Основные положения расчета прочности элементов тавровой формы на действие изгибающего момента.

Ii. Тавровые сечения

При расположении полки в растянутой зоне (рис. 40,б) сечение рассматривается как прямоугольное размером . Площадь уширения находится в растянутой зоне и в расчет не принимается.

При расположении полки в сжатой зоне (рис. 40,а) расчет сечения зависит от положения нейтральной оси:

1) нейтральная ось проходит в пределах полки (рис. 42);

2) нейтральная ось проходит в ребре (рис. 43).

Принимаем: ;

Определяем момент внутренних сил относительно оси, проходящей центр тяжести растянутой арматуры.

,

()

при   - нейтральная ось проходит в пределах полки (рис. 42);

 - нейтральная ось проходит в ребре.

Расчет сечения с нейтральной осью в полке.

При расположении нейтральной оси пределах сжатой полки тавровое сечение рассчитывают как прямоугольное с размерами  и  (рис. 42), поскольку площадь бетона в растянутой зоне на несущую способность не влияет.                     

Расчет сечения с н.о. в ребре.

Из ∑Х=0.

()

 

 

Из М=М_ult.

()

 

 

Порядок подбора арматуры.

1. Из уравнение (2) определяем α₀:

;

2. По таблице принимаем ;

3. Из уравнения (1)определяем А_s.

.

4. Конструируем сечение.

 

Дисциплина «Б.13.4. Безопасность жизнедеятельности» (ПК-5)

Методы и средства повышения безопасности технологических процессов в условиях строительного производства; противопожарная безопасность; характеристики чрезвычайных ситуаций; экобиозащитная техника.

Пожарная безопасность — комплекс мер, направленных на сведение к минимуму риска прекращения пожара до того, как горящий объект не сгорит полностью. Включает в себя, прежде всего, поддержание и обеспечение беспрепятственного распространения пожара.

Пожароопасные факторы

Вода не препятствует горению нефти даже в практически стопроцентной концентрации (если сравнивать нефтяное пятно с Мировым океаном).

Пожароопасные, или огнеопасные, вещества или явления, способные уменьшить интенсивность пожара или даже потушить его. Одной из главных целей пожарной безопасности служит устранение следующих факторов с места горения:

§ Пена — главный враг огня. Встречается в крайне огнеопасных концентрациях в огнетушителях и джакузи. Разумеется, основную угрозу прекращения пожара представляет пена в составе джакузи, поскольку в первом случае пена надёжно хранится в корпусе огнетушителя из несгораемого металла, и редко кто в разгар паники додумывается использовать его по назначению.

§ Песок — менее огнеопасный «лесной» аналог пены. Представляет опасность только в виде широкой полосы (так называемой песчаной ловушки).

§ Дефицит кислорода, или кислородное голодание огня. Довольно редкое явление, характерное только для герметично закрытых помещений или высокогорных объектов. Легко восполняется с помощью кислородных баллонов.

§ Вода — условно пожароопасное вещество. В обычных условиях её наличие крайне нежелательно, но при воспламенении горючих или радиоактивных веществ присутствие воды на месте пожара вполне допустимо в любых концентрациях.

§ Ветер — огнеопасен только в начальной стадии пожара. В последующих стадиях горизонтальное перемещение воздушных масс, напротив, лишь способствует пожарной безопасности.

Основная задача противопожарной безопасности - сохранение человеческой жизни, природных ресурсов, личного и общественного имущества - производственных сооружений, жилья, создание условий при которых пожар стал бы невозможным явлением.

Как средство против распространения пожара применяют общие, местные противопожарные преграды. Общие - противопожарные перекрытия из негорючих материалов (кирпич, железобетон) Местные - предназначены для ограничения распространения пламени в начальной стадии развития пожара - бортики, пороги, кюветы, обвалования. Для предотвращения пожаров необходимо внедрять эффективные общие методы противопожарной безопасности

Организационные - обучение работающих правилам пожарной безопасности, организация пожарной охраны, проведение бесед, лекций, издание необходимых инструкций, плакатов Технические - предусматривают наличие технических устройств с сигнализации о начале пожара, автоматического включения средств оповещения и тушения пламени. Эксплуатационные - предусматривают правильную эксплуатацию систем отопления, вентиляции и кондиционирования-ния воздуха, молниезащиты, технологических машин и оборудования

Пожары являются следствием неосмотрительности, неправильных действий человека с объектами, которые могут их вызвать или стихийные явления природы - молния, извержение вулкана Ежегодно они наносят огромный ущерб народному по хозяйству и имуществу граждан, отбирают тысячи человеческих жизней Естественно, что с пожарами человечество издавна ведет борьбу.

