МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ОП.06 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
методическая разработка на тему

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.06 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

для студентов

специальности 08.02.05 Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов

                                                     Кемерово, 2014

                                               СОДЕРЖАНИЕ

Введение

        Назначением данных методических указаний является оказание помощи студентам, обучающимся по специальности «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов» в овладении методами оценки качества материалов и соответствия их требованиям ГОСТов, способам расчета составов бетона и другим практическим навыкам.

        Методические указания устанавливают цели практических работ, теоретические положения, примеры оформления работ, выполняемых студентам специальности 08.02.05 «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов» в ходе изучения дисциплины «Материаловедение», а также содержат список литературы и источников.

Методические указания направлены на формирование профессиональных и общих компетенций (ПК и ОК), таких как:

ПК 1.3 - Участвовать в проектировании конструктивных элементов автомобильных дорог и аэродромов

ПК 2.1 – Участвовать в организации работ в организациях по производству дорожно-строительных материалов.

ПК 3.2 - Участвовать в работе по организации контроля выполнения технологических процессов и приемке выполненных работ по строительству автомобильных дорог и аэродромов.

ПК 4.3 - Участвовать в работе по организации контроля выполнения технологических процессов и приемке выполненных работ по содержанию автомобильных дорог и аэродромов.

          ПК 4.4 - Участвовать в организации работ по выполнению технологических процессов ремонта автомобильных дорог и аэродромов.

ОК1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии. Проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК3.  Принимать решение в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК4.  Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного характера.

ОК5.  Использовать информационно-коммутационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК6.  Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.  

ОК8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знания (для юношей).

Приступая к выполнению практической работы, необходимо внимательно прочитать цель и задачи занятия, изучить теоретические и учебно-методические материалы по теме практического занятия, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

Практическая работа должна быть оформлена в виде отчета, который содержит: титульный лист, содержание, цель работы, задание, порядок расчета.

При защите отчета по практической работе студент должен ответить на контрольные вопросы, приведенные  на  странице 18 и 28.

1. Тематический план выполнения практических работ по дисциплине «Материаловедение»

2. Критерии оценки защиты практической работы

Отметка «5» ставится, если

Работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности. Все задачи решены верно. Учащиеся работают полностью самостоятельно: подбирают необходимые для выполнения предлагаемых работ источники знаний, показывают необходимые для проведения работы теоретические знания, практические умения и навыки. Работа оформляется аккуратно, в наиболее оптимальной для фиксации результатов форме.

Отметка «4» ставится, если

Работа выполнена учащимся в полном объеме и самостоятельно. Допускаются отклонения от необходимой последовательности выполнения, не влияющие на правильность конечного результата. Учащийся использует, указанные преподавателем источники знаний.  Работа показывает знание учащимся основного теоретического материала и овладение умениями, необходимыми для самостоятельного выполнения  работы. Могут быть неточности и небрежность в оформлении результатов работы.

Отметка «3» ставится, если

Работа выполняется и оформляется учащимся при помощи преподавателя или хорошо подготовленных и уже выполнивших на «отлично» данную работу учащихся. На выполнение работы затрачивается много времени. Учащийся показывает знания теоретического материала, но испытывает затруднение при самостоятельной работе с источниками знаний, затрудняется в вычислениях по данным формулам.

Отметка «2» ставится, если

Результаты, полученные учащимся, не позволяют сделать правильных выводов и полностью расходятся с поставленной целью. Показывается плохое знание теоретического материала и отсутствие необходимых умений. Руководство и помощь со стороны преподавателя оказываются неэффективны в связи плохой подготовкой учащегося.

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Выбор материалов для тяжелого бетона на основе анализа их свойств, подбор рационального состава бетона для конкретного применения.

Цель работы: сформировать практический опыт по выбору материалов для тяжелого бетона, подбору рационального состава бетона для конкретного применения.

Теоретическая часть

   Эффективность использования строительных материалов в основном зависит от того, насколько их качество соответствует условиям работы инженерных сооружений. Правильный выбор материалов, хорошо организованный текущий контроль позволяют обеспечить рациональное использование материалов и высокое качество сооружений, в том числе и автомобильных дорог.

