2017-12-14
1763Строительные материалы и изделия
Методические указания и контрольные задания
для студентов заочного отделения
по специальности
08.02.10 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство
Нижний Тагил
Пояснительная записка
Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине материаловедение по специальности 270835 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство.
Контрольная работа состоит из четырех заданий. Вариант выбирается по номеру задания.
Контрольная работа принимается к зачету в печатном варианте на формате А4, титульный лист приведен на рис. 1.
При выполнение задания необходимо вначале написать содержание задания, а потом приступить к его выполнению.
К контрольной работе прилагаются приложения, содержащие данные для решения задач.
|
Задание 1
Начертите диаграмму состояние сплавов железо-углерод, укажите параметры основных точек, структуру сплава в каждой области. Кратко опишите, что собой представляет феррит, аустенит, цементит, ледебурит. Опишите, какие процессы произойдут со сплавом с заданным процентом содержания углерода при охлаждении его от температуры 16000С до 200С. Какие структуры имеет сплав в точках 1и 2? Исходные данные взять в таблице 1.
Таблица 1
| Варианты | Показатели | ||
| Содержание углерода, % | Температура в точке 1, 0С | Температура в точке 2, 0С | |
| 0,3 | |||
| 2,7 | |||
| 0,5 | |||
| 2,5 | |||
| 0,7 | |||
| 2,3 | |||
| 0,9 | |||
| 1,5 | |||
| 1,1 | |||
| 2,1 | |||
| 1,7 | |||
| 1,9 | |||
| 1,3 | |||
| 0,4 | |||
| 2,8 | |||
| 0,6 | |||
| 2,6 | |||
| 1,0 | |||
| 1,8 | |||
| 1,2 | |||
| 2,2 | |||
| 1,4 | |||
| 2,0 | |||
| 1,6 | |||
| 2,4 |
Задание 2
Приведите классификацию углеродистых сталей по способу производства, химическому составу, назначению, качеству и степени раскисления.
Поясните, чем отличается структура чугунов от структуры сталей. Укажите, какую форму имеют графитовые включения в серых, высокопрочных и ковких чугунах.
Марки сплавов приведены в таблице 2. Ответьте на поставленный вопрос.
Таблица 2
| № варианта | Определите материал и расшифруйте марки | Содержание вопроса |
| 15кп; У11; ВЧ35; 20ХГР; ЛАЖ-1; ВСт3; КЧ35-10; | Приведите марки углеродистых сталей, применяемых на железнодорожном транспорте для рельс, колес вагонов, осей. | |
| Ст3; У8Г; КЧ30-6; 12Х18Н9; БрОЦС5-7-5; СЧ35; Сталь 40 | Опишите влияние примесей серы, фосфора, кремния, марганца на свойства углеродистых сталей. | |
| Сталь 08; У8ГА; ВЧА45-6; Р12; АЛ4; Ст4; СЧ20 | Опишите и покажите графически зависимость свойств углеродистых сталей от процента содержания углерода. | |
| 60Г; У8А; КЧ37-12; Р9К5; Б83; Ст4; ВЧ100 | Опишите структуру серого чугуна, зависимость его структуры от скорости охлаждения. | |
| Сталь 20кп; У8; ВЧ45; 60С2ХФА Б16; КЧ42-12; Ст5 | Опишите влияние примесей фосфора, серы, кремния, марганца на свойства чугуна. | |
| Ст0кп; У7ГА; КЧ55-4; 10ХСНД; Сталь 30; БрСЗО; ВЧ50-7 | Опишите влияние примесей фосфора, серы, кремния, марганца на свойства сталей | |
| Ст5; У13; ВЧ50-2; Р6М3; Б16; Сталь 45; СЧ25 | Опишите легирующие элементы и их обозначение в марках сталей, влияние лигирующих элементов на свойства сталей | |
| Сталь 60Г; У10А; СЧ15; 10Г2С1Д; БрОЦ4-3; Ст3сп; КЧ70-2; | Опишите инструментальные стали и маркировку (углеродистые и быстрорежущие). | |
