Методические указания к решению задач по разделу 5

58. Реакция получения строительного гипса из гипсового камня

CaSO₄∙2H₂O → CaSO₄∙0,5H₂O + 1,5H₂O.

Находим молекулярную массу гипсового камня (Мгк) CaSO₄∙2H₂O, пользуясь прил. 2:

Ca – 40; S – 32; О – 4∙16; 2H₂O – 2(2∙1 +16).

Находим молекулярную массу строительного гипса (Мсг) CaSO₄∙0,5H₂O:

Ca – 40; S – 32; О – 4∙16; 0,5H₂O – 0,5(2∙1 +16).

Количество связанной воды в гипсовом камне (Вгк) определяют по формуле

%.

Количество связанной воды в строительном гипсе (Всг):

%.

Количество сухого гипсового камня Мгк^сух = 25(1 – 0,03), т.

Количество строительного гипса определяется из пропорции

Мгк CaSO4∙2H2O →	Мсг CaSO4∙0,5H2O
Мгк^сух, т →	х,т

т.

59. Гипсовый камень получают из ангидрита согласно реакции

CaSO₄ + 2H₂O → CaSO₄∙2H₂O.

Находим молекулярную массу ангидрита (Манг) CaSO₄, пользуясь прил. 2:

Ca – 40; S – 32; О – 4∙16.

Находим молекулярную массу гипсового камня (Мгк) CaSO₄∙2H₂O:

Ca – 40; S – 32; О – 4∙16; 2H₂O – 2(2∙1 +16).

Из пропорции находим количество гипсового камня, полученного из 12 т ангидритового вяжущего:

Манг CaSO4 →	Мгк CaSO4∙2H2O
12, т →	х, т

т.

С учетом 6,5 % абсолютной влажности будет получено искусственного гипсового камня Мгк^сух = х∙1,065, т.

60. Определяется предел прочности при изгибе по формуле

кгс/см²,

где l – расстояние между опорами, l = 10 см;

b – ширина стандартного образца-балочки, b = 4 см;

h – высота стандартного образца-балочки, h = 4 см.

Рассчитывается среднее значение предела прочности при изгибе

Определяется предел прочности при сжатии по формуле

кгс/см²,

где S – площадь металлической пластины, S = 25 см².

Рассчитывается среднее значение предела прочности при сжатии

По прил. 9 устанавливается, что гипс имеет марку Г-4, среднего помола II, нормально твердеющий Б (Г-4 II Б).

61. Рассчитывается требуемое количество гипсового теста для формования плит перегородок объемом V с учетом увеличения объема на 1 %:

м³.

Определяется абсолютный объем гипсового теста, полученного из 1 т гипса:

м³.

Масса гипса, необходимая для получения требуемого количества теста, составит

т.

Расход воды для получения теста составит

В = Г·В/Г, т, (м³).

62. Реакция получения извести из известняка:

СаСО₃ → СаО + СО₂.

Находим молекулярную массу известняка (Мизв) CaСO₃, пользуясь прил. 2:

Ca – 40; С – 12; О – 3∙16.

Находим молекулярную массу извести (М) CaO:

Ca – 40; О – 16.

Количество сухого известняка, полученного из 5 т:

m_сух = 5(1 – 0,06), т.

Количество известняка без примесей песка и глины:

m = m_сух – [(m_сух ∙0,05)+ (m_сух ∙0,06)], т.

Из пропорции находим количество чистой строительной извести:

Мизв CaСO3 →	М CaО
m, т →	х, т

т.

Песок останется после обжига в извести. Определяем количество песка П в извести:

П = m_сух ∙0,05, т.

Определяется количество глины Г в извести:

Г = m_сух ∙0,08, т.

Каолинит (Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O), содержащийся в глине, потеряет воду и перейдет в метакаолинит Al₂O₃∙2SiO₂ и останется в извести. По прил. 2 определяются молекулярные массы каолинита (Мк) и воды (Мв) 2H₂O.

С учетом обезвоживания каолинита количество метакаолинита в извести составит

т.

Общее количество извести с примесями песка и метакаолинита составит

И = (х + П + Г₁), т.

Активность А (процентное содержание в извести СаО + MgO) полученной извести определяем по формуле

%.

Сорт извести устанавливается по величине активности согласно прил. 10.

63. Реакция получения известкового теста – Са(ОН)₂

СаО + H₂O → Са(ОН)₂ + Q.

Находим молекулярную массу извести (Ми) CaO, пользуясь прил. 2:

Ca – 40; О – 16.

Находим молекулярную массу известкового теста (Ми.т.) Са(ОН)₂:

Ca – 40; (ОН)₂ – 2(16 + 1).

Количество примесей, содержащихся в 12 т комовой негашеной извести:

Пр = 12(1 – 0,75), т.

Количество чистой активной извести:

И = 12∙0,75, т.

Из пропорции находим количество известкового теста:

Ми CaО →	Ми.т. Са(ОН)2
И, т →	х, т

т.

Так как в известковом тесте останутся примеси Пр, то с их учетом общее количество m_и.т. Са(ОН)₂ составит (х + Пр), т.

Так как известковое тесто содержит 50 % воды, то с учетом этого получаем m_и.т.^в = (х + Пр)∙2 = m_и.т.×2, т.

64. 1 м³ известкового теста плотностью ρ_ит = 1350 кг/м³ состоит из х весовых частей воды (Н₂О) и (1350-х) окиси кальция (Са(ОН)₂).

