Свойства строительных материалов в примерах и задачах
..pdf71
ps = ? , 5 к г / г л
IT |
= 1 5 0 к г/м |
|
p |
= 2,5 г /с м 3 |
|
|
Рис, |
14. Схематическое решение задачи примера I |
М/4РКА |
400 - |
|
|
|
Г |
^ п у с т = 46 % |
||
Я н 2° |
= 1000 к г /м 3 |
|
|
|
|
|
Рис, |
15. Схематическое решение задачи примера 2 |
Рис. 16. Схематическое решение задачи примера 3
|
|
|
|
|
7 2 |
|
|
|
Длина мата |
в рулоне, исходя из |
формулы |
(7 ), |
|||||
|
|
|
т |
1 |
|
|
|
|
|
|
x D |
— |
|
= - |
■ |
3 (м) или 3000 мм. |
|
|
|
р |
Ре |
3 |
|
|
|
|
Ширина мата |
в рулоне, |
исходя из формул |
(7) |
и ( 8 ) , |
||||
|
|
|
Р( |
- |
о |
|
|
|
|
,• |
5 |
~ гг |
ST7 |
и 0 >4 |
М или 400 мм. |
||
|
|
Р |
Р з |
|
7 ,5 |
|
|
|
Толщина мата в рулоне, исходя из формул (2) и (8 ) ,
Ps |
_ |
в 0,05 (м) или 50 мм. |
Кр = ~ |
= |
У~ 150
Коэффициент плотности мата по формуле |
(I I ) |
|||||
|
|
г |
= |
тШ; |
- |
0 И&. |
|
|
к„А = - |
||||
|
|
|
|
2500 |
|
|
Пористость мата по формуле (10) |
|
|
|
|||
П = 0 - |
к ПА) |
100 |
|
<1 - 0,06)100 - 94 (56). |
||
О т в е т |
длина рулона |
- |
3000 |
мм; |
ширина - 400 мм; толщина - |
|
- 50 мм; пористость |
- 94 %• |
|
|
|
|
Пример 2
(включает плотность, межзерновою лустотность и коэффициент уплотнённости керамзитового гравия)
У с л о в и е з а д а ч и . Керамзитовый гравия, точно соот ветствующий марке 400, характеризуется межзерновой пустотностью 46 %ч
Определить коэффициент уплотнённости керамзитового гравия в насыпном состоянии и относительную среднюю плотность его зёрен.
С х е м а т и ч е с к о е |
р е ш е н и е |
представлено на |
||
рис. 15. |
|
|
|
|
П о д с ч ё т |
ч и с л о в ы х |
з н а ч е н и й . |
Так как керамзитовый гравий, являющийся теплоизоляционным материа
лом, точно соответствует |
марке 400, насыпная плотность его составля |
ет 400 кг/м**. |
|
Коэффициент уплотнённости |
керамзитового гравия в насыпном состоянии, |
|
|
?3 |
исходя из формулы (16) |
|
|
|
V |
0,54. |
ку п л |
п у с т |
|
1 --------------- |
|
ю о
Средняя плотность зёрен керамзитового гравия, исходя из формулы (16),
Г |
= |
740,7 (кг/м3 ) . |
|
Относительная средняя плотность зёрен керамзитового гравия по фор муле (5)
II
ч Ян2 0
- 7 4 0 |
•7 |
0,7407. |
1 0 |
0 0 |
|
О т в е т коэффициент уплотнённости керамзитового гравия - - 0,54; относительная средняя плотность зёрен гравия - 0,7407.
Пример 3
(включает плотность, коэффициенты уплотнённости
иупаковки песка из вспученного перлита)
Ус л о в и е з а д а ч и . Для теплоизоляционной засыпки при менён крупнозернистый песок из вспученного арагацкого перлита^ в ко
личестве 160 кг, которым были заполнены специальные пазухи общим объёмом Z м3 . Определить коэффициент*упаковки этой теплоизоляционной
засыпки, суммарный объём всех использованных в засыпке зёрен вспу
ченного перлита, объём самого вещества этих зёрен и их истинную пло тность, если известно, что прристость зерен составляет 90,95 % а
межзерновая пустотность выполненной засыпки - 60 %.