Постепенно сформировались общие методы тушения пожаров: 1) изоляция источника горения, 2) уменьшение концентрации окислителя, в частности кислорода, 3) охлаждения источника горения ниже температуры горения, 4) механическое сбивание пламени давлением воды, инертного газа различными негорючими веществами; 5) создание специальных препятствий для распространения пламени, противопожарные разрыв.

Чрезвычайная ситуация (авария) - внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, характеризующаяся резким нарушением установившегося процесса или явления и оказывающая значительное отрицательное воздействие на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу и природную среду.

Каждая ЧС имеет свою физическую сущность, свои, только ей присущие причины возникновения, движущие силы, характер и стадии развития, свои особенности воздействия на человека и среду его обитания.

Катастрофа - авария, сопровождающаяся гибелью людей.

Классификация чрезвычайных ситуаций:

а)по причинам возникновения:

- стихийные бедствия (землетрясения, наводнения, селевые потоки, оползни, ураганы, снежные заносы, грозы, ливни, засухи и др. );

- техногенные катастрофы (аварии на энергетических, химических, биотехнологических объектах, транспортных коммуникациях при перевозке разрядных грузов, продуктопроводах и т.д.);

- антропогенные катастрофы (катастрофические изменения биосферы под воздействием научно-технического прогресса и хозяйственной деятельности);

- социально-политические конфликты (военные, социальные).

б) по масштабу распространения с учетом тяжести последствий:

- локальные; объектовые; местные; региональные; национальные и глобальные.

в) по скорости распространения опасности (темпу развития):

- внезапные; быстро распространяющиеся; умеренные; плавные "ползучие" катастрофы.

Основные последствия ЧС:

- разрушения; затопления; массовые пожары; химическое заражения; радиоактивные загрязнения (заражение); бактериальное (биологическое) заражение.

Масштаб последствий (ущерб) ЧС (количество заболеваний, травм, смертей, экономические потери и т. д.) является следствием взаимодействия многих явлений - причин (факторов).

Основными причинами аварий и катастроф на объектах являются:

- ошибки допущенные при проектировании, строительстве и изготовлении оборудования;

- нарушение технологии производства, правил эксплуатации оборудования, требований безопасности:

- низкая трудовая дисциплина:

- стихийные бедствия, военные конфликты.

Наиболее характерными последствиями аварий являются взрывы, пожары, обрушение зданий, заражение местности сильнодействующими ядовитыми и радиоактивными веществами.

Характерными условиями возникновения ЧС являются:

а) существование источника опасных и вредных факторов (предприятия и производства, продукция и технологические процессы которых предусматривают использование высоких давлений, взрывчатых, легковоспламеняющихся, а также химически агрессивных, токсичных, биологически активных и радиационноопасных веществ и материалов; гидротехнические сооружения; транспортные средства; места захоронения отходов токсичных и радиоактивных веществ; здания и сооружения, построенные с нарушением СНиП; военная деятельность и т. п.);

загрузка...

б) действие факторов риска (высвобождение энергии различных видов, а также токсичных, биологически активных или радиоактивных веществ в количествах или дозах, представляющих угрозу жизни и здоровью населения и загрязняющих окружающую среду);

в) экспозиция населения, а также среды его обитания (зданий, орудий труда, воды, продуктов питания и т. д.), способствующих повышению факторов риска.

В развитии ЧС любого типа можно выделить четыре характерные стадии:

а) первая - стадия накопления проектно-производственных дефектов сооружений (зданий, оборудования) или отклонений от норм (правил) ведения того или иного процесса. Иными словами, это стадия зарождения ЧС, которая может длиться сутки, месяцы, а иногда годы и десятилетия;

б) вторая - инициирование чрезвычайного события;

в) третья - процесс чрезвычайного события, во время которого происходит высвобождение факторов риска - энергии или вещества, оказывающих неблагоприятное воздействие на население и окружающую среду;

г) четвертая - стадия затухания, которая хронологически охватывает период от перекрытия (ограничения) источника опасности - локализации ЧС, до полной ликвидации ее прямых и косвенных последствий, включая всю цепочку вторичных, третичных и т. д. последствий. Продолжительность данной стадии может составлять годы, а то и десятилетия.

