3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Современное строительное производство располагает большой номенклатурой вяжущих веществ с широким диапазоном их свойств. При изготовлении воздушных вяжущих веществ, являющихся большей частью местными материалами, вырабатывающимися в районах их потребления, часто возникает необходимость в выполнении технологических расчетов по их производству (расчет необходимого количества сырья, количества воды для гашения извести, воды для затворения гипса и др.).
При употреблении таких широко распространенных вяжущих, как портландцемент и его разновидности, но необходимо уметь правильно определить важнейшие строительные свойства вяжущего по минералогическому составу, водопотребности, экзотермии и др., а также выполнять расчеты по стандартному определению свойств вяжущих веществ (марка, активность, водопотребность и т.п.).
Цель настоящего раздела – развить практические навыки в решении такого рода задач.
3.1. Гипсовые вяжущие вещества
Определить, какое количество полуводного гипса может получиться в результате термической обработки 50 т гипсового камня?
Задача 3.2
Нормальная густота гипсового теста равна 59 %. Сколько необходимо взять гипса и воды для получения 10 кг гипсового теста нормальной густоты.
Задача 3.3
Определить количество связанной воды (в %) при полной гидратации 10 т полуводного гипса.
Задача 3.4
Сколько получится строительного гипса из 10 т гипсового камня, содержащего следующее количество примесей (по массе):
SiO2 – 2 %;
глинистых – 3 %;
CaCO3 – 10 %;
органических - 1 %;
влаги (помимо кристаллизационной) – 5 %
Задача 3.5
Установить марку строительного гипса, если при его испытании получены следующие результаты:
остаток на сите с сеткой №: 02 – 17 %;
предел прочности при сжатии шести половинок образцов - балочек в возрасте 1,5 часа после изготовления – 4,2; 4,4; 4,1; 4,0; 4,1; 4,4 МПа.
(При определении воспользоваться данными прил.4).
Задача 3.6
Установить марку строительного гипса, если при его испытании получены следующие результаты:
предел прочности при изгибе шести образцов-балочек 4х4х16 см в возрасте 1,5 часа – 1,9; 1,8; 2,1; 2,2; 2,1; 1,9 МПа;
остаток на сите с сеткой №: 02 – 12 %;
предел прочности при сжатии половинок образцов-балочек в возрасте 1,5 часа – 4,3; 4,4; 4,4, 4,5, 4,5% 4,2; 4,6: 4,1; 4,1; 4,7, 4,7; 4,6; 4,4 МПа.
(При определении воспользоваться данными прил.4)
Задача 3.7
Сколько сухой штукатурки толщиной 10,5 мм (без картона) можно получить из 10 т строительного гипса при затворении его 60 % воды, если средняя плотность сырого затвердевшего гипса равна 2100 кг/м3.
Задача 3.8
Сколько получится гипса-полугидрата и сколько растворимого ангидрита из 10 т гипсового камня, не содержащего примесей?
Задача 3.9
Определить среднюю плотность и пористость гипсовых плит для перегородок с влажностью после сушки 10% (от массы сухого материала). При твердении гипса объем его увеличивается на 1%. Истинная плотность полуводного гипса – 2700 кг/м3, а средняя плотность затвердевшего гипса – 2300 кг/м3. Состав гипсового теста по массе: 1 часть полуводного гипса и 0,5 части воды.
Задача 3.10
В мерной цилиндр, содержащий 52 см3 керосина, всыпали 20,5 г измельченного строительного гипса. На какой отметке установится уровень керосина в цилиндре, если истинная плотность гипса составляет 2,7 г/см3 ?
Задача 3.11
Определить абсолютную и относительную влажность гипсовый детали, масса которой в абсолютно сухом состоянии равна 352 г, а во влажном – 421 г.
Задача 3.12
На сколько уменьшится прочность гипсового блока при насыщении его водой, если в сухом состоянии его предел прочности при сжатии составляет 14 МПа, а водостойкость (коэффициент размягчения) – Кр=0,68.
3.2. Известковые вяжущие
Задача 3.13
Определить количество негашеной извести, полученной при полном обжиге 50 т чистого известняка с влажностью 5% по массе.
Задача 3.14
Определить какое количество негашеной извести получится в результате обжига 25 т известняка с влажностью 5%, если в составе известняка содержится 10% глинистых и песчаных примесей?
Задача 3.15
Определить выход обожженной извести и ее активность (содержание CaO). Известь получена в результате обжига 25 т известняка, имеющего природную влажность 5 % и содержащего 8 % глинистых и 12 % песчаных примесей. К какому сорту будет относиться полученная комовая известь? (Воспользоваться данными прил. 5).
Задача 3.16
Сколько потребуется чистого известняка с влажностью 10 % для получения 50 т негашеной извести.
Задача 3.17
Определить, сколько получится негашеной и гидратной извести из 50 т известняка, если естественная влажность известняка составляет 5 %, а содержание в нем CaO – 85 %.
Задача 3.18
Определить, сколько можно получить сухой гидратной извести при гашении 50 т негашеной извести с активностью 85 %.
