Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Свойства строительных материалов в примерах и задачах

..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
8.99 Mб
Скачать

121

Рис. *Ю. Заключительная часть схематического решения задачи примера 25 (нахождеш.^* округлённых пунктиром характеристик показано в начальной части схематического решения на рис. З У )

122

Л Ф = « ф Ч Т ф = ° ’ 1 6 9 х 1 0 - 6 х 2 3 0 0 х 6 0 0 -

= 0,233 [В т/(м .°С )] .

Коэффициент средней теплопроводности минераловатной плиты, исходя иэ формулы (61),

ь

:

 

А м = г

_

J Q 2 ,5 ------0 ,0 7 0 [В т/(м • °С)] .

у

750 х 2 0 0

м О м

Полное термическое сопротивление стеновой панели и коэффициент её теплопередачи

Сопротивление передаче теплоты в проводящем материале панели по фор­ муле (40) складывается иэ термических сопротивлений каждого из её слоёв, то есть

R п = R os + R + R ф + R М + R БН =

 

5о,

+

86В

5 ,

 

 

&6н

 

-■■■ +

 

 

 

+■ ■—

 

 

 

 

 

V

 

 

К

\

 

0,0002

 

 

 

0,075 + 0,050

+

2*М!

= o.ooi +

а —

• ■f 0-°80 +

0,233

0,070

 

0,175

 

1,156

 

 

1,156

 

 

+ 0,321

+ 0,714

+ 0,035 = 1,140

(м2 -°С/Вт).

 

Температура Кельвина воздуха в фотолаборатории

 

 

 

Т

вв

=

2 7 3

+ t„ .

= 273 + 20 =

293 (К),

 

 

 

 

 

вв

 

 

 

 

Температура Кельвина внутренней поверхности наружной стеновой панели

Твм = 2 7 3 + t BM = 273 + 14,1 = 287,1 (К).

Коэффициент излучения внутренней поверхности наружной стеновой па­ нели, оклееной обоями, по формуле (48)

Смо6 = е0БС0 = 0,930 X 5,67 = 5,273[Вт/(и2 - К4)].

Коэффициент излучения поверхностей, ограждающих наружные стеновые панели, принимаем равным коэффициенту излучения Смо , так как

все стены оклеены обоями (другие поверхности в расчёт не принимаем):

СК -

СМ0 Б = 5,273 [ВтАм2 - К4 ) ] .

123

Коэффициент теплоусвоения излучением наружной стеновой панели по формуле (4 7 )

или 4,811 В т/(м ^ -°С ).

Разность температур воздуха в фотолабории и внутренней поверхности

наружной стеновой панели

 

A t = Ч в ~ Ч м = 2 0 " 1 4 , 1

5 ’9 ( °С )-

Коэффициент теплоусвоения конвекцией наружной стеновой панели по

формуле

(45)

 

с ^ ук

= 1 , 6 6 V T T

= 1 , 6 6 V 5 ,9 = 3,000 [ВтАм2 • °С )] .

Коэффициент теплоусвоения наружной стеновой панели по формуле (43)

oCy = oCVL. + = 3,000 + 4,611 = 7 ,8 Н [ВтАм2 - ° С )] .

Сопротивление передаче теплоты у поверхности её усвоения стеновой

панелью по формуле (41)

 

 

 

R

= -L = — I— = 0 ,1 2 8 (М2 -°С /В т).

 

у

оСу

 

7,811

Относительная

скорость зет^а

 

 

V

=

^ £ 2

=

^ а 5 .

Vo

 

V БВ

 

1

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

наруълой поверхности стеновой

ьанели

по формуле (49)

 

 

 

 

0,64

7 ,7 х

50 »6 4

21,569[Вт/ ( м2-°С>].

ок

°^ОКБ Ч>

\гь

Температура Кельвина наружного воздуха

ТНВ = 2? 3 + t НВ = 273 + (-40) = 233 (К).