   Тяжелый бетон – основной конструкционный строительный материал. Поэтому оценке его свойств уделяется большое внимание.

    Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания бетонной смеси.

    Бетонной смесью называют перемешанную до однородности пластичную смесь, состоящую из вяжущего (цемента), воды, крупного заполнителя  (щебня, гравия), мелкого заполнителя  (песка) и добавок.

Материалы для бетонов должны соответствовать требованиям стандартов.

3.1 Задания для практической работы №1

3.1.1 Задание 1.

Для устройства цементобетонного покрытия автомобильной дороги у строительной организации имеется щебень, зерновой состав которого приведен в таблице 1.

Дать заключение о пригодности щебня для использования в дорожном бетоне.

Таблица 1  Зерновой состав щебня (масса пробы 20000г)  

Цифровые значения даны в таблице 2.  

Порядок расчета:

А) вычислить частные и полные остатки на ситах,%

Б) Установить по таблице 1:    

d  - наименьший размер сита, сквозь которого проходит не более 5% зерен

D – наибольший размер сита,  на котором остаток зерен не более 5%,

0,5 (d+D) – средний размер сита,

1,25D – размер сита, на котором остаток из крупных зерен.

В) построить график рекомендованных ГОСТом зерновых составов и нанести на него кривую данного состава.

Г) дайте заключение о пригодности данного щебня для дорожных бетонов.

Таблица 2  Варианты задания №1

3.1.2 Задание №2

Выполнить расчет состава цементобетона по методу абсолютных объемов.

Теоретическая часть

     Свойства бетона зависит как от качества составляющих его материалов, так и от соотношения между ними. Меняя расход воды и цемента, марку используемого цемента, вид и количество крупного и мелкого заполнителя, можно получить бетоны, значительно различающиеся между собой по строительным свойствам – прочности, морозостойкости, водопоглощению, усадке и стоимости. Оптимальным для конкретных условий строительства и последующей эксплуатации будет такой состав бетона, который, удовлетворяя техническим требованиям строительства, имеет наименьшую стоимость.

    Оптимальный состав бетона определяют расчетно-эксперементальным методом в три этапа:

1. Проектирование состава бетона на основе исходных данных с помощью формул, графиков, таблиц.
2. Уточнение состава бетона на пробных замесах (данный этап обучающиеся выполняют  на лабораторном занятии)
3. Определение фактического расхода составляющих материалов на 1м3 бетона.

     Окончательно состав бетона может быть выражен в виде расхода материалов на 1м3 бетона или в частях по массе или по объему по отношению к цементу (В/Ц при этом всегда выражается по массе)

     Расчет состава бетона ведется по методу «абсолютных объемов»

, исходя из того, что бетон максимальной прочности и плотности при заданной марке цемента и водоцементного отношения можно получить в том случае, если сумма абсолютных объемов материалов, расходуемых на 1 м3 бетона равна  1000л.

Порядок расчета

1 . Определяют водоцементное отношение  В/Ц;

                                             А ·Rц          

                            В/Ц = ---------------------- ;

                                         Rб  +  0,5· А·Rц

Где  А – коэффициент, зависящий от качества каменных материалов;

А=0,65- для высококачественных материалов;

А= 0,60 – для рядовых;

А = 0,55 для материалов пониженного качества;

Rц  - активность (марка) цемента МПа .

Rб - предел прочности бетона, МПа .

Найденное значение В/Ц сравнивают с предельно допустимым для данного сооружения, например, для однослойных и верхнего слоя двухслойных дорожных покрытий В/Ц не должно превышать 0,5;

Для нижнего слоя двухслойных дорожных покрытий  В/Ц не должно превышать 0,6;

Для оснований  усовершенствованных покрытий В/Ц не нормируется.

Если В/Ц получится больше предельно допустимого, к расчету принимается предельно допустимое значение В/Ц, а если меньше, то принимается значение В/Ц, найденной по расчету.