1 м³ (1000 л) известкового теста равен сумме абсолютных объемов воды х (м³) и гидроокиси кальция (1350-х) (м³), то есть

м³,

где ρ_в – плотность воды, кг/м³ (1 кг/л = 1000 кг/м³);

ρ – истинная плотность гидроокиси кальция, кг/м³.

Если содержание воды в 1 м³ составляет х, то в 5 м³ – 5∙х.

Содержание гидроокиси кальция в 1 м³ составляет (1350-х), в 5 м³ – 5(1350-х).

65. Определяем массу 1000 шт. утолщенных силикатных кирпичей:

кг,

где V_кир – объем силикатного кирпича, 0,25×0,12×0,088, м³.

Масса сухих кирпичей составит

кг.

Вычисляется содержание чистой СаО в сухой смеси:

кг.

Определяется расход извести с учетом ее активности по формуле

кг.

Непогасившиеся зерна, содержащиеся в извести, выполняют роль песка. Количество непогасившихся зерен в извести будет составлять

кг.

Реакция гашения извести:

СаО + H₂O → Са(ОН)₂ + Q.

Находим молекулярную массу извести CaO (Ми), пользуясь прил. 2:

CaО – 56.

Молекулярная масса Са(ОН)₂ (Ми.т.) – 74; воды Н₂О (Мв) – 18.

Расход воды на гашение извести определяем в соответствии с отношением молекулярных масс Н₂О и СаО:

л.

Расход песка составит

кг.

66. За марку силикатного кирпича по морозостойкости принимают число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых в изделиях отсутствуют признаки видимых повреждений (шелушение, расслоение, выкрашивание и др.), а снижение прочности при сжатии не превышает 25 % для рядовых и 20 % для лицевых изделий.

Потерю прочности ∆R изделий при сжатии в процентах вычисляют по формуле

%,

где R_к – среднее арифметическое пределов прочности при сжатии контрольных образцов, МПа;

R – среднее арифметическое пределов прочности при сжатии образцов после требуемого числа циклов замораживания-оттаивания, МПа.

Рассчитывая потерю прочности через 15, 25, 35, 50 и 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания, определяем количество циклов, при которых снижение прочности превысит 20 %. За марку по морозостойкости принимается предыдущее количество циклов.

67. 1 кН = 10² кгс.

6,2 кН = 6,2×10² = 620 кгс.

122,5 кН = 122,5×10² = 12250 кгс.

Определяется среднее значение разрушающей нагрузки при изгибе (из трех результатов) и сжатии (из шести).

Вычисляется среднее значение предела прочности при изгибе по формуле

кгс/см²,

где l – расстояние между опорами, l = 10 см;

b – ширина стандартного образца-балочки, b = 4 см;

h – высота стандартного образца-балочки, h = 4 см.

Определяется среднее значение предела прочности при сжатии:

кгс/см²,

где S – площадь металлической пластины, S = 25 см².

Зная величины и , по прил. 11 устанавливают марку портландцемента.

68. Марка глиноземистого цемента устанавливается по величине предела прочности при сжатии (прил. 11), определяемого по формуле

кгс/см²,

где – среднее значение разрушающей нагрузки, кгс;

S – площадь образцов-кубов, S = 7,07×7,07 см².

69. Пользуясь прил. 11, устанавливаем марки данных цементов:

1. Портландцемент имеет марку М400;

2. Гидрофобный ПЦ – М300;

3. Сульфатостойкий ПЦ – М300;

4. Шлакопортландцемент не отвечает требованиям ГОСТов.

5. Сульфатостойкий пуццолановый ПЦ не отвечает требованиям ГОСТов.

70. Условно принимаем долю цемента в цементном тесте и затвердевшем цементном камне за 1.

Для портландцемента:

- абсолютный объем цементного теста составляет

где _в – плотность воды, равная 1 кг/л;

- абсолютный объем затвердевшего портландцементного камня;

- плотность портландцементного камня:

- пористость цементного камня: П = 1 - ^цк.

Те же показатели для шлакопортландцемента:

- абсолютный объем цементного теста составляет

- абсолютный объем затвердевшего цементного камня;

- плотность цементного камня:

- пористость цементного камня: П = 1 - ^цк.

Шлакопортландцемент нельзя применять для верхнего слоя дорожных одежд из-за пониженной морозостойкости, атмосферостойкости, повышенной истираемости.

71. Инертные добавки не способствуют увеличению прочностных показателей цемента и понижают его активность в соответствии с процентом введения.

Для понижения активности цемента с 48 МПа до 20 МПа количество вводимой инертной добавки х (%) находят из уравнения

72. Известняк является инертной добавкой, не способствует росту прочности цементного камня и понижает активность цемента пропорционально вводимому ее количеству.

Активность цемента (R_сж) при введении 20 % добавки-микронаполнителя (Д) снизится и составит

где R_ц – активность цемента без добавки, МПа.

73. По прил. 9 Г-7 А II означает: гипс строительный, прочностью на сжатие в возрасте 2 ч – 7 МПа, прочностью на изгиб в возрасте 2 ч – 3,5 МПа; быстротвердеющий, с началом схватывания 2 мин и концом схватывания не позднее 15 мин; среднего помола, с максимальным остатком на сите №02 не более 14 %.

Пользуясь прил. 11 ПЦ-500 Д5 означает: портландцемент, марка по прочности не ниже 500; имеет 5 % добавок.