Температура Кельвина наружной поверхности стеновой панели

т

= 273 + t

 

= 273 + (-38) = 235 (К ),

I,

нм

 

 

 

Коэффициент излучения наружной бетонной поверхности стеновой пане­

ли по формуле

(48)

С„ Б

0,448 х 5 ,67 = 2,540 [Вт/(ы 2 • К4 )] .

=

Коэффициент теплоотдачи излучением наружной стеновой панели по формуле (50)

оСо л

 

Г/ 2 3

 

 

'нв

2,540

5 \4

ГЩ)ч ю о , }

 

L \

Ю0 )

= 1,302 [ВтАм2 - К)]

 

235

-

233

или 1,302 ВтАм2 - °С ).

Коэффициент теплоотдачи наружной стеновой панели

<*0=

^ОК

+

°^ОЛ = 21,569

+ 1,302 = 22,871 [В т/(м 2 • °С)] .

Сопротивление передаче теплоты у поверхности её отдачи стеновой панелью по формуле (42)

R

.

_

_ 1 ___

0,044 (м2

-°С /В т),

оС

22,871

 

 

 

Полное термическое сопротивление стеновой панели по формуле (39)

RCT = Ry

+

Rn

+

Ro

= 0,128

+ 1,140

+ 0,044

=

 

 

 

 

 

 

 

= 1,312

2 • °С /В т).

 

Коэффициент теплопередачи наружной стеновой панели по формуле

(38)

k Tn

=

R**

=

1,312 - 1

= 0,762 [В тА м 2

-°С )] .

Распределение температур по толщине стеновой панели

 

 

 

 

и другие

показатели

 

 

 

 

Плотность теплового

потока,

проходящего

через наружную стену

фото­

лаборатории,

по

формуле

(53)

 

 

 

 

 

 

 

125

=

J £ ------ =

20,- { г Щ . 45,73 (Вт/и^).

^

о

1,312

 

ст

 

Температура на внутренней поверхности внутреннего слоя бетона сте­

новой панели

по формуле (54)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& ..) * » - « • ’ » *

 

 

 

 

 

х

(0,128

+ 0,001)

-

14,1

(°С ).

 

Температура на внутренней поверхности слоя цементного фибролита

стеновой панели по формуле (54)

 

 

 

 

 

 

 

t„=

Ч в ~ я ( РУ+ Ros +

R6B)

= 20

-

45,73 х

 

 

 

 

 

x

(0,128

+ 0,001

+

0,069)

= 10,9 (°C ).

Температура на внутренней поверхности слоя минераловатной плиты

стеновой панели по формуле (54)

 

 

 

 

 

 

 

=

t BB

"

Я ( Л

+

R06+ RBB + R e p )

=

 

 

 

= 20>- 45,73 х (0,128 + 0,001 +

0,069

+ 0,321)

= - 3 ,7

(°С ).

Температура на внутренней поверхности наружного фактурного слоя

бетона стеновой панели по формуле (54)

 

 

 

 

 

*бн =

Ч е

'

Я C R y +

R 0 B + R BB +

К ф + 0

=

 

 

= 20 - 45,73

х

(0,128

+ 0,001 +

0,069

+ q32I +

0,714)

= -3 6 ,4 (°С ).(

График изменения температуры по толщине стеновой панели строим по

точкам, данным в условии задачи и установленным в ходе её решения

(см. рис. 3 8 ). Кроме рассмотренного способа, температуры между от­ дельными слоями панели могут быть также определены из условия, что

температурный перепад в каждом слое ограждения пропорционален егг термическому сопротивлению.

Площадь наружной

стены

фотолаборатории

 

S

=

-6 К

=

5 ,2 x 2 ,05

= 14,82 (м2 ) .

Тепловой поток, направленный через

стену из

помещения фотолаборато­

рии наружу

здания,

по формуле

(52)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

14,82

х

45,73

 

» 677,7

(В т).

 

 

 

Количество передаваемой через наружную стену фотолаборатории тепло­

ты за одни

сутки

(фактически теряемой те*шоты)

по формуле

 

(51)

 

 

 

а

= хЧ GI* т п

 

 

86400

х

6 7 7 /

 

58555000

(Дк)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или 58,56

МДж.