2. Определяют расход воды в литрах на 1м3 бетона по таблице1 или графику в зависимости от максимальной крупности щебня (гравия) и удобоукладываемости.

Таблица 1  Расход воды на 1 м3 бетона, (л)

3. Определяют расход цемента по формуле:

                                         В

                               Ц = --------

                                        В/Ц

и сравнивают  с минимально допустимым  в зависимости от назначения цементобетона:

Для однослойного и верхнего слоя двухслойного покрытия –300 кг/м3;

для нижнего слоя покрытий и оснований –  200 кг /м3;

для искусственных сооружений на автомобильных дорогах- 240 кг/м3.

 Если полученный по формуле расход цемента больше минимально допустимого, принимается к расчету его значение, если меньше – минимально допустимое.

4. Расход щебня (гравия):

                                     1000

                 Щ = ----------------------        (кг)

                            Vпуст                1

                           ------- α + --------

                            ρнщ                  ρщ

Где        Vпуст -    пустотность щебня;  

                    pнщ 

Vпуст = 1 -   ------

                    pщ

ρнщ  -  насыпная плотность щебня, кг/м3

α  -    коэффициент раздвижки зерен, который устанавливается по графику

          или по таблице 2, в зависимости  от абсолютного объема цементного

          теста.

pщ  -   истинная плотность щебня, кг/м3.

Абсолютный объем цементного теста:

                                      Ц

                  Vц.т. = В + -----

                                      pц

Где       ρц      -  истинная плотность цемента, г/см3

Таблица 2  Коэффициент раздвижки зерен а в зависимости от расхода цемента и В/Ц

5. Расход песка  

                                                         Ц      Щ

                      П = ρп [ 1000 – ( В + ---- + ------)],               (кг)

                                                        ρц           ρщ

Где           ρп    - истинная плотность песка, кг/м3.

     После определения расхода составляющих материалов на 1м3 цементобетона приготавливают пробный замес цементобетонной смеси в объеме 10л и определяют её удобоукладываемость.

6 . Состав цементобетона может быть выражен в частях по отношению к массе цемента (состав по массе) и получают его путем деления расходов составляющих материалов на массу цемента, т.е.

  Ц/Ц : П/Ц : Щ/Ц  при  В/Ц =1/n

1: 2,4 : 4  при В/Ц=0,5

7. Полевой (рабочий) состав бетона получают в результате внесения поправок на влажность песка и щебня (гравия). В этом случае измененный состав будет иметь следующий вид:

                       Цп   = Ц

                       Вп = В – П· Wп/100 – Щ ·Wщ /100

                       Пп  = П + П· Wп/100

                       Щп = Щ + Щ ·Wщ/ 100

Где Цп , Вп ,  Пп ,  Щп – новое, откорректированное значение составляющих материалов с учетом их влажности на 1 м3 бетона, г.

Wп ,Wщ – фактическая влажность песка и щебня (гравия) в %.

8. Степень  уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с объемом исходных материалов называется коэффициентом выхода бетона.

                                                    1000

                              β   =   ---------------------------,

                                           Vц    +    Vп  +  Vщ

Где Vц ,  Vп ,   Vщ     - объемы цемента,  песка, щебня, затраченные на получение 1м3 бетона, м3.

Имея расход материалов на 1м3 бетона Ц, В, П, Щ, можно подсчитать количество материалов в кг  для 1 замеса  в объеме бетономешалки в литрах

 ( Vм)

                               Ц                                         В

                Цз = β ----------Vм;                   Вз =   β  ---------Vм;

     1000                                  1000

                                 П                                            Щ

                Пз = β --------- Vм;                               Щз = β --------- Vм;

                             1000                                        1000

Где  Цз, Вз, Пз, Щз – расходы соответственно цемента, воды, песка и щебня (гравия)  на один замес бетономешалки.

3.1 Варианты задания №2

 Вариант 1

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 40 МПа;

- осадка конуса ОК = 1-2см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент – активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,1 г/см3; насыпная плотность  pнц = 1,3 г/см3 ;

- песок речной кварцевый – плотность песка pп = 2,4 г/см3 ; насыпная плотность песка pнп = 1,5 г/см3 ; влажность песка Wп = 2 %;

- щебень дробленый из гранита - плотность щебня pщ = 3,2 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,7 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 1 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 1200 литров.

