ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM BÁO CÁO BÀI TẬP VẬT LIỆU XÂY DỰNG Lớp L03 Nhóm A HK 202 Ngày nộp 20 08 2021 GVHD PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH SVTH NGUYỄN TRẦN ĐÔ MSSV 1913126 Thành phố Hồ Chí Min[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÁO CÁO BÀI TẬP VẬT LIỆU XÂY DỰNG Lớp L03-Nhóm A-HK 202 Ngày nộp: 20-08-2021 GVHD: PGS.TS.NGUYỄN VĂN CHÁNH SVTH: NGUYỄN TRẦN ĐƠ MSSV:1913126 Thành phố Hồ Chí Minh - 2021 BÀI TẬP CHƯƠNG I Bài 1: Một vật liệu trạng thái ẩm 20% có khối lượng thể tích 1,8kg/dm3, trạng thái bão hòa nước khối lượng thể tích vật liệu 2kg/dm3 Cho biết khối lượng riêng vật liệu 3kg/dm3 nước 1kg/dm3 Biết thể tích vật liệu khơng thay đổi độ ẩm thay đổi Hãy tính hệ số bão hịa nước vật liệu Bài làm: Ta có: Độ ẩm: Độ hút nước theo khối lượng: Độ hút nước theo thể tích: Độ rỗng: Hệ số bão hịa nước: Bài 2: Một vật liệu trạng thái ẩm 10% có khối lượng thể tích 2,2 kg/dm3, trạng thái bão hịa nước hồn tồn có khối lượng thể tích 2,3 kg/dm3 Biết vật liệu tích khơng đổi độ ẩm thay đổi Tính khối lượng riêng vật liệu Bài làm: Ta có: Vật liệu trạng thái bão hịa nước: Suy ra: Độ ẩm: Độ hút nước theo khối lượng: Độ hút nước theo thể tích: Độ rỗng: Câu 3: Một mẫu đá vôi khô nặng 300g, sau hút nước điều kiện thường ngày đêm đem cân 309g Biết hệ số bão hòa nước 0,7; khối lượng thể tích đá khơ 2400kg/m3; nước 1kg/dm3 Hãy tính mức hút nước theo khối lượng thể tích, độ rỗng khối lượng riêng đá Bài làm: Với: Độ hút nước theo khối lượng: Độ hút nước theo thể tích: Độ rỗng: Ta có: Suy ra: Câu 4: Một vật liệu bão hịa nước hồn tồn có mức hút nước theo khối lượng 20%, độ rỗng vật 40% Biết thể tích vật liệu khơng thay đổi độ ẩm thay đổi, khối lượng riêng nước 1g/cm3 Hãy tính khối lượng thể tích vật liệu trạng thái bão hòa Bài làm: Với: Ta có độ hút nước theo thể tích: Ta có: Suy khối lượng thể tích trạng thái bảo hịa: Câu 5: Một vật liệu có khối lượng riêng 2,6kg/dm3, độ rỗng 20% Khi độ ẩm tăng 1% độ tăng trung bình thể tích vật liệu 0,2% Hãy tính khối lượng thể tích vật liệu độ ẩm 20% Bài làm: Với: Độ rỗng: Ta có: Vẩm=Vo(1+∆ V.W) Độ ẩm: Câu 6: Một vật liệu có độ rỗng 20%, khối lượng riêng 1,3g/cm3 Khi độ ẩm tăng 1% độ tăng trung bình thể tích vật liệu 0,2% Hãy xác định độ ẩm vật liệu biết độ ẩm vật có khối lượng thể tích 1,2g/cm3 Bài làm: Với: Ta có độ rỗng: Độ ẩm: Câu 7: Một vật liệu có khối lượng riêng 2,2kg/dm3 độ rỗng 20%, trạng thái bão hịa nước vật liệu có khối lượng thể tích 2kg/dm3 