 

Потребное количество угля, способного при

сожжении обеспечить

в фото­

лаборатории устойчивую температуру +20 °С в течение^одних суток,

 

 

 

 

 

гг\

_

J L

_

58,56

=

2

(к г).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а ,

 

 

29,28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О т в е т

 

график изменения температуры по

толщине наружной

стеновой панели представлен на рис.

38*

коэффициент теплопередачи

стеновой

панели -

0,762

Вт/(м^ • °С);

 

для

поддержания

в фотолабора­

тории устойчивой температуры +20 °С требуется

ежесуточно

сжигать

2 кг угля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАЧИ

ДЛЯ САМХТОЯШЬНОГО

 

РЕШЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

Задачи по

свойствам,

характеризующим особенности

 

 

 

 

 

 

физического

строения

материалов

 

 

 

 

 

 

I .

 

 

Масса зерна

туфового

щебня

в

сухом

состоянии

-

100 г . После

покрытия этого зерна парафином с истинной

плотностью 0 ,9

г/см^ масса

его при гидростатическом взвешивании (в воде) составила 46 г . Опреде­

лить среднюю плотность

туфа,

 

есл i известно,

что

на

парафинирование

израсходовано

1,17 г парафина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 . Известно, что масса осколка витринного стекла толщиной 6 мм

составляет

183 г

 

на воздухе

 

и 109

г

в воде

при

гидростатическом

взвешивании. Определить поверхностную плотность этого стекла.

3 . Установить среднюю и линейную плотности пороизола, использу­

емого для

герметизации швов наружных стеновых панелей, если известно/

что диаметр

исследуемого

образца

этого

 

материала

б виде

не­

большого

обрезка

неправильной

геометрической

формы

составляет с

40 мм, масса егб на воздухе - 22,62

г ,

масса

парафинированного об­

разца

на

воздухе

-

24,45 г,

 

масса

 

 

парафинированного

об­

42?

разца в воде при гидростатическом взвешивании

-5 2 ,9 5

г , истинная

плотность

парафина - 0

,915 г/см 3 .

 

 

4 .

Определить

марку керамзита, если известно, что

этот керамзит

характеризуется межзерновой пустотностью 4 7,8 %%пористостью зёрен -

- 59,7 %и

истинной плотностью - 2,61 г/см3 .

 

5 .

Суммарное содержание межзерновых пустот и пор зёрен щебня из

вспученного обсидиана, точно соответствующего марке 300, составляет

87,34 %от

объёма этого щебня в насыпном состоянии. Определить меж­

зерновую пустотность щебня и пористость его

зёрен в отдельности, ес­

ли известно, что средняя плотность их - 484

кг/м3 .

6 .

Определить пористость зёрен из вспученного обсидиана и его

насыпную плотность в теплоизоляционной засыпке, если известно, что

коэффициент упаковки этой засыпки составляет

0,127, средняя плот­

ность вспученных зёрен - 484 кг/м3, а межзерновая их пустотность - - 38,02 %0

7 0 Для теплозащиты технологического оборудования использовался

керамзит, которым были заполнены специальные пазухи общим объёмом 2,185 м3. Определить коэффициент упаковки теплоизоляционной засыпки и её*вес, если известно, что средняя плотность и пористость зёрен керамзита соответственно равны 1,052 г/см 3 и 59,7 Й» а межзерновая

пустотность керамзита в пазухах доставила 47,8 %.

8 в При дозировке песка и щебня в соотношении I 1,957 по объёму

была получена песчано-щебёночная, смесь с максимально возможным зна­ чением насыпной плотности - 1894 кг/м3 . Определить долю песка по массе в смеси заполнителей, а также насыпную плотность песка и щебня, если известно, что эти заполнители изготовлены из отвального домен­

ного шлака со средней плотностью 2525 кг/м3 . Условно считать, что в полученной смеси зёрна песка не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня.

9 .