Вариант 2

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для основания под дорожное покрытие со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 25 МПа;

- осадка конуса ОК = 0см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 40 МПа; плотность цемента pц = 3,1 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,3 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,6 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,7 г/см3 ; влажность песка Wп = 3 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,6 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,7 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 2 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 1200 литров.

Вариант 3

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для верхнего слоя двухслойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 50 МПа;

- осадка конуса ОК = 1-2см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,4 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,7 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,6 г/см3 ; влажность песка Wп = 3 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,1 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3; влажность щебня Wщ = 0 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов (в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 600 литров.

Вариант 4

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для верхнего слоя двухслойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 50 МПа;

- осадка конуса ОК = 2-3см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 60 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,2 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,5 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,8 г/см3 ; влажность песка Wп = 2 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,7 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 2 %; максимальная крупность зерен щебня 10 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 800 литров

Вариант 5

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 30 МПа;

- осадка конуса ОК = 1-2см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,3 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,7 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,6 г/см3 ; влажность песка Wп = 4 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,2 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,9 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 0 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 1200 литров.

Вариант 6

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для основания под  дорожное покрытие со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 15 МПа;

- осадка конуса ОК = 0см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 30 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,3 г/см3;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,5 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,5 г/см3 ; влажность песка Wп = 4 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,7 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,7 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 1 %; максимальная крупность зерен щебня 70 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 800 литров.

Вариант 7

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для нижнего слоя дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 35 МПа;

- осадка конуса ОК = 2-3см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,3 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,7 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,5 г/см3 ; влажность песка Wп = 2 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,1 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,9 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 3 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 1600 литров.

Вариант 8

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для нижнего слоя двухслойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 40 МПа;

- осадка конуса ОК = 2-3см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,3 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,7 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,6 г/см3 ; влажность песка Wп = 4 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,0 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 2 %; максимальная крупность зерен щебня 10 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 800 литров.

Вариант 9

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 40 МПа;

- осадка конуса ОК = 1-2см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 60 МПа; плотность цемента pц = 3,1 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,4 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,7 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,7 г/см3 ; влажность песка Wп = 2 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,1 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,7 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 2 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 600 литров.

Вариант 10

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для основания под дорожное покрытие со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 10 МПа;

- осадка конуса ОК = 0см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 30 МПа; плотность цемента pц = 3,0 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,2 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,4 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,4 г/см3 ; влажность песка Wп = 2,5 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,8 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 1 %; максимальная крупность зерен щебня 70 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 800 литров.

Вариант 11

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для верхнего слоя двухслойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 30 МПа;

- осадка конуса ОК = 1-2см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,1 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,2 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,6 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,6 г/см3 ; влажность песка Wп = 5 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,9 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 3%; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 800 литров.

Вариант 12

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для нижнего слоя двухслойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 50 МПа;

- осадка конуса ОК = 2-3см

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 60 МПа; плотность цемента pц = 3,2 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,4 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,6 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,5 г/см3 ; влажность песка Wп = 3 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,9 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 1 %; максимальная крупность зерен щебня 20 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 600 литров.

Вариант 13

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 30 МПа;

- осадка конуса ОК = 1-2см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 40 МПа; плотность цемента pц = 3,0 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,2 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,6 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,6 г/см3 ; влажность песка Wп = 3 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,0 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,9 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 2 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 1600 литров.

Вариант 14

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для основания под дорожное покрытие со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 25 МПа;

- осадка конуса ОК = 0см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 40 МПа; плотность цемента pц = 3,1 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,2 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,7 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,7 г/см3 ; влажность песка Wп = 1 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 2,9 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,9 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 2 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 800 литров.

