Материал: 819

RW Р 45300 110,8МПа. S 4 10 4

Предел прочности на сжатие при влажности 12 % мас. определяем по формуле

R12 = RW [1 + RW (W – 12)],

где R12 – предел прочности на сжатие древесины при влажности 12 %, МПа; RW – то же при фактической влажности в момент испытания, МПа; W – влажность, % мас.; α – поправочный коэффициент, показывающий, насколько изменяется данное свойство при изменении влажности на 1 %; α = 0,035 (независимо от породы дерева).

Получаем R12 = 110,8 [1+0,035(22 – 12)] = 114,7 МПа.

4. Определить влажность образца древесины, если первоначальная масса бюкса с образцом 90 г, а после высушивания до постоянной массы 56 г. Масса пустого бюкса 12 г.

Решение. Влажность древесины вычисляем по формуле

W m1 m2 100, m2 m

где m – масса бюкса, г; m1, m2 – масса бюкса с образцом древесины до и после высушивания, г.

Таким образом, W 9056 1256 100 77,3%.

5. Масса образца горной породы в сухом состоянии на воздухе равна m1 = 60 г. После парафинирования его поверхности масса в воде составила m2 = 37 г. Расход парафина mп = 0,6 г, а его истинная плотность ρп = 0,9 г/см3. Плотность воды ρв = 1000 кг/м3. Вычислить среднюю плотность горной породы.

Решение. Объем парафина на образце

Vп = mп / ρп = 0,6 / 0,9 = 0,66 см3.

Объем образца при гидростатическом взвешивании определяем по формуле

V = (m1 – m2) / ρв,

где m1 – масса образца, взвешенного на воздухе, г; m2 – масса образца, взвешенного в воде, г; ρв – плотность воды, г/см3.

Следовательно, объем парафинированного образца составит

V = (60 – 37) / 1 = 23 см3.

Объем образца горной породы равен разности объемов парафинированного образца и парафина на образце

Vо = V – Vп = 23 – 0,66 = 22,34 см3.

Средняя плотность горной породы

ρm = m /Vо = 60 / 22,34 = 2,68 г/см3 .

6. Масса образца горной породы в сухом состоянии 210 г. После выдерживания в воде в течение 48 ч масса увеличилась до 225 г. После высушивания и насыщения водой под давлением масса была равна 232 г. Истинная плотность горной породы 2780 кг/м3, а средняя плотность 2000 кг/м3. Определить пористость, водопоглощение и водонасыщение по массе и по объему.

Решение. Водопоглощение в % по массе вычисляем по формуле

Wм = [(mв – mc) / mc]·100,

где mв – масса насыщенного водой материала, г; mc – масса сухого материала, г.

Wм = [(225 – 210) / 210)]·100 = 7,1 %.

Водопоглощение в % по объему

Wо = Wм·( ρm / ρв) = 7,1·(2000/1000) = 14,2 %,

где ρm – средняя плотность материала, кг/м3; ρв – плотность воды, кг/м3.

Водонасыщение по массе Wнм = [(232 – 210) / 210]·100 = 10,5 %.

Водонасыщение по объему Wно = 10,5·2000 /1000 = 21 %. Пористость породы

П (1 m ) 100 (1 2000/2780) 100 28,1%,

где ρ – истинная плотность материала, кг/м3.

7. Сколько комовой извести можно получить при обжиге 100 т известняка, имеющего влажность 5 %, содержание глинистых и песчаных примесей по 10 %?

Решение. Масса сухого известняка после испарения воды И = 100 / (1 – 0,05) = 95 т.

Из глинистых примесей Al2O3·2SiO2·2H2O, молекулярная масса 102+120+36 (прил. 3), происходит удаление химически связанной во-

ды. Ее содержание 36 / (102+120+36) = 0,14.

Содержание в известняке глинистых примесей после испарения воды Г = 0,1·95·(1 – 0,14) = 8,17 т.

Содержание песчаных примесей в известняке П = 0,1·95 = 9,5 т. Масса чистого известняка Ич = 95 – (8,17+9,5) = 77,33 т. Реакция разложения известняка: CaCO3 = CaO+CO2.

Молекулярные массы веществ (см. прил. 3) следующие: 100 = 56+44.

Масса извести, изготовленной из 1 т CaCO3,

И1 = 1·56 / 100 = 0,56 т.

Масса чистой комовой извести из 77,33 т известняка Ич = 0,56·77,33 = 43,304 т.

Выход комовой извести с учетом примесей Ик = 43,304+8,17+9,5 = 60,974 т.

8. Какой объем известкового теста будет получен при гашении 10 т извести-кипелки, если активность извести (содержание СаО) 80 %, содержание воды в тесте 50 %, средняя плотность известкового теста 1400 кг/м3?

Решение. Образование гашеной извести происходит по реакции СаО+Н2О = Са(ОН)2 Молекулярные массы веществ (см. прил. 3) таковы: 56+18 = 74.

При указанной активности извести в химическую реакцию с водой вступит 80 % извести: И = 10 000·0,8 = 8000 кг.

