Контрольная работа по "Материаловедению"

Используемая литература.

 

1. В.А. Воробьев, А.Г. Комар «Строительные материалы» М.,1976
2. Микульский В.Г. «Материаловедение. Строительные материалы» М.,2004
3. Баженов В.К. Материаловедение: Уч.пос. –М.:РГОТУПС 2003.
4. Попов Л.Н. Стоительные материалы и изделия в примерах и задачах.-М.,1992

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант №2

 

Задача №1

При стандартном испытании красного кирпича на изгиб оказалось, что  его предел прочности равен 3,53 МПа. Определите, какое показание манометра  пресса соответствовало этому напряжению, если диаметр поршня у пресса был равен 9 см.

 

Задача №2

Определить среднюю плотность  известкового теста, в котором содержится более 56 % воды (по массе), если истинная плотность известки-кипелки равна 2,08 г/см³.

 

Задача №3

Для приготовления пробного замеса бетона в лаборатории отвесили 3 кг цемента, 6,5 кг песка, 14 кг гравия, добавили 1,8 воды и после перемешивания получили бетонную смесь с осадкой конуса ОК = 2 см. Поскольку заданная подвижность составляла 5 – 6 см в пробный замес 2 раза добавляли по 10 % цемента и воды. Средняя плотность бетонной смеси составила 2320 кг/м³. Определить состав бетона по массе

 

Вопросы:

1.Водостойкость материалов и ее значение; примеры водостойкости материалов.

2.Породообразующие минералы осадочных горных пород и их основные свойства.

3.Производство глиняного кирпича способом пластического формирования.

4.Шлакопортланлцемент состав, свойства и области применения.

     5.Строительный гипс: получение, свойства и применение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №1

При стандартном испытании красного кирпича на изгиб оказалось, что его предел прочности равен 3,53 МПа. Определите, какое показание манометра пресса соответствовало этому напряжению, если диаметр поршня у пресса был равен 9 см.

Решение:

Схема испытания кирпича  на изгиб

 

 

;МПа

L=20 см

а=d=9 см

b=12 см

h=6,5 см

3,53 МПа=353 Н/

Ответ: Р=16,27 кН

 

 

Задача №2

Определить среднюю плотность  известкового теста, в котором содержится более 56 % воды (по массе), если истинная плотность известки-кипелки равна 2,08 г/см³.

Решение:

1. В 1 кг известкового теста содержится 440 г извести и 560 г воды.

 
2. Абсолютный объем известкового  теста состоит из абсолютного  объема извести и абсолютного  объема воды: 
440/2,08 + 560/1 = 771,54

 

3. Средняя плотность известкового  теста 
1000 / 771,54 = 1,296г/

 

Ответ: = 1,296г/

 

 

Задача №3

Для приготовления пробного замеса бетона в лаборатории отвесили 3 кг цемента, 6,5 кг песка, 14 кг гравия, добавили 1,8 воды и после перемешивания получили бетонную смесь с осадкой конуса ОК = 2 см. Поскольку заданная подвижность составляла 5 – 6 см в пробный замес 2 раза добавляли по 10 % цемента и воды. Средняя плотность бетонной смеси составила 2320 кг/м³. Определить состав бетона по массе.

Решение:

1. Вычислим массу цемента(Ц) и воды(В) для подвижности 5-6 см:

Ц=3+2 3 0,1=3,6 кг.

В=1.8+2 =2,16 кг.

2. Суммарная масса всех материалов в опытном замесе:

Ц+П+Г+В=3,6+2,16+6,5+14=26,26 кг.

 

3.Вычислим долю Ц;П;Г;В от обшей массы:

Цеметн-3,6/26,26=0,137

Песок-6,5/26,26=0,248

Гравий-14/26,26=0,533

Вода-2,16/26,26=0,082

 

4.Расход компонентов на 1 бетонной смеси:

Ц=0,137 2320=318 кг.

П=0,248*2320=575 кг.

Г=0,533*2320=1237 кг.

В=0,082*2320=190 л.

 

5. Состав бетона по массе в  виде соотношения масс 1:х:у и  водно-цементное отношение В/Ц:

х=П/Ц=575/318=1,8 2

у=Г/Ц=1237/318=3,9 4

В/Ц=190/318=0,59

 

Ответ: 1:2:4 В/Ц=0,59

 

 

 

 

 

Вопросы:

1.Водостойкость материалов и ее значение; примеры водостойкости материалов.

2.Породообразующие минералы осадочных горных пород и их основные свойства.