Вариант 15

1. Подобрать состав цементобетонной смеси для нижнего слоя двухслойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:

- предел прочности при сжатии Rб = 30 МПа;

- осадка конуса ОК = 2-3см;

Имеются следующие материалы:

- портландцемент: активность при сжатии Rц = 50 МПа; плотность цемента pц = 3,1 г/см3; насыпная плотность pнц = 1,4 г/см3 ;

- песок речной кварцевый: плотность песка pп = 2,6 г/см3; насыпная плотность песка pнп = 1,5 г/см3 ; влажность песка Wп = 4 %;

- щебень дробленый из гранита: плотность щебня pщ = 3,0 г/см3 ; насыпная плотность щебня pнщ = 1,8 г/см3 ; влажность щебня Wщ = 3 %; максимальная крупность зерен щебня 40 мм.

2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси;

3. Определить расход материалов ( в кг) на замес бетономешалки объемом бетономешалки Vм = 1600 литров.

3.2 Контрольные вопросы к защите практической работы

1. Дать определение цементобетонной смеси и цементобетону.
2. Группы бетонной смеси по удобоукладываемости. Факторы, влияющие на подвижность и жесткость бетонной смеси.
3. Требования к материалам для цементобетонов.
4. Какие свойства щебня являются определяющими для применения их в

бетоне?

5. В чем заключается метод «абсолютных объемов»?
6. Какие условия необходимо учитывать при вычислении расхода заполнителей бетона?

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Выбор материалов для асфальтобетона на основе анализа их свойств. Выполнение  расчета состава асфальтобетона для конкретного применения

Цель: Рассчитать состав мелкозернистого горячего асфальтобетона типа «...».      

Составляющие материалы:

Щебень фракции 5-20мм;

Песок;

Минеральный порошок известняковый.

Порядок расчета.

1. Результаты расчета зернового состава запишем в таблицу 1

Таблица 1  Результаты рассева минеральных материалов

2. На основании пределов требуемых гранулометрических составов (табл.3 ГОСТ 9128-97) и по результатам просеивания применяемых минеральных материалов (табл.1) определяем ориентировочное процентное содержание каждого материала (щебня, песка, минерального порошка)

    а) Необходимое содержание щебня, песка и минерального порошка

определяем в предположении, что частицы крупнее 5 мм содержатся только в щебне, а мельче 0,071мм  - только в минеральном порошке.

Содержание щебня:

                                                                 А

Щ =   ------- . 100 %

                                                                В

Где  А -        среднее значение полных остатков на сите диаметром 5 мм, требуемых по таблице 3 ГОСТ 9128-97;  

В -   содержание фракции крупнее 5 мм в щебне.

б)   Содержание минерального порошка:

 A1

М П = ------ .100%

B1

Где А1 -  минимально допускаемое содержание фракции « менее 0,071 мм» в составе асфальтобетона типа «…» (табл. 3 ГОСТ 9128-87);

В1  -     содержание фракции мельче 0,071 мм в минеральном порошке.

в)  Тогда содержание песка в смеси :

П = 100 – ( Щ + МП );     %

3. Заполняем таблицу 2

Таблица 2    Расчетная таблица для определения полных остатков  запроектированной минеральной смеси                                                                                              

    Найденное количество щебня, песка и минерального порошка распределяем по фракциям пропорционально заданному зерновому составу и записываем в таблицу 2.

Щебень распределяем по фракциям:  на сите «20» , составляем пропорцию:    

100---Y%

                                                                                                                                    Щ --- Х %

Где  Y-  частный остаток  щебня на сите «20» из табл.1

       Щ - количество щебня в запроектированной смеси.

        Х  - искомое количество щебня на сите «20» в запроектированной смеси.

Далее находим частные остатки щебня на ситах 10; 5; 2,5 подобным образом.

Сопоставление данных графы 10 с данными графы 11 свидетельствуют о том, что состав запроектированной  минеральной   части асфальтобетонной смеси соответствует требуемым составам  плотных смесей.

4.  Определяем процентное содержание битума в соответствии с рекомендациями приложения ГОСТ 9128-97. Например, для смеси типа «В» оно составляет 5,0-6,5%.

Исходя из этого,  готовим три асфальтобетонные смеси с одинаковым минеральным составом и расчетным  количеством битума (5,0 –5,8 – 6,5%).