Основными принципами защиты населения в ЧС являются :

а) заблаговременная подготовка и осуществление защитных мероприятий на всей территории страны. Этот принцип предполагает прежде всего накопление средств защиты человека от опасных и вредных факторов и поддержания их в готовности для использования, а также подготовку и проведение мероприятий по эвакуации населения из опасных зон (зон риска);

б) дифференцированный подход к определению характера, объема и сроков проведения этих мероприятий. Дифференцированный подход выражается в том, что характер и объём защитных мероприятий устанавливается в зависимости от вида источников опасных и вредных факторов, а также от местных условий;

в) комплексность проведения защитных мероприятий для создания безопасных и здоровых условий во всех сферах деятельности человека в любых условиях обстановки. Данный принцип обуславливается большим разнообразием опасных и вредных факторов среды обитания и заключается в эффективном применении способов средств защиты от последствий стихийных бедствий, производственных аварий и катастроф, а также современных средств поражения, согласованном осуществлении их со всеми мероприятиями по обеспечению безопасности жизнедеятельности в современной техносоциальной среде.

В современных условиях безопасность жизнедеятельности при ЧС достигается путем проведения комплекса мероприятий, включающих три основных способа защиты:

а) эвакуация населения из мест (районов) где для них реально существует риск неблагоприятного воздействия опасных и вредных факторов;

б) использование населением средств индивидуальной защиты, а также средств медицинской профилактики;

в) применение коллективных средств защиты.

Наряду с этим для обеспечения безопасности жизнедеятельности населения в чрезвычайных условиях осуществляются:

- обучение населения действиям в ЧС;

- своевременное оповещение об угрозе и возникновении ЧС;

- защита воды, продуктов питания от заражения радиоактивными, токсичными и бактериальными веществами;

- радиационная, химическая и бактериологическая разведка, а также дозиметрический и лабораторный (химический и бактериологический) контроль;

- профилактические противопожарные, противоэпидемические и санитарно- гигиенические мероприятия;

- требуемые режимы работы и поведения населения в зонах риска;

- спасательные и другие неотложные работы в очагах поражения;

- санитарная обработка людей, дегазация, дезактивация и дезинфекция материальных средств, одежды и обуви, зданий и сооружений.

Экобиозащитная техника

Загрязнение среды обитания вредными веществами неуклонно снижает качество потребляемых продуктов питания, воды, воздуха, способствует попаданию в организм человека вредных веществ, что, в свою очередь, сопровождается ростом числа отравлений и заболеваний, сокращением продолжительности жизни, ростом детской патологии и младенческой смертности.

Загрязнение атмосферы или гидросферы может привести к заболеваниям или смерти значительного числа людей

Здоровье населения ухудшается на 60 и 70% из-за низкого качества окружающей среды и продуктов питания; при этом ежегодно от экологических заболеваний на планете умирает 1,6 млн.человек.

Качество среды обитания - это степень соответствия параметров среды потребностям людей и других живых организмов, причём техносфера не должна по качеству значительно отличаться от природной среды.

При проектировании техносферы по условиям безопасности должны быть обеспечены:
- комфорт в зонах жизнедеятельности;
- правильное расположение зон пребывания человека и источников опасности;
- сокращение размеров опасных зон;
- применение экобиозащитной техники;
- применение средств индивидуальной защиты.

Совершенство технической системы по травмоопасности оценивается величиной допустимого риска, который констатирует факт постоянного присутствия потенциального травмоопасного воздействия.

Снижение травмоопасности технических систем достигается их совершенствованием с целью реализации допустимого риска.

Если совершенствование технических систем не удаётся обеспечить предельно допустимые воздействия на человека в зоне его пребывания, то необходимо применять экобиозащитную технику:
- пылеуловители;
- водоочистные устройства;
- экраны;
- ограждения;
- защитные боксы и др.

Принципиальная схема использования экобиозащитной техники показана на рис.2.3.1.

