероида, предотвращения слипания рулона и придания поверхности декоративного внешнего вида на лицевую поверхность наносят минеральную посыпку. В качестве посыпки используют измельченные минеральные материалы: слюду, тальк, асбест, цветные минеральные порошки и др.

  Стеклорубероид — рулонный кровельный и гидроизоляционный| материал. Его изготовляют путем нанесения на стекловолокнистую основу битумного вяжущего вещества с двух сторон. Он относится условно к третьему поколению, отличаясь от двух первых своей не гниющей основой. Лицевую сторону кровельного стеклорубероида| покрывают крупнозернистой или чешуйчатой посыпкой, а внутреннюю — тонкодисперсными минеральными порошками. В отличие от кровельного, гидроизоляционный стеклорубероид с обеих сторон посыпают только тонкомолотыми минеральными порошками. Преимуществом стеклорубероида по сравнению с обычным рубероидом является большая прочность и стабильность стекловолокнистой  основы,  что  способствует повышению противогнилостной устойчивости и высокому сопротивлению разрушению в условиях повышенной влажности.

  К числу рулонных кровельных и гидроизоляционных  материалов на стеклооснове следует отнести также гидростеклоизол, стеклоизол, стеклобит и армобитэп.

  Фольгоизол — рулонный кровельный и гидроизоляционный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с одной стороны резино-битумным или полимерно-битумным вяжущим веществом, смешанным с каким-либо минеральным наполнителем и антисептиком. Фольгоизол имеет высокую прочность при разрыве, обладает гибкостью и водонепроницаемостью. Его применяют для устройства кровель и гидроизоляции ответственных зданий. Вследствие способности фольги отражать солнечные лучи кровля с применением этого материала нагревается меньше, нежели кровля черного цвета.

  Пергамин рулонный, беспокровный материал, получаемый путем пропитки кровельного картона мягкими нефтяными битумами (с температурой размягчения по «КиШ» не ниже 42°С). По своей конгломератной структуре он сходен с рубероидом. Однако основным отличием пергамина от рубероида является отсутствие на его поверхности покровных слоев и посыпки. Отрицательным свойством пергамина является его возгораемость и малая биостойкость. В качестве разновидности пергамина промышленность выпускает фольгопергамин — рулонный двухслойный материал, состоящий из рифленой фольги и пергамина, наклеенного на нее специальным битумным вяжущим.

  Гидроизол — беспокровный гидроизоляционный материал, изготовляемый путем пропитки асбестового или асбестоцеллюлозного картона нефтяным битумом с температурой размягчения по «КиШ» не ниже 50°С. Гидроизол отличается значительной гнилостойкостью и долговечностью. Рулонные материалы без основы могут быть изготовлены из различных вяжущих веществ: резино-битумных, резино-дегтевых, битумно-полимерных, гудрокамовых и гудрокам-полимерных. К таким материалам, нашедшим применение в строительстве, относят изол, бризол и битумно-полимерный — ГМП.

   Вопрос № 4. В каком виде может находиться влага в древесине? Что называется пределом гигроскопичности древесины?

  В древесине всегда содержится некоторое  количество влаги. Обычно различают: влагосодержание  свежесрубленной древесины — от 35 до 60%, иногда до 100% и более от массы абсолютно сухой древесины; влагосодержание воздушно-сухой древесины — обычно 15—20%, что зависит в основном от относительной влажности окружающего воздуха; влагосодержание мокрой древесины, которое может быть весьма высоким.

  Древесина состоит из толстостенных клеток удлинённой формы, ориентированных вдоль оси ствола. Вода в древесине может находиться в полостях клеток и в их стенках. Вода, находящаяся в полости клеток и в пространствах между клетками, называют свободной, а в клеточных стенках - связанной (гигроскопической). Свободная влага связана с древесиной лишь механически, и её удаление при сушке не вызывает структурных изменений древесины. Максимальное количество связанной влаги, находящейся в древесине, примерно одинаково для всех пород древесины и составляет при нормальных условиях около 30 %. При сушке влажной древесины в первую очередь испаряется свободная влага. По мере снижения влажности древесины ниже 30 % наблюдается уменьшение линейных размеров и объёмов древесины. Это явление называется усушкой. Абсолютно сухой древесиной называется такая, из которой удалена вся свободная и связанная (гигроскопическая) влага.