  Из этих составов изготавливают пробные образцы, которые испытываются на сжатие при +200 и + 500С и на водонасыщение.

 За оптимальное  количество битума принимается то его содержание, при котором были достигнуты  наилучшие показатели асфальтобетона.

Изготавливаем контрольные образцы запроектированного состава с оптимальным количеством  битума и подвергаем  их полному циклу испытаний.

5.  Для более точного подбора соотношений минеральных материалов между собой следует подобранный состав (графа 10 , таблицы 2) нанести на кривые оптимального зернового состава. График строят в системе прямоугольных координат.

1. На оси абсцисс откладывают размеры сит в логарифмическом масштабе по формуле:

                                                                   D

                                           X = 3, 32 · lg ----- ;

                                                                   d

где D – наибольший размер сита,  мм;

4. наименьший размер сита, т.е. размер предыдущего сита, мм.

Например, расстояние между ситами с отверстиями 15 и 10мм определяют так:

                                                   15

                                  Х = 3,32· lg ---- = 0,6;                  lg 1,5 = 0,18                                                          

                                                   10

                               Х = 3,32 · 0,18 = 0,6

Расстояние между ситами с отверстиями 10 и 5 мм :

                                                         10

                                   Х1 = 3,32 ·lg -----;            lg 2 = 0,30

                                                          5

                                   Х1 = 3,32·0,30 = 0,996      

 и т.д.

Полученные значения в масштабе откладывают на оси абсцисс. На оси ординат откладывают количество частиц мельче данного размера. Наносят на график предельные кривые согласно ГОСТ 9128-97 (таблица 3).

Затем наносят кривую подбора запроектированной смеси. Если кривая подбора плавно проходит между двумя предельными кривыми,  то минеральные составляющие подобраны верно, а если кривая подбора выходит над каким-нибудь ситом или несколькими ситами, то следует изменить соотношение между минеральными материалами, снова пересчитать частные, полные остатки, проход через сито и нанести вторую кривую.

Вычисления повторяют для того, чтобы кривая подбора проходила между предельными кривыми.

4.1 Варианты задания к практической работе  № 2

Зерновой состав минеральных материалов приведен в таблице 1.

Цифрами указаны частные остатки на ситах, %.        

Таблица 1 Зерновой состав минеральных материалов

4.2 Пример расчета

Задание

асфальтобетона типа «А», уплотняемого в горячем состоянии, для верхнего слоя дорожного покрытия.

  Технические свойства материалов удовлетворяют требованиям ГОСТ.

Зерновой состав минеральных материалов приведен в таблице 1.

Цифрами указаны частные остатки на ситах, %.        

                                                                                                                                Таблица 1 Результаты рассева минеральных материалов

Порядок расчета:

1. Определяем ориентировочное процентное содержание каждого материала (щебня, песка, минерального порошка)  на основании пределов требуемых гранулометрических составов ( таблица3  ГОСТ 9128-97)  и по результатам просеивания материалов – (таблица 1).

а)  Необходимое содержание щебня  (Щ) определяем в предположении, что

      частицы  крупнее 5мм содержатся только  в щебне.

По требованиям ГОСТ 9128-97 (таблица 3) :

В смесях типа «А» щебня должно быть 50-60%

                типа «Б» щебня должно быть 40-50%

                типа «В» щебня должно быть 30-40%

В данном щебне (таблица1) содержатся зерна как крупнее 5 мм, так и мельче.

Определим, какое количество щебня содержит 55% зерен ( для типа А) крупнее 5мм

            а

      Щ =  ----- .100%

            б

а – среднее значение полных остатков на сите 5мм, требуемых по ГОСТ 9128-97 (таблица 3);   для смеси типа «А»   а = 55%

    б – содержание фракции крупнее 5 мм в данном щебне (сумма частных

      остатков на сите 5,  10, 15, 20).

В данном щебне   б = 89,9 %

            55

Щ =  ------- 100% =  61,2 %

          89,9

б) Необходимое содержание минерального порошка (МП)  находим в

     предположении, что частицы мельче 0,071мм содержатся только в

     минеральном порошке.

