Материал: Строительные материалы и изделия. задачи для решения на практических занятиях студентами специальности 230201 «Информационные системы и технологии». Усачев А.М., Усачев С.М

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций

Строительные материалы и изделия Задачи для решения на практических занятиях студентами специальности 230201 «Информационные системы и технологии» и направления 230400.62 «Информационные системы»

Воронеж 2012

УДК 666+691

ББК 38.3

Составители А.М. Усачев, С.М. Усачев

Строительные материалы и изделия : задачи для решения на практ. занятиях для студ. спец. 230201 и направления 230400.62 / Воронежский ГАСУ; сост.: А.М. Усачев, С.М. Усачев. – Воронеж, 2012. – 30 с.

Приведены варианты задач по дисциплине «Строительные материалы и изделия».

Предназначены для студентов специальности 230201 «Информационные системы и технологии» и направления 230400.62 «Информационные системы».

Библиогр.: 10 назв.

УДК 666+691

ББК 38.3

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского ГАСУ

Рецензент – Е.А. Хорохордина, к. х. н, доц. кафедры физики и химии

Воронежского ГАСУ

Введение

Основной задачей изучения дисциплины «Строительные материалы и изделия» является получение общих сведений о строении и свойствах строительных материалов, а также их взаимосвязи и закономерностях изменения. Закреплению изученного материала хорошо помогает решение задач на практических занятиях.

Задачи, приведенные составителями, охватывают широкий спектр характеристик строительных материалов и изделий, таких как геометрию, параметры состояния, структурные характеристики, а также их основные физико-механические свойства.

Неотъемлемой частью практических занятий по дисциплине «Строительные материалы и изделия» является выполнение двух контрольных работ: первой – по физическим свойствам, второй – по механическим. Поэтому приведены варианты контрольных задач и вопросов, которые выполняются студентами самостоятельно на практических занятиях в письменном виде и позволяют оценить уровень приобретенных знаний по данным темам.

В конце указаний представлены приложения, в которых собран справочный материал, необходимый при решении задач и контрольных работ.

Представленные варианты задач разработаны в соответствии с рабочей программой дисциплины «Строительные материалы и изделия» для студентов, обучающихся по специальности 230201 «Информационные системы и технологии» и бакалавров направления 230400.62 «Информационные системы».

1. РАЗМЕРЫ, ОБЪЕМ, КОЛИЧЕСТВО

ЗАДАЧА № 1

Определить количество одинарного и утолщенного керамического кирпича для возведения стены длиной 7000, высотой 2500 и толщиной 510 мм (в два кирпича).

ЗАДАЧА № 2

Определить количество утолщенного силикатного кирпича для кладки подпорной стены размером 4,82,60,51 м.

ЗАДАЧА № 3

Определить количество блоков из легкого бетона размером 600300200 мм для возведения наружных стен гаража с внутренними размерами 64 и высотой 3 м. Толщина стены – 0,3 м.

ЗАДАЧА № 4

Рассчитайте количество пенополистирольных плит для теплоизоляции наружных стен дома с размерами в плане 2215 м и высотой 4,5 м. Площадь дверных и оконных проемов составляет 35 % общей площади. Размеры плит – 500×500×50 мм.

ЗАДАЧА № 5

Определить объем бетонной смеси для сооружения силоса высотой 7,5 м, внутренним диаметром 3 м и толщиной перегородки 10 см.

ЗАДАЧА № 6

Рассчитать количество бетонной смеси, м³:

а) для заливки фундамента под оборудование размером 1500×2500×350 мм;

б) для изготовления колонны высотой 4,5 м и диаметром 300 мм;

в) для заливки фундамента под гараж с внутренними размерами 4×2,5 м; глубина заливки фундамента – 1,0 м, ширина – 0,5 м.

2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ, СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЗАДАЧА № 7

Вычислите истинную плотность (ρ) пемзы, если при засыпке в мерный цилиндр 20,9 г материала объем инертной жидкости повысился с 40 до 48,5 мл.

ЗАДАЧА № 8

При засыпке 50 г порошка гранита в объемомер Ле Шателье уровень жидкости поднялся до отметки 18 мл. Определить истинную плотность (ρ) гранита и его общую пористость (П_общ), если средняя плотность гранита ρ_m = 2720 кг/м³.

ЗАДАЧА № 9

Вычислите истинную плотность (ρ) материала, если при ее определении пикнометрическим методом масса пикнометра с навеской порошка составила 100 г, масса пикнометра – 91 г, масса пикнометра с инертной жидкостью – 300 г, а масса пикнометра с навеской материала и жидкостью – 305,6 г.

ЗАДАЧА № 10

Вычислите истинную плотность (ρ) керамического кирпича, если при ее определении пикнометрическим методом масса пикнометра с навеской порошка составила 64,6 г, масса пикнометра – 55,1 г, масса пикнометра с инертной жидкостью – 303,6 г, а масса пикнометра с навеской материала и жидкостью – 309,5 г.