1 - устройства, входящие в состав источника воздействия ВФ;
2 - устройства, устанавливаемые между источником ВФ и зоной деятельности;
3 - устройства для защиты зоны деятельности;
4 - средства индивидуальной защиты.
Рис.2.3.1. Варианты использования экобиозащитной техники

В тех случаях, когда возможности экобиозащитной техники (1,2,3) коллективного пользования ограничены и не обеспечивают ПДК, ПДУ вредных факторов в зоне пребывания людей, используют средства индивидуальной защиты

 

 

2. Рациональная организация труда и отдыха в целях профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда. Требования к профессиональному отбору и проверки знаний работа­ющих. Основы электробезопасности на предприятиях. Планирование мероприятий по охране труда. Номенклатурные мероприятия по охра­не труда. 

В процессе труда на организм человека могут воздействовать разные опасные и вредные производственные факторы. Психофизиологические, подразделяемые на физические перегрузки и нервно-психологические перегрузки. При физическом труде наибольшая нагрузка падает на нервно-мышечный аппарат, органы кровообращения, дыхания и при большой нагрузке оказывает на человека неблагоприятные воздействия, поэтому ручной физический труд необходимо сокращать.

Нормы предельно допустимых нагрузок для лиц моложе 18 лет при подъеме и перемещении тяжестей вручную:

Характер работы показатели тяжести труда	Предельно допустимая масса груза, кг
	Юноши, лет				Девушки, лет
	14	15	16	17	14	15	16	17
Подъем и перемещ. вручную груза постоянно в течение раб. смены	3	3	4	4	2	2	3	3
Подъем и перемещение вручную груза постоянно в течение не более 1/3 рабочей смены:
– постоянно (более 2 раза в час)	6	7	11	13	3	4	5	6
–при чередовании с другой работой (до 2 раз в час)	12	15	20	24	4	5	7	8
Суммарная масса груза, перемещаемого в течение смены:
– подъем с рабочей поверхности	400	500	1000	1500	180	200	400	500
– подъем с пола	200	250	500	700	90	100	200	250

Примечание:

1. Подъем и перемещение тяжестей в пределах указанных норм допускается, если это непосредственно связано с выполняемой постоянной профессиональной работой.

2. В массу поднимаемого и перемещаемого груза включается масса тары и упаковки.

3. При перемещении грузов на тележках или в контейнерах усилие не должно превышать:

- для юношей 14 лет–12 кг; 15 лет–15 кг; 16 лет–20 кг; 17 лет–24 кг;

- для девушек 14 лет–4 кг; 15 лет–5 кг; 16 лет–7 кг; 17 лет–8 кг.

Женщины 18 лет и старше – подъем и перемещение тяжестей при чередовании с другой работой (до 2 раз в час) – 10 кг; постоянный подъем и перемещение тяжестей в течение рабочей смены – 7 кг.

Мужчины 18 лет и старше:

– грузчики – 50 кг постоянно в течение смены;

– др. профессии – 51 кг постоянно в течение смены.

Подъем и перемещение тяжестей массой свыше 15 кг должен быть механизированным. Усилие, необходимое для ручного открытия и закрытия шиберов на течках винтовых контейнеров не должно превышать 6 кгс.

В целях сокращения тяжелого физического труда необходимо производить автоматизацию и механизацию технологических процессов. Однако и длительное однообразное положение тела, например при длительном выполнении однотипной операции, или сидячая, а также работа стоя за пультом также оказывают на организм человека неблагоприятное воздействие. Необходима правильная организация труда и отдыха с чередованием операций, которые позволяют менять позу человека.

В цехах должны быть комнаты отдыха и психофизической разгрузки. Труд рабочих должен быть взаимозаменяем, поэтому рабочие должны иметь несколько профессий и постоянно меняться на различных операциях. Рабочие, занятые на работах с тяжелыми и вредными условиями труда должны проходить мед. осмотры при поступлении на работу, а также периодически ежегодно, через год или раз в три года, в зависимости от профессии и вредности. Рабочие должны быть обучены профессионально, в т.ч. и по вопросам охраны труда и ТБ.

Коллективный договор(между работником и работодателем): составляется ежегодно, в него входят мероприятия, направленные на охрану труда. Отпускаются деньги из расчета 0,25–0,4 от накладных расходов. Составляется с учетом кодекса законов. Предусматриваются ежегодные отпуска, продолжительность рабочего дня, перерывов и время отдыха. Количество сверхурочных часов не более 120 в год и не более 4 в течении 2-х дней. 40 часовая рабочая неделя. 36 часовая для лиц до 18 лет. Отпуска по беременности и родам выдача молока, мыла, лечебно-профилактического питания, спецодежды и спецобуви, средств индивидуальной и коллективной защиты.

