Задачи по "Строительным материалам"

Вариант 9.

 

 

Задача 2. Рассчитать расход материалов (цемента и заполнителей), нужных для бетонирования массивных  фундаментов общим объемом 200 м3.

Бетон класса В10 (М150), Для  приготовления бетонной смеси использованы: шлакопортландцемент активностью 340 кгс/м2, песок речной, известняковый щебень наибольшей крупностью 40 мм и с пустотностью 44%.

Решение задачи 2

Расчет состава бетона заключается в установлении наиболее рационального соотношения между  составляющими бетон материалами.

Для расчета состава бетона необходимы следующие данные:

Класса бетона В10 (марка 150) Rб,

активность портландцемента  Rц - 340 кг/см2

насыпная плотность цемента  сн.ц.=1,0 г/см3

истинная плотность цемента  сц.=3,0 г/см3,

насыпная плотность песка  сн.п.=1,5 г/см3

истинная плотность песка  сп.=2,6 г/см3,

насыпная плотность щебня  сн.щ.=1,4 г/см3

истинная плотность щебня  сщ.=2,5 г/см3,

наибольшая крупность  заполнителя (гранитный щебень) -- Vп.щ =40 мм.

пустотность щебня - 44%

влажность щебня - 4%

пустотность песка - 42%

влажность песка - 5%

Вычисляем водоцементное  отношение по формуле:

Rб=А Rц(Ц/В-0,5), после преобразования

Коэффициент А=0,65 выбираем как для высококачественных материалов по таблице 9.2 [1].

Расход воды на 1 м3 бетонной смеси определяем по таблице 9.3 [1], учитывая крупность гравия В=145 л.

Расход цемента на 1 м3 бетонной смеси вычисляем

Ц= В/(В/Ц)=145/0,73=198 кг

Расход щебня в сухом  состоянии на 1 м3 бетонной смеси  составляет:

1408 кг

Значение коэффициента раздвижки  зерен б =1,6 выбираем согласно рекомендациям справочников, как для малоподвижной смеси.

Расход песка в сухом  состоянии на 1 м3 бетона определяем по формуле:

 

В результате получаем следующий  ориентировочный номинальный (лабораторный) состав бетона, кг/м3:

а) по массе

Цемент 198 кг

Вода 145 кг

Песок 587 кг

Щебень 1408 кг

б) по объему

Ц=198/1000=0,198 м3

В=145/1000=0,145 м3

П=587/1500=0,391 м3

Щ=1408/1400=1,0 м3

Производственный (полевой) состав бетона вычисляем, принимая во внимание влажность заполнителей (в  данном примере влажность песка 5%, щебня 2 %), - уменьшаем необходимое  количество воды:

145 - (5•587/100+4•1408/100)=145 - (29,35+56,32)=86,33 кг, соответственно увеличиваем  и количество заполнителей:

Песок (кг)- 587(1+5/100)=616,35кг;

Щебень (кг)- 1408(1+4/100)=1464,3кг.

На 200м3 необходимо:

Песок (кг)- 616,35•200= 123270кг=123,27т;

Щебень (кг)- 1464,3•200= 292860кг=293т.

Цемент 198•200=39800кг=39,8т

Вода 86,33•200= 17266кг=17,3т

 

Вопросы:

1.Что представляет собой  стеклянная вата, каковы ее свойства  и какие изделия из нее изготавливают?

Ответ: Стеклянная вата представляет собой минеральное волокно, которое по технологии изготовления и свойствам имеет много общего с минеральной ватой.

Для получения стеклянного  волокна используют то же самое сырье, что и для производства обычного стекла, или отходы стекольной промышленности.

Изготавливают стекловату из стеклянного боя или из тех же компонентов, что и оконное стекло (кварцевый песок, известняк или мел, сода или сульфат натрия).

Тонкое стеклянное волокно  для текстильных материалов получают с помощью вытягивания из расплавленной  стекломассы (фильерный или штабиковый способ). Более грубое волокно изготавливают способом дутья.

Маты и полосы из стеклянной ваты получают путем прошивки стеклянных волокон асбестовыми или скрученными из того же стекловолокна нитями.

Стекловата имеет повышенную химическую стойкость, не горит и не тлеет, а ее плотность в рыхлом состоянии не превышает 130 кг/м³.

Стеклянная вата почти не дает усадки в процессе эксплуатации, а ее волокна не разрушаются даже при длительной вибрации.

Она хорошо поглощает звук, малогигроскопична, морозостойка.

Слой стеклянной ваты толщиной 5 см соответствует термическому сопротивлению кирпичной стены толщиной 1 м.

Следует отметить, что прочность  волокон стеклянной ваты выше, чем у минеральной, а температуростойкостьстекловаты обычного состава составляет - 450°С, что ниже, чем у минеральной.

Применяют стеклянную вату из непрерывного стекловолокна для изготовления термоизоляционных материалов и изделий, а также для теплоизоляции конструкций при температуре поверхности от -200°С до 450°С.