С х е м а т и ч е с к о е |
р е ш е н и е |
представлено на |
|||
рис. 16. |
|
|
|
|
|
П о д с ч ё т |
ч и с л о в ы х |
з н а ч е н и й . |
|||
Насыпная плотность песка из вспученного |
перлита по Формуле (6 ) |
||||
|
р и = |
~ |
= 1 2 2 |
а 80 |
(кг/м3 ) . |
|
Ги |
V ( |
2 |
|
|
Коэффициент уплотнённости песка, исходя из формулы (1 5 ),
74
|
|
Vr |
|
|
1 - |
п у с т |
0 ,4 0 . |
' У П Л |
|
||
100 |
|
||
|
|
|
Средняя плотность песка, исходя из формулы (1 6 ),
Т = |
80 |
2 0 0 |
(кг/ы3 ) . |
|
0,40 |
||||
|
|
^УЛА
Объём зёрен песка в естественном состоянии, исходя из формулы (2 ) ,
V = — = — = 0 , 8 (м3 ) или 800 л.
Е200
Коэффициент плотности зёрен песка из вспученного перлита, исходя из формулы ( 1 0 ) ,
кпл |
|
I |
- |
100 |
. 0,0905. |
Истинная плотность песка, |
исходя |
из |
формулы ( I I ) , |
||
Р = |
X - |
= - |
2 2 2 - |
= |
2 2 1 0 (кг/м3 ) . |
Г |
, |
0,0905 |
|
|
КПЛ
Коэффициент упаковки теплоизоляционной засыпки по формуле (17)
k vnK = — = — 2 2 = о ,о зб 2 .
упк р 2?Ю
Объём вещества песка из вспученного перлита, исходя из формулы ( I ) ,
|
|
|
|
V |
= |
— |
= — |
- |
0,0724 (м3 ) или 7 2 ,4 |
л. |
|
|
|
|
|
а |
|
р |
2210 |
|
|
|
|
0 |
т |
в |
"з |
т: коэффициент упаковки теплоизоляционной засыпки |
- |
||||||
- 0,0362; |
суммарный объём |
зёрен |
в пазухах |
- |
800 |
л; объём вещества |
|||||
зёрен |
песка |
- |
72,4 л; |
истинная плотность |
- |
2210 |
кг/м^. |
|
Пример 4
(включает водонасыцаемость, плотность и пористость туфа)
У с л о в и е з а д а ч и . Образец из туфа в виде куба с длиной ребра 50 мм и массой 0 ,2 кг характеризуется водонасыцаемостью по массе 28 %. Определить в этом образце туфа среднюю плотность и
объём |
открытых пор. |
|
|
|
|
|
|
С х е м а т и ч е с к о е |
|
р е ш е н и е представлено на |
|||
рис. |
17. |
|
|
|
|
|
П о д с ч ё т ч и с л о в ы х |
з н а ч е н и й . |
|||||
Объём образца туфа в естественном состоянии |
|
|||||
|
V |
= |
= |
53 - |
125 |
(см3 ) . |
Средняя плотность туфа по формуле (2) |
|
|
||||
|
V- |
= ЛИ |
= |
Ш ш 1 , 6 |
(г/см 3 ) . |
|
|
О |
у |
|
125 |
|
|
Относительная средняя плотность туфа по формуле (5)
Водонасыцаемость по объёму, исходя из формул (23) и (2 4 ),
Вне = Вин Г о = |
20 х 1 '6 - 44’81%)- |
||
Открытая порлстость туфа, исходя из формул ( 1 2 ) и |
(2 3 ), |
||
Л0 = Вно = |
4 4 .8 %• |
|
|
Объём открытых пор туфа, на основании пропорции |
|
|
|
|
100 7. |
|
|
|
п „ . |
|
|
- |
125 х 4 4 .U |
56 |
(см^). |
Ч о = |
100 |
||
ю о |
о |
|
|
, v v |
|
|
О т в е т : средняя плотность туфа - 1,6 г/смобъём открытых
пор - 56 см^.