3.Производство глиняного кирпича способом пластического формирования.

4.Шлакопортланлцемент состав, свойства и области применения.

5.Строительный гипс: получение, свойства и применение.

 

 

 

1. Водостойкость  материалов и ее значение; примеры водостойких материалов.

Водостойкость - способность материалов сохранять свои эксплуатационные свойства при длительном воздействии воды. Последнее может приводить к сорбции воды материалами (строительная керамика, гидрофобные полимеры), к их набуханию (необожженная глина, гидрофильные полимеры).

Количественно водостойкость оценивают обычно по массе воды(в %), поглощенной образцом, или по относительному  изменению каких-либо показателей (чаще всего линейных размеров, электрических или механических свойств) после определенного времени пребывания в воде. Как правило, водостойкость характеризуют коэффициентом разупрочнения К_р (отношение величины прочности при растяжении, сжатии или изгибе насыщенного водой материала к соответствующему показателю его в сухом состоянии). Водостойкими считают материалы, у которых К_р больше 0,8. К ним относят, например, многие металлы, спеченную керамику, стекло, фторопласты и др.

Водостойкость пористых материалов зависит как от их природы, так и от величины пор и их распределения в объеме материала. В неорганических  пористых материалах, химически инертных к воде, последняя прочно удерживается капиллярными силами в порах размером от 0,1 до 200 мкм, поэтому наличие таких пор в наибольшей  степени влияет на водостойкость. При насыщении водой у таких материалов практически не меняются линейные размеры, но прочность снижается. Снижение прочностных свойств у неорганических материалов обусловлено химическим взаимодействием с водой отдельных компонентов, входящих в их состав (например, СаО и MgO в керамике), или действием воды как адсорбционно-активной среды (увеличивает возможные трещины в материале). У термопластичных полимеров снижение прочности обусловлено изменением межмолекулярного взаимодействия или надмолекулярной структуры, а также гидролизом связей в макромолекулах. водостойкость материалов на основе термореактивных смол зависит главным образом от типа наполнителя и его количества, характера отвердителя и степени отверждения, водостойкость резин - в основном от способа и степени вулканизации, количества и природы наполнителя.

В некоторых случаях при воздействии  воды прочность материала может  увеличиваться, напр. цементного бетона при твердении, что обусловлено  химическим взаимодействием компонентов  цемента с водой с образованием прочного цементного камня.

Водостойкость - важный показатель, особенно для материалов, которые эксплуатируются в постоянном контакте с водой (опоры мостов, плотины, трубы, облицовка реакторов и др.).

 

 

2. Породообразующие  минералы осадочных горных пород и их основные свойства.

К числу породообразующих минералов относятся: кварц, полевые  шпаты, слюды, карбонаты, сульфаты и  железисто-магнезиальные минералы:

1. Группа кварца. В  наибольшем количестве в земной  коре содержится свободный кремниевый  ангидрид, или кремнезем SiO2. Он встречается в виде кварца – одного из наиболее распространенных минералов. Кварц обычно непрозрачен, имеет белый окрас, спайность отсутствует, излом его раковистый, он имеет жирныйк С щелочами при обычной температуре не соединяется и под действием кислот не разрушается, твердость 7 по шкале твердости,  имеет высокую прочность при сжатии, около 2000 МПа и хорошо сопротивляется истиранию. При нагревании до 575°С кварц переходит в высокотемпературную альфа-модификацию, увеличиваясь в объеме на 1,5%, при температуре 870°С он начинает переходить в тридимит, значительно увеличиваясь в объеме. При 1728°С кварц переходит в жидкое состояние. При быстром остывании расплавленной массы образуется кварцевое стекло.

2. Группа алюмосиликатов. Второе  место после кремнезема в земной коре занимает глинозем Al2O3. Свободный глинозем в природе встречается в виде минералов корунда и других глиноземистых минералов. Корунд – один из наиболее твердых минералов. Его используют для производства высокоогнеупорных материалов, он является ценным абразивом. Другой глиноземный минерал – диаспор – представляет собой моногидрат глинозема Al2O3 и содержит 85% Al2O3, он входит в состав бокситов – тонкодисперсных горных пород часто красного цвета, используемых как сырье для производства глиноземистого цемента. Глинозем обычно находится в виде химических соединений с кремнеземом и другими окислами, называемых алюмосиликатами. Наиболее распространенные алюмосиликаты – полевые шпаты, так же к этой группе относятся слюды и каолиниты.