Определим, какое количество данного минерального порошка содержит частиц мельче 0,071мм

По требованиям ГОСТ в минеральном порошке частиц мельче 0,071 должно быть:

      - для смесей  типа «А»  - от 4 до 10%

 - для смесей  типа «Б» -   от  6 до 12%

 - для смесей типа «В» -   от 8  до 14 %

Содержание минерального порошка:

                                        а1

                         МП =  -------- 100%

                                        б1

а1 – минимально допускаемое содержание фракции  «мельче 0,071» в составе асфальтобетона типа «А» (таблица 3 ГОСТ 9128-97)

      а1 = 4%

     б1 – содержание фракции мельче 0,071 мм в данном минеральном порошке ( таблица 1)

     б1 = 72,8%

                                           4

                             МП = ------- 100% = 5,5 %

                                         72,8

в)  Необходимое содержание песка  (П) в смеси:

              Вся смесь минеральных материалов составляет 100%. Учитывая найденное количество щебня и минерального порошка, определим содержание песка в смеси:

            П = 100 – Щ - МП

       П = 100 – 61,2 – 5,5 = 33,3%

Итак, ориентировочное содержание минеральных материалов в смеси:

Щебня        -       61,2%

Песка         -       33,3%

Минерального

     порошка      -      5,5 %

     Всего:           100%

2. Найденное количество щебня, песка и минерального порошка распределяем по фракциям пропорционально заданному зерновому составу (таблица 1) и результаты записываем  в таблицу 2.

Порядок заполнения таблицы 2:

Перенесем данные рассева материалов из таблицы 1 в таблицу 2 (графа 1, 2,3,4)

Таблица №2 Расчетная таблица для определения полных остатков запроектированной минеральной смеси.

а) Распределяем щебень по фракциям.

Сито «15»

      Зная остаток на сите «15» в данном щебне, найдем остаток на сите  «15» в найденном количестве щебня   (Щ = 61,2%) и запишем в таблицу 2,  графа 5.

         61,2× 10,8

Х = ----------------- = 6,6%

               100

Аналогично на остальных ситах: 10; 5; 2,5;

б)  Распределяем песок по фракциям:

   Сито «2,5»

Зная остаток на сите «2,5» в данном песке, определим остаток на сите «2,5» в найденном количестве песка (П = 33,3%) Результат запишем в графу 6, таблица 2.

        33,30× 10,9

Х = ---------------- = 3,6%

                100

Аналогично на остальных ситах:

1,25;  0,63; 0,315; 0,125; 0,14; 0,071.

в)  Распределяем минеральный порошок по фракциям.

Определим остаток на сите 0,071 в запроектированной смеси пропорционально заданному зерновому составу.

Сито «0,071»

        5,5 × 27,2

Х = -------------- = 1,5%

           100

Менее 0,071

         5,5× 72,8

Х = ------------- = 4,0%

            100

Результаты запишем в графу 7 таблицы 2

3. В 8 графу таблицы 2 запишем сумму значений граф 5, 6, 7.
4. В 9 графе таблицы 2 подсчитаны полные остатки на каждом сите в запроектированной смеси:

   Полный остаток на данном сите равен сумме частного остатка на данном сите и частных остатков на верхних ситах.

Например:

На сите «15» частный остаток 6,6 %, а на сите «20» остатка нет. Поэтому полный остаток на сите «15» равен 6%.

 Полный остаток на сите «10» равен сумме частного остатка на сите «10» и частного остатка на сите «15»:

 ПО = 6,6 + 23,3 = 29,9%

Аналогично определяется полный остаток на остальных ситах.

5. В графу 10 заносим полные проходы (ПП) сквозь каждое сито как разность между 100% и полными остатками на данном сите:

Например, полный проход сквозь сито 15:

 ПП = 100 – 6,6 = 93,4%

Полный проход сквозь сито 10:

ПП = 100 – 29,9 = 70,1%

Аналогично определяется полный проход на остальных ситах.

