книги / Свойства строительных материалов в примерах и задачах

127.

Из гипсовой

сплошной перегородочной*плиты, которая ха­

рактеризовалась

общей пористостью

45, 0 %

истинной плотностью

2 ,3 0

г/см*

и поверхноотной плотностью

126,5 кг/м^, был выпилон

образец

-

куб на всю толщину этой плиты. При испытании на сжатие

образец

разрушился

под действием силы в 50,6 кН. Определить коэф­

фициент конструктивного качества при сжатии испытанного материала

плиты.

128. Пемза характеризуется следующими показателями: истинная

Плотность

- 2 ,5 0 г/см *,

коэффициент конструктивного качества при

сжимающих воздействиях

- 1,3 0 МПа,

коэффициент водопоглощаемости -

- 0 ,8 5 ,

открытая фильтровая

пористость - 59,5 % Какое статическое

Усилие потребуется приложить для разрушения образца пемзы в виде

Куба массой 0,75 кг ?

129.

Образец -

куб

из плотного доломита был испытан на исти­

раемость,

в результате

чего

масса

его

уменьшилась на

81 г, а высо­

ка - на 0 ,3 0 см. Далее

этот

же образец

был установлен

истёртой по­

при сжатии 2 2 , 6

МПа, истинной

платностью

2,875 г/см* и общей по­

ристостью

6 , 0 2

%9

130. После испытания на истираемость

образец базальта, приняв­

ший форму

куба,

был загружен в

муфельную

печь для нагрева его от

начальной

температуры 20 °С д о

500 °С,

что потребовало затраты

150 кЦж теплоты. Определить показатель

средней теплоаккумулирующей*

способности базальта и первоначальные размеры изготовленного из

него образца, если известны следующие

его

характеристики: истирае­

ности - 3 ,2 0

В т/(м -°С ),

коэффициент

средней температуропроводнос-

ти

- I r28 X

1СГ6

м ^ с .

131. Брусок из бука с линейной

плотностью

1,625 кг/м под дей­

ствием растягивающей силы вдоль вол

кон в 350 кН был разорван, пос­

ле

чего его

распилили по длине на отдельные образцы для испытаний

на

истираемость. Площадью истирания

во всех образцах явилось попе­

речное сечение бруска. Потеря массы

по

каждому

образцу составила

в

среднем 0,13 г .

Какой

истираемостью

по объёму

и каким коэффици­

(масса каждого образца - 674

г, поперечное сечение - 4 ,0 х 4 ,0 см)

испытаны на растяжение

при

изгибе, в результате чего получены

одинаковые прочностные показатели* Первая призма была разрушена

одной сосредоточенной

силой,

приложенной посредине пролёта. Вторая

призма была разрушена

двумя

равными сосредоточенными силами, распо­

тельной

истинной плотностью

2,649 и пористостью

0,60

%л

134. Бетонная балка прямоугольного сечения высотой 15,0 ом и

массой

2 1 , 6 .кг установлена

на две опоры для испытания на

растяже­

жига,

его термическое расширение

и длину

ребра

исоледуемого образ­

ца во

время первого и последнего

обжигов,

если

известны

следующие

данные: первоначальная длина ребра образца* (оразу после

распалуб­

ки) -

100, 48 мм, коэффициент линейного температурного

расширения -

при сжимающих воздействиях 40,41 МПа, по второму высушенному таким

же образом образцу этот показатель

составил 49,45 МПа. Кроме того,

для второго образца определены: истинная плотность - 2,75

г/ои 5,

закрытая

пористость - 0,5 0 %$ водопоглощаемость по

массе

- 0 ,3 0 %$

водонасыщаемость по объёму - 0,95

Подсчитать для

первого образ­

ца предел

прочности на сжатие и рреднюю плотность, для второго об­

разца - предел прочности на сжатие

и коэффициент морозостойкости

по водоусвоению.

140.

Испытаны два образца мраморовидного извеотняка

Ново-Шрош-

образца

установлены: коэффициент плотности - 0,955, закрытая порис­

тость -

3,5 6 % открытая тупиковая пористость - 0,13

%9 водонасыща-

емость

по массе - 0,36 %9 коэффициент

конструктивного

качества при

сжимающих воздействиях - 46,36 МПа. В

процессе испытаний второго

образца

установлена только

истираемость

по массе - 0,94 г /с \г (поо*.

