Файл: Контрольная работа строительные материалы Методические указания и задания к выполнению контрольных работ для студентов, обучающихся по направлению 08. 03. 01 Строительство.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 75
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Строительный институт
Кафедра Строительные материалы
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
строительные материалы
Методические указания и задания к выполнению контрольных работ
для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 Строительство
заочной формы обучения
Выполнил: Студент группы
ПГСбз-20-2
Гимонов Д.А. Зачетная книжка 20-01-008265
Вариант 11
Проверил:
Зимакова Г.А.
Тюмень
ТИУ
2023
Задание
Вопросы:
1. Химические и технологические свойства строительных материалов.
2. Формы связи воды в древесине, равновесная влажность, влияние влажности на свойства древесины.
3. Черепица. Керамическая, цементная, металлочерепица. Назначение и свойства.
Задачи:
1. Определить среднюю плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе он имеет массу 110 г, а масса образца, покрытого защитным слоем парафина, равна 110,98 г. Масса образца в воде после парафинирования составила 55 г. Плотность парафина – 0,9 г/см3, воды – 1 г/см3.
2. Масса 1 м3 сосны при 12 % влажности составляет 530 кг. Определить коэффициент конструктивного качества сосны, если при сжатии вдоль волокон образца стандартных размеров с влажностью 20 % разрушающаяся нагрузка равнялась 16000 Н.
3. Сколько штук кирпича стандартных размеров получится из 65 т глины влажностью 8,0 %, если потери при обжиге сырца составляют 6 % от массы сухой глины, а средняя плотность кирпича равна 1750 кг/м3.
1. Химические и технологические свойства строительных материалов.
Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т. е. их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. Все свойства строительных материалов по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические.
– к физическим свойствам относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному действию внешней эксплуатационной среды. Последнее характеризует стойкость материала, обусловливающую в конечном итоге сохранность строительных конструкций;
– химические свойства оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и разрушение его;
– механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы;
– художественно-декоративные свойства – выражающие особенности внешнего вида строительных материалов;
– технологические свойства – способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий.
Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям или стойкость его к влиянию веществ, с которыми контактирует. Так, например, цемент, вступая во взаимодействие с водой (при приготовлении и твердении бетонной смеси), образует прочный цементный камень – главную составную часть бетона. В то же время под действием воды, содержащей сульфаты (соли серной кислоты), бетон разрушается из-за коррозии цементного камня.
Коррозия (от латинского коррозио – разъедание) – разрушение материалов в результате их физико-химического взаимодействия с окружающей коррозионной средой. Различают коррозию металлов (в том числе сталей, которую называют ржавлением), бетона, камня и др.
Коррозионная стойкость – основное обобщенное химическое свойство многих материалов минерального происхождения, характеризующее их способность сопротивляться разрушающему воздействию кислот, щелочей и другой коррозионной среды. При этом кислотостойкость и щелочестойкость выделяют в самостоятельные свойства, которые определяют отношением массы измельченного материала, обработанного определенными растворами кислот или щелочей, к его массе до обработки, и измеряется в процентах.
Кислотостойкость – способность материала противостоять разрушающему воздействию растворов кислот или их смесей. К кислотостойким (в различной степени) материалам относятся углеродистые стали, чугуны, содержащие более 2,5 % углерода, а также титан, кварцит, гранит, каменное литье из диабаза и базальта, силикатное стекло и др.
Щелочестойкость – способность материала противостоять разрушающему воздействию водных растворов щелочей. К щелочестойким (в различной степени) материалам относятся специальные хромоникелевые сплавы, никелевые латуни, известняки, бетоны на основе портландцемента и глиноземистого цемента и др.
Адгезионная способность – также химическое свойство материалов. Адгезия (от латинского адхаезио – прилипание) – сцепление, или связь, между находящимися в контакте поверхностями разнородных по составу (твердых или жидких) тел (фаз), обусловленная межатомными силами притяжения. Оценивается она усилием отрыва, отнесенным к единице площади контакта. Это свойство имеет важное значение при сварке и пайке материалов, их склеивании, нанесении покрытий, когда одна из фаз в начальной стадии жидкая. Физико-химическая адгезия иногда дополняется механической, т.е. зацеплением затвердевшего клея или покрытия за неровности (шероховатости) твердой поверхности. Адгезия важна также при облицовочных работах в случаях, когда плиты крепятся к раствору только за счет сил сцепления без устройства специальных креплений.
Дисперсность – характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т.п.) находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью – поверхность единицы объема (см2/см3) или массы (см2/г) материала.
Физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойств этого же вещества «в массе». Причина этого в том, что атомы (молекулы) вещества, находящиеся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов (молекул), в то время как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и обладают особым запасом энергии. С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность (например, цемент с удельной поверхностью 3000...3500 см2/г через 1 сутки твердения связывает 10...13 % воды, а с удельной поверхностью 4500...5000 см2/г – около 18 %).
Структурная прочность – прочность внутренних связей между частицами материала. Ее оценивают пре дельным напряжением сдвига, соответствующим напряжению в материале, при котором он начинает течь подобно жидкости. Это происходит тогда, когда в материале нарушаются внутренние связи между его частицами – разрушается его структура.
Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в материале зависят уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью г/(Па·с).
Тиксотропия – способность пластично-вязких смесей обратимо восстанавливать свою структуру, разрушенную механическими воздействиями. Физическая основа тиксотропии – разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала, при этом материал теряет структурную прочность и «превращается в вязкую жидкость, а после прекращения механического воздействия материал обретает структурную прочность. Явление тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью и т. д.
Технологические свойства выражают способность материала к восприятию технологических операций, выполняемых с целью изменения его формы, размеров, характера поверхности, плотности и др. Эти свойства определяются числовыми значениями или визуальным осмотром с оценкой способности материала к формуемости (жесткие, пластичные и литые смеси), раскалываемости, шлифуемости, полируемости, дробимости, гвоздимости (удерживанию гвоздя при силовых воздействиях) и другим показателям технологических качеств.
Для оценки свойств разработаны и, как правило, стандартизированы специальные методы и приборы, установлены определенные температурные условия для испытаний, скорости нагружения образцов и т. п. Строительные материалы и изделия обладают многообразными с
войствами, между которыми имеются не только различия, но и теснейшая взаимосвязь. Она нередко позволяет оценивать качественные показатели по другому свойству или комплексу других свойств того же материала. Так, например, на рис. 1, а показана зависимость теплопроводности от средней плотности органических и неорганических материалов разной влажности, а на рис. 1, б – зависимость предела прочности при сжатии от средней плотности известняков в сухом состоянии. Этим и другим аналогичным графическим зависимостям могут быть приданы математические выражения в виде эмпирических формул с определением по ним числовых значений свойств, если заданы или известны другие.
Рисунок 1 – Зависимость теплопроводности от средней плотности материалов различной влажности; I —2%, II—3,8%, III— 8%, IV — 11% (а) и зависимость предела прочности при сжатии от средней плотности известняков в сухом состоянии (б).
Закономерная связь между пределом прочности (R) и величиной средней плотности (ρ0) используется для оценки эффективности материала в конструкциях вычислением условного коэффициента конструктивного качества (ККК) по формуле: ККК = R, кг/см2 /ρ0, кг/м3. Он равен: у стали 0,5, у древесины – 0,7, специальной стали – 1,2, пластмассы – 0,5-2,5, кирпича керамического – 0,05-0,1, ситалла – 2,5-5,0. Чем выше ККК, тем выше техническая эффективность материала, выше качество его в конструкциях. Четко выраженная закономерная взаимосвязь структурочувствительных свойств производится при оптимальных структурах. Экстремумы числовых значений этих свойств размещаются практически на одной прямой линии в плоскостной системе координат «свойства – структурный показатель», образуя общий створ из экстремумов свойств. Такая закономерность получила название закона створа.
Оценка качества материалов. Качество материалов оценивают совокупностью числовых показателей технических свойств, которые были получены при испытаниях соответствующих образцов. Существуют стандарты, устанавливающие для большинства материалов и изделий обязательные методы испытаний. На продукцию, имеющую межотраслевое значение, разрабатываются Государственные стандарты (ГОСТы) Российской Федерации. Они содержат требования к безопасности этой продукции для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, а также пожарной безопасности. Кроме того, в них приводятся основные показатели и методы контроля качественных характеристик материала. Нередко в ГОСТе сообщается классификация материала по одному или нескольким признакам. Указываются конкретные числовые значения свойств с маркировкой выпускаемой продукции, правила приемки и хранения материала, допуски и посадки изделий. Кроме государственных имеются стандарты отраслевые, разрабатываемые министерствами на свою продукцию, – материалы или сырье сравнительно ограниченного ассортимента и применения. Существуют стандарты на строительные материалы, выпускаемые отдельными предприятиями. Они обязательны для данного предприятия (фирмы) при доставке продукции по договору. Имеются стандарты научно- технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Стандарты (ГОСТы) периодически обновляются на основе последних достижений науки, техники и технологии. Они имеют силу закона, т. е. их категорически запрещено нарушать. Они не являются объектом авторского права (ст. 6 Закона о стандартизации). Большинство строительных материалов, применяемых для несущих конструкций и работающих под влиянием статических или динамических нагрузок, маркируют с учетом их реальных прочностных показателей. Для теплоизоляционных, гидроизоляционных, акустических и некоторых других материалов принимают с целью маркировки не прочностные, а другие физические свойства – теплопроводность, водонепроницаемость, морозостойкость, среднюю плотность и т. п. При окончательном выборе материала для строительного объекта большую роль играет экономический показатель. При одинаковом качестве стремятся выбрать материал самый дешевый и доступный по его запасам в регионе строительства, особенно, если он местный, но с учетом, конечно, транспортных расходов, а также вероятной эксплуатационной стойкости (долговечности) в конструкциях. Удовлетворение всех необходимых технических требований, отмеченных ранее, является обязательным условием выхода строительного материала хорошего качества. Однако этого условия недостаточно для выхода материала высшего качества. Тогда потребуется, чтобы те же числовые показатели свойств были равны экстремальным значениям их при оптимальных структурах. Высшее качество выпускаемой продукции служит первым и основным критерием прогрессивных технологий в строительном материаловедении.