Администрация городского округа Самара

Администрация городского округа Самара

Автономное муниципальное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ»

 

Факультет Экономический

Кафедра «Кадастр и экономика недвижимости»

 

 

Методические указания для проведения практических работ и семинарских занятия

По дисциплине

«ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ДЕЛА»

для специальности 311100 «Городской кадастр»

Преподаватель:

Абдрахимов Владимир Закирович. профессор, доктор технических наук

Самара 2012 г.

Содержание

Практическое занятие №1. Определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов
Практическое занятие №2. Определение предела прочности, относительной деформации, одноосного напряжения и модуля упругости
Практическое занятие №3. Определение теплофизических свойств керамических материалов
Практическое занятие №4. Определение количества тепла, проходимое через поверхность стены, термического сопротивления и температуры поверхности контакта кирпича и теплоизоляционного материала
Практическое занятие №5. Определение консистенции глинистых материалов
Список литературы

 

Практическое занятие №1

Определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов

Цель работы: определение плотностей, водопоглощений, пористости и коэффициента насыщения пор строительных материалов   Теоретическая часть

Практическая часть

 

В таблице 1 приведены физико-механические показатели строительных материалов различных вариантов.

 

Таблица 1 - Физико-механические показатели строительного материала

Вари-ант	Диа-метр,Ǿ	Высота, h	m1	m2	Вари-ант,	Диа-метрǾ	Высота, h	m1	m2
	4,2	4,21				4,22	4,23
	4,1	4,12				4,24	4,22
	4,3	4,33				4,25	4,24
	4,4	4,44				4,27	4,25
	4,5	4,54				4,32	4,31
	4,6	4,64				4,35	4,32
	4,7	4,75				4,42	4,40
	4,8	4,87				4,54	4,52
	4,88	4,88				4,55	4,54
	4,89	4,89				4,57	4,56
	4,90	4,90				4,58	4,57
	4,91	4,91				4,59	4,58
	4,92	4,92				4,63	4,65

В качестве примера сделаем расчет для нулевого варианта: Ǿ (диаметр) =5 см; h (высота) = 5 см; m₁ (в сухом состоянии)= 245 г; m₂ (в насыщенном состоянии) = 249 г. Диаметр равен Ǿ=2r (r - радиус).

Внимание, при расчетах сокращения не допускаются.

На первом этапе расчетов определяем (данные для расчета берутся каждым студентом строго согласно своего варианта, из таблицы 1)V_ес=(π•r²•h)/4=3,14•2,5²•5/4=98,125/4 = 24,53 см³.

Vес=24,53 см3.

2. ρср.= 10 г/см3. На третьем этапе определяем: водопоглощение по массе Wm = [(m2-m1)/m1]100 % =(248-245)/245=1,635%

Kпл.=(ρср/ρист)100 %=10/13,68=0,731%.

9. k_пл.=0,731%.

На девятом этапе коэффициент насыщения пор водой:

К_Н= W_V/П_каж =12,2/16,35=0,746.

10. К_Н=0,746

На десятом этапе все полученные расчетные данные (подчеркнутые) согласно своего варианта вносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчетные данные нулевого варианта

1. Vес, см3	2. ρср, г/см3	3. Wm, %	4. WV, %	5. ρср(влаж), г/см3	6. d	7. Пкаж, %	8. ρист, г/см3	9. kпл, %	10. КН
24,53		1,635	12,2	26,35	7,46	16,36	13,68	0,731	0,746

 

Вопросы для защиты практического занятия №1

1. Что называется средней плотностью? 2. Что называется истиной плотностью? 3. Что называется водопоглощением?

Практическое занятие №2

Определение предела прочности, относительной деформации, одноосного напряжения и модуля упругости

  Теоретическая часть  

Б – схема определения прочности на сжатие

Площадь образца (рисунок 2) определяется по формуле:

S=а•в (2)

Рисунок 2 – Испытуемый образец

 

Разрушающее усилие определяется по формуле:

Р_разр.=(р•π•d²)/4, (3)

где р – показания манометра пресса (рисунок 1а, 7); d – диаметр поршня пресса (рисунок 1а, 2)

На изгиб испытывают образцы материалов в виде балочек (рисунок 3), расположенных на двух опорах. В зависимости от схемы загружения образца (рисунок 3) расчет предела прочности при изгибе производят по формуле:

R_изг=3Р_разр.l/(2вh²), (4)

где Р ─ разрушающая нагрузка, МПа (рисунок 3); l - расстояние между опорами, м(см); в и h ─ толщина или высота балки в поперечном сечении, м, (см). l - расстояние между опорами равно 80% от общей длины.