| Сталь 65; У10; КЧ70-2; 20ХГМ; АЛ4; Ст4пс; ВЧ50 | Опишите рессорно-пружинные стали, требования к ним, марки. | |
| Ст3; У10ГА; ВЧ42-12; 12Х3; ШХ15; Сталь 65Г; СЧ35 | Опишите износоустойчивые стали, область применения на железнодорожном транспорте | |
| Ст1; У12А; СЧ18; 60С2ХФА; Б83; ВЧ42-12; Сталь 45 | Опишите сверхтвердые инструментальные материалы и минералокерамические материалы | |
| Ст4; У8; СЧ35; Р6М5К5; АЛ8; Сталь 20пс; ВЧ50-7; | Опишите сплавы алюминия, область их применения, маркировку | |
| Ст3; У12А; СЧ40; Р18Ф2; ЛАЖ-1; Сталь 15пс; ВЧ50-7 | Опишите, какие сплавы называются латунями, их маркировку, область применения. | |
| Сталь 20пс; У12А; СЧ18; 70С2ХА; Б16; Ст2; КЧ35-10 | Опишите, какие сплавы называются бронзами, их маркировку, область применении. | |
| Сталь 08кп; У8А; ВЧ42-12; Р14Ф14; АЛ-2; Ст3; СЧ30 | Опишите сущность электрохимической коррозии металлов. | |
| Ст4; У9А; КЧ30-6; 65С2ВА; Л63; Сталь 08пс; СЧ18; | Опишите виды коррозионных разрушений. | |
| Ст0; У9А; СЧ20; 25ХГМ; АЛ21; Сталь 08; КЧ37-12 | Перечислите способы защиты металлов от коррозии, опишите сущность анодной защиты. | |
| Сталь 45; У9Г; ВЧ100; 40ХН2МА; А99; Ст5; СЧ18; | Опишите, как производят защиту от коррозии катодные покрытия, преимущества и недостатки. | |
| Ст3; У12А; СЧ25; 14Г2ХНР; Д16АТ; Сталь 08пс; ВЧ50-2 | Опишите способы нанесения покрытий на металлические поверхности. |
Продолжение таблицы 2
| Ст3; У12А; ВЧ50-7; 30ХН2МА; ЛС59-1; Сталь 08; СЧ18 | Опишите сущность химической защиты металлов от коррозии. | |
| Ст5; У8Г; ВЧ50; 14Г2АФ; БрОЦС-6-6-3; Сталь 10кп; КЧ42-12 | Опишите сущность электрохимической защиты от коррозии. | |
| Сталь 65; У10А; ВЧ42-12; 50ХСА; БрОФ10-1; Ст1; СЧ30; | Опишите антифрикционные сплавы, назначение, классификацию, приведите марки. | |
| Ст4; У12А; ВЧ50-7; 30Х2ГСА; Л62; Сталь 60Г; СЧ-20; | Объясните особенности состава и свойств коррозионностойких материалов. | |
| Сталь 45; У10А; СЧ20; 12Х18Н10Т; ЛАЖ-1; ВЧ50-7; Ст5; | Опишите влияние примесей фосфора, серы, кремния, марганца на свойства чугуна. | |
| Сталь 20кп; У12А; ВЧ35; Х12М; БрОЦС5-7-5; Ст3; КЧ70-2; | Опишите свойства быстрорежущих сплавов; маркировка, применение на железнодорожном транспорте. |
Задание 3
Ответить на следующие вопросы. Номер вопроса соответствует номеру варианта.
1. Опишите свойства полимеров и их применение на железнодорожном транспорте.
2. Опишите основные свойства строительных материалов.
3. Понятие о материалах как многофазных системах. Структура и ее влияние на свойство материалов.
4. Общие сведения о древесине, ее строение, свойства. Основные древесные породы, применяемые в строительстве.
5. Лесоматериалы и изделия из древесины. Сушка древесины, защита от гниения, снижение пожарной безопасности древесных материалов.
6. Опишите строительные материалы, их виды.
7. Виды строительного камня, его добыча, обработка. Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением.
8. Керамические материалы и изделия. Краткая характеристика.
9. Приведите классификацию материалов из дерева. Деревопластики, и их применение на железнодорожном транспорте.
10. Опишите состав и структуру стекла, его свойства.
11. Виды строительного стекла, светопропускающие изделия из стекла, облицовочные изделия и пленки из стекла.