Комовую стеклянную вату для тепловой изоляции применяют реже, чаще всего ее перерабатывают в изделия.Стекловату применяют также в качестве акустического материала.

Кроме того, для нужд специальной  теплоизоляции используются следующие  виды ваты:

каолиновая,

кварцевая,

графитовая.

Эти разновидности ваты обладают повышенной температуростойко

 

2.Описать свойства и  области применения вспученных  вермикулита и перлита.

Ответ: Вспученный перлит — продукт измельчения и термической обработки кислого вулканического стекла перлита. Получение

Вода в исходном перлите находится в двух основных формах: свободной (на поверхности породы) и связанной. Наличие конституционной воды и придает перлиту способность вспучиваться при нагревании. Вода снижает точку размягчения породы и действует, как средство ее расширения в расплавленном состоянии. Вспучивание перлита осуществляется в печах методом термического удара при 900-1100 °С. При этом перлит переходит в пиропластическое состояние. Выделение газов, главным образом Н₂О, носит характер взрыва, и стекло вспенивается, образуя вспученный перлит с высокой вязкостью. Вместе с водой во вспучивании участвуют и другие газы: Н₂, N₂, СО₂, СО, однако роль их второстепенна. Связанная вода, испаряясь, создаёт бесчисленные мельчайшие пузырьки в размягчённой массе. Порода распадается на шарообразные зёрна с увеличением в объёме в 4-20 раз и пористостью до 70-90%. Вспучивание перлита может производиться в одну или две стадии термообработки, что определяется процентом содержания воды в исходном сырье. Если количество воды не превышает 3,5%, то вспучивание перлита производится при однократном обжиге при температуре 900-1100° С. Если содержание воды большее, избыточное её количество предварительно удаляют при 300-450° С.

Свойства

По внешнему виду представляет собой песок или щебень (в зависимости  от степени предварительного измельчения), окраски от снежно-белой до серо-белой, без запаха. Вспученный перлит производится различного фракционного состава: от перлитовой пудры (менее 0,14 мм) до перлитового щебня (10-20 мм). Насыпная плотность перлитового песка колеблется от 45 до 200 кг/м³, щебня — 500 кг/м³.

Применение

В зависимости от размера  зерен и области применения выделяют строительный перлит (фракция 0,16-1,25 мм), агроперлит (1-5 мм) и фильтроперлит (0-0,16 мм). В строительстве перлит применяется для теплоизоляционных засыпок, как наполнитель длялёгких бетонов и теплоизоляционных строительных растворов, для фильтрации в различных областях промышленности.

Вермикулит представляет собой минерал из группы гидрослюд, желтовато-палевого цвета, с характерным  для продуктов слюды блестящим  отсветом, вспучивающийся при температуре  град. с увеличением объема в 7-10 раз. Насыпная масса вспученного вермикулита  составляет 75-200 кг/куб.м..  
 
Вспученный вермикулит, экологически чистый пористый материал, получаемый обжигом природного слюдистого минерала, в форме продолговатых червеобразных столбиков и нитей материал, за что и получил название –«вермикулит» (в переводе с английского vermiculus- червячок). За рубежом вермикулит называют- минералом урожайности, японцы- лечебным минералом. Выпускается заданный фракционированный гранулированный состав от 0,25 до10 мм.  
Данный материал отличается хорошими тепло и звукоизоляционными свойствами, термической и биологический стойкостью, химической инертностью, способностью к избирательному ионному обмену. Этот комплекс свойств объясняет широкое использование вспученного вермикулита в различных отраслях промышленности, включая строительство, машиностроение, сельское хозяйство, металлургию, химию и т.д.  
Первое место по запасам и качеству залежей вермикулитового сырья принадлежит ЮАР, второе Ковдорскому месторождению в Мурманской области. Основная масса вермикулитового концентрата за рубежом производится в США и ЮАР. За последние годы выпуск концентрата за рубежом постоянно увеличивается, достигнув в США в 2000 году 760 тыс. тонн в год.  
Однако, несмотря на развитую вермикулитовую промышленность, можно констатировать, что сырьевая база вермикулита в зарубежных странах территориально ограничена, но даже в условии увеличения объема трансатлантических перевозок руды применение вермикулита остается весьма рентабельным.  
В настоящее время вспученный вермикулит за рубежом используется в производстве более 100 наименований продукции. Продолжаются дальнейшие поиски целесообразных областей применения вермикулита. В нашей стране вермикулит стал применяться в промышленных масштабах в 60-ых годах. На территории бывшего СССР открыто более 22 месторождений вермикулита (из них 17 в России) с прогнозным запасом еще 200 млн. тонн, которые расположены по всей стране. В т.ч. на Урале, в Сибири, на севере Европейской части страны и т.п. Россия располагает крупнейшей в мире сырьевой базой вермикулита. 

3.Перечислите способы  зимнего бетонирования и дать краткую характеристику каждого способа.