 

Рисунок 3 – Определение прочности на изгиб

 

Пластическую или остаточную деформацию, не исчезающую после снятия нагрузки, называют необратимой.

Это свойство важно учитывать при выборе материалов для несущих конструкций, а также выборе технологии изготовления некоторых изделий (например, керамических). Наиболее желательными для несущих конструкций являются материалы, которые наряду с большой упругостью перед разрушением обладают высокой пластичностью. Разрушение в подобных материалах не будет происходить внезапно (например, у стали).

Относительная деформация определяется по формуле:

ε=ΔL/L, (5)

где ΔL – абсолютная деформация при действующей силе Р_д.с..

Одноосное напряжение определяется по формуле:

σ=Р_д.с./S (6)

Модуль упругости Е связывает упругую деформацию и одноосное напряжение формулой:

Е= σ/ε (7)

 

Практическая часть

 

В таблице 1 приведены физико-механические показатели строительных материалов различных вариантов.

 

Таблица 1 - Физико-механические показатели строительного материала

Вари-ант	а,см	в,см	р – показ. манном., кг	d – диам. поршня, см	L, см	ΔL	Рд.с действующая сила, МПа
	7,07	8,08			12,0	0,0294	50,0
	6,05	8,15	65,4	39,3	12,1	0,0292	50,1
	6,24	8,25	65,6	39,4	12,2	0,0303	50,2
	6,34	8,28	65,5	39,5	12,3	0,0312	50,3
	6,35	8,29	65,7	39,6	12,4	0,0324	50,4
	6,36	8,30	65,8	39,8	12,5	0,0335	50,5
	6,37	8,31	64,5	39,2	12,6	0,0343	50,6
	6,38	8,32	64,7	40,1	12,7	0,0352	50,7
	6,39	8,33	64,8	40,2	12,8	0,0365	50,8
	6,40	8,34	64,9	40,3	12,9	0,0376	50,9
	6,41	8,35	65,1	40,4	13,0	0,0388	51,0
	6,42	8,36	65,2	40,5	13,1	0,0389	51,1
	6,43	8,37	65,3	40,6	13,2	0,0390	51,2
	6,44	8,38	65,4	40,7	13,3	0,0391	51,3
	6,45	8,39	65,5	40,8	13,4	0,0392	52,4
	6,46	8,40	65,6	40,9	13,5	0,0392	52,5
	6,47	8,41	65,6	40,5	13,6	0,0393	52,6
	6,48	8,42	65,7	41,1	13,7	0,0394	52,7
	6,49	8,43	65,8	41,2	13,8	0,0395	52,8
	6,52	8,44	65,9	41,0	13,9	0,0396	52,9
	6,51	8,45	66,1	41,3	13,2	0,0397	52,98
	6,53	8,46	66,2	41,4	14,0	0,0398	53,0
	6,54	8,47	66,3	41,5	14,1	0,0399	53,1
	6,55	8,48	66,4	41,7	14,2	0,0401	53,2
	6,58	8,49	66,8	41,8	14.3	0,0412	53,4

В качестве примера сделаем расчет для нулевого варианта.

Внимание, при расчетах сокращения не допускаются.

На первом этапе расчетов определяем (данные для расчета берутся каждым студентом строго согласно своего варианта, из таблицы 1)

S=а•в=7,07•8,08= 57,1256 см2.

1. S=57,1256 см²

На втором этапе определяем

Рразр.=(р•π•d2)/4=(64•3,14•40•40)/4=80384 кг

2. Р_разр.=80384 кг

На третьем этапе определяем:

Rсж.=Pразр./S=80384/57,1256=1407,1 кг=149,71 МПа.

На четвертом этапе определяем: Rизг=3Рразр.l/(2вh2). l=0,8•L=0,8•120=96. h=а=7,07. Rизг=3Рразр.l/(2вh2)= (80384•96)/(2•8,08•7,07•7,07)=9553,4…

Рд.с./S=50,0/57,1256=0,875 кг/см2.

6. σ=0,875 кг/см²

На седьмом этапе определяем:

Е= σ/ε=0,875/0,000245=3571,42=3,57•10⁺³ кг/см².

7. Е=3,57•10⁺³ кг/см².

На восьмом этапе все полученные расчетные данные (подчеркнутые) согласно своего варианта вносим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Расчетные данные нулевого варианта

1. S, см2	2. Рразр., кг	3. Rсж., МПа	4. Rизг., МПа	5. ε	6. σ, кг/см2	7. Е, кг/см2
57,1256		149,71	955,34	245•10-6	0,875	3,57•10+3

 

 

Вопросы для защиты практического занятия №2

1. Что называется прочностью? 2. Покажите на рисунке 1а и б разрушающую нагрузкуРразр.. 3. Покажите на рисунке 1а d – диаметр поршня пресса.