6. В графу 11 выписываем из таблицы 3  ГОСТ 9128-97 (см. Приложение1) допустимые пределы полных проходов зерен минеральных материалов для  смеси типа «А».

7.  Если полные проходы в графе 10 соответствуют пределам полных проходов в графе 11,  то состав запроектированной минеральной части асфальтобетонной смеси соответствует требованиям ГОСТ и расчет считают законченным.

Если не соответствуют, то требуется изменить соотношение между материалами (так, чтобы сумма материалов осталась равной 100%) и сделать перерасчет по фракциям  (начиная с графы 5 таблицы 2).

4.3 Контрольные вопросы к защите практической работы №2

1. Дать определение асфальтобетонной смеси и асфальтобетону.
2. Требования к материалам для асфальтобетонов.
3. Какие свойства щебня являются определяющими для применения их в

бетоне?

4. Какие условия необходимо учитывать при вычислении расхода минеральных материалов?
5. В чем заключается расчет асфальтобетона? Методы расчета асфальтобетона. Порядок расчета состава асфальтобетона.
6. Как определить водопоглощение асфальтобетона?
7.  Как определить марку асфальтобетона по прочности на сжатие?

                                                                                                    ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Требования к зерновым составам минеральной части смесей и асфальтобетонов для верхних слоев покрытий

(Таблица 3  ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон»)

                                                                                           ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Показатели физико-механических свойств высокоплотных и плотных асфальтобетонов из горячих смесей различных марок, применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах (Таблица 4,  ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон»)

Список литературы и источников

Основная:

1. Ковалев, Я.Н. Дорожно-строительные материалы и изделия [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / Я.Н. Ковалев С.Е Кравченко, В.К.  Шумчик . -  Москва :  НИЦ ИНФРА-М, Нов. знание, 2014. - 630 с. - Режим доступа: ЭБС Знаниум, по паролю.
2. Ковалев, Я.Н. Строительные материалы. Лабораторный практикум [Электронный ресурс]  : учебно-мктодическое пособие / Я.Н.Ковалев и др.; под ред. д.т.н., проф. Я.Н.Ковалева. – Москва : НИЦ Инфра-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 633 с.: ил.;
3. Алимов, Л.А. Строительные материалы  [Электронный ресурс] : учебник  для учреждений ВПО / Л.А. Алимов, В.В. Воронин.  - 2-е изд., стер. -  Москва : «Академия», 2014. – 320 с. – Режим доступа, ЭБ Академия, по паролю.

Дополнительная:

1. Дворкин, Л.И. Строительное материаловедение [Электронный ресурс] : учебно-практическое пособие  / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. – Москва :  Инфра-Инженерия, 2013. - 832 с. - Режим доступа: ЭБС Знаниум, по паролю.
2. Дорожно-строительные материалы [Текст]  : учебник / под ред. И.М. Грушенко. – Москва : Транспорт, 1983.
3. Королев, И.В. Дорожно-строительные материалы [Текст] / И.В. Королев.  – Москва : Транспорт, 1988.
4. Попов, К.Н. Строительные материалы и изделия [Текст] : учебник для техниумо / К.Н. Попов. – Москва : Высшая школа, 2001.
5. Наназашвили, И.Х. “Строительные материалы, изделия и конструкции [Текст] : справочник / И.Х. Наназашвили. – Ленинград : Стройиздат, 1990. - 496 с.; ил.

Интернет-ресурсы:

1. Портал нормативно-технической документации [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http//www.pntdoc.ru, свободный. – Загл. С экрана.

2. Справочник дорожного мастера [Электронный ресурс].- Режим доступа : http://www.complexdoc.ru/, свободный. – Загл. С экрана.

        3.Библиотека ГОСТов [Электронный ресурс]. –  Режим доступа :

         http://vsesnip.com/ , свободный. – Загл. С экрана.

   4.Библиотека ГОСТов, стандартов и нормативов [Электронный ресурс].                         Режим доступа : http://www.infosait.ru , свободный.  – Загл. С экрана.

5. Библиотека строительных документов [Электронный ресурс]. –    Режим       доступа :  http://vsesnip.com/ , свободный. – Загл. С экрана.