ЗАДАЧА № 11

При определении истинной плотности цемента пикнометрическим методом масса пикнометра с навеской составила 42,8 г, масса пикнометра – 32,35 г, масса пикнометра с керосином – 72,28 г, а масса пикнометра с навеской материала и керосином – 80,02 г. Определите истинную плотность (ρ) цемента, приняв плотность керосина ρ = 0,798 г/см³.

ЗАДАЧА № 12

Масса образца вулканического туфа в сухом состоянии – 90 г. Определить массу образца после насыщения его водой (m_вл), а также его истинную плотность (ρ), если известно, что водопоглощение по объему равно 20 %, общая пористость – 25 % и средняя плотность туфа – 1910 кг/м³.

ЗАДАЧА № 13

Предприятие выпускает пеностекло, истинная плотность которого составляет ρ = 2510 кг/м³. Определить среднюю плотность (ρ_m) и общую пористость (П_общ) пеностекла, если при погружении в воду образца куба с ребром 10 см масса его в водонасыщенном состоянии составила 500 г, а водопоглощение по массе В_m = 10 %.

ЗАДАЧА № 14

Масса образца декоративного камня (вулканический туф) неправильной геометрической формы в сухом состоянии – 80,2 г. После покрытия его парафином масса в воде составила 37,1 г, на парафинирование ушло 0,75 г парафина (ρ_пар = 0,95 г/см³). Определить среднюю плотность камня (ρ_m) и рассчитать его общую пористость (П_общ), если истинная плотность равна ρ = 2,6 г/см³.

ЗАДАЧА № 15

Масса каменного образца неправильной формы в сухом состоянии составляет 90 г. После покрытия поверхности образца парафином его масса в воде составила 43 г. На парафинирование образца израсходовано 0,9 г парафина плотностью 0,93 г/см³. Определить среднюю плотность (ρ_m) камня.

ЗАДАЧА № 16

Масса образца из легкого бетона неправильной формы в сухом состоянии составляет 9 г. После покрытия поверхности образца парафином его масса в воде составила 2,5 г. На парафинирование образца израсходовано 1,77 г парафина плотностью 0,93 г/см³. Определить среднюю плотность (ρ_m) бетона.

ЗАДАЧА № 17

Определить среднюю плотность зерен щебня (ρ_m) и плотность зерен песка (ρ_зп), их насыпные плотности (ρ_н) и межзерновые пустотности (П_м.з):

- если при определении средней плотности методом гидростатического взвешивания зерно щебня в сухом состоянии весило 38,6 г, после покрытия по­верхности зерна парафином его масса на воз­духе составила 39,8 г, а в воде – 24,2 г (плотность парафина при­нять 0,93 г/см³, воды – 1 г/см³);

- если при помещении 50 г песка в мерный цилиндр с водой уровень жидкости повысился со 150 до 170 мл;

- если пустой сосуд объемом 10 л имеет массу 1,2 кг, полностью заполненный щебнем – 15,55 кг;

- если масса пустой емкости объемом 1 дм³ – 205 г, заполненной песком – 1710 г.

Задача № 18

Определить закрытую пористость (Пз) керамического образца куба с ребром 7 см и массой в сухом состоянии 550 г, если при полном водонасыщении его масса увеличилась на 50 г. Истинная плотность материала образца составляет 2,5 г/см³.

Задача № 19

Определить насыпную плотность (ρ_н) и межзерновую пустотность (П_м.з) перлитового и керамзитового песка:

- если масса пустой емкости объемом 1 л составляет 204 г, заполненной перлитовым песком – 314 г;

- если масса пустого сосуда объемом 1000 см³ – 204 г, заполненного керамзитовым песком – 626 г;

- если средняя плотность перлитового песка ρ_m = 400 кг/м³; керамзитового песка ρ_m = 880 кг/м³.

2.2. ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ЗАДАЧА № 20

Бетонный образец – цилиндр с размерами h = 5,05 см и d = 5,1 см – в водонасыщенном состоянии имеет массу 223 г, в сухом – 200 г. Истинная плотность бетона составляет ρ = 2615 кг/м³. Найти среднюю плотность (ρ_m), общую, открытую и закрытую пористость (П_общ, П_о, П_з), водопоглощение по массе (В_m) и по объему (В_v).

ЗАДАЧА № 21

Определить абсолютную влажность (W_абс) и водопоглощение по массе (В_m) гранитного щебня и кварцевого песка:

- если проба щебня естественной влажности имела массу 1000 г, после водонасыщения – 1009 г, после высушивания до постоянной массы – 983 г;

- если проба песка естественной влажности имела массу 1000 г, после водонасыщения – 1011 г, после высушивания до постоянной массы – 989 г.