Примеси составят П = 10 000 – 8000 = 2000 кг.

Тогда масса гидратной извести Са(ОН)2 с учетом массы приме-

сей будет равна Иг = (8000·74 / 56)+2000 = 10 571+2000 = 12 571 кг.

В известковом тесте известь и вода составляют по 50 % массы. Тогда масса теста Ит =12 571·2 = 25 142 кг.

Объем известкового теста Vт = 25142 / 1400 = 17,96 м3.

9. Сколько полуводного (строительного) гипса можно получить после термической обработки 50 т гипсового камня?

Решение. Определяем соединения, входящие в сырье и продукты его термической обработки:

СаSO4 2Н2О СаSО4 0,5Н2О 1,5Н2О

Молекулярные массы этих соединений (см. прил. 3): 172,13 = 145,13+27 .

Масса полуводного гипса 50 000·145,13 / 172,13 = 42 155 кг.

10. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,35, если химически связанная вода составляет 18 % от массы цемента, плотность которого 3100 кг/м3.

Решение. Состав цементного теста (по массе) Ц:В = 1:0,35. Примем, что для приготовления цементного теста взято 1000 кг це-

мента (Ц). Тогда количество воды (В) будет 350 кг, а количество химически связанной воды (Вхим) – 180 кг.

Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом:

Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем:

Относительная плотность цементного камня

Vцк/Vцт 0,50/0,67 0,746.

Пористость цементного камня

П (1 Vцк ) 100 = (1 – 0,746)·100 = 25,4 %.

Vцт

11. Номинальный состав цементного бетона (по объему) оказался Vц :Vп :Vщ = 1:2,2:3,1 при В/Ц = 0,45. Сколько необходимо материалов для приготовления 150 м3 бетона при расходе на 1 м3 бетона 390 кг цемента? Влажность песка 6 % мас., щебня 2 % мас. Насыпная плотность цемента 1,3 т/м3, песка (в сухом) состоянии 1,6 т/м3, щебня (в сухом состоянии) 1,5 т/м3.

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

Vц = 390:1300 = 0,3 м3.

Объем сухого песка, расходуемого на 1 м3 бетона:

Vп = 0,3·2,2 = 0,66 м3.

Объем сухого щебня: Vщ = 0,3·3,1 = 0,93 м3. Расход воды при В/Ц = 0,45 на 1 м3 бетона:

В = 390·0,45 = 0,176 м3.

Расход воды при В/Ц = 0,45 на 150 м3 бетона:

В = 0,176·150 = 26,4 м3.

Расход цемента на 150 м3 бетона составит: Ц =150·0,390 = 58,5 т.

Расход песка с влажностью 6 %: П = 150·0,66·1,6·1,06 = 167,9 т,

в том числе влаги 9,5 т.

Расход щебня с влажностью 2 %: Щ = 150·0,93·1,5·1,02 = 213,4 т,

в том числе влаги 4,2 т.

Всего вносится воды с заполнителями Вз = 9,5+4,2 = 13,7 т. Расход воды на 150 м3 бетона: В = 26,4 – 13,7 = 12,7 т.

12. На 1 м3 бетона расходуется цемента 320 кг, песка 580 кг, щебня 1320 кг и воды 160 л. Насыпная плотность цемента 1300 кг/м3,

песка 1450 кг/м3, щебня 1550 кг/м3. Установить коэффициент выхода бетона.

Решение. Коэффициент выхода бетона

(кг/м3): Ц = 300, П = 650, Щ = 1300, В = 150. Активность цемента

Rц = 45 МПа. Насколько снизится прочность бетона, если не будет учтена влажность песка 2 % мас. и щебня 3 % мас.?

Решение. Содержание воды в щебне и песке:

Вщ = Щ∙Wщ = 1300·0,03 = 39 кг; Вп = П·Wп = 630·0,02 = 13 кг.

Содержание воды в бетоне в том случае, если не будет учтена влажность материалов: В = 150 + (39 + 13) = 202 л.

Прочность бетона при В/Ц ≥ 0,4 определяем по формуле

Rб = АRц (Ц/В – 0,5).

Отсюда отношение уменьшенной прочности бетона, приготовленного на влажных заполнителях Rбв к расчетной прочности бетона на сухих заполнителях, составит

Прочность бетона снизится на 35 %.

14. Бетон на заполнителях рядового качества в возрасте 14 суток показал предел прочности на сжатие 20 МПа. Определить активность цемента, если водоцементное отношение равно 0,5.

Решение. Предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток

R28 = Rn·lg28 / lgn,

где n – время твердения, сут.

R28 = R14·lg28 / lg14 = 20·1,447 / 1,146 = 25,25 МПа.

Прочность бетона при В/Ц ≥ 0,4 определяем по формуле

Rб = АRц (Ц/В – 0,5).

Принимаем А = 0,6 (заполнители рядового качества, прил. 8). Активность цемента

15. При испытании кубов с размером ребра 10 см из тяжелого бетона в возрасте 7 суток, твердеющих в нормальных условиях, раз-