Міцність вапняку в насиченому водою стані Rн=k×Rc=0,65×9,5= =6,18 МПа.
19. Різниця тисків водяних парів в середині і ззовні приміщення DPп=50 Па. Визначити коефіцієнт паропроникності стіни загальною площею S=30 м2 і товщиною d=51 см, через яку за t=24 год. проходить mп=54 г пари.
Коефіцієнт паропроникності знаходимо за формулою:
.1.3. Теплофізичні властивості
20. Кубічний зразок кам’яного матеріалу з розміром а=10 см має у повітряно–сухому стані масу m=2,2 кг. Визначити орієнтовно теплопровідність і можливу назву матеріалу.
Для орієнтовного визначення теплопровідності по величині середньої густини можна використати формулу В.П.Некрасова:
,де rо – середня густина, г/см3.
Середня густина кубічного зразка матеріалу:
rо=m/а3=2200/1000=2,2 г/см3.
Орієнтовано теплопровідність матеріалу
Вт/(м×°С).По довідковим даним встановлюємо, що можливий вид матеріалу – важкий бетон.
21. Через зовнішню стіну із цегли площиною S=25,5 м2 проходить за t=24 год. Q=76000 кДж теплоти. Товщина стінки d=51 см, температура теплої поверхні стіни t1=15°С, холодної – t2=–12°С. Розрахувати теплопровідність цегляної кладки.
Теплопровідність цегляної стіни
кДж/(м×год×°С),або 0,65 Вт/(м×°С).
22. Теплопровідність фіброліту із середньою густиною rо=500 кг/м3 в сухому стані при t=25°С становить lt=0,1 Вт/(м×°С). Знайти розрахункове значення теплопровідності: а) при t=0°С; б) при t=25°С і вологості w=20%.
Для перерахунку теплопровідності до нульової температури використовуємо формулу:
lt=lo.(1+0,0025.t),
де lo – теплопровідність при 0°С.
Теплопровідність фіброліту при 0°С
Вт/(м×°С).Для врахування впливу вологості на теплопровідність можна використати спрощену формулу:
lw=l+Dl.wо,
де lw – теплопровідність вологого матеріалу; Dl – приріст теплопровідності на 1% об’ємної вологості, яке складає для неорганічних матеріалів при додатній температурі 0,0023, при від’ємній – 0,0046; для органічних відповідно 0,0035 і 0,0046; wo – об’ємна вологість.
Об’ємна вологість фіброліту wo=w×rо=20×0,5=10%
Теплопровідність фіброліту lw=0,1+0,0035×10=0,13 Вт/(м×°С).
23. Необхідно замінити теплоізоляцію із пінобетонних виробів із середньою густиною rо=500 кг/м3 і товщиною d=100 мм на теплоізоляцію із мінеральної вати (в набивку під сітку) марки 100. Температура поверхні, що ізолюється t1=300°С, а поверхні ізоляції t2=25°С. Визначити товщину теплоізоляційного шару із мінеральної вати.
Середня температура теплоізоляційного шару
tсер.=(t1+t2)/2=(300+25)/2=167,5°С
Теплопровідність виробів із пінобетону при rо=500 кг/м3 по довідковим даним
lп.б.=0,13+0,0003×tсер.=0,13+0,0003×167,5=0,18 Вт/(м×°С).
Теплопровідність мінеральної вати марки 100 по довідковим даним
lм.в.=0,047+0,00023×tсер=0,047+0,00023×167,5=0,0855 Вт/(м×°С).
Термічний опір ізоляції із пінобетону
Rt=dп.б./lп.б.=0,1/0,18=0,56 м2×°С/Вт.
Товщина шару із мінеральної вати за необхідним проектним термічним опором
dм.в.=Rt.×lм.в.=0,56×0,0855=0,048 м або 48 мм.
24. Яку кількість теплоти потрібно, щоб нагріти з t2=10°С до t1=30°С стіну площею S=20 м2 і товщиною d=25 см із ніздрюватого бетону густиною rо=600 кг/м3 і деревини такої ж густини?
Питома теплоємність ніздрюватого бетону Сб=0,838 кДж/ /(кг×°С), деревини Сд=1,9 кДж/(кг ×°С).
Кількість теплоти:
Q=c×m×(t1–t2),
де m – маса матеріалу, що нагрівається.
Маса ніздрюватого бетону, що нагрівається і деревини однакова: m=S×d×ro=20×0,25×600=3000 кг.
Кількість теплоти, що необхідна для нагріву ніздрюватого бетону, Qб=0,838×3000×20=50280 кДж; деревини Qд=1,9×3000×20= =114000 кДж.