Практическое занятие №3

Определение теплофизических свойств

Керамических материалов

Цель работы: определение теплопроводности и термического расширения керамического материала.   Теоретическая часть

Таблица 1 - Физико-механические и физико-термические показатели некоторых керамических материалов

№	Керамические изделия	ρист, кг/м3	W, %	С, ккал/кг·град	а, 10-6 м ²/с	α
	шамотные	2,3	5,8	0,22	2,5	4,8•10-6
	динасовые	2,2	2,5	0,25	3,03	12,5•10-6
	магнезитовые	3,0	4,5	0,23	4,45	14,3•10-6
	корундовые	4,1	2,4	0,27	5,05	8,8•10-6
	муллитовые	3,7	2,1	0,28	4,42	5,8•10-6
	кварцевые	2,4	1,8	0,29	4,24	0,4•10-6
	графитовые	3,2	1,0	0,3	6,26	12,6•10-6
	бериллиевые	3,0	0,8	0,34	8,28	8,88•10-6
	циркониевые	5,6	0,9	0,35	4,24	11,6•10-6
	фарфоровые	2,8	0,5	0,36	2,02	6,0•10-6
	карборундовые	4,3	0,3	0,37	2,34	7,5•10-6
	кирпич строительный	2,2	14,5	0,22	5,05	5,8•10-6
	плитка для полов	2,4	3,5	0,31	5,87	6,7•10-6
	керамогранит	2,5	0,2	0,36	8,56	8,6•10-6
	облицовочная плитка	2,2	12,8	0,23	5,75	7,2•10-6

 

В таблице 2 для определения теплопроводности и термического расширения керамического материала представлены материалы, температура и физико-механические данные для различных вариантов.

 

Таблица 2 – Варианты для расчета теплопроводности и термического расширения керамического материала

Ва-ри-ант	Материал	Темпе-ра-тура, оС	По-рис-тость, %	Ва-ри-ант	Материал	Темпе-ра-тура, оС	По-рис-тость, %
	шамотные				керамогранит
	динасовые		2,5		облицовочная плитка		12,7
	магнезитовые		2,0		корундовые		0,97
	корундовые		0,98		муллитовые		0,86
	муллитовые		0,87		шамотные		2,8
	кварцевые		0,91		кирпич строительный		7,7
	графитовые		0,34		плитка для полов		1,5
	бериллиевые		0,41		магнезитовые		1,9
	циркониевые		0,43		корундовые		0,96
	фарфоровые		0,21		муллитовые		0,85
	карборундовые		0,12		кварцевые		0,9
	кирпич строительный		7,8		корундовые		0,95
	плитка для полов		1,6		муллитовые		0,81

 

Практическая часть

 

В качестве примера сделаем расчет для нулевого варианта.

Для определения теплопроводности материала используем формулу (1). В этой формуле нам неизвестен только один показатель ─ρ_ср, который вычислим по формуле (2) П_каж=W•ρ_ср, отсюда ρ_ср =W/П_каж.

На первом этапе расчетов определяемρ_ср=5,8 (из таблицы 1, согласно варианта)/3=1,93 кг/м³.

Таким образом, ρ_ср=1,93 кг/м³. Внимание, при расчетах сокращения не допускаются.

На втором этапе определяем l=а·с·ρ_ср, =2,5•0,22•1,93=1,06 Вт/(м·^оС).

Таким образом, l=1,06 Вт/(м·^оС).

На третьем этапе определяем ρ_от= ρ_ср/ρ_ист=1,93(расчетное)/2,3 (из таблицы 1, согласно варранта)=0,83 %.

Таким образом, ρ_от=0,83%.

На четвертом этапе определяем теплопроводность с пористостью согласно проведенных расчетов своего варианта

l_пор=l•ρ_от=1,06•0,83=0,87 Вт/(м·^оС).

Таким образом, l_пор=0,87 Вт/(м·^оС).

На пятом этапе определяем термическое расширение согласно своего варианта L_t=α•t•100%=4,8•1000•100•10^-6=4,8•10³•10²•10^-6=4,8•10^-1=0,48.

Таким образом, L_t =0,48.

На шестом этапе все полученные расчетные данные (подчеркнутые) согласно своего варианта вносим в таблицу 3.