76
Вно=27,ЛЗ |
-- |
Пт =5,13%-- ^ |
|
П, =0,57%— |
П— |
ро = 2 ,5 --------------— Р
PHJO* 100 0 к г/м ——
Рис. 1^. Схематическое решение задачи примера 6
77
|
|
Пример 5 |
|
|
(включает водопроницаемость |
известняка) |
|||
У с л о в и е |
з а д а ч и . |
Детская площадка, выложенная пли |
||
тами толщиной в 5 |
см из |
известняка |
по песчаному основанию, была за |
|
топлена во время |
грозы |
водой слоем |
10 |
см. Сколько потребуется време |
ни, чтобы эта вода мигрировала в почву, если известно, что коэффици
ент фильтрации плит составляет 6 х Ю“° h /c , а температура довдезой
воды - 20 °С? Считать, что оставшаяся после фильтрации вода слоем не более 2 мм будет удалена с поверхности плит за счёт капиллярного
всасывания |
и испарения. |
|
|
|
|
|
|||
С х |
е |
м а т и ч е с к о е |
р е ш е н и е |
представлено |
на рис. |
||||
18. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П о д с ч ё т |
ч и с л о в ы х |
з н а ч е н и й . |
|
||||||
Температурная поправке по формуле (29) |
|
|
|
|
|||||
? |
|
= |
0 ,7 |
+ 0,03 t |
= 0 ,7 |
+ 0,03 |
х |
20 = 1 ,3 . |
|
Считаем, |
что во |
время дождя процесс миграции |
воды в почву уже |
начал |
ся. То есть в данном случав рассматривается процесс миграции во,пы в своём развитии, а не с самого начала, когда ещё плиты находились в
воздушно-сухом состоянии. Далее условно считаем, что общий слой во ды толщиной Н , покрывший детскую площадку, представляет сумму
бесконечного множества тончайших её слоёв. Для миграции через извес |
||||||||
тняковые плиты с |
фильтрующей поверхностью |
S |
(условно |
считаем, |
||||
что фильтрующая поверхность |
плит известна) |
каждого такого |
слоя |
воды |
||||
толщиной |
d X |
и объёмом |
d. VBf |
расположенного на перемен |
||||
ном уровне |
X, |
требуется бесконечно малый промежуток времени |
d 0 , |
равный, исходя из формулы (2 7 ),
ае =
K , s * i '
где объём тончайшего слоя воды
cive = 5d x ,
напорный градиент по формуле (28) х- О
I =
?8 Определим суммарное время Т для миграции воды в почву. Для это
го следует просуммировать (проинтегрировать) все интервалы времени, необходимые для миграции всех бесконечно малых слоёв воды от верх
него. |
расположенного на поверхностном уровне воды |
Н ,- до нижне |
го |
К0 , непосредственно примыкающего к чзвестняковым плитам и |
неучитываемого расчётом. Проинтегрируем обе части составленного ра
венства: |
, |
Т |
К0 |
|
Ъ Г - & х |
d 8 |
= |
Кф
Вправой части равенства подинтегральное выражение включает отрица
тельное |
значение d x |
в связи с тем, что рассматриваемый процесс |
миграции |
воды связан с |
понижением переменного её уровня X (если |
бы какой-то другой процесс был бы связан с повышением переменного
уровня воды |
х , |
|
подинтегральное выражение имело бы положительное |
|||
значение). Вынесем (-1 ) за |
знак интегрирования, поменяем пределы |
|||||
интегрирования и |
выполним необходимые |
вычисления: |
||||
|
|
|
t |
|
Н |
|
|
|
|
|
5 |
Г |
olx |
|
|
|
d 0 |
= |
|
|
|
|
|
|
V |
J |
* |
|
|
|
о |
|
к |
|
|
|
|
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
•fa |
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
X |
- |
0 |
= |
Q i n |
Н |
- -fa К0) , |
|
|
|
х = |
f a |
|
Н |
|
|
|
|
|
||
0 .05 |
|
|
|
X i n -2J2- |
|
|
б х I0 - 6 |
х |
: , з |
|
|||
0,002 |
|
79
v 6410,3 х 3,91 » 25064 (с) или 6 ч 58 мин.