ле этих

испытаний высота второго образца

уменьшилась

на 3 ,5

мм).

Определить

предел прочности

на сжатие -

для двух этих образцов и

коэффициент

морозостойкости

по водоусвоению - для первого из

них.

прямоугольной формы с размерами в плане 1,55

х 6 ,0 0 м и высотой

1,60 м действует вдоль фундамента горизонтальная статическая каса­

тельная

сила

в 9 .4 9

МН. Фи5робетон характеризуется средней

плот­

ностью 2560

кг/*г,

пористостью

3,20 %р модулем упругости

при

сдвиге

14,84 ГПа и коэффициентом поперечной деформации

0 ,2 1 .

Определить для этого фундамента абсолютный одвиг, угол сдвига (в

секундах) и приведенный модуль упругости, а удельный модуль про­

дольной у грубости фибробетона

определить для

олучая,

если бы в ма«*

териале

полностью отсутствовали поры,

142.

Гранитная колонна о

размерами 0 ,4 0

х 0 ,4 0

х 4 ,00

м вос­

принимает

нагрузку

в 4 ,4 8 МН,

возникающие при этом в

колонне напр*.

денный модуль упругости её

составляет 34,91 ГПа, а коэффициент по­

перечной деформации -

0

,1 7

5 . Определить

относительную жёсткость

нагруженной колойны,

её

длину, площадь

поперечного оечения, объём

и относительное изменение этого объёма,

а также абсолютные дефор­

мации в продольном и поперечном направлениях.

143.

Колонна прямоугольного сечения из

сиенита характеризует­

ся приведенным модулем упругости 32155 МПа и коэффициентом попереч­

ной деформации

0 ,1 9 1 . Установить

для

этой колонны приведенный мо­

дуль упругости

при условии полного отсутствия в

сиените пор, если

известен его

минеральный состав и истинные

плотности всех

входящих

в него минералов

(табл. I ) . Принять во

внимание,

что петрографичес­

кие исследования

породы осуществлялись

по шлифованному образцу -

- кубу с длиной

ребра 3 0 ,0 мм и массой 72,82 г .

Таблица I

Исходные данные к задаче

143

Минеральный состав

сиенита

Истинная

Название

Содержание,

плотность

з

минерала

%по массе

минерала,

г/сьг

Ортоклаз

50,0

2,59

Альбит

8 , 0

2,63

Анортит

1 2 , 0

2,76

Биотит

8 , 0

2 , 8 8

Роговая обманка

9 ,0

3 ,4 0

Авгит

5 ,0

3,49

Кварц

3 ,0

2.65

Титанит

4 ,0

3,59

Апатит

1 , 0

3 ,1 8

144.

На колонну из гранита

с размерами 0 ,4 0 х

0,4 0 х 5,00 м

действует

продольная

сжимающая сила в 4 ,4 8 МН,

вызывающая напряже­

ния в материале не выше предела пропорциональности. Удельный модуль

продольной упругости

гранита -

22,4

ГПа,

коэффициент поперечной де­

формации - 0,175, пористость -

6 ,1 0

%• Минеральный состав и истин­

ные плотности входящих в состав гранита

минералов представлены в

табл* 2* Определить относ тельную

жёсткость

колонны» её приведен-*

ный модуль

упругости»

установившееся в ней

напряжение

и вызванную

действующей

нагрузкой

абсолютную

продольную деформацию.

Таблица 2

Исходные данные к задаче 144

Минеральный состав гранита

Истинная

Название

Содержание,

з

плотность

минерала

%по массе

минерала,

г/ GW

Кварц

26,0

2,65

Ортоклаз

3 0 ,0

2,59

Альбит

2 0 , 0

2,63

Анортит

16,0

2,76

Биотит

7 .0

2,89

Мусковит

0 .5

2 ,аз

Апатит

0,5

3 ,1 8

на было

израсходовано: 1 0 0 кг

стальной ф^5ры (истинная ппотнооть

фибры -

7 ,8 5

г/см*, удельный

модуль продольной упругости -

- 26,75

ГПа»

коэффициент поперечной деформации - 0 ,2 7 5 ), 800 кг

(влажность

зёрен диабаза по

массе и по* объёму -

соответственно

2,50 и 6 , 0 0

% модуль

продольной упругости

сухой

породы -

- 45,00 ГПа), 2 0 0 кг

цемента

и необходимое

количество воды* После

146.