Обучение безопасности труда проводится на курсах повышения квалификации. В дальнейшем при проведении инструктажа по охране труда. Вводный инструктаж, первичный, повторный, внеплановый, целевой (при выдаче наряда-допуска).

Инструктаж:

Организация инструктажа возложена на главного инженера и работников службы охраны труда. Два вида инструктажа: вводный (поступающие на работу знакомятся с основными вопросами законодательства о труде, правилами внутреннего трудового распорядка, противопожарными правилами и со спецификой данного предприятия) и на рабочем месте (показывают рабочему безопасные приемы работы, объясняют правила устройства оборудования и др.).

Рабочий должен изучить: правила ТБ; основные причины травматизма; основные требования организации и содержания рабочего места... Периодичность не реже одного раза в год. Неплановые инструктажи при изменении технологии или методики работы, а так же после несчастных случаев. Досрочный инструктаж при переводе на другую работу. Текущие инструктажи по мере необходимости на рабочем месте. Делают отметку в личной карточке и в общем журнале инструктажей по ТБ.

 

Дисциплина «Б.13.5. Строительные материалы» (ПК-8)

1.Классификация строительных материалов и изделий по назначению.(6) Значение строительных материалов для строительной отрасли.(6) Стандартизация и унификация по размерам строительных материалов и изделий.(7)

1. Конструкционные материалы универсального типа: а) природные каменные материалы; б) искусственные каменные материалы обжиговые (керамика, стекло, ситаллы) и безобжиговые на основе вяжущих веществ (бетон, железобетон, строительные растворы); в) металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы); г) полимеры; д) древесные материалы.

2. Строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды, а также для повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта: а) теплоизоляционные; б) акустические; в) гидроизоляционные; г) отделочные; д) антикоррозийные и др.

Строительные материалы – это основа строительства. В общих сметах строительных объектов на стоимость материалов обычно приходится 50-65 %, поэтому экономия при строительстве объекта во многом зависит от эффективности применения строительных материалов и изделий и правильного их выбора.

Технический регламент – нормативный документ, устанавливающий обязательные для применения и исполнения требования к продукции, процессам производства, эксплуатации и другим объектам технического регулирования и принимаемый в целях безопасности граждан, имущества, окружающей среды, животных и растений.

Стандартизация– это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности. Результатом работы по стандартизации является принятие стандарта.

При проектировании, изготовлении строительных изделий и конструкций, возведении сооружений пользуются единой модульной координацией размеров в строительстве (МКРС) на базе основного модуля, равного 100 мм (1М). На практике используют как укрупненные модули (60М, 30М и др.) – при проектировании зданий, так и дробные (1/2М, 1/5М, 1/10М и др.) – при изготовлении строительных элементов.

2. Состав(8) и структура(9) строительных материалов. Связь состава и строения со свойствами материала.(10) Классификация основных свойств материалов.(13) Взаимосвязь структуры и свойств материала.(13)

 

Химический состав строительных материаловопределяет деление их на органические (древесные, битум, пластмассы и т.п.), минеральные (бетон, цемент, кирпич, природный камень и т.п.) и металлы (сталь, чугун, алюминий). Химический состав позволяет судить о других технических характеристиках (биостойкость, прочность и т.п.). Оксиды, химически связанные между собой, образуют минералы, которые определяют минеральный состав материала.

Минеральный составпоказывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в материале. Этот состав непосредственно определяет свойства материала. Например, большее содержание в портландцементе такого минерала, как алит, ускоряет твердение, повышает прочность цементного камня.

Фазовый состав (по агрегатному состоянию) пористого материала характеризует количество твердого вещества (твердой фазы), образующего стенки пор («каркас» материала), и пор, заполненных воздухом (газовой фазой) и (или) водой (жидкой фазой). Соотношение между указанными фазами определяет баланс внутренних сил взаимодействия структурных элементов и во многом свойства материала.

Под структурой или строением материалов как физических тел понимают пространственное расположение частиц разной степени дисперсности и других структурных элементов с совокупностью устойчивых взаимных связей и порядком сцепления их между собой. Кроме того, в понятие структуры входит расположение пор, капилляров, поверхностей раздела фаз, микротрещин и других элементов. В зависимости от уровня изучения структуры выделяют макро- и микроструктуру, а также внутреннее строение вещества, составляющее материал на молекулярном уровне.