Ответ: В зависимости от характера выдерживания бетона способы зимнего бетонирования подразделяют на две группы: безобогревные и обогревные. К безобогревным способам относится бетонирование в тепляках, метод термоса, применение бетонов с противоморозными добавками и «холодных» бетонов. К обогревным относят методы искусственного подогрева бетона с применением электричества, пара или горячего воздуха. Способ бетонирования для конкретного объекта выбирают после технико-экономического сравнения вариантов с учетом темпа бетонирования, местных ресурсов и возможностей.

Необходимую для твердения  бетона тепловлажностную среду можно обеспечить в тепляках или шатрах. Шатры в отличие от тепляков применяют при возведении высотных сооружений, перемещая их вверх по мере бетонирования. Основным условием является создание над железобетонной конструкцией замкнутого пространства с достаточной термоизоляцией его от внешней среды.

Укладку бетона в тепляках производят в исключительных случаях  при наличии технико-экономического обоснования. Тепляки возводят при  строительстве подземных коллекторов, тоннелей, опор мостов и подпорных  стенок из инвентарных легких элементов  или в виде пневматических сооружений над участком укладки бетона. В  закрытом замкнутом пространстве под  тепляком нагревается воздух различными источниками теплоты до заданной величины. Когда бетон при положительной  температуре в тепляке (не ниже 5°С) наберет прочность, предусмотренную  проектом, тепляк демонтируют или  на колесах перекрывают на новую  позицию.

Если котлован или траншею  ленточных фундаментов заглубляют в талый грунт на 1/3 максимальной глубины промерзания, то твердение  бетона может происходить за счет использования теплоты, которая  накоплена грунтом в период летнего  времени. Бетон в такие траншеи  или котлован необходимо укладывать с температурой не ниже 10 °С. Для  уменьшения тепловых потерь в атмосферу  траншеи сверху перекрывают утепленными  щитами.

Твердение бетона при использовании  метода термоса происходит с использованием того количества теплоты, которую он получил в период приготовления (от подогрева воды и инертных материалов), и теплоты, выделяемой цементом в  период его гидратации (экзотермии). Суммарного количества теплоты должно быть достаточно, чтобы в определенной среде при остывании бетона до 0°С он набрал бы необходимую прочность. Это условие определяют уравнением теплового баланса, предложенным проф. В. Г. Скрамтаевым.

Продолжительность остывания  бетона зависит не только от объема конструкции, но. и от ее формы, т. е. величины поверхности охлаждения.

Зная, какую прочность  должен иметь бетон к моменту  его замерзания при средней температуре, находим срок выдерживания в сутках (по таблицам). Задаваясь расходом цемента  с определенным тепловыделением, значением  коэффициента, определяем требуемый коэффициент теплопередачи, а по нему и толщину слоя утеплителя.

При укладке бетонной смеси  по способу термоса на ранее уложенный  и замерзший бетон поверхность  последнего должна быть отогрета на глубину, предусмотренную проектом. При температуре  воздуха ниже --10 °С арматура диаметром более 25 мм, а также арматура из жестких прокатных профилей и крупные металлические закладные части должны быть перед укладкой бетонной смеси отогреты до положительной температуры.

Бетоны с противоморозными добавками приготовляют с применением  нитрита натрия NaN02 и поташа K2CO3. Для  изготовления конструкций неармированных или с нерасчетной арматурой  с защитным слоем бетона не менее 50 мм бетон формуют с добавками  солей хлористого натрия (NaCl) в сочетании с хлористым кальцием (СаС12). Роль противоморозных добавок состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания воды и тем самым продлить срок гидратации цемента.

Противоморозные добавки  применять нельзя: при устройстве пролетных строений мостов; изготовлении предварительно напряженных конструкций; в конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам, расположенных в зоне переменного уровня воды, находящихся  в непосредственной близости (до 100 м) к источникам постоянного тока высокого напряжения, эксплуатируемых  при относительной влажности  воздуха более 60 % (если в зернах заполнителей размером более 0,12 мм имеется реакционноспособный  кремнезем); при возведении монолитных дымовых и вентиляционных труб.

Нарастание прочности  бетона с добавками хлористых  солей при отрицательных температурах происходит относительно медленно: за 7 сут -- до 30%, за 28 сут -- до 50--60% и за 90 сут -- до 90--100% от проектной марки бетона.

Соли вводят в бетонную смесь в виде водных растворов, концентрация которых определяется по таблицам. Раствор СаС1 допускается к применению с концентрацией не более 6%, так как СаО2 вызывает быстрое загустевание бетонной смеси.

Холодную бетонную смесь  изготовляют и укладывают только при отрицательной температуре (однако не ниже --20°С) вследствие быстрого загустевания ее при положительной температуре. Уложенная и уплотненная смесь должна быть защищена способом термоса. Изготовление густоармированных железобетонных конструкций с применением холодного бетона не рекомендуется, так как хлористые соли вызывают коррозию стальной арматуры.

Свойства холодного бетона несколько хуже по сравнению с  бетонами, твердеющими в обычных  условиях. При равной прочности холодные бетоны обладают меньшей долговечностью, морозостойкостью, повышенной усадкой  и хрупкостью.