12. Каменное и шлаковое литье. Теплоизоляционные материалы на основе стекла и минерального волокна. Стеклокристалические материалы.
13. Опишите минеральные вяжущие вещества, их виды, назначение. Методы испытаний.
14. Цементные бетоны, виды, назначение.
15. Строительные растворы, виды, назначение, применение.
16. Железобетон и железобетонные изделия, виды, применение, маркировка.
17. Изделия на основе минеральных вяжущих веществ, виды, назначение, прменение.
18. Битумы, дегти и минералы на их основе, виды, применение, краткая характеристика.
19. Полимеры, их строение, свойства, виды, применение полимеров.
20. Свойства пластмасс, их применение. Конструкционные материалы на основе пластмасс, область их применения.
21. Теплоизоляционные пенопласты и клеи на основе полимеров, мастика. Их назначение, виды, применение.
22. Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы на основе полимеров. подкровельные влаго- и ветрозащитные пленки. Полимербетоны и бетонополимеры. назначение этих материалов, виды и применении.
23. Материалы на основе каучука и резины, назначение и область применения.
24. Опишите применение лакокрасочных материалов в строительстве. Приведите марки лаков и эмалей. Опишите, как образуется пленка при нанесении лакокрасочного покрытия.
25. Укажите назначение лакокрасочных покрытий. Поясните, какой компонент лакокрасочных материалов является основным. Перечислите его основные виды. Укажите область применения для каждого.
Задание 4
Выполнить решение задач с объяснением решения. Вариант выбирается по номеру задачи.
1. Написать размерность величин, выражающих основные физико-механические свойства строительных материалов: а) удельный и объемный веса; б) плотность, пористость; в) водопоглащение по весу и объему; г) сила; д) механическое напряжение и прочность; е) коэффициент теплопроводности; ж) удельная теплоемкость; з) коэффициент газопроницаемости; и) коэффициент динамического упрочнения; к) слой половинного ослабления; л) коэффициент конструктивного качества; м) истираемость по весу и объему; и) коэффициент звукопоглащения.
2. Вычислить потребность в основных строительных материалах для застройки квартала города, включающего 10 четырехэтажных кирпичных домов, 12 трехэтажных крупноблочных бетонных домов, 5 пятиэтажных крупнопанельных домов, 2 школы на 280 учащихся каждая, 1 школу на 920 учащихся, клуб на 200 мест и кинотеатр на 1200 мест на каждый этаж дома принять по 16 квартир при средней жилой площади 30 м2. Расходы материалов принять по приложению 1
3. Образец камня на неправильной формы весил на воздухе G=80 г (в сухом состоянии). После покрытия образца парафином вес его в воде составил Gв=37 г. На парафирование образца израсходовано парафина Gп=0,75 г с удельным весом gп=0,9 г/см3. Вычислить объемный вес камня (плотность воды принять gв=1 г/см3).
4. Цилиндрический образец горной породы диаметром 5 см и высотой 5 см весит в сухом состоянии 245 г. После насыщения водой его вес увеличился до 249 г. Определить объемный вес камня и его водопоглащение (объемное Воб и весовое Ввес.).
5. Материал в воздушно-сухом состоянии имеет объемный вес 1400 кг/м3, а влажность, установленную путем высушивания – 3% по объему. После насыщения материала водой под давлением его объемный вес увеличился до 1700 кг/м3. Установить открытую пористость материала.
6. Прочность на сжатие сухого кирпича Rсух=200 кГ/см2, а после насыщения водой Rнас.=120 кГ/ см2. При насыщении водой кирпича установлено, что его объемное водопоглащение 20%, а открытая пористость 28%. Определить, является ли данный кирпич морозостойким и можно ли его применять для фундаментов стен.
7. Наружная поверхность кирпичной стены толщиной a=51 см имеет температуру t1= -330, внутренняя t2 =+180. Какое количество тепла проходит через каждый 1 м2 поверхности стены за 1 ч?
8. Показать, что в центральной части России достаточна толщина стен жилых зданий в 2,5 кирпич, т.е. 64 см (без штукатурки). Общее термическое сопротивление стены для этой зоны, установлено нормами - R≥1,10 ч ∙ град ∙ м2/ккал. Коэффициент теплопроводности для кладки из силикатного кирпича принять по приложению 2 (λ=0,70 ккал/ м ∙ ч ∙град).