Макроструктура материала – строение, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении. Различают следующие типы макроструктуры.

Микроструктура материала – строение, видимое в оптический микроскоп. На микроуровне твердая фаза материала может быть кристаллической и аморфной.

 

Свойства материалов связаны с особенностями их строения и свойствами тех веществ, из которых данный материал построен. В свою очередь строение материала зависит: для природных материалов – от их происхождения и условий образования, для искусственных – от технологии производства и обработки материала.

    Классификация основных свойств.В зависимости от характера работы материала в конструкциях и его взаимодействия с окружающей средой различают: а) физические свойства (удельные и структурные характеристики, гидрофизические, теплофизические, акустические, электрические); б) механические свойства (деформативные и прочностные); в) химические свойства; г) биологические свойства; д) интегральные свойства – долговечность и надежность. Свойства материала всегда оценивают числовыми показателями, которые устанавливают путем испытаний.

 

3. Физические свойства строительных материалов Удельные и структурные характеристики строительных материалов. Их виды и связь с другими свойствами материала. Гидрофизические свойства строительных материалов. Причины разрушения материалов при одновременном действии воды и мороза. Теплофизические свойства строительных материалов, их зависимость от структуры и влажности материала.(13-17)

    Удельные и структурные характеристики– это истинная, средняя и насыпная плотность материала, а также различные виды пористости.

Истинная плотность r (г/см³) – масса т единицы объема V_аматериала в абсолютно плотном состоянии без пор и пустот:

.

Средняя плотность r_о (кг/м³) – масса т единицы объема V_о материала в естественном состоянии вместе с порами и пустотами:

.

Истинная плотность в отличие от средней плотности является достаточно постоянной характеристикой, которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, до изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Насыпная плотность r_н  (кг/м³) – отношение массы материала в насыпном состоянии к его объему. Насыпную плотность определяют для сыпучих материалов (песка, щебня, цемента и т. п.). В ее значении отражается влияние не только пор в каждом зерне, но и межзерновых пустот в рыхлонасыпанном объеме материала.

Пористость – относительная величина (обычно в процентах), показывающая, какая часть объема материала занята внутренними порами или пустотами (пустотность). Поры представляют собой ячейки, не заполненные твердым веществом (по величине до нескольких миллиметров).

Различают общую, открытую и закрытую пористость. Общая пористость вычисляется по формуле

.

Открытая пористость П_оопределяется по водопоглощению (см. ниже). Закрытая пористость П_з равна разности П и П_о.

Общая пористость колеблется в широких пределах: от 0,2-0,8 % – у гранита и мрамора, до 75-85 % – у теплоизоляционного кирпича и ячеистого бетона и свыше 90 % – у пенопластов и минеральной ваты.

Гидрофизическиесвойства – это свойства строительных материаловпо отношению к действию воды (гигроскопичность, влажность, водопоглощение, влажностные деформации, водопроницаемость, водостойкость, а также морозостойкость – при одновременном действии воды и мороза).

Гигроскопичностью называют свойство пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

Влажность характеризует относительное содержание воды в материале в процентах.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Величина водопоглощения зависит от структуры материала, и прежде всего от открытой (капиллярной) пористости. Различают водопоглощение по массе В_м (%),

,

и водопоглощение по объему В_о (%),

, где m_нас – масса образца, насыщенного водой, г; m_сух – масса сухого образца, г; V_о – объем образца, см³; r_в – плотность воды, 1 г/см³.

Влажностные деформации – это усадка и набухание. Усадка (усушка) – уменьшение объема и размеров материала при его высыхании. Набухание (разбухание) – увеличение объема и размеров материала при его увлажнении. Оно происходит вследствие расклинивающего действия воды и уменьшения капиллярных сил.

Водопроницаемость – способность материала пропускать воду через свою толщу. Характеризуется величиной коэффициента фильтрации   К_ф (м²/ч), который определяется количеством воды, прошедшим через   1 м² площади в течение 1 ч при постоянном давлении.

Водонепроницаемость – способность материала не пропускать воду, и она связана с коэффициентом фильтрации обратной зависимостью. Для бетона водонепроницаемость характеризуется марками W 2, W 4, … W 20, Водонепроницаемость повышается при уплотнении материала и уменьшении капиллярных пор.

Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения К_р, который вычисляется по формуле

     , где R_нас – предел прочности на сжатие в насыщенном водой состоянии, МПа; R_сух – предел прочности на сжатие в сухом состоянии, МПа.