Полевые шпаты имеют  белый, розовый, серый, желтоватый цвет, твердость по шкале твердости 6, прочность  на сжатие во много раз меньше прочности  кварца – 120 – 170 МПа. Стойкость полевых  шпатов против механического и химического  выветривания незначительна, плавятся они при температуре 1170-1550°С.

Слюды представляют собой водные алюмосиликаты  сложного и разнообразного состава. Характерная их особенность –  легкая расщепляемость на тонкие, гибкие и упругие пластинки. Твердость  слюд 2-3 по шкале твердости.

Каолинит представляет собой продукт  выветривания изверженных и метаморфических  горных пород, обычно встречается в  виде белых или окрашенных рыхлых землистых или плотных масс и  является основной частью глин. Твердость 1 по шкале твердости.

3. Группа железисто-магнезиальных силикатов. Минералы, входящие в эту группу, имеют темную окраску. Плотность их больше, чем других силикатов, твердость находится в пределах 5,5-7,5. Они обладают значительной вязкостью. Наиболее распространенные минералы этой группы – пироксены, амфиболы и оливин.

4. Группа карбонатов. В осадочных  горных породах наиболее часто  встречаются карбонатные минералы (карбонаты), важнейшие из них  – кальцит, магнезит и доломит.

Кальцит, или кристаллический  известковый шпат CaCO3 – один из самых распространенных минералов земной коры. Он легко раскалывается по плоскостям спайности по трем направлениям имеет плотность 2,7 , твердость 3. Кальцит слабо растворим в чистой воде, но растворимость его резко возрастает при содержании в воде агрессивной двуокиси углерода СО₂.

Магнезит MgCO3 встречается большей частью в виде землистых или плотных агрегатов, обладающих скрытокристаллическим строением, он тяжелее и тверже кальцита. Используют для получения огнеупорных материалов магнезиального вяжущего – каустического магнезита.

Доломит CaCO3•MgCO3 по физическим свойствам близок к кальциту, но более тверд и прочен и еще меньше растворим в воде. Применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона, а так же для получения огнеупорных материалов и каустического доломита.

5. Группа сульфатов.  Сульфатные минералы, так же как  и карбонаты, часто встречаются  в осадочных горных породах,  важнейшие из них – гипс  и ангидрит.

Гипс CaSO4•2H2O – типичный минерал осадочных пород. Строение его кристаллическое, иногда мелкозернистое, кристаллы пластинчатые, столбчатые, игольчатые и волокнистые. Гипс имеет белый цвет, плотность его 2,3, твердость 2. В воде гипс растворяется относительно легко. Используется главным образом для изготовления гипсовых вяжущих веществ, а так же при производстве портландцемента.

Ангидрит CaSO4 имеет плотность 2,8-3 ; твердость 3-3,5. По внешнему виду похож на гипс. Применяется для получения вяжущих, а так же из него изготовляют плиты для внутренней облицовки.

                                                                 

 

 

3. Производство  глиняного кирпича способом пластического  формования.

Производство  кирпича методом пластического  формования ведется на хорошо проработанной пластичной массе с влажностью 15...25 % из легкоплавких глин средней пластичности, содержащих 40...50 % песка.

Подготовка сырья в старину велась «естественным» образом: глина, добытая в карьере, в течение 1...2 лет выдерживалась в буртах под открытым небом. Периодическое намокание, замораживание и оттаивание разрушало природную структуру глины, вымывало из нее соли (вспомните белые высолы на современном кирпиче). После этого глину обрабатывали на глинорыхлителях и камнеотделительных валках и доводили до требуемой пластичности добавлением воды.

В настоящее время глину  увлажняют паром и интенсивно обрабатывают на бегунах, дезинтеграторах и валках (это в какой-то мере заменяет вылеживание) до получения пластичной удобоформуемой массы без крупных каменистых включений (кусочки СаСО₃ должны быть удалены или измельчены в порошок).

Качество массы и будущих изделий зависит от тщательности проработки сырьевых компонентов.

Формование  кирпича-сырца производят на ленточном прессе, напоминающем мясорубку. Увлажненная и тщательно размятая глиняная масса продавливается винтовым конвейером через решетку в вакуумную камеру, где жгуты глины разбиваются вращающимся ножом для удаления воздуха из глиняной массы. Далее масса винтовым валом подается в конусную головку пресса, где окончательно уплотняется и продавливается сквозь формующую часть пресса — мундштук. Мундштук придает глиняной ленте, выходящей из пресса, определенную высоту и ширину. В мундштуке могут быть установлены керны, образующие каналы в выдавливаемой ленте; так получают пустотелый кирпич и трубы.