9. Какова должна быть толщина штукатурки для стены из ракушечника, если воздухопроницаемость ее и кирпичей стены толщиной в 2 кирпича одинаковы? Сопротивление воздухопроницаемости ракушечника в расчет не принимать.
10. Вес сухого известняка 300г, а после насыщения водой – 308 г. Объемный вес известняка 2400 кг/м3. Вычислить объемную и весовую абсолютную и относительную влажности, общую и открытую пористость известняка. Дать заключение о его морозостойкости.
11. Образец гранита имеет объемный вес 2700 кг/м3. Его полное водопоглащение (при насыщении водой под давлением) составляло 3,71% по весу. Определить удельный вес гранита.
12. При испытании строительного гипса по ГОСТ 125-87 было установлено: тонкость помола – остаток на сите № 02 – 10% (по весу); предел прочности при сжатии трех образцов через 1,5 ч после изготовления 52, 48 и 50 кГ/см2. Требования ГОСТ даны в приложении 4. К какому сорту можно отнести строительный гипс.
13. Сколько потребуется чистого известняка с влажностью 5% для получения 10 т негашеной извести.
14. Рассчитать, сколько получится негашеной и гидратной извести из 20 т известняка. Содержание в известняке СаО – 80% по весу, а естественная влажность его 8%.
15. Рассчитать объем шахтной печи для получения 20 т в сутки негашеной извести при условии, что объемный вес известняка в кусках gоб=1700 кг/м3, топливо занимает около 25% общего объема печи; цикл обжига проходит за 2 дня.
16. Определить, сколько можно получить извести негашеной в сутки, если обжигать известняк в шахтной печи объемом 50 м3. Топливо печи занимает 20% общего объема печи, а объемный вес известняка в кусках равен gоб=1600 кг/м3. Цикл обжига проходит в 3 суток.
17. Сколько потребуется времени для обжига известняка в шахтной печи объемом 50 м3. Топливо в печи занимает 20% общего объема. Объемный вес известняка 1600 кг/м3. Требуется получить 12 т негашеной извести (СаО).
18. Сколько можно получить сухой гидратной извести при гашении 5 т негашеной извести с активностью 80% (содержание СаО).
19. Сколько содержится извести и воды (по весу) в 1 м3 известкового теста, если объемный вес его равен 1400 кг/м3. Удельный вес гидратной извести в порошке составляет 2,05 г/см3.
20. Определить объемный вес известкового теста, если воды в нем содержится 50% (по весу). Удельный вес порошкообразной гидратной извести 2,05 г/см3.
21. Сколько потребуется гидратной извести, чтобы приготовить 1 м3 известкового теста с объемным весом 1400 кг/м3. Удельный вес гидратной извести 2,0.
22. Определить пористость в затвердевшем цементном камне, изготовленным из портландцемента.
23. Цементное тесто при затвердении содержало 28% воды, а количество связанной воды равно 20% от веса цемента. Удельный вес портландцемента принят равным 3,1.
24. Определить пористость в затвердевшем цементном тесте, изготовленном из шлакопортландцемента, если тесто содержало 40% воды, а для прохождения реакций требуется 18%. Удельный вес шлакопортландцемента – 2,95.
25. Определить пористость затвердевшего камня из глиноземистого цемента, если содержание воды в нем – 50% от веса цемента; количество связанной воды – 22% от веса цемента; удельный вес глиноземистого цемента – 3,00 г/см3.
Литература
1. Барабанщиков Ю.Г. Строительные материалы и изделия,- М.: издательский центр «Академия», 2012
2. Попов К.Н., Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия. М.: Высшая школа, 2005.
Дополнительные источники:
1. Журнал «Материаловедение».
2. Крейнис З.Л., Певзнер В.О. Железнодорожный путь. М.: ФГОУ «УМЦ ЖДТ», 2009.
3. Строительно-технические нормы МПС РФ. Железные дороги колеи 1520 мм/СТН Ц-01-95.
4. СНиП 82-01–95. Разработка и применение норм и нормативов расхода материальных ресурсов в строительстве. Основные положения.
5. ГОСТ 10629–88 (с попр. от 1990 г.) Шпалы железобетонные, предварительно напряженные, для железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия.