Известно, что песчано-щебёночная смесь из дроблёного отваль­

ного доменного шлака достигла максимального значения насыпной плот­

ности 1894

кг/м3 , когда в ней доля песка с насыпной плотностью

1290 кг/м3

составила 3 4 ,8 %по массе. Определить межзерновую пустот­

ность песка, щебня и приготовленной иэ них песчано-щебёночной смеси

условно считая при этом, что в полученной смеси зёрна

песка не ока­

зывают расклинивающего действия назёрна щебня.

 

Ю. При каком соотношении по массе между песком

и щебнем может

быть получена песчано-щебёночная смесь с максимально

возможной меж­

зерновой пусто^ностью, если известно, что песок и щебень изготовле­

ны путём дробления отвального доменного шлака со средней плотностью

2525 кг/м3 , а насыпная плотность песка и щебня составляет соответст­

венно 1290 и 1235 кг/м3 ? Определить межзерновую пустотность такой

смеси условно считая при этом, что зёрна песка в ней не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня»

II» Из отвального доменного шлака надроблены песок и щебень с межзерновой пустотностью соответственно 48,91 и 51,09 %* В результа­

те перемешивания 659 кг песка с I щебня получена песчано-щебёноч­

ная смесь с максимально возможной насыпной плотностью» Определить долю щебня по массе в этой смеои заполнителей, а также насыпную плотность песка, щебня и приготовленной на их основе песчано-щебё­ ночной смеси. Условно считать, что в полученной смеси зёрна песка не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня»

12. Из отвального доменного шлака с истинной плотностью

2,985 г/см 3

и средней плотностью 2525 кг/м**

изготовлены заполнители

для тяжёлого

бетона: п’есок с насыпной плотностью 1290 кг/м** и щебень

с насыпной плотностью 1235 кг/м**. При каком

соотношении по объёму

между песком

и щебнем может быть получена иесчано-щебёночная смесь

с максимально возможной насыпной плотностью? Определить насыпную плотность такой смеси и пористость зёрен шлакового заполнителя. Условно считать, что в полученной смеси зёрна песка не оказывают расклинивающего действия на зёрна щебня.

 

 

13. Установлен расчётный номинальный состав бетонной смеси на

I

м3 ,

в которой

соотношение между цементом, песком и щебнем состави­

ло

по

массе I

1,2 : 2 ,4 при цементно-водном отношении 2 ,5 . В про­

цессе корректировки состава бетонной смеси по консистенции в опытный замес были добавлены I кг песка и 2 кг щебня, после чего была достиг­

нута требуемая консистенция, а фактическая’средняя плотность бетон­ ной смеси составила 2421 кг/м3 . Установить фактический состав бетон­ ной смеси на I м3 по массе Сс округленном до целых чисел), если из­

вестно, что на опытный замес было израсходовано материалов в общей сложности 23 кг.

14. Установить в бетонной смеси расчётное соотношение по массе между цементом, песком, щебнем и водой, если известно, что приготов­ ленная по расчётной дозировке бетонная смесь корректировалась по консистенции путём дополнительного введения в опытный замес 660 г цемента и 330 г воды, после чеч> объём этого замеса достиг 7 л, а о

429

фактическая дозировка

 

о

 

материалов на I м° смеси составила: цемент -

- 380

кг, песок - 600

кг, щебень - 1200 кг, вода -

190 кг.

15.

Доказать справедливость предложенной Ю.Л.Гречка формулы

(1 8 0 ),

дающей

возможность установить долю мелкого заполнителя по

массе

*2

в смеси

ет'о с

крупным заполнителем,

исходя из усло­

вия достижения

в этой

смеси

минимальной межзерновой

пустотности:

 

 

Рим

О

-

Р н к )

(130)

 

=

 

 

 

 

 

 

 

Рнм ^ Хк

Рнк)

+

pH* Хк

 

где

-

насыпная плотность

мелкого

заполнителя,

О

кг/м ;

 

J н м

 

 

 

 

 

о

-средняя плотность зёрен крупного заполнителя, кг/м ;

Рнк “ насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м^ (раскли­ нивающим действием з*рен мелкого заполнителя на зёрна -срупного за­ полнителя пренебречь).