Cho biết đường biểu diễn quan hệ độ tăng thể tích tương đối ∆ V độ ẩm có dạng bậc hệ số góc 0,1 Tính mức hút nước theo khối lượng vật liệu Bài làm: Với: Độ rỗng: Ta có: ∆ V=0,1W=0,1Hp Câu 8: Một mẫu đá có hình dạng khơng rõ ràng, trạng thái khơng có khối lượng 80g Sau phủ bề mặt mẫu paraphin khối lượng cân nước 37g Biết khối lượng paraphin dung để phủ mẫu 0,75g khối lượng đơn vị paraphin 0,9g/cm3, nước 1g/cm3 Tính khối lượng thể tích đá Bài làm: Với: Ta có: Khối lượng thể tích đá: Câu 9: Một vật liệu trạng thái khơ có khối lượng 145,5g Sau phủ bề mặt vật liệu lớp paraphin với khối lượng 2,7g đem cân nước khối lượng 48,2g Hãy xác định khối lượng riêng vật liệu Biết thể tích vật liệu khơng thay đổi độ ẩm thay đổi Cho Bài làm: Với: Ta có: Khối lượng thể tích vật liệu: Hệ số bão hịa: Câu 10: Một vật liệu bão hòa nước bỏ vào nước lên 2/5 thể tích Biết hệ số bão hịa nước 60%, độ rỗng r=40% Hãy tính khối lượng riêng vật liệu Biết thể tích vật liệu không thay đổi độ ẩm thay đổi Bài làm: Với: mbh=mchìm nước Hệ số bão hịa: Suy độ hút nước theo khối lượng: Ta có: Khối lượng riêng vật liệu: Câu 11; Một loại đá vơi có khối lượng đơn vị trạng thái bão hòa 2,55g/cm3, hệ số bão hòa nước 50% Đá dăm sản xuất từ đá vơi có khối lượng đơn vị thể tích xốp 1,625g/cm3, độ rỗng 35% Biết thể tích đá vơi khơng thay đổi độ ẩm thay đổi Hãy xác định khối lượng riêng đá vôi Bài làm: Với: γ o đá dăm =1,625g/cm3 ; r=0,35; Cbh=0,5; γ obh đá vôi =2,55g/cm3 γ γ o đá dăm 1-r = o đá vơi= a đá dăm = γ Ta có: γ o đá vôi γ o bh đá vôi - γ o đá vơi × γn γ o đá vơi = γ o đá vôi 0,5 (1- γ a đá vôi ) × → 2,5 2,55−2,5 2,5 × =0,5.(1) → γ a đá vôi =2,78g/cm3 2,5 γ a đá vôi Câu 12: Một mẫu vật liệu trạng thái tự nhiên có khối lượng thể tích 1,8kg/dm3 Khi đặt mẫu có diện tích bề mặt 400cm2, chiều dài 5cm vào thiết bị thí nghiệm với nhiệt độ hai mặt mẫu 293oK 393oK sau 120 phút có nhiệt truyền qua mẫu Bài làm: Với: Nhiệt lượng truyền qua mẫu: Câu 13: Một loại gạch phồng khơ 0oC có hệ số truyền nhiệt 0,36 kCal/m.oC.h, khối lượng riêng 2,6g/cm3 Hãy xác định độ rỗng loại gạch Với: Độ rỗng: Câu 14: Một loại bêtơng xỉ có hệ số truyền nhiệt điều kiện tự nhiên 0,46kCal/m.oC.h, độ ẩm W=3%, khối lượng riêng 2,6g/cm3 Hãy xác định độ rỗng loại vật liệu Bài làm: Với: Độ rỗng: Câu 15: Khi xác định hệ số truyền nhiệt vật liệu người ta dùng mẫu vật liệu có diện tích bề mặt 25dm2, chiều dài 5cm Mẫu đặt vào thiết bị đo nhiệt có nhiệt độ hai mặt 100oC 200oC Sau lượng nhiệt truyền qua mẫu 2kW.h Hãy