Свойства строительных материалов в примерах и задачах

181

песчаник с пределом прочности на сжатие 123 МПа, коэффициентом

конструктивного

качества

при сжимающих воздействиях 50 МПа и коэф-

t температуропроводности в сухом состоянии

; средние удельные теплоёмкости воды, цемента.

растворов хлористого натрия и хлористого кальция соответственно

равны 4 ,2 1 ; 0 ,9 2 ; 3,34

и 2,76 кДж/(кг

• °С).. Возможными теплопоте-

рями в процеосе

приготовления бетонной

смеси пренебречь.

лась бетонная

смесь с прот ивоморозными добавками. В соответствии

с дозировочной

таблицей на I

смеси использовали: песок - 640

кг,

щебень - 1280

кг, 23 #-ный раствор хлористого натрия с относитель­

ной истинной плотностью 1,172 -

41,55 л, 31 #-ный раствор хлористо­

го кальция с относительной истинной плотностью 1,293 - 11,98 л,

портлавдцеменг

и воду при водоцементном отношении 0 ,5 . Выход бетон­

ной смеси в используемом смесителе при полной его загрузке сост

в-

ллл 500 л . Дозировка воды в смеситель производилась в подогретом

до 50 °С состоянии в количестве 35 кг. Определить температуру и

температуре 20

°С,

где и хранились применяемые солевые растворы;

%

песок и щебень

подавались с

влажностью соответственно 3,25 и 1,64

по массе из неотапливаемого

склада с устойчивой положительной тем­

пературой 5 °С

(в этом складе хранился и цемент); в качестве исход­

ной породы для заполнителей использовался песчаник с пористостью

8,89 % истинной плотностью

2,7 г/ы? и коэффициентом средней тем­

пературопроводности

в сухом

состоянии 0,531 х 1СГ^ м^/ч; средние

,

хлористого кальция

составляли соответственно 4,21^ <9*92; 3,34 и

2,76 кДж/(кг • °С).

Возможными теплопотерями в процесса приготовле­

ния бетонной смеси

пренебречь.

ментный раствор;

- температура

внут­

реннего воздуха,

t„ r - температура

наруж­

ного воздуха

— *+•------------

н— -

ра воздуха: в конторе

+ 18,0 °С, снаружи

здания

-2 7 ,0 °С. .Темпе­

ратура на поверхности стены: внутренней

+11,6

°С,

наружной

-2 5 ,8

°С. Внутренний

слой декоративного

известково-цементного раст­

вора

характеризуется

средней плотностью

1700 кг/>?,

средней удель­

24,81

% относительной лучеиспускательной способностью 0 ,6 0 . Учесть,

что в

наблюдаемый отрезок времени скорость ветра находится на уров­

не 10

м/с, скорость

перемещения воздуха при безветрии - I м/с,

коэф­

фициент теплоотдачи

конвекцией наружной стены при безветрии -

- 7 ,7

Вт/(к£ • °С),

коэффициент излучения абсолютно чёрного тела

-

водность

которого

постоянна в любом его поперечном сечении. Извест­

но, что

температура воздуха:

в зрительном зале

+ 1 6 ,0 °С, снаружи

здания

- 3 2 ,0 °С. Температура

на поверхности стены: внутренней

+ 9 ,0 °С,

наружной

- 3 1 ,0 °С. Внутренний слой декоративного

извест­

ково-цементного раствора характеризуется средней плотностью

1600 кг/ \ ? , средней удельной

теплоёмкостью 837

Дж/(кг • °СЗ,

показа­

7 ,5

МПа. Пенобетон, заполняющий

специально

оставленное для него

пространство

в кирпичной

кладке,

характеризуется коэффициентом сре­

дней

тепловой

активности

324 Дж/(м2 с0#

°С), средней удельной

теплоёмкостью

837 Дж/(кг • °С). Наружный слой цементного

раствора

характеризуется коэффициентом морозостойкости по водоусвоению

0,8 4 ,

вод опоглощаемостью по объёму 23,94

% закр гой

пористостью

1,08

%9 истинной плотностью

2,62 г/ск г,

относительной

лучеиспуска­

тельной способностью 0 ,5 8 .

Коэффициент теплопередачи

рассматривае­

мого

ограждения - 0,9734 Вт/(»г • °С ). Учесть, что

в наблюдаемый

отрезок времени скорость ветра находится

на уровне

16

м/с,

окорость

перемещения воздуха при безветрии - I м/с,

коэффициент теплоотда­

чи конвекцией наружной стены при безветрии

- 7 ,7 Вт/(к£

°С), коэф­

фициент излучения абсолютно

чёрного тела

- 5,67 Вт/(м^* К**).