16. Доказать справедливость предложенной Ю.Л.Гречка формулы ( I 8 J), дающей возможность установить насыпную плотность смеси из

мелкого и крупного заполнителей р*н с , кг/м°, исходя из усло­ вия достижения в этой смеси минимальной межзерновой пустотности:

 

 

Рнм

 

- Рнк )

+ Рнк^к

( 181)

 

 

рнс

 

Гк

 

 

 

 

 

 

 

где

 

р нм - насыпная плотность

мелкого

заполнителя,

кг/м~:

у'к

-

средняя плотность

зёрен

крупного

заполнителя,

кг/м'3;

р ик

-

насыпная плотность

крупного заполнителя, кг/м^ (расклини­

вающим действием зёрен мелкого заполнителя на зёрна крупного запол­

нителя пренебречь).

Г7. Доказать справедливость предложенной Ю.Л,Гречка формулы (1 8 2 ), дающей возможность установить усреднённый показатель сред­

ней плотности зёрен смешаннсго гэ разных каменных материалов запол­

нителя

у сп #

кг/м^,

исходя из условия достижения в этой сме­

си минимальной межзерновой

пустотности:

Гм [Рим 0 -Р нк)+рн кГ к]

( 182)

Хсп

Рнм ( V K “ Рнк ) + Рнк 5Гм

130

где

-

средняя плотность зёрен мелкого заполнителя,кг/м3 ;

рнасыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м3 ; У” -

средняя плотность зерен крупного заполнителя,

кг/м ;

р нк - на­

сыпная плотность крупного заполнителя, кг^м3

(расклинивающим дей­

ствием зёрен мелкого заполнителя на зёрна крупного заполнителя пренебречь).

18. Доказать справедливость предложенной Ю,Л,Гречка формулы (183), позволяющей устанавливать минимальную межзерновую пустотность ^ пмк двухфракционной смеси из всех возможных вариантов смесей с различными соотношениями в них мелкого и крупного запол­ нителей из одного и того же каменного материала:

 

 

 

 

()Гмк • Рим ) Q ймк * р н к )

 

 

 

 

 

 

Vггмк

 

 

 

(183)

 

 

 

 

' М К

 

 

 

 

где

 

-

средняя плотность зёрен мелкого и крупного запол­

нителя

из

одного и того же каменного

материала,

кг/м ,

р нм

-

насыпная плотность медного заполнителя, кг/м3 ;

р нк

-

насып­

ная плотность

крупного заполнителя,

кг/м3 (расклинивающим действи­

ем зёрен мелкого заполнителя на зёрна крупного заполнителя пренеб­

речь) .

 

 

о

 

 

 

 

 

 

19.

 

теплоизоляционного

материала спосо­

 

 

Для изготовления I м

бом объёмного омоноличивания требуется фракционированный вспучен­

ный обецдиан: крупной фракции со средней плотностью зёрен

400

кг/м3-

-

280

кг,

средней фракции со средней плотностью зёрен 500 кг/м** -

-

1 2 0

кг,

мелкой фракции со средней плотностью зёрен 600 кг/м3 -

-

30 кг.

Установить насыпную плотность каждой фракции

вспученного

обсидиана и межзерновую пустотность смеси из всех этих фракций (возможную взаимную раздвижку зёрен в процессе их омоноличивания не учитывать).

20. При изготовлении теплоизоляционного материала способом

объёмного омоноличивания использовался вспученный обсидиан трёх фракций: крупной, средней и мелкой. Обсидиан крупной фракции харак­

теризовался насыпной плотностью 280 кг/м3 и средней

плотностью

-

- 400 кг/м3 ; обсидиан

средней фракции характеризовался

насыпной

плотностью 400 кг/м3

и средней плотностью -

500 кг/м

,

обсцпиан

мелкой фракции характеризовался насыпной плотностью

500

кг/м3

и

средней плотностью -

600 кг/м3 . Определить

насыпную

плотность

сме­