Задача 3.19
Определить, сколько воды и извести содержится в 1 м3 известкового теста, если средняя плотность теста равна 1400 кг/м3, а истинная плотность гидратной извести – 2050 кг/м3.
Задача 3.20
Определить, сколько можно получить известкового теста по массе и объему из 5 т негашеной извести активностью 80 %, если в тесте содержится 50 % воды (по массе), а его средняя плотность составляет 1400 кг/м3.
Задача 3.21
На титрирование 1,1 г извести-кипелки израсходовано 35,3 мл 1 N HCl. К какому сорту относится известь по содержанию активных CaO+Mg.
Задача 3.22
Негашеная известь содержит 78 % активных CaO+Mg. Сколько мл 1 N HCl будет израсходовано на титрирование 1,5 г этой извести?
Задача 3.23
Сколько будет получено гидратной извести (пушонки) из 5 т кипелки с 88 % активной CaO, если влажность извести равна 3,5 %?
Задача 3.24
Сколько тепла выделяется при гашении 5 кг извести, содержащей 80% активной CaO, если каждый кг/моль CaO выделяет при гашении 65,1 кДж тепла?
Задача 3.25
Каким будет выход известкового теста по массе и объему из 10 т негашеной извести, если она имеет активность (содержание CaO) 70%, содержание воды в тесте 50% от общей массы, а средняя плотность известкового теста 1400 кг/м3.
3.3. Магнезиальные вяжущие вещества
Задача 3.26
Сколько тонн каустического магнезита можно получить при обжиге 10 т магнезита, содержащего 12% (по массе) неразрушающихся примесей?
Задача 3.27
Сколько активной MgO будет содержаться в продукте обжига 20 т чистого доломита при 5000С ? Диссоциацией CaCO3 при этой температуре можно пренебречь.
Задача 3.28
Рассчитать, сколько MgCl2×6H2O необходимо для затворения 20 кг MgO, если известно, что в процессе твердения 70% магнезита гидратируется до Mg(OH)2 и 30% магнезита расходуется на образование оксихлорида магния.
Задача 3.29
Сколько нужно взять каустического доломита вместо 1 кг каустического магнезита, чтобы получить вяжущее вещество одинаковой активности? Каустический доломит содержит 8% примесей по массе.
3.4. Гидравлические вяжущие
Задача 3.30
Установить марку цемента, если при испытании образцов-балочек 4х4х15 см, с целью определения предела прочности при изгибе в 28-суточном возрасте, получены следующие результаты: 5,5; 5,3; 5,3; 5,5; 5,4; 5,8 МПа. При испытании половинок этих образцов-балочек, с целью определения предела прочности при сжатии, получены следующие результаты: 45, 44, 42, 47, 46, 47, 43, 44, 45, 46, 43 МПа (при определении воспользоваться данными прилож. 6).
Задача 3.31
Определить содержание химически связанной воды при гидратации 3СaO×Al2O3.
Задача 3.32
Цемент, не содержащий добавок (кроме гипса), характеризуется минералогическим составом клинкера: С3S=48%; C2S=44%; C3A=4%; C4AF=11%. Можно ли этот цемент считать сульфатостойким.
Задача 3.33
Цементное тесто имеет З/Ц=0,45. За время его твердения химически связалось 18% воды, остальная вода затворения испарилась. Истинная плотность цемента rЦ=3,1 г/см3. Какой пористостью будет обладать цементный камень?
Задача 3.34
Определить содержание химически связанной воды при гидратации белита. Условно принимаем, что в результате реакции образуется 2СaO×SiO2×4H2O.
Задача 3.35
Определить пористость, затвердевшего цементного теста, изготовленного из шлакопортландцемента, если оно содержало 40% воды по массе, а для прохождения реакций при твердении требуется 18% воды. Истинная плотность шлакопортландцемента равна 2950 кг/м3.
Задача 3.36
Рассчитать, сколько свободной Ca(OH)2 выделится при гидратации 10 кг портландцемента, содержащего 60% С3S, если алит полностью гидратируется?
Задача 3.37
Сколько потребуется пластифицирующей добавки С-3 для получения 50 т пластифицированного цемента. Пластифицирующая добавка содержит 50% (по массе) твердого вещества и 50% воды. Кроме того, установлено, что С-3 следует вводить в количество 0,2% от массы цемента (считая С-3 на сухое вещество).
Задача 3.38
Какую полезную площадь должен иметь склад для хранения 1250 т цемента с насыпной средней плотностью 1,25 т/м3. Толщина слоя цемента во избежание слеживания не должна превышать 1,5 м.
Задача 3.39
Рассчитать, в каком соотношении следует смешать портландцемент и гидравлическую добавку, содержащую 25% активного кремнезема, чтобы кремнезем соединился со свободной известью (выделяемой цементом при твердении) и образовался однокальциевый гидросиликат. Содержание трехкальциевого силиката в портландцементе составляет 50%.
4. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Задача 4.1
Через наружную стену из газозолобетона площадью 8,4 м2 в сутки проходит 2500 кДж тепла. Толщина стены – 0,25 м. Температура на холодной стороне стены минус 170С, а на теплой – плюс 180С. Рассчитать теплопроводность газозолобетона.
Задача 4.2