 

Таблица 3 – Расчетные данные нулевого варианта

ρср, кг/м3.	l,Вт/(м·оС).	ρот%	lпор Вт/(м·оС).	Lt, %
5,8	1,06	0,83	0,87	0,48

 

Вопросы для защиты практического занятия №3

1. Что называется теплопроводностью? 2. От чего зависит теплопроводность материала (формула №1)? 3. Что называется теплоемкостью?

Практическое занятие №4

Определение количества тепла, проходимое через

Поверхность стены, термического сопротивления и температуры поверхности контакта кирпича и теплоизоляционного материала

Цель работы: научиться определять количества тепла, проходимое через поверхность стены, термическое сопротивление и температуры поверхности контакта…   Теоретическая часть

Таблица 1 – Теплопродность некоторых строительных материалов

Наименование материала	Теплопровод-ность слоя материала, Вт/ м2•С	Наименование материала	Теплопроводность слоя материала, Вт/ м2•С
Керамический кирпич с технологическими пустотами	0,8	Бетон тяжелый	3,0
Бетон легкий	0,58	Древесноволокнистые плиты	0,08
Пенобетон	0,15	Фибролит	0,14

 

В таблице 2 для представлены необходимые данные для расчетов различных вариантов.

 

Таблица 2 – Варианты для расчета количества тепла, температуры поверхности контакта кирпича и теплоизоляционного материал и термического сопротивления

Вари-ант	Материал	d кирпича, см	t1, оС	t2, оС	λ1, Вт/(м•оС)	d1, см
	Керамический кирпич с технологическими пустотами		-28		0,7	2,6
	Бетон легкий		-27		0,71	2,4
	Пенобетон		-26		0,72	2,3
	Бетон тяжелый		-25		0,73	2,7
	Древесноволокнистые плиты		-24		0,74	2,8
	Фибролит		-23		0,75	2,9
	Бетон легкий		-27		0,71	2,34
	Керамический кирпич с технологическими пустотами		-27		0,65	2,63
	Пенобетон		-25		0,71	2,3
	Бетон тяжелый		-25		0,72	2,7
	Древесноволокнистые плиты		-23		0,73	2,8
	Фибролит		-23		0,74	2,88
	Керамический кирпич с технологическими пустотами		-27		0,75	2,34
	Бетон легкий		-27		0,71	2,64
	Пенобетон		-25		0,65	2,22
	Бетон тяжелый		-24		0,73	2,3
	Древесноволокнистые плиты		-25		0,72	2,7
	Фибролит		-23		0,73	2,8
	Бетон легкий		-23		0,74	2,88
	Пенобетон		-27		0,75	2,34
	Бетон тяжелый		-27		0,71	2,64
	Древесноволокнистые плиты		-25		0,65	2,22
	Фибролит		-27		0,75	2,34
	Бетон легкий		-27		0,71	2,64
	Пенобетон		-25		0,65	2,22

•Практическая часть

 

В качестве примера сделаем расчет для нулевого варианта.

На первом этапе расчетов для определения количества тепла через кирпичную стену воспользуемся формулой:

Q =λ[(t₂-t₁)/d]τ•S (2)

Условия задачи для нулевого варианта (таблица 2):

Наружная сторона кирпичной стены толщиной d=64см имеет температуруt₁ = -28^оС, внутренняя t₂─ +22^оС (таблица 2). Какое количество тепла проходит через 1 м² поверхности стены за 1 час, если теплопроводность кирпича λ=0,8 Вт/(м•^оС) (таблица 1). Внимание, при расчетах сокращения не допускаются.

Q=λ[(t2-t1)/d]τ•S=0,8[(22-(-28))/0,64]3600•1=225000 Дж=225 кДж.

1. Q=225 кДж

На втором этапе расчетов необходимо определить температуру поверхности контакта кирпича и теплоизоляционного материала, если известно, что теплопроводность теплоизоляционного материала λ₁=0,7 Вт/(м•^оС), а толщина d₁=2,6определяется по формуле:

Q1=λ1[(t2-tх)/d]τ•S=0,7[(22-х)/2,6]3600•1=2520[(22-х)/2,6].

0,232=22-х; отсюда х=22-0,232=21,68. 2. tх (температура поверхности контакта кирпича и теплоизоляционного… На третьем этапе расчетов сначала рассчитываем R=h/λдля кирпича,

Таблица 3 – Расчетные данные нулевого варианта

1. Q, кДж	2. tх (температура поверхности контакта кирпича и теплоизоляционного материала), оС	3. Rкирп., (м2•оС/Вт),	Rтеплоиз. (м2•оС/Вт)
	21,68		3,714

 

 

Вопросы для защиты практического занятия №4

1. От чего в значительной мере зависит теплопроводность? 2. Как проходит тепловой поток? 3. У кого очень низкая теплопроводность?