ЗАДАЧА № 22

Куб из газосиликата с размерами ребер 150 мм в абсолютно сухом состоянии имел массу 2,65 кг, а во влажном – 2,95 кг. Определить коэффициент насыщения пор образца влагой (К_н). Истинную плотность газосиликата принять 2,71 г/см³.

ЗАДАЧА № 23

Определите коэффициент размягчения (К_р) и сделайте вывод о пригодности использования для подводных сооружений песчаника, если предел прочности при сжатии этого материала в абсолютно сухом состоянии составляет 45 МПа, а в водонасыщенном – 32 МПа.

ЗАДАЧА № 24

Для возведения плотины имеются в наличии следующие материалы: блоки из тяжелого бетона на портландцементе, блоки из тяжелого бетона, изготовленные на гипсовом вяжущем, и блоки из поризованного бетона.

Определите коэффициент размягчения (К_р) и сделайте вывод о пригодности использования данных материалов для возведения плотины.

Дополнительные сведения:

- предел прочности при сжатии тяжелого бетона в сухом состоянии – 42,6 МПа, в водонасыщенном – 41,5 МПа;

- предел прочности при сжатии гипсового камня в сухом состоянии – 0,52 МПа, в водонасыщенном – 0,22 МПа;

- предел прочности при сжатии поризованного бетона в сухом состоянии – 38,4 МПа, в водонасыщенном – 19,2 МПа.

ЗАДАЧА № 25

Масса образца горной породы в водонасыщенном состоянии составляет 896 г. Определить его массу (m), среднюю плотность (ρ_m) в естественном состоянии, если водопоглощение по массе и объему составляют соответственно 12 и 20 %.

ЗАДАЧА № 26

При относительной влажности воздуха φ = 60 % образец древесины из сосны имеет массу 60 г, а из дуба – 68 г. После высушивания образцов их масса составила соответственно 55,5 и 64 г. Определите абсолютную и относительную влажности пород древесины (W_абс, W_отн).

2.3. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ЗАДАЧА № 27

Требуемое термическое сопротивление наружных стен R^тр для климатических условий г. Воронежа должно быть не менее 2,89 (м²·°С)/Вт. Рассчитайте минимально допустимую толщину стены (δ) из силикатного кирпича и газосиликатных блоков, если коэффициент теплопроводности кладки из силикатного кирпича составляет λ = 0,81 Вт/(м·°С), а из газосиликатных блоков – λ = 0,17 Вт/(м·°С).

ЗАДАЧА № 28

Вычислить толщину стен (δ) жилых зданий из керамического и силикатного полнотелого и пустотелого кирпича для условий ЦЧР, если общее термическое сопротивление стены R₀ = 2,89 м ²·⁰С/Вт. Коэффициент теплопроводности для кладки из керамического кирпича полнотелого составляет 0,81 Вт/м·⁰С, пустотелого – 0,58 Вт/м·⁰С; для кладки из силикатного полнотелого кирпича – 0,87 Вт/м · ⁰С, пустотелого – 0,76 Вт/м·⁰С.

ЗАДАЧА № 29

Определите теплопроводность (λ) пенополистирольных плит толщиной 50 мм, если их термическое сопротивление равно 1,67 м²·ºС/ Вт.

ЗАДАЧА № 30

Требуемое термическое сопротивление наружных стен R^тр для климатических условий г. Воронежа должно быть не менее 2,89 м²·°С/Вт. Определите, какова должна быть теплопроводность материала, чтобы толщина наружной стены из этого материала была не более 510 мм?

ЗАДАЧА № 31

Определите термическое сопротивление (R) трехслойной стены, состоящей из слоя легкого бетона толщиной 15 см (λ = 0,79 Вт/м·⁰С), слоя минераловатной плиты толщиной 10 см (λ = 0,09 Вт/м·⁰С) и слоя из тяжелого бетона толщиной 20 см (λ = 1,38 Вт/м·⁰С).

ЗАДАЧА № 32

Используя формулу В.П. Некрасова, рассчитайте коэффициент теплопроводности (λ) минераловатной плиты и газосиликатного блока.

Дополнительные требования:

- плита из минеральной ваты имеет размеры 0,5×0,5×0,1 м и массу 7,5 кг;

- газосиликатный блок имеет размеры 150×150×500 мм и массу 4,6 кг.

ЗАДАЧА № 33

С помощью формулы В.П. Некрасова оцените (%), насколько изменится коэффициент теплопроводности (λ) мелких стеновых блоков из силикатного ячеистого бетона (газосиликата) размером 600300200 мм и массой в сухом состоянии 21,6 кг, если их увлажнить до влажности 15 %?

3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЗАДАЧА № 34

При испытании бетонных образцов размером 555 см на прочность при сжатии были получены следующие показатели разрушающей нагрузки: 11150, 9800, 9950, 10650, 10800 и 9750 кгс.