xác định hệ số truyền nhiệt λ loại vật liệu Bài làm: Với: Ta có: Câu 16: Vật liệu cách nhiệt từ ép hữu có chiều dày a=600mm thay thủy tinh Cho biết nhiệt độ mặt tiếp xúc nguồn nhiệt 120oC sử dụng 20oC Ở 0oC, hệ số truyền nhiệt ép hữu có λ o=0,066 kCal/m.oC.h, thủy tinh λ o=0,035 kCal/m.oC.h Và hệ số nhiệt độ cho loại β =0,002 Hãy xác định chiều dày thủy tinh Bài làm: Với: 10 Ta có: BÀI TẬP CHƯƠNG IV: Câu 1: Tính khối lượng vơi thu nung từ đá vơi có độ ẩm 4,5%, hàm lượng CaCO3 85%, biết lượng nung 5% ( không kể phần CO2 bay phân hủy) Độ hoạt tính cao Bài làm: CaCO3 → CaO + CO2 Khối lượng đá vôi khô thu từ đá vôi: mk = 1600 = ≈ 7,66(tấn ) 1,045 209 Hàm lượng CaCO3 thu được: m CaCO =m k 0,85=7,66.0,85=6,51(tấn) Lượng CaO thu được: mCaO =mCaCO M CaO 56 =6,507 ≈ 3,64 (tấn) M CaCO 100 Lượng nung: mm=mk 0,05=7,66.0,05 ≈ 0,38(tấn) Vậy phần lại dạng tạp chất là: mtc =m k −( mCaCO +mm ) ≈ 0,77(tấn ) Do hoạt tính loại vơi là: x= mCaO 3,64 100 %= 100 % ≈ 82,54 % m CaO +m tc 3,64+ 0,77 11 Câu 2: Người ta đem 20 đá vơi có độ ẩm tự nhiên 5% nung lên vơi sống tơi thành vơi nhuyễn Tính dung tích tối thiểu hố vơi vừa đủ để tơi số vơi nói Biết đá vơi khơ chứa 10% tạp chất, vôi nhuyễn chứa 50% nước tự khối lượng đơn vị vôi nhuyễn , coi tạp chất khơng bị cháy q trình nung Bài làm: CaCO3 → CaO + CO2 Khối lượng đá khô: mk = 20 =19,05(tấn ) 1,05 Hàm lượng CaCO3 thu được: mCaCO =mk ( 1−0,1 )= Lượng CaO thu được: mCaO =mCaCO 0,56= 120 =17,14(tấn ) 48 =9,6(tấn ) Khối lượng Ca(OH)2: (tấn) Vậy khối lượng vơi nhun thu được: Do dung tích tối thiểu hố vơi là: Câu 3: Tính khối lượng vơi nhuyễn thu từ 10 vơi sống có độ hoạt tính 90% Biết vơi nhuyễn có 30% nước tự Nếu nhuyễn có chứa 2,5% bọt khí Tính khối lượng thể tích vơi nói vơi Bài làm: Lượng CaO thu từ 10 vôi sống là: 12 mCaO =10.0,9=9 (tấn) CaO + H2O → Ca(OH)2 Lượng Ca(OH)2 thu là: mCa (OH ) =mCaO m CaO (OH ) mCaO =9 75 333 = ≈ 11,89 ( ) 56 28 Trong vơi nhuyễn có 30% nước tự mvn =m Ca ( OH ) +m H O = mCa (OH ) 0,7 m H O =0,3 mvn=5,1 ( ) 2 ≈ 17 ( ) Thể tích đặc vôi nhuyễn là: V a =V aH O + V aCa(OH ) = 2 5,1 11,89 + =11,05(m ) Thể tích tự nhiên vôi nhuyễn: V o =V a +V bọt = Va 11,05 = ≈ 11,33 ( m ) 0,975 0,975 Khối lượng thể tích vơi nhuyễn: Câu 4: Cần đá vơi có độ ẩm 4,5%, hàm lượng CaCO3 đá vôi 92% để sau nung thành vôi sống thu 1,5m3 vơi nhuyễn có khối lượng đơn vị 1400kg/m3 Biết vôi nhuyễn nước tự chiếm 32% Giả thiết tạp chất bị cháy hết trình nung Bài làm: Khối lượng vôi nhuyễn thu là: mvn =ρavn V