  Древесина относится к гигроскопичным материалам, которые обладают свойством изменять свою влажность с изменением состояния окружающей их среды. Предел гигроскопичности древесины - это максимальное значение влажности древесины, при которой возможно поглощение (сорбция) ею влаги из насыщенного паром воздуха.

    
Вопрос №5. Специальные цементы: пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий. Свойства и область применения.

  Сульфатостойкий портландцемент получают при совместном тонком помоле клинкера специального состава (с малым содержанием алюминатов кальция) с гипсом до 8%. Сульфатостойкий портландцемент имеет марку 400, не должен содержать минеральных добавок, если они снижают морозостойкость бетонов на основе этих вяжущих веществ. Разновидности этого цемента: сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками марок 400 и 500, сульфатостойкий шлакопортландцемент марок 300 и 400 и пуццолановый портландцемент марок 300 и 400. Их применяют при строительстве подземных и подводных частей сооружений, подвергающихся сульфат коррозии.

  Обычный сульфатостойкий портландцемент применяют для изготовления бетонов, работающих в условиях сульфатной среды, например в морской воде, а также для бетонов повышенной морозостойкости.

  Пластифицированный  портландцемент — продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с двуводным гипсом (3—5%) и с добавлением при помоле около 0,25% сульфидно-дрожжевой бражки (СДБ) или другой пластифицирующей добавки. Эти добавки, адсорбируясь на поверхности частиц цемента, повышают смачиваемость цемента водой, не препятствуя их взаимодействию. Добавки уменьшают трение между зернами цемента, а в бетонных смесях — и между зернами заполнителя, вследствие чего повышают их подвижность, позволяют уменьшить расход цемента в бетоне на 5—10%.

  Гидрофобный портландцемент — продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с двуводным гипсом (3—5%) и с добавлением при помоле 0,1—0,2% гидрофобизирующих добавок — мылонафта, синтетических жирных кислот, асидола. Синтетические жирные кислоты, их соли (мыла) и другие частицы, адсорбируясь на поверхности зерен цемента, образуют тончайшие водоотталкивающие пленки, уменьшающие смачиваемость цемента водой. В результате гидрофобные цементы могут длительное время пребывать на воздухе с повышенной влажностью без потери своей активности.

  При перемешивании бетонной смеси целостность  гидрофобной пленки нарушается, после чего цемент беспрепятственно взаимодействует с водой. Остающиеся добавки в теле бетона улучшают его качество, например повышая морозостойкость, сопротивляемость агрессивной среде.

  Пластифицированный  и гидрофобный портландцементы  применяют наравне с обычным портландцементом для бетонных и железобетонных наземных, подземных и подводных конструкций, в том числе работающих в условиях циклического замораживания или увлажнения.

   Вопрос №6. Специальные бетоны: высокопрочный, для дорожных и аэродромных покрытий. Состав, свойства.

  Высокопрочный бетон прочностью 60... 100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный бетон приготовляют с низким В/Ц = 0,3... 0,35 и ниже (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование.

  Для приготовления высокопрочного бетона применяют различные способы  повышения активности цемента и качества бетонной смеси (домол и виброактивация цемента, виброперемешивание, применение суперпластификаторов) и принимают высокий расход цемента. Большие перспективы в получении высокопрочных бетонов связаны с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного цемента и суперрластификатора С-3. При бетонировании массивных сооружений целесообразно применить цементы с пониженным содержанием алита (трех кальциевого силиката) и особенно целита (трех кальциевого алюмината), лучше всего белитовые (двух кальциевый силикат). Максимально допустимый расход белитового портландцемента составляет 450 кг/ куб.м. В качестве крупного заполнителя следует применять фракционированный щебень из плотных и прочных горных пород. Предел прочности при сжатии - у изверженных не менее ЮОМПа и у осадочных 80 Мпа. Песок для высокопрочных бетонов должен иметь пустотность менее 40%. Марки высокопрочных бетонов М 500 - 1000.

  В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба, так как покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе, а также достаточную прочность на сжатие и морозостойкосить. Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона: при изгибе - М 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55; при сжатии - М 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500.

  Марки бетона по морозостойкости назначают  в соответствии с климатическими условиями района строительства: F50, F100, F150, F200.