25. Яку кількість теплоти, кДж, потрібно для нагріву від t2=15°С до t1=95°С газобетонної панелі розміром 3,1´2,7´0,3 м із середньою густиною rо=850 кг/м3 і об’ємною вологістю wo=20%?
Питома теплоємність газобетону в сухому стані Сс=0,92 кДж/ /(кг×°С).
Вологість газобетону по масі w=wo/ro=20/0,85=23,5%.
Питома теплоємність газобетону у вологому стані
Сw=Cc+0,042w=0,92+0,042×23,5=1,9 кДж/(кг×°С).
Об’єм газобетонної панелі і її маса: vп=3,1×2,7×0,3=2,5 м3; mп=vпrо=2,5×850=2125 кг.
Кількість теплоти, що необхідна для нагріву панелі,
Q=Cw×mn×(t1–t2)=1,9×2125×(95–15)=323000 кДж.
26. Яка швидкість розповсюдження температури в ніздрюватому бетоні і деревині з середньою густиною rо=600 кг/м3? Теплопровідність ніздрюватого бетону, lб=0,5 Вт/(м×°С), деревини lд=0,15 Вт/ /(м×°С), питома теплоємність бетону Сб=0,838 кДж/(кг×°С), деревини Сд=1,9 кДж/(кг×°С).
Швидкість розповсюдження температури (температуропровідність) ніздрюватого бетону aб=lб/(Сб×rб)=0,5×3,6/(0,838×600)=0,0036 м2/ /год., деревини aд=lд/(Сд×rо)=0,25×3,6/(1,9×600)=0,000789 м2/год.
27. Початкова довжина зразків із сталі з різним вмістом нікелю при t1=20°С була однакова – lo=500 мм. Якщо врахувати, що коефіцієнти лінійного теплового розширення сталі at з 20% Ni – 11,5×10–6, 30,4% Ni – 5,04×10–6 ; 36,1% Ni – 0,9×10–6 град–1, якою стала довжина зразків при t2=300°С?
Довжину стальних зразків після нагріву l1 можна знайти із формули коефіцієнта лінійного теплового розширення:
; l1=at×lo×(t2–t1)+loДля зразків із сталі з 20% Ni l1=(11,5×5×28)×10–3+500=501,61 мм; 30,4% Ni l1=(5,04×5×28)×10–3+500=500,7 мм; 36,1% Ni l1=(0,9×5×28)×10–3+ +500=500,13 мм.
1.4. Міцнісні властивості
28. Визначити межу міцності на стиск: а) зразків–кубів бетону, кладочного розчину, природного каменя; б)половини призми із цементно–піщаного розчину. Руйнуючі навантаження F, кН: для природного каменя – 600, для бетону – 500, для деревини – 8, для цегли – 145, для цементно–піщаного розчину – 120, для кладочного розчину – 25. Розміри стандартних зразків і розрахункові формули при стисненні вказані в табл. 1.4. Для природного каменя розміри зразків–кубів прийняти 15´15´15 см. Межа міцності при стиску зразків–кубів:
бетону
;кладочного розчину
;природного каменя
;цегли
;цементу
.29. Визначити межу міцності на згин керамічної цегли, стандартних зразків цементно–піщаного розчину, бетону і деревини. Руйнівне навантаження F для зразків, Н: цегли – 3460, цементно–піщаного розчину – 270, бетону – 338, деревини – 1417. Розміри стандартних зразків і розрахункові формули наведені в табл. 1.5.
Межа міцності на згин:
керамічної цегли
;цементно–піщаного розчину
;бетону
;деревини
.Таблиця 1.4
Зразок | Ескіз | Розрахункова формула | Матеріал | Розмір стандартного зразка, см |
Куб | Бетон | 15´15´15 | ||
Розчин | 7,07´7,07´7,07 | |||
Природний камінь | 5´5´5, 15´15´15 | |||
Циліндр | Бетон | d=15; h=30 | ||
Природний камінь | d=h=5; 7; 10; 15 | |||
Призма | Бетон | a=10; 15; 20; h=40 | ||
Деревина | a=2; h=3 | |||
Складений | Цегла | a=12; b=12; h=14 | ||
Половина призми | Цемент | a=4; S=25 см2 |
30. Визначити межу міцності при трьохосьовому розтягу стального стержня і зразка–призми із бетону. Руйнуюче навантаження F для зразків сталі і бетону 30 кН. Розміри стандартних зразків і розрахункові формули наведені у табл. 5. Розміри бетонної призми 10´10´80 см.
Межа міцності на розтяг:
сталі
;