213.

Определить коэффициент теплопередачи глухой

наружной

данных. Температура

воздуха: в раздаточном зале столовой

+16,0 °С,

за пределами здания

столовой

*-23,0 °С. Температура

на

поверхнос­

тях

стены,

размеры

которой составляют 4 ,2 х 9 ,0

м

внутренней

+10,5 °С,

наружной

-21,5 °С. Гипсоопилочная плита характеризуется

поверхностной

плотностью 70

кг/м^, пределом прочности

на

сжатие

2,1

МПа,

коэффициентом конструктивного качества

при сжимающих воз­

действиях 3 ,0

МПа,

средней удельной теплоёмкостью 1,05

кДж/(кг*°С),

коэффициентом средней температуропроводности 0,317

х 10"°

к г/с,

степенью

черноты 0 ,7 9 . Воздушная прослойка характеризуется

коэффи­

циентом

средней теплопроводности 0,166 Вт/(м ‘ °С). Кладка

из

кера­

мического кирпича на лёгком цементном растворе характеризуется

коэффициентом средней температуропроводности 0,528 х 1(Г^

м^/с,

коэффициентом средней тепловой активности 1120 Дж/(*Я с0 ,5 • °С),

пределом прочности

на сжатие 15,75 МПа, коэффициентом конструктив­

ного качества

при сжимающих воздействиях 9 ,0 МПа. Фактурный цемен­

т у й

ра.твор

на

наружной

поверхности стены характеризуется

истин­

ной

плотностью

2,64

г/см

, водонасыщаемостью по

объёму 30

%\ зак-

ностью 0 ,6 0 . Учесть,

что в наблюдаемый период времени

окорость

ветра находится на уровне 5 м/с,

скорость перемещения

воздуха при

безветрии - I

м/с,

коэффициент теплоотдачи конвекцией наружной

стены

при безветрии

- 7 ,7

Вт/(м^

°С),

коэффициент

излучения абсо^

лютно

чёрного

Тела -

5,67

Вт/(ьг

К4*),

теплотворная

способность

214. Наружная глухая стена (см.

рис. 42) процедурного кабине­

та поликлиники

имеет размеры 3 х 6 м

и характеризуется коэффициен­

том теплопередачи 0,7892 Вт/(к£ • °С),

Определить, сколько теплоты

должно ежечасно

выделяться

радиаторами водяного отопления, чтобы

компенсировать

теплопотери

через эту

стену; построить кривую распре­

щей способности

гипсоопилочной плиты, являющейся внутренним

слоем

ограждения,

если

известны

следующие данные. Температура воздуха в

процедурном

кабинете

+20,0 °С, за

пределами здания поликлиники

-15,0 °С. Температура на

поверхностях стены: внутренней

+15,7 °С,

наружной

-1 4 ,0

°С. Гипсоопилочная

плита характеризуется

поверхност­

ной плотностью 78 кг/к£,

коэффициентом средней температуропровод­

ности 0,315 х 10"^ м^/с,

коэффициентом средней теплопроводности

0,23 Вт/(м • °С), степенью

черноты 0 ,8 0 . Воздушная прослойка

характе­

ризуется коэффициентом средней теплопроводности 0,166 Вт/(м

°С).

Кладка из семищелевого керамического кирпича на лёгком цементном

растворе

характеризуется

среднейчплотностыо 1420 кг/кг,

средней

удельной теплоёмкостью

881 Дж/(кг

°С), коэффициентом средней тепло­

вой активности 902,5 Дж/(к£- с^'

°С), Фактурный цементный

раствор

на наружной

поверхности стены характеризуется фильтровой

порис­

розостойкости по водоусвоению

0 ,8 ,

относительной лучеиспускательной

способностью

0 ,6 0 . Учесть,’ что

в наблюдаемый период времени ско­

рость

ветра

находится на уровне б

м/с, скорость

перемещения воздуха

при безветрии -

I м/с,

коэффициент

теплоотдачи

наружной стены при

безветрии

-

7 ,7

Вт/(кг • °С), коэффициент излучения абсолютно чёрного

тела

-

5,67

В т/(ь £- К^).

215,

Килая

комната

площадью 18,1

с обоями

и паркетным по^ом

расположена

над

проездом. Установит:

суточные теплопотери комнаты

через

пол,

построить кривую распределения температур

по толщине

всех

материалов

конструкции пола и перекрытия (рис. 43)

и определить

для этого ограждения коэффициент теплопередачи,

если

известны следу­

ющие данные. Температура воздуха: ь помещении

+19,0

°С,

снаружи

здания

- 5 ,0

°С. Температура на поверхности пола

+17,0

°С. Темпе­

ратура наружной поверхности фактурного слоя цементного раствора

над

проездом - 4 ,7 °С. Паркет дубовый характеризуется коэффициентом

сре-

дней температуропроводности 0,117

х

средней удельной

теплоёмкостью

2,5 0

кЦж/(кг • °С),

истираемостью по масое

и по объё­

му соответственно

0,012

г/см^

и 0,015

OI? /QI? P степенью

черноты

0 ,8 5 .