vn=1,5.1400=2100 ( kg )=2,1 ( ) Vậy lượng Ca(OH)2 thu là: mCa (OH ) =m (1−0,32 )=1,428( tấn) CaO + H2O → Ca(OH)2 13 56 4998 = ≈ 1,08(tấn) 74 4625 Khối lượng CaO: mCaO =mCa (OH ) CaCO3 → CaO + CO2 Khối lượng CaCO3: mCaCO =mCaO 100 357 = ≈ 1,93( tấn) 56 185 Vậy khối lượng đá vơi cần có: mk = mCaCO 0,92 = 1785 ≈ 2,098 (tấn) 851 mk 2,098 = ≈ 2,196(tấn) 1−0,045 0,955 Do lượng đá vôi cần để thoả đề là: m= Câu 5: Tính hàm lượng Ca(OH)2 H2O có vơi nhuyễn biết loại vơi nhuyễn có khối lượng đơn vị 1350kg/m3, khối lượng riêng Ca(OH)2 2,1g/cm2, nước 1g/cm3, vôi nhuyễn có 2% bọt khí ( bỏ qua tạp chất vôi nhuyễn) Bài làm: γa Ca(OH )2 =2,1 g/cm =2100 kg/ m 3 γ a =1 g / cm =1000 kg / m H 2O Thể tích đặc ứng với 1350kg vôi nhuyễn: Va= 1000.(1-0,02)=980 lit { mCa (OH ) +m H O =1350 mCa (OH ) +mH O =1350 =¿ mCa ( OH ) mH O Ta có: V a +V a =0,98 + =0,98 γa γa { { Ca (OH )2 H 2O 2 Ca ( OH )2 H 2O mCa ( OH ) +mH O=1350 =¿ mCa (OH ) ≈ 706,37( kg) m Ca ( OH ) m H O mH O ≈ 643,64 (kg) + =0,98 2100 1000 2 2 { 2 Vậy hàm lượng Ca(OH)2: % Ca ( OH )2 = mCa (OH ) hàm lượng nước: % H O= mCa ( OH ) + mH mH O mCa (OH ) +m H O 2 O ≈ 52,32 % ≈ 47,68 % 14 Câu 6: Cần đá vơi có độ ẩm 5%, tạp chất chứa 15% (so với đá vôi khô) để thu 1,5m3 vơi nhuyễn có khối lượng đơn vị 1400kg/m3 Biết khối lượng riêng Ca(OH)2 2,05g/cm3, nước 1g/cm3, vơi nhuyễn có 1% bọt khí Giả thiết tạp chất bị cháy hết trình nung vôi Bài làm: γa Ca(OH )2 =2,05 g /cm3 =2050 kg/m3 3 γ a =1 g / cm =1000 kg / m H 2O Thể tích đặc số vơi nhuyễn là: 1,5.0,99=1,485 (m3) Khối lượng số vơi nhuyễn là: mavn=V a γ avn=1,485.1400=2079(kg ) Do ta có hệ phương trình: { mCa (OH ) +m H O =2079 mCa (OH ) +mH O =2079 =¿ mCa ( OH ) mH O V a + V a =1,485 + =1,485 γa γa { => { 2 Ca ( OH )2 H 2O 2 2 Ca ( OH )2 { H2 O 8118 mCa ( OH ) + mH O=2079 mCa (OH ) = ≈1159,714 (kg) =¿ mCa ( OH ) m H O 6435 + =1,485 m H O= ≈ 919,286( kg) 2050 1000 2 2 2 CaCO3 → CaO + CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 Lượng CaCO3 cần thiết là: mCaCO =m Ca (OH ) 100 ≈ 1567,181(kg) 74 Vì có 15% tạp chất đá vơi khơ nên cịn lại 85% CaCO3 Vật lượng đá vơi khô cần là: mk = mCaCO Vậy lượng đá vôi cần thiết là: m= 0,85 ≈ 1843,743(kg) mk ≈ 1940,782( kg) 0,95 15 Câu 7: Xác định độ hoạt tính vơi khơng khí, biết vơi đem thí nghiệm vơi nhuyễn có khối lượng vơi thí nghiệm 1,5g Dung dịch axit dùng để chuẩn có nồng độ đương lượng gam K=0,5 lượng axit dùng 30ml Cho khối lượng riêng vôi 2,05g/cm3, khối lượng riêng nước 1g/cm3 bỏ qua hàm lượng khí lẫn vơi