Загальні властивостi будiвельних матеріалів (стр. 1 из 12)

1. Загальні властивостi будiвельнихматерiалiв

Розрахунки по визначенню загальних властивостей будiвельних матерiалiв дозволяють оцiнити їх вiдповiднiсть технiчним вимогам, можливiсть застосування в конкретних умовах експлуатації. Знання загальних властивостей матерiалiв необхiдно для рiзноманiтних iнженерних розрахункiв. Наприклад, для розрахунку навантажень, визначення маси споруд, транспортних розрахункiв, вибору місткості складських примiщень необхiдно знати щiльнiсть матерiалiв. Для оцiнки мiцностi i стiйкостi споруд, прогнозу їх довговiчностi важливo врахування мiцностi матерiалiв, вiдношення їх до вологи, температури i т.п.

При розрахунках, що враховують властивості матеріалів, необхідно добре орієнтуватись в їх розмірностях, що відображають зв’язок з основними величинами системи одиниць виміру.

В табл. 1.1 і 1.2 наведені розрахункові формули основних фізичних та механічних властивостей різних матеріалів.

В Міжнародній системі одиниць (СІ) в якості основних прийняті наступні одиниці: метр (м) – одиниця довжини; кілограм (кг) – одиниця маси; секунда (с) – одиниця часу; ампер (А) – одиниця сили струму; градус Кельвіна (°К) – одиниця термодинамічної температури; кандела (кд) – сила світла і моль – кількість речовини. Іноді зручніше застосовувати одиниці більші (кратні) або дрібні (часткові). Їх утворюють множенням початкових одиниць на число 10, взяте у відповідному ступені. Назва одиниць при цьому набуває відповідної приставки (табл. 1.3).

Температуру прийнято виражати як в градусах Кельвіна (°К), так і в градусах Цельсія (°С).

Вибрати приставки рекомендується таким чином, щоб числові значення величини знаходились в діапазоні 0,1…1000.

Таблиця 1.1

Властивість	Розмірність	Розрахунковаформула	Поясненнядо формули
Дійсна густина	кг/м3		m – маса сухого матеріалу; V – об’єм в ущільненому стані
Середня густина	кг/м3		V1 – об’єм матеріалу з урахуванням пор та порожнин
Властивість	Розмірність	Розрахунковаформула	Поясненнядо формули
Насипна густина	кг/м3		Vн – об’єм матеріалу в пухкому стані
Пористість	%
Вологість	%		mв – маса вологого матеріалу
Гігроскопічність	%		mг – маса матеріалу після досягнення рівноважної вологості при перебуванні у повітряному середовищі із 100 %–ю вологістю
Водопоглинання за масою	%		mн – маса насиченого водою матеріалу
по об’єму	%
Сорбційна вологість	%		mсорб – маса матеріалу після досягнення рівноважної вологості
Коефіцієнт фільтрації	м/год		Vв – об’єм води, яка просочилась; d – товщина стінки; S – площа стінки; Dр – різниця гідростатичного тиску на границях стінки, мм вод. ст.; t – час
Коефіцієнт паропроникності	г/(м.год. Па)		Vп – об’єм пари (густиною r), яка пройшла через стінку; Dрп – різниця тисків пари на границях стінки, Па
Коефіцієнт розм’якшення	—		Rнас – міцність насиченого в воді матеріалу; Rс – міцність сухого матеріалу
Теплопровідність	Вт/(м.°С)		Q – кількість теплоти, Дж; t1 – температура поверхні гарячої сторони зразка, °С; t2 – температура поверхні холодної сторони зразка, °С
Властивість	Розмірність	Розрахунковаформула	Поясненнядо формули
Термічний опір	м2.°С/Вт
Питома теплоємність	кДж/(кг.°С)
Температуропровідність	м2/год
Коефіцієнт лінійного теплового розширення	—		l0 – початкова довжина зразка; l1 – довжина зразка після нагріву

Таблиця 1.2

Властивість	Розмірність	Розрахунковаформула	Пояснення до формули
Межа міцності	МПа		F – руйнівне навантаження; S – розрахункова площа перерізу зразка
Твердість за Брінеллем	МПа		D – діаметр кульки; d – діаметр відбитку
Стираність	г/см2		m – маса зразка до стирання; m1 – маса зразка після стирання; S – площа стирання
Ударна міцність	МПа		Fк – вага баби копра; n – порядковий номер удару, який руйнує зразок
Усадка	мм/м		l0 – початкова довжина зразка; l1 – кінцева довжина зразка
Повзучість	мм/м		eп – повна деформація; eу – пружна деформація
Модуль пружності	МПа		sн – номінальна напруга
Межа текучості	МПа		Fт – навантаження, яке відповідає межі текучості

Таблиця 1.3

Приставка	Позначення	Множник на який множать основну одиницю	Приставка	Позначення	Множник на який множать основну одиницю
Тера	Т	1012	Санти	с	10–2
Гіга	Г	109	Мілі	м	10–3
Мега	М	106	Мікро	мк	10–6
Кіло	к	103	Нано	н	10–9
Гекто	г	102	Піко	п	10–12
Дека	да	101	Фемто	ф	10–15
Деци	д	10–1	Ато	а	10–18

1.1. Густина і пористість

1. Визначити мінімально необхідну корисну площу штабелів для розміщення m=10 т сипучого матеріалу з насипною густиною r_н=1300 кг/м , якщо висота шару матеріалу в штабелях не повинна перевищувати h=1,5 м.

Знаходимо об’єм матеріалу в штабелях:

v=m/r_н =10000:1300=7,69 м³.

Площа штабелів повинна складати:

S=v/h=7,69:1,5=5,13 м².

2. Визначити ємність, довжину штабельного складу щебеню, необхідного для 10 – добової роботи бетонного заводу із добовою витратою m_доб.=600 т. Висота штабеля h=4 м. Кут насипу щебеню b=35°. Насипна густина щебеню r_н=1450 кг/м³.

При розрахунку ємності складу заповнювачів використовують формулу:

v_з=v_доб.×t_збер.×1,2×1,02

де v_доб – добова витрата матеріалів, м³ ; _.t_збер. – нормативний запас збереження матеріалів;

1,2 – коефіцієнт розрихлення; 1,02 – коефіцієнт, що враховує втрати при транспортуванні.

v_доб.=m_доб./r_н=600:1,45=413,7 м³;

v=413,7×10×1,2×1,02=5063,7 м³.

Довжину штабельного складу знаходять за формулою:

де b – кут природного ухилу матеріалу а штабелі:

Площа складу визначають за формулою:

;

3. Розрахувати об’єм бункерів закритого складу заповнювачів, що забезпечують загальний нормативний запас на t=10 діб роботи бетонного заводу із добовим випуском бетонної суміші v_доб.=500 м³. Витрата піску і гравію на 1 м³ бетонної суміші (з врахуванням виробничих витрат) складає відповідно П=712 кг/м³ і Г=1320 кг/м³. Коефіцієнт заповнення бункерів 0,9. Насипна густина піску r_н.г=1500 кг/м³ і гравію r_н.г.=1400 кг/м³.