Задачи к государственному экзамену по дисциплине «Материаловедение» (Рассчитать расход минеральных составляющих и битума на 1 км верхнего слоя дорожного покрытия. Оценить однородность дорожно-строительных материалов)

Задачи к ГЭК по дисциплине «Материаловедение»

Задача 1.    Рассчитать расход минеральных составляющих и битума на 1 км верхнего слоя дорожного покрытия толщиной 4 см при ширине проезжей части 7 м, если в смеси содержится щебня 25%, искусственного песка 35%, песка 30%, минерального порошка 10%, битума 6,5% (сверх 100% минеральной части). Средняя плотность асфальтобетона 2343 кг/м³.

Задача 2.    Оценить однородность дорожно-строительных материалов (щебень, цементобетон, асфальтобетон, испытанный при температуре 20^оС), имея результаты испытаний их по прочности на сжатие, МПа – 10 образцов.

Задача 3.    Необходимо вычислить статистические характеристики распределения предела прочности при сжатии гранита по 22 пробам, отобранным в месторождении. Исходные показатели прочности приведены в таблице.

Задача 4.     Необходимо вычислить статистические характеристики распределения предела прочности при сжатии (МПа) цементобетона отобраны на производственной базе – 10 показателей.

Задача 5.     необходимо вычислить статистические характеристики распределения предела прочности при сжатии (МПа) асфальтобетона отобранного на АБЗ – 10 показателей, испытанных при t⁰ = 20 ⁰С .

Задача 6.  При сооружении дороги в гористой местности (Кавказ) требуется устроить дорожные покрытия на участке с продольным уклоном 50%о. У строительной организации имеется щебень марок «600» и «1200», высевки, природный песок и битумы марок БНД 130/200 и 60/90. Какой тип асфальтобетона целесообразно применять для устройства покрытия? Какие материалы будут в нем использоваться?

Задача 7.    В Чебоксарах (Белгород, ноябрь) необходимо устроить дорожное покрытие методом смешения на дороге в начале сентября, в период частых дождей. Имеются следующие вяжущие материалы: битумы БНД 60/90 , СГ 70/130 и быстрораспадающаяся катионная (кислый эмульгатор) битумная эмульсия. Выбрать вяжущее.

Задача 8.    Н 1 м³ дорожного цементобетона расходуется цемента 320 кг, песка 560 кг, щебня 1350 кг и воды 180 л. Выразить состав бетона в виде соотношения между массами составляющих на единицу массы цемента и определить В/Ц (водно-цементное отношение).

Решение

Задача 1.         Объем асфальтобетона на 1км. Дорожного покрытия – (V, м³)

V= 1000×7×00,4=280м³

Масса асфальтобетона – (А, тон.) ; А=23434×280=656040=656т.

Расход щебня – (щ,т.) ; Щ= 656×25/(100+6,5)=154,0т.

Расход искусственного песка – (ИП,т.) ; ИП=656×35/(100+6,5)=216,0т.

Расход песка – (П,т.) ; П=656·30/(100+6,5 )=184,0 т.

Расход битума – (Б,т.) ; Б=656·6,5/100=40,98 т.@41 т.

Задача 2.          методика общая для щебня, ц/бетона и асфальта.

Практика показывает, что свойства данного дорожно-строительного материала, как правило, колеблются в определенных пределах. Это значит, что при испытании группы образцов из одного и того же материала значение любого показателя свойств, например предела прочности при сжатии, изменяется от наименьшего значения R min до наибольшего R max. Изменчивость возникает вследствие многих причин и носит статистический характер. Поэтому для количественной оценки механических и других свойств материалов используют статистические методы, основанные на теории вероятности и математической статистике.

Первой статистической характеристикой является среднее арифметическое:                 (1)

Где X_i – значение полученной величины; n – количество измерений.

Среднее арифметическое дает представление о среднем значении всех измерений, вокруг которых группируются остальные значения.

Второй статистической характеристикой является дисперсия которая характеризует степень разброса отдельных результатов измерений Х_i относительно среднего значения  :  =        (2)

Корень квадратный из дисперсии называют средним квадратическим отклонением:                  =             (3)

Удобно рассматривать безразмерную величину, характеризующую изменчивость измерений – коэффициент вариации:

n =  или n = × 100%                            (4)

где  - среднее квадратическое отклонение ;   - среднее арифметическое.

Задача 3.           методика общая для щебня, ц/бетона и асфальта.

Вычисляем по формуле (1) среднее арифметическое: = 2253/22 = 102 МПа

Дисперсия по формуле (2) = 4769/22 = 217

Среднее квадратичное отклонение по формуле (3)  = = 14,7 МПа.

Коэффициент вариации по формуле (4)  n = 14,7/102 = 0,144, или 14,4%.

Вычисления показали, что средняя прочность гранита из данного месторождения составляет 102 МПа, распределение прочности характеризуется разбросом ± 14,7 МПа, изменчивость прочности гранита составляет 14,4%. Аналогичным методом можно оценить однородность цементобетона или асфальтобетона.

    Таблица 1

Задача 4.             методика общая для щебня, ц/бетона и асфальта.

В задаче №4, как пример решения можно использовать таблицу 1 и само вычисление в задаче №2 и №3.

Вычисления показали, что средняя прочность цементобетона _____,

Распределение характеризуется разбросом _____________________,

Изменчивость прочности составляет ___________________________.

Задачу №4 можно раздать в виде вариантов еще девяти студентам и решить по общей методике.

Задача 5.            методика общая для щебня, ц/бетона и асфальта.

В задаче №5, как пример решения можно использовать таблицу 1 и само