Практическое занятие №5

Определение консистенции глинистых материалов

 

Цель работы: научиться определять консистенцию глинистых материалов

 

Теоретическая часть

 

Свойства глинистых материалов, и их поведение при формовании во многом зависят от формовочной влажности и консистенции формуемой массы.

Под консистенцией понимают степень подвижности и податливости глинистого материала при воздействии на ней внешних механических усилий.

Консистенция глинистых материалов в производстве керамических изделий имеет первостепенное значение. Отсюда велико и влияние влажности на изменение… Основными исходными данными при определении консистенции глинистого материала… Кк=(W-Wp)/Mp,

Практическая часть

 

Определить К_к для глинистых материалов приведенных таблице согласно своего варианта.

 

Таблица – Исходные данные различных вариантов для определения коэффициента консистенции

№	W	Wp	Мр	Кк	№	W	Wp	Мр	Кк
				0,944

 

Для нулевого варианта (нулевой вариант взят для примера), где в качестве глинистого варианта взят отход цветной металлургии ─ ГЦИ (глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд) ГЦИ имеет число пластичности (M_p) 18, влажность нижнего предела пластичности (W_p─ предел раскатывания) 7 и влажность глиняной массы для прессования (W) ─ 24 К_к= 0,944(см. таблицу).В данном случае при W > W_p коэффициент консистенции имеет положительное значение, и поэтому глинистая масса находится в пластическом состоянии.

Если указанный коэффициент консистенции принять за оптимальный для нормального сформованного образца (при влажности W =24 %) из ГЦИ, то для разных по пластичности глинистых масс будут получены и различные значения оптимальной влажности для формования. Так, например, для глин Самарской области Воздвиженского и Даниловского месторождений эта влажность равна 21 и 20%, так как число пластичности этих глин соответственно равны 11 и 9. Для глины Защитинского месторождения с числом пластичности 8 формовочная влажность равна 19%.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что разные по пластичности глинистые материалы будут иметь и различные значения оптимальной формовочной влажностью, которые будут зависеть от предела пластичности и консистенции.

Основную роль в определении нормальной влажности для формования сырца играет величина пластичности и влажность нижнего предела раскатывания (W_p). Чем выше число пластичности и ниже предел раскатывания, тем выше формовочная влажность для формования керамических образцов.

Таким образом, керамические кирпичи из глинистых материалов необходимо формовать не из какой-то заданной влажности, например 18 или 19%, а из влажности, определяемой пластичностью и коэффициентом консистенции.

 

Вопросы для защиты практического занятия №5

1. От чего зависят свойства глинистых материалов и их поведение при формовке керамических образцов? 2. Что понимают под консистенцией? 3. От чего зависит консистенция?

Список литературы

 

1. Абдрахимов, В.З. Практические занятия по строительному материаловедения: учебно-методическое пособие для лабораторных работ. / В.З. Абдрахимов - Самара: Самарская академия государственного и муниципального управления, 2010. 24 с.

2. Абдрахимов, В.З. Введение в специальность: учебно-методическое пособие для лабораторных работ. / В.З. Абдрахимов. - Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2006. -40 с.

3. Абдрахимов, В.З. Технология производства керамических изделий: учебно-методическое пособие для лабораторных работ / В.З. Абдрахимов, А.В. Абдрахимов, Е.В. Вдовина, Е.С. Абдрахимова. – Самара. Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2007. -119 с.

4. Абдрахимов, В.З. Лабораторный практикум и основы проектирования керамических заводов по курсу стеновых керамических материалов: учебное пособие / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, В.П. Долгий, Д.В. Абдрахимов. - Тюмень: ИПЦ «Экспресс». -2004. -95 с.

5. Абдрахимов, В.З. Керамические строительные материалы: учебник / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, Д.Ю. Денисов. – Самара: Самарская академия государственного и муниципального управления. -2010. – 364 с.

6. Абдрахимов, В.З. Основы материаловедения. / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова. – Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 206 с. – 495 с.

7. Абдрахимов, В.З. Основные свойства, общие сведения о минералах и горных породах, используемых в строительных материалах / В.З. Абдрахимов, Л.Н. Скипин, Е.С. Абдрахимова, А.А. Ваймер, Д.В. Абдрахимов, К.Б. Исаченко, А.В. Абдрахимов. -СПб.: «Недра», 2005. -199 с.

8. Абдрахимов, В.З. Курс лекций для студентов-заочников инженерно-экономических специальностей высших учебных заведений по строительному материаловедению. / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова. – Тюмень: Тюменская государственная архитектурно-строительная академия, 2004. – 64 с.