Балка из

фибробетона с

размерами: длина - 0,80 м, шири­

на - 0,15

м, высота

- 0 ,2 0 м была

подвергнута резонансным методам

тильных колебаний - 2,38

х

с . Фибробетон характеризуется ди­

намическим коэффициентом

Пуассона

0 ,2 0 , истинной плотностью

2,70

г/ы?9 пористостью

4,4 2

%. Определить динамический модуль

Юнга,

динамический модуль

сдвига,

а также установить, на сколько

балки, если масса её за счёт

увеличения длины достигнет контроль­

ного

значения 96,77

кг.

147. Для лабораторных испытаний из доломита выпилена балка

квадратного сечения

объёмом 0,050 к? с линейной плотностью

9 6 ,0

кг/м. Доломит

характеризуется

водонасищаемостью

по массе

4 ,2 0

%9 закрытой пористостью

4 ,9 2

%и коэффициентом

плотности

0 ,8 5 , В процессе

испытаний

резонансным методом балка была под­

ний 2,74 х 10“*

с и действию крутильной пульсирующей силы

Сем.

рис. 5 ). Определить для

испытанного доломита динамические

модули

Юнгачи сдвига, а также

определить

период собственных крутильных

колебаний балки,

если динамический

коэффициент Пуассона породы со­

ставляет 0 ,2 0 .

^

ца.

Длина

его

после соединения

образовавшихся двух

частей состави­

ла

149,40

мм,

а диаметр шейки -

8,05 мм. Определить

для испытанной

чу^на

с линейной и истинной плотностями соответственно 0,553 кг/м

и 7,041

г/сь? испытан на осевое растяжение с целью установления

приложении к образцу растягивающей силы в 0 ,5 0

кН зафиксирована

упругая'продольная абсолютная деформация в 7,9 6

мм* При приложении

к образцу

силы в 1,57 хН достигнут в материале

предел пропорцио­

нальности,

после чего очень быстро последовало

разрушение. Длина

разорванного образца, установленная поело соединения его частей,

составила

200,03 мм* Определить меру хрупкости

серого чугуна и дли­

I5X. Образец в виде прямой

призмы с размерами 100x100x400 мм

и массой 7,6 8 0

кг был поставлен

под нагрузку на 600 сут для изуче­

ния ползучести

использованного

для

него бетона на

известняках -

- ракушечниках*

Сразу после приложения длительной

нагрузки абсо­

лютная продольная деформация образца

составила 0,078 мм, а сразу

после снятия этой нагрузки было

зафиксировано уменьшение первона­

чальной длины образца на 0,108

мм. Известно, что начальный модуль

продольной упругости бетона 3,077 х

МПа* Определить для испы­

меру

ползучести

и скорость ползучести* Какая при этом была прило­

жена

к образцу

сила и каким коэффициентом средней теплопроводности

характеризуется

бетон образца?

152

. Образец

в виде прямой

призмы о размерами 100x100x400 мм

и массой

9 ,4 0 0

кг

был установлен

под нагрузку на 210 сут для изуче­

159

153.

Образец из ячеистого силикатного бетона в виде пряной

призмы с

размерами ТОО х 100

х 400 мм загружен длительной силой

1 5 ,0 кН для исследования его

механической релаксации (напряжения

териале за этот дополнительный срок,

ресурс релаксации и абсолют­

ную продольную пластическую деформацию к моменту окончания этого

дополнительного

срока, скорость

релаксации за

первые 64

и последу­

ющие 36

сут

и время

релаксации.

154о Для изучения деформативных свойств уплотнительной прок­

ладки,

представляющей собою ленту из бутадиен -

нитрильного каучу­

ка о поперечным сечением 3 х 120

мм,

последняя была растянута меж­

ду двумя жёсткими упорами (расстояние

между упорами - 3000 мм) до

достижения в материале напряжения 10,26 МПа (ниже предела пропор­

циональности), Для удобства ведения наблюдений на ленту были нане­

сены контрольные метки, соответствующие местам

её крепления на

упорр. Через

45 сут напряжение в ленте снизилось до 4,97

МПа,, а

ещё через

50

сут

испытания были сгчсем завершены и лента

была оня-

та

с ‘упоров.