  Требования  к подвижности бетонной смеси: ОК = 1...3 см; Ж = 2...5с и Ж =10...15с, Чтобы обеспечить достаточную морозостойкость, и, следовательно, надежную защиту и эксплуатацию покрытий длительное время, В/Ц должно быть не более: для сурового климата - 0,5, умеренного - 0,53, мягкого - 0,55. Для оснований бетонных дорог допускается использовать портландцемент не ниже МЗОО, Для бетона однослойных и двухслойных покрытий не ниже М400 с содержанием трех кальциевого алюмината менее 10%. В качестве крупного заполнителя используют щебень из прочных пород - изверженных (прочностью не менее 120 МПа) и осадочных пород (прочностью не менее 80 МПа); гравий только после промывки, при этом содержание в них загрязняющих частиц, не должно превышать 1,5 - 2% по массе. Наибольший размер зерен щебня и гравия не менее 20мм, 40мм, 70мм. В качестве ПАВ используют - пластификаторы (ССБ) и воздухововлекающие (мылонафт и Абиетат натрия); комплексные добавки - СДБ и мылонафт, СДБ и СНВ.

  Оптимальный состав бетона: В = 155 л, Ц = 287 кг, Щ = 1340 кг, П = 655 кг.

   Вопрос №7. Приведите  классификацию акустических материалов.

  Данная  классификация построена на принципе функционального назначения этих материалов. По этому принципу акустические материалы  подразделяют на:

  а) звукопоглощающие, предназначенные  для применения в конструкциях звукопоглощающих облицовок внутренних помещений и для отдельных звукопоглотителей для снижения звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий;

  б) звукоизолирующие, применяющиеся в  качестве прокладок (прослоек) в многослойных ограждающих конструкциях для улучшения  изоляции ограждений от ударного и воздушного звуков;

  в) вибропоглощающие, предназначенные  для ослабления изгибных колебаний, распространяющихся по жестким конструкциям (преимущественно тонким) для снижения излучаемого ими звука.

  Звукопоглощающие  материалы в соответствии с действующим стандартом классифицируются по следующим основным признакам: эффективности, форме, жесткости (величине относительного сжатия), структуре и возгораемости.

  По  форме звукопоглощающие материалы  и изделия подразделяют на штучные (блоки, плиты); рулонные (маты, полосовые прокладки, холсты); рыхлые и сыпучие (вата минеральная и стеклянная, керамзит, вспученный перлит и другие пористые зернистые материалы).

  По  жесткости эти материалы и  изделия подразделяют на мягкие, полужесткие, жесткие и твердые.

  По  структурным признакам звукопоглощающие материалы и изделия подразделяют на пористо-волокнистые, пористо-ячеистые (из ячеистого бетона и перлита) и  пористо-губчатые (пенопласта, резины).

  По  возгораемости, как и все строительные материалы, акустические материалы и изделия подразделяют на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

   Задачи

  Вопрос  № 9. Масса  образца камня неправильной формы в сухом состоянии на воздухе равна 218г, масса образца взвешенного в воде, составила 138г. Истинная плотность горной породы составляет 2700кг/м3. Определить истинную и среднюю плотность камня, если его пористость равна 5,2%.

  Вопрос  № 10. Определить по массе и по объему количество известкового теста, содержащего 60% воды и полученного из 3 кг извести-кипелки, активность которой 90%. Плотность теста 1420 кг/м³.

  Решение:

  Образование гашеной извести происходит по реакции 

  СаО + Н₂О = Са(ОН)₂.

  Молекулярные  массы веществ

  56 + 18 = 74

  При указанной активности извести масса  гидроксида кальция 

  И = 3*(74/56*0,9+0,1)=3,87кг

  В составе теста известь составляет 40% по весу и 60% вода.

  Воды  в тесте = 3,87*60/40=5,81 л

  Масса теста И_т=3,87+5,81=9,68 кг,

  а его объем V_т=9,68/1420=0,009 м³ 

  Ответ: И_т=9,68 кг, V_т=0,009 м³ 

   Вопрос № 11. Какой активности (марки) портландцемент следует употребить, чтобы получить бетон марки «200» на заполнителях низкого качества при В/Ц=0,58?

  Решение:

   ,

  А=0,55 – заполнители низкого качества

  отсюда

   , т.е.

  цемент  марки 300.

  Ответ: цемент марки 300. 

  Вопрос  № 12. Определить прочность бетона при Ц/В=2,5, если при Ц/В=2,0 была получена прочность бетона 40, 0 МПа.

  Решение: По формуле Скрамтаева определяется “АR_ц” – “x”

  Прочность бетона при Ц/В=2,5

  Ответ: 53, 2 МПа