МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа разработана по 25 вариантам заданий, которые включают в себя один теоретический вопрос, комплексного характера, охватывающий несколько тем изучаемой дисциплины и два расчетных задания (задачи).

Номер варианта задания принимается по двум последним цифрам номера зачетной книжки (Приложение 4).

Реферативный ответ на предложенный вопрос должен содержать не менее 10 страниц рукописного либо машинописного текста, иллюстрироваться рисунками, схемами и конкретными примерами.

Выполненная контрольная работа сдается студентами на кафедру ЭиМГХ или высылается в университет до начала лабораторно-экзаменационной сессии.

Без выполненной контрольной работы студенты к сдаче зачета по дисциплине «Материаловедение» не допускаются.

Ниже приведены краткие методические указания по выполнению расчетных заданий.

Задачи 1-20 относятся к теме 1.1. «Общие свойства материалов» и посвящены определению основных физических характеристик материалов: средней и истиной плотности, пористости, водопоглощения. Средняя плотность материала определяется по формуле

(1)

uде γ - средняя плотность материала, г/см³

m_c – масса образца в воздушно сухом состоянии, г;

V_est – объем образца в естественно плотном состоянии, г/см³.

Объем образцов правильной формы подсчитывается путем перемножения соответствующих размеров

(2)

где a, b, h – линейные размеры (длина, ширина, высота) образца, см.

Объем образцов неправильной формы и сыпучих материалов, точные линейные размеры которых определить затруднительно, определяется по объему вытесненной воды, который равен разности между массой образца при взвешивании на воздухе и массой при взвешивании в воде, разделить на плотность воды (3).

(3)

где m_b – масса образца погруженного в воду, г;

ρ_b – плотность воды равная 1г/см³.

Пористость рассчитывают как отношение средней и истиной плотности ρ и γ.

(4)

Здесь P – число пористости, %;

ρ – истинная плотность материала, г/см³;

γ - средняя плотность материала, г/см³.

Водопоглощение по массе (Вм) представляет собой отношение массы поглощенной воды к массе сухого образца

(5)

Масса поглощенной воды определяется как разность массы насыщенного водой образца (m₁) и массы образца в сухом состоянии (m).

Водопоглощение по объему (Во) – отношение массы и объема поглощенной воды, его называют еще кажущейся пористостью так как численное значение водопоглащения по объему обычно меньше пористости, за счет наличия закрытых пор, не заполняемых водой.

(6)

Задачи 21-25 относятся к теме 1.4. «Минеральные вяжущие вещества». Для их решения необходимо знать химические формулы образующихся веществ и реакции их получения: реакции разложения при обжиге известняков для получения извести (7) , реакцию гашения извести (взаимодействия с водой) (8), реакцию гидратации полуводного гипса (9)и дегидратации природного (двуводного) гипса при превращении его в ангидритовое вяжущее (10).

Затем определяются соотношения молекулярных масс (М) исходных и образовавшихся веществ, например для СaCO₃ M=40+12=16х3=100 а.е.м. (атомных единиц массы). Далее по свойству пропорции определяется искомое в задаче количество, то есть масса вещества в граммах. При необходимости масса сырьевых компонентов, участвующих в реакции, корректируется (уменьшается либо увеличивается) на значения влажности.

(7)

 

(8)

 

(9)

 

(10)

 

Задачи 26-35 относятся к теме: «Искусственные каменные материалы на основе вяжущих. Расчет прочности и состава бетонов»

Недостающие данные, которые требуется найти в таблице , определяются с использованием формул (11, 12)проф. Б.Г. Сакрамтаева:

для бетонов с Ц/В<= 2,5

(11)

для бетонов с Ц/В>2,5)

(12)

где R_ц – активность цемента;

R_б – марка бетона, определяемая по прочности бетона в возрасте 28 суток нормального твердения;

А, А₁ – коэффициенты, характеризующие качество используемых заполнителей и цемента.

Для бетонов характерно увеличение прочности с течением времени, нарастание прочности происходит по логарифмическому закону:

(13)

где R_n – прочность бетона в возрасте n суток,

R₂₈ –марка бетона,

n –число дней твердения.

Для проектирования состава бетонной смеси определяем расходы мелкого и крупного заполнителя, исходя из следующих положений.

Объем 1м³ (1000 дм³) плотно уложенного бетона слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей, что выражается уравнением абсолютных объемов (14):

(14)

где Ц, В, П, Щ – расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя (щебня), кг;

р_ц, р_п, р_щ – истинные плотности этих материалов, кг /м³.

Пустоты между зерен должны быть заполнены раствором. При равенстве растворной смеси объему межзерновых пустот такую бетонную смесь уложить нельзя, так как зерна не будут склеиваться между собой из-за отсутствия свободного цементного слоя на поверхности зерен. Каждое зерно должно обволакиваться цементом или растворной смесью, однако при этом зерна раздвигаются, то есть увеличивается объем межзерновых пустот. Увеличение объема межзерновых пустот учитывается коэффициентом раздвижки зерен (К_разд). Данное положение иллюстрируется выражением (15).

(15)

где р_нщ - насыпная плотность щебня;

V_пуст – пустотность крупного заполнителя, определяемая по формуле (16):

(16)

Коэффициент раздвижки для пластичных смесей определяется по таблице в зависимости от объема цементного теста (по формуле 17 и таблице 1):

(17)