Определить реоуро релаксации ленты к моменту снятия

её

о упоров,

её длину после снятия с упоров в пределах нанесённых

меток,

время

релаксации, а также

скорость релаксации за

последние

50

сут,

если

известно, что пер£Д

испытаниями линейная плотность

ленты

составляла

0,3 4 2 кг/ь,

а удельный модуль

продольной её упру­

гости

-

5 ,4 0

МПа.

155.

Уплотнительная прокладка в виде ленты из бутадиек-нит-

рильного каучука была растянута

силой 6,156 хН между двумя жёстки­

ми упорами

испытательного

стенда

и в таком положении зафиксирова­

на

на этих

упорах,

расстояние между которыми составляло 3000 мм.

Для удобства наблюдений за деформациями лента

имела в местах фик­

сации контрольные метки. По истечении 125 сут

испытания были за­

вершены и со

стенда

была снята лента,

расстояние между метками на

которой составило 2733 мм. Определить удельный модуль продольной

упругости

каучуковой ленты до испытаний, абсолютное удлинение лен­

ты после испытаний, скорость её

релаксации за весь период провод»*

мих

экспериментов и ресурс

релаксации ленты к моменту завершения

испытаний,

воли

известно,

что первоначальная линейная гаотность*

ленты

составляла

0 ,5 7 кг/м,

средняя плотность -

950 к г/»г, а время

её

релаксации по результатам

испытаний - 1490

ч.

телый шар диаметром 25 мм (истинная плотность

стали - 7,85 г /см ) .

Образовавшиеся на её поверхности вмятины

имели овальную форму с

усреднёнными диаметрами: вдоль волокон -

6 ,9

мм, поперёк волокон -

-

8 ,0

мм. Далее из этого бруска был выпилен образец с размерами

50

х

50 х 60 мм массой 75,00 г для определения статической твёрдос­

цуансон с полусферическим наконечником диаметром 11,28

мм, который

был вдавлен в древесину на глубину 5,64

мм силою 2,35

кН. Устано­

вить влажность испытанной сосны (по массе и по объёму) и её твёр­

дость на радиальной поверхности (динамическую

и статическую).

157. Образец-куб из лиственнищ. (истинная

плотность

-

- 1,533 г/см *, пористость - 61,50 %) с

длиной

ребра 125

мм и массой

дости. Испытания производились в

т р и

э т а п а :

на

п е р в о м

этапе - при первоначальной’ (равновесной)

влажности древеоины, на

в т о р о м

этапе

- после

её

специального увлажнения,

вызвавшего

увеличение

первоначальной

массы образца на 208 г,

и на

т р е т ь -

е м этапе

- после

повторного

увлажнения,

вызвавшего дополнительное

увеличение

массы образца ещё

на 230 г. Д и н а м и ч е с к а я

т в ё р д о с т ь

определялась

п ут^ сбрасывания

о высоты 500 мм

метром 25 мм

(иотинная

плотность стали

- 7 ,8 5

г/см *), в результате

чего

на

этой

поверхности образовались

вмятины

с диаметрами: 6 ,2

и

7 .1

мм соответственно вдоль и поперёк волокон - на первом этапе

ис­

пытаний

и 7 ,1

и 8,2 мм соответственно

вдоль и поперёк волокон -

на

втором

этапе

испытаний.

С т а т и ч е с к а я

т в ё р д о с т ь

определялась

путём вдавливания в древесину на заданную глубину пуан­

сона

с

полусферическим

наконечником диаметром

11,28 мм, в результа­

вом и втором этапах испытаний:

на торцовой поверхности сила

вдавлю

вания индентора на глубину 5,64

мм составила

соответственно

4,26

и *

2.01 кН,

-ia радиальной поверхности оила вдавливания индентора на

глубину 5,64 мм составила с^. ответственно 2,84

и 1,32

кН, на танген­

циальной

поверхности сила вдавливания индентора на глубину

2,82

мм

составила

соответственно 2,13 и 1,03 кН. Установить,

при какой влаж-

ности по

массе и по объёму производились испытания древесины, како-