П р и м е ч а н и е . Эта задача может быть решена без приме нения интегрирования. Для этого следует рассматривать весь слой мигрирующей воды в виде отдельных более тонких слоёв (не менее десяти). Далее необходимо отдельно подсчитать время миграции каждого такого тонкого слоя с учётом напорных градиентов для каждого из них, после чего путём суммирования полученных ре зультатов определить общее время фильтрации еоды через плиты. Такой ход решения нерационален, нс прост по выполняемым дейст виям и достаточно точен.
О т в е т : миграция воды в почву через известняковые плиты произойдёт за 6 ч 58 мин.
Пример 6
(включает морозостойкость, водопоглощаемость, плотность и пористость керамического кирпича)
У с л о в и е з а д а ч и . Керамический кирпич с относитель ной иотинной плотностью 2 ,5 характеризуется водонасыцаемостыо по объёму 27,43 %и пористостью тупиковой и закрытой соотзетственно 5,13 %м 0 ,5 7 %. Установить для этого кирпича среднюю плотность, водопоглощаемость по массе и коэффициент морозостойкости по водоусвоению.
С х е м а т и ч е с к о е |
р е ш е н и е |
представлено на |
||
рис. 19. |
|
|
|
|
П о д с ч ё т |
ч и с л о в ы х |
з н а ч е н и й . |
Открытая пористость керамического кирпича, исходя из формул (12) и
(2 3 ),
|
|
П 0 = |
В Н0 = |
27,43 |
5?. |
|
|
Общая пористость кирпича, исходя из |
формулы (1 4 ), |
||||||
П |
= |
П0 ♦ |
П3 |
= |
27,43 |
+ 0 ,5 7 |
- 28,00 {%). |
Козффициент плотности кирпича, |
исходя из формулы ( 1 0 ), |
||||||
|
|
|
П |
|
SSJSS . |
0 ,7 2 . |
|
к |
= |
1 ---------- = . |
I |
||||
пл |
|
|
100 |
|
|
100 |
|
Истинная плотность кирпича, иоходя из формулы (4 ) ,
Р = рорн „ = 2 ,5 х 1000 - 2500 (кг/ы3 ).
80
Средняя плотность керамического кирпича, исходя из формулы ( I I ) ,
У = к ПЛр - 0,7 2 х 2500 - 1800 (кг/м3 ) .
Относительная средняя плотность кирпича по формуле (5 )
У - |
1§00 |
1, 8. |
~ |
1000 |
|
Фильтровая пористость кирпича, исходя из формулы (1 3 ),
Пф = П0Пт = 27,43 - 5,1 3 = 22,30 (%).
Водологлощаемость кирпича по объёму, исходя из формулы ( 2 0 ) и опре
деления фяльтровой пористости,
в по = |
П ф = |
22,30 %. |
Водопоглощаемость керамического |
кирпича по массе, исходя из формул |
|
( 2 0 ) и ( 2 1 ) , |
|
|
Впм |
|
= 12,39 (%). |
Коэффициент морозостойкости керамического кирпича по водоусвоению по формуле (34)
мв |
по |
|
2 L 30 |
= 0,813 . |
|
|
27,43 |
|
О т в е т : средняя плотность керамического кирпича - 1800 кг/м3 ; водологлощаемость по массе - 12,39 56; коэффициент морозостойкости
по водоусвоению - 0,813 .
Пример 7
(включает теплопроводность, температуропровод ность, теплоустойчивость и водологлощаемость известняка)
У с л о в и е з а д а ч и . Установлено, что в испытанном образце известняка водологлощаемость по объёму в два раза выше в числовом выражении, чем водологлощаемость по массе, а исгинная уде льная его теплоёмкоса о составляет 8 6 6 Дяс/(кг -°С ). Определить для
этого известняка коэффициенты истинной температуропроводности и ис тинной тепловой активности.