Слой клеющей резинобитумной мастики характеризуется коэффици­

ентом

средней

тепловой

активности 1226 Дж/(кг • сР9'* •°С ), средней

удельной теплоёмкостью

1,76

кИж/(кг -°С ),

средней плотностью

1400 кг/кг. Стяжка из цементного раствора

и наружний фактурный це­

ментный раствор характеризуются коэффициентом конструктивного каче­

ства при сжимающих воздействиях 5,28 МПа, пределом прочности на

сжатие

10 МПа, относительной лучеиспускательной способностью 0 ,6 1 .

Водонепроницаемая бумага характеризуется коэффициентом средней теп­

лопроводности 0,23 Вт/(м -°С ). Минеоаловатная плита характеризует­

ся поверхностной плотностью 30 кг/м^,

истинной плотностью

2,551

г /с I?, пористостью

90,2

% коэффициентом средней

температуро­

проводности 0,435

х 10"®

MVc,

средней удельной теплоёмкостью

754 Д?к/Скг • °С ). Железобетонная плита

перекрытия характеризуется

коэффициентом средней теплопроводности 1,50 Вт/(м -°С ). Обои харак­

теризуются

относительной лучеиспускательной способностью 0 ,9 4 . Учесть,

что в контролируемый период времени скорость ветра в среднем состав­

ляет 15

м/с,

скорость

перемещения воздуха

при безветрии

- I м/с,

коэффициент теплоотдачи конвекцией офактуренной железобетонной пли­

ты перекрытия при безветрии -

7 ,7

Вт/(к£

• °С), коэффициент излуче­

ния абсолютно

чёрного тела - 5,67 Вт/(м^« К**).

216.

Учебный класс с паркетным полом расположен над неотапли­

ваемым подвалом. Построить

кривую распределения температур по тол­

щине всех материалов конструкции пола

и перекрытия (см. рис. 43)

и

установить,

каким должен ^ыть

ежечасовой

приток /'еплоты в класс для

компенсации теплопотерь через его пол с размерами 5,60 х 8,75 м и

какова

толщина минераловатной

плиты,

использованной в конструкции

этого

пола,

если

известны следующие данные. Температура

воздуха: в

классе

+ 21,0

°С,

в подвале

- 6 ,0

°С. Температура на поверхности

пола

+17,0 °С. Паркет дубовый характеризуется поверхностной плот­

ностью 12 кг/м^,

средней удельной теплоёмкостью 2500 Дж/£кг • °С),

коэффициентом средней температуропроводности 0,117 х 10"® м^/с,

сте­

пенью

чернотj

- 0 ,8 8 .

Слой

клеющей резинобитумной мастики характе­

ризуется

коэффициентом средней температуропроводности

0,248

х

Ю"6

м^/с,

средней

удельной теплоёмкостью 1,76

кЦзк/(кг • °С),

относительной

средней

плотностью

IJ4,

Стяжка из цементного раствора

и наружний фактурный цементный раствор характеризуются истинной -

плотностью

2,607

г/ci? ,

пористостью 27,35

% относительной дучеис-

пускатель ной способностью 0 ,6 0 . Водонепроницаемая бумага характе­

ризуется коэффициентом средней теплопроводности 0,23 В т/(м -°С ).

Минераловатная плита характеризуется показателем средней теплоакку­

мулирующей способности 145

Вт • с0 ,5 /(м ^

°С ),

средней удельной теп­

лоёмкостью 754 Дж/(кг .°С ),

средней плотностью 300 к г/к г, Железобе­

тонная плита перекрытия характеризуете* коэффициентом средней теп­

лопроводности 1,393 Вт/(м ‘ °С ). Наружная поверхность фактурного

слоя цементного раствора (со стороны подвала) имеет температуру

•1,1 °С. Коэффициент конвективной теплоотдачи оштукатуренной желе­

зобетонной плиты перекрытия - З.Д235 Вт/(м£

°С ). Коэффициент тепло­

передачи

рассматриваемого ограждения -

1,05 Вт/(м^ • °С ), Относитель­

ная лучеиспускательная способность

покрашенных известковой краокой

в учебном классе потолка и стен -

0 ,9 .

Коэффициент излучения абсо­

лютно чёрного тела - 5,67 Вт/(м^* 1Г).

