Расчеты прочности: вулканический туф, известняк, ячеистый бетон, песчаник

Различные месторождения  песчаника дают ему различную  структуру и состав. В зависимости  от состава песчанник используют во многих отраслях. В лакокрасочной промышленности, применяют мел в качестве наполнителя, при производстве стекла используют мел, доломит сам песчаник, в сельском хозяйстве, в животноводстве и агропромышленности используют песчаниковую муку, в металлургии и целлюлозно-бумажном производстве, а также в кожевенной, резиновой, кабельной и многих других отраслях. Но основное применение песчаника в строительстве. Из песчаника делают различные строительные смеси, такие как бетон, штукатурка, строительный раствор и строительная известь. Из песчаника ведут кладку стен и фундаментов, а также выполняют облицовку зданий и сооружений. В дорожном, так же как и в железнодорожном строительстве применяют как защиту берегов и различных сооружений. Песчаник, мергель и мел используют в цементной промышленности.

 
Но несмотря на всё многообразие сфер и областей применения в наиболее полной мере свои лучшие качества песчаник проявляет в строительстве и отделке домов.

 

Исходные данные:

При испытании трех образцов-кубов (7.07х7.07х7.07) песчаника, который предполагается использовать для облицовки цоколя здания, были получены следующие результаты:

Масса в естественно влажном  состоянии, г	860	875	889
Масса в сухом состоянии, г	855	869	873
Масса в насыщенном водой  состоянии, г	870	881	895
Разрушающая сила при сжатии в сухом состоянии, кН	86.4	87	88.6
Разрушающая сила при сжатии в насыщенном водой состоянии, кН	84.9	84	84.9

 

Для справки: истинная плотность  этой горной породы – 2.63 г\см3

Определить: влажность горной породы, среднюю плотность в естественном и сухом состоянии (кг\м3), пористость (%) и коэффициент плотности, водопоглощение по массе и объему (%), коэффициент насыщения пор водой, предел прочности при сжатии (МПа) в сухом и насыщенном водой состояниях, коэффициент размягчения материала, удельную прочность материала.

 

Решение:

• Определение средней плотности в естественном состоянии

V=а*b*h = 7.07*7.07*7.07 = 353.39 см3

ρ_m = = = 2.48 г/см3 = 2480 кг/м3

 

• Определение средней плотности в сухом состоянии

ρ_m = = = 2.46 г/см3 = 2460 кг/м3

 

• Определение пористости

П = (1-  )*100% = (1- )*100 = 6%

 

• Определение коэффициента плотности

Кпл. = ρ_m / ρ = 2.48 / 2.63 = 0.94

 

• Определение водопоглощения по массе

Wm = (m_н – m_с) / m_с * 100% = (881-869) / 869*100 = 1.38%

 

• Определение водопоглощения по объему

Wо = (m_н – m_с) / (ρ_m * V) = (881-869) / (2.48*353.39) = 1.37%

 

• Определение коэффициента насыщения пор водой

Кн = Wо / П = 1.37 / 6 = 0.23

Так как Кн ≤ 0.6, то можно сделать вывод,  что материал морозостойкий.

 

• Определение предела прочности при сжатии в сухом состоянии

Rсж.с. = Р_разр.с. / F = 87 / 49.98 = 1.74 МПа

 

• Определение предела прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии

Rсж.н. = Р_разр.н. / F = 84 / 49.98 = 1.68 МПа

 

• Определение коэффициента размягчения материала

Кр = Rв \ Rс = 1.68 / 1.74 = 0.97

У материала почти одинаковая прочность и в сухом и водонасыщенном состояниях.

 

• Определение удельной прочности

d=ρ_m / ρ_Н2О = 2.48 / 1 = 2.48

Rуд.= R / d = 1.74 / 2.48 = 0.3 МПа

 

• Определение влажности материала

W = (m_вл. – m_с) / m_с *100% = (875-869)/869*100 = 0.69%