К неводостойким материалам относят материалы с К_р менее 0,6, к ограниченно водостойким – материалы с К_р не ниже 0,6, а к водостойким – материалы с К_р не ниже 0,7 (0,8 – для гидротехнических сооружений и фундаментов).

Морозостойкость – способность материала выдерживать многократное и попеременное замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии. Морозостойкость количественно оценивается маркой по морозостойкости. Установлены марки по морозостойкости: тяжелого бетона – F 25- F 1000, керамического и силикатного кирпича – F 15- F 50 и т.д.

Теплофизические свойства характеризуют отношение материала к действию тепла.

Теплопроводность – способность материала передавать тепло от тела с большей температурой к менее теплому. Характеризуется коэффициентом теплопроводности l (Вт/(м × °С), который равен

, где Q – количество тепла, Дж; d – толщина материала, м; А – площадь сечения, м²; (t₁ ^­_ t₂) – разность температур, °С; Т – продолжительность прохождения тепла, с.                

Термическое сопротивление R, (м² × °С)/Вт, конструкции толщиной d равно

.

Теплоемкость определяется количеством теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1 °С. С повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает, так как вода имеет теплоемкость 4,19 кДж/(кг ×  °С).

Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное влияние высоких температур под нагрузкой.

Огнестойкость – способность материала выдерживать кратковременное воздействие открытого огня. Различают материалы: несгораемые, т.е. которые не горят и не поддерживают горение (бетон, металл, керамика); трудносгораемые, т.е. которые при воздействии огня горят (тлеют), а при удалении огня прекращают горение (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина); сгораемые (древесина, полимерные материалы).

4. Механические свойства строительных материалов. Деформативные свойства: упругость и пластичность, хрупкость и вязкость. Формы разрушения. Прочность. Определение пределов прочности на сжатие, растяжение и растяжение при изгибе. Методы оценки прочности без разрушения образцов.(17-20)

Механические свойства характери­зуют способность материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям под влиянием силовых, тепловых, усадочных или других воздействий.Деформативные свойства.Упругость – свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Модуль упругости Е (МПа) вычисляется из закона Гука:

, где Р_разр – разрушающая сила, H; A – площадь сечения до испытания, мм².

Пластичность – свойство материала при нагружении в значительных пределах изменять размеры и форму без образования трещин и разрывов и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Пластическая деформация, медленно нарастающая длительное время (месяцы и годы), при нагрузках, меньших тех, которые способны вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования – ползучестью.

Релаксация – свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформации зафиксирована и остается неизменной. Хрупкость – свойство материала под действием нагрузки разрушаться без заметной пластической деформации.

Прочностные свойства – это свойства материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием нагрузки или других факторов. Предел прочности на сжатие R_сж (МПа) равен максимальному сжимающему напряжению, вызвавшему разрушение материала, т.е.

,

где Р_разр – разрушающая сила, H; A – площадь сечения до испытания, мм².

По той же формуле определяют предел прочности на растяжение для тех материалов, которые сопротивляются растягивающим напряжениям и деформациям (древесина, металлы и т.п.).

Для многих материалов (бетон, кирпич, древесина и др.) определяют предел прочности на растяжение при изгибе R_изг (МПа) по формулам:

^_ при одном сосредоточенном грузе, расположенном посереди­не образца-балочки прямоугольного сечения (рис.3а):

;

 

^_ при двух одинаковых грузах, расположенных на одинаковом расстоянии от середины балочки (рис.3б):

 

, где Р_разр – разрушающая нагрузка, Н (кгс); l ─ расстоя­ние между опорами балочки, мм (см); a  ─ рас­стояние между двумя грузами, мм (см); b и h ─ ширина и высота балочки в поперечном сечении, мм (см).

Твердость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого, материала. Твердость каменных материалов, стекла оценивают с помощью шкалы твердости Мооса Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность) – свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Сопротивление истиранию – свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Это свойство характеризуется истираемостью – потерей массы при истирании образца на кругах истирания, отнесенной к его площади (г/см²). Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Это свойство определяют при испытании образцов в полочных барабанах.

 

5. Горные породы как основное минеральное сырье для производства строительных материалов. Классификация горных пород по условиям образования.(22) Вторичные техногенные сырьевые ресурсы.(32) Магматические,(22) осадочные(26) и метаморфические породы.(31) Области применения горных пород как сырьевой базы производства строительных материалов.