217.

Определить

коэффициент

теплопередачи чердачного перекры­

тия (рис.

44). над зданием школы и построить

кривую распределения

+21,0 °С,

на чердаке -3 4 ,0 °С.

Температура на поверхностях: потол­

ка

*17,О

°С, чердачного пола

-2 9 ,5 °С. Применённый для отделки

потолка известково-цементный декоративный раствор характеризуется

коэффициентом средней температуропроводности 0,608 х 10“®

м2/ с ,

по-*

казателем

средней теплоаккумулирующей способности

—

1044

Вт • с^’5/(к £ • °С ),

относительной лучеиспускательной

способ­

ностью 0,91 (такой же в

среднем лучеиспускательной способностью

ха­

рактеризуются и другие

поверхности учебного класса). Железобетонная

плита перекрытия имеет

толщину

140 мм, оредняя плотность

её -

- 2520 кг/кг. Расход арматурной стали на I к? плиты - 196,5 кг. Ар­

матурная сталь характеризуется: истинной плотностью 7,86

г/оьР,

упаковки 0,1 1 5 , средней удельной теплоёмкостью 879

Дж/(кг

°С ),

коэффициентом средней температуропроводности

0,573

х 1(Г®

м^/с;

истинная плотность использованного в засыпке

керамзита -

2,609 г/ок?

0,617 х 10"® к£/с,

коэффициентом средней тепловой

активности

1184 Дж/(м^»

о ^ *

°С ), коэффициентом теплоотдачи

конвекцией

4 ,2 Вт/(кг

°С).,

относительной лучеиспускательной

способностью 0 ,9 3 ,

218.

Коэффициент теплопередачи чердачного

перекрытия

(см.

рис. 44)

над зданием больницы равен 0,64 Вт/(к£ • °С).

Построить

бетонным плитам теплоизоляционной засыпки, исходя из

следующих дан-

ьых. Температура

воздуха:

в больничных палатах

+20,0

°С,

на черда­

ке

-2 3 ,0

°С*

Температура

на поверхностях:

потолка

+16,5

°С, чер­

дачного

пола

-2 0 ,9

°С. Применённый для

отделки

потолка

известково-

-цеменгный декоративный раствор характеризуется истинной плотностью

2,6

г/см *,

закрытой пористостью 3 ,1 % вод онасыщаемостью по объёму

24,9 % относительной лучеиспускательной способностью 0,91

(такой

же в среднем лучеиспускательной способностью характеризуются и дру­

гие

поверхности больничных

палат). Использованные для

перекрытия

железобетонные плиты имеют размеры 3180 х 1190 х 140 мм,

масса

каж­

дой плиты - 980 кг, расход арматурной

стали

на I \? плит

-

50,02 кг.

Арматурная

стс ib

плит характеризуется

истинной плотностью 7^85

г/см^,

коэффициентом средней температуропроводности 15,52 х 10“°

..."/ с ,

по­

казателем

средней

теглоаккумулирующей

способности

14870 Вт •

с^,5/(м ^

• °С ). Теплоизоляционная

засыпка

из

шлаковой

пем­

зы характеризуется

истинной

плотностью

2,98

г/ск ?,

межзерновой

пус-

тотностью 5б % средней удельной теплоёмкостью 755 Дж/(кг

*°С ),

по­

казателем

средней

теплоаккумулирующей

способности

%.

224

Вт • с^,5 /(м ^ • °С); пористость зёрен

шлаковой пемзы -

68,12

Стяжка из цементного раствора по теплоизоляционной засыпке характе­

ризуется поверхностной плотностью 49 кг/м^,

относительной лучеиспус­

кательной

способностью 0 ,9 3 ,

коэффициентом теплоотдачи конвекцией

при безветрии 7 ,7

Вт/(м^ • °С ). Учесть,

что в

наблюдаемый отрезок

времени

скорость

перемещения воздуха на чердаке

находится

на уровне

1 ,5

м/с,

а

при безветрии скорость перемещения

воздуха

принимается

равной I

м/с;

коэффициент

излучения абсолютно

чёрного

тела

-

- 5,67 Вт/См2 - К4).

219.

Установить,

на сколько

грр.дусов

возрастёт

температура на

поверхности рулонного ковра совмещённой кровли цеха (рис. 45) после

покрытия её снежным покровом

и построить

кривые распределения тем­

ператур по толщине всех применённых в

этом ограждении

материалов до

и после

покрытия кровли снегом, исходя

из

следующих данных*

Темпера­

тура воздуха до и после покрытия кровли

снегом: в цехе

+17,0 °С,

за пределами цеха

-3 0 ,0 °С. Температура

на

поверхностях до покрытия