Основным природным сырьем для производства строительных материалов являются горные породы. Их используют для изготовления керамики, стекла, металла, неорганических вяжущих веществ. Горные породы – это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся в результате физико-химических процессов. Минералы – это вещества, являющиеся продуктами физико-химических процессов в земной коре и обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физико-механическими свойствами. По условиям образования горные породы разделяют на три основные группы.

Магматические (первичные) горные породы образовались при охлаждении и отвердевании магмы.

Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате естественного процесса разрушения первичных и других пород под влиянием механического, физического и химического воздействия внешней среды.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате последующего изменения первичных и вторичных пород, связанного со сложными физико-химическими процессами в земной коре (давлением, температурой и т.п.).

Магматические горные породы

Они могут быть: а) глубинными (интрузивными); б) излившимися (эффузивными). Глубинные – это породы, образовавшиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре. Излившиеся породы образовались при вулканической деятельности, излиянии магмы и ее затвердении на поверхности. Главные породообразующие минералы– кварц (и его разновидности), полевые шпаты, железисто-магнезиальные силикаты, алюмосиликаты. Кварц, состоящий из кремнезема (диоксида кремния SiО₂) в кри­сталлической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает: исключительно высокой прочностью (при сжатии до 2000 МПа); высокой твердо­стью, уступающей только твердости топаза, корунда и алмаза; высокой кислотостойкостью и вообще химической стой­костью при обычной температуре; высокой огнеупорностью (плавится при температуре 1700°С). Цвет кварца чаще всего молоч­но-белый, серый. Полевые шпаты – это самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой, так же как и кварц, светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т.п.). В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее рас­пространены оливин, пироксены (например, авгит), амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего замещающие оливин, – серпен­тин, хризотил-асбест. В группе алюмосиликатов наиболее распространены слюды: обыкновенные – мусковит (почти бесцветный), флогопит и биотит (темного цвета); гидрослюды – гидромусковит, гидробиотит. Глубинные (интрузивные) горные породы. При медленном остывании магмы в глубинных условиях воз­никают полнокристаллические структуры. Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом, отличающимся высоким содержанием кварца (25-30 %), натриево-калиевых шпатов (35-40 %) и плагиок­лаза (20-25 %), обычно небольшим количеством слюды (5-10 %) и отсутствием сульфидов. Граниты имеют высокую механическую прочность при сжатии – 120-250 МПа (иногда до 300 МПа).Излившиеся (эффузивные) горные породы.Магматические породы, образовавшиеся при кристаллизации магмы на небольших глубинах и занимающие по условиям зале­гания и структуре промежуточное положение между глубинными и излившимися породами, имеют полнокристаллические неравномернозернистые и неполнокристаллические структуры. Кварцевые порфиры по своему минеральному составу близки к гранитам. Их прочность, пористость, водопоглощение сходны с показателями этих свойств, присущими грани­там. Но порфиры более хрупки и менее стойки вследствие нали­чия крупных вкраплений. К плотным излившимся породам относят андезиты, базальты, диабазы, трахиты, липа­риты. К пористым излившимся породам относят пемзу, вулканиче­ские туфы и пеплы, туфолавы. Пемза представляет собой пористое вулканическое стекло, об­разовавшееся в результате выделения газов при быстром засты­вании кислых и средних лав. Цвет пемзы белый или серый. Вулканический пепел – наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Вулканические туфы – горные породы, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений: пепла, пемзы и других, впоследствии уплотненных и сцементированных. Туфолава – горная порода, занимающая промежуточное поло­жение между пеплом и туфом.

Осадочные горные породы

Осадочные породы в зависимости от условий их образования делят на три подгруппы: а) обломочные породы или механи­ческие осадки – рыхлые (гравий, глины, пески), остав­шиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой, льдом (ледниковые отложения) или ветром (эоловые отло­жения); сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии), зерна которых сцементиро­ваны различными природными «цементами»; б) химические осадки (гипс, известняк и др.), образо­вавшиеся из продуктов разрушения пород, перенесенных водой в растворенном виде; в) органогенные породы, образовавшиеся из остатков некоторых водорослей и животных (скелеты губок, ко­раллов, раковины и панцири ракообразных и др.); к органоген­ным породам относятся мел, известняк-ракушечник, диатоми­ты.

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 392; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!