nhuyễn Bài làm: Thể tích vơi nhuyễn: Bỏ qua hàm lượng khí lẫn vôi nhuyễn nên V a =V o=1,07 (cm 3) { mCa (OH ) +mH O =1,5 mCa (OH ) +mH O =1,5 =¿ mCa ( OH ) mH O 14 Ta có: V a +V a =1,07 + = γa γa 15 { => { Ca (OH )2 H 2O 2 Ca ( OH )2 2 H2 O 41 ≈ 0,837(kg) 49 65 mH O = ≈ 0,663 (kg) 98 mCa (OH ) = 2 CaO + H2O → Ca(OH)2 Lượng CaO: mCaO =mCa (OH ) 56 164 = ≈ 0,633( g) 74 259 Vậy độ hoạt tính vơi khơng khí: 2,804.V HCl k x= = mV 30 0,5 1000 ≈ 0,066=¿ x=6,6 % 0,6333 2,804 Câu 8: Xác định lượng nước hóa học có đá xi măng rắn từ xi măng Portland có thành phần C3S=50%, C2S=25%, C3A=5% C4AF=18% Giả thiết thành phần khoáng xi măng tác dụng triệt để với nước sản phẩm tạo thành C3S2H3, Ca(OH)2, C3AH6 CFH2 Bài làm: 16 C3S = 3CaO.SiO2 C2S = 2CaO.SiO2 C3A = 3CaO.Al2O3 C4AF = 4CaO.Al2O3.Fe2O3 Các phản ứng: 2.(3CaO.SiO2) + 6.H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3.Ca(OH)2 2.(2CaO.SiO2) + 4.H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 3CaO.Al2O3 + 6.H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 8.H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.2H2O Tỷ lệ nước tham gia phản ứng trình: + C3S: % H O pứ = 6.18 ≈ 19,1% [ ( 40+! ) +28+32 ] +6.18 + C2S: % H O pứ = 4.18 ≈ 17,3 % [ ( 40+!6 ) +28+32 ]+ 4.18 + C3A: % H O pứ = + C4AF: % H O pứ = 6.18 ≈ 28,57 % ( 40+16 )+ 27.2+16.3+ 6.18 8.18 ≈22,86 % ( 40+ 16 ) +27.2+16.3+56.2+16.3+8.18 Phần trăm lượng nước tác dụng với xi măng: % H O pứ xi măng =0,5.19,1+ 0,25.17,3+0,05.28,57+0,18.22,86=19,42 % Câu 9: Xác định nồng độ rỗng đá xi măng chế tạo từ xi măng Portland Biết lượng nước nhào trộn vữa xi măng 28% lượng nước liên kết hóa học đá xi măng 20% Khối lượng riêng xi măng 3,1g/cm3 Bài làm: Lượng xi măng tạo vữa xi măng là: x 17 Va = vữa x 0,28 x + 3,1 Vì bỏ qua bọt khí => V o =V a Vậy thể tích đá xi măng là: V a =V a + V a = đá vữa H 2O x 0,2 x + 3,1 x 0,2 x + Va 3,1 1,62 x =1− =0,1328=¿ r=13,82 % Độ rỗng: r =1− =1− Vo x 0,28 x 1,868 x + 3,1 18 ...BÀI TẬP CHƯƠNG I Bài 1: Một vật liệu trạng thái ẩm 20% có khối lượng thể tích 1,8 kg/dm 3, trạng thái bão hịa nước khối lượng thể tích vật liệu 2kg/dm3 Cho biết khối lượng riêng vật liệu 3kg/dm3... nước: Bài 2: Một vật liệu trạng thái ẩm 10% có khối lượng thể tích 2,2 kg/dm 3, trạng thái bão hịa nước hồn tồn có khối lượng thể tích 2,3 kg/dm3 Biết vật liệu tích khơng đổi độ ẩm thay đổi Tính khối. .. tính khối lượng thể tích vật liệu trạng thái bão hòa Bài làm: Với: Ta có độ hút nước theo thể tích: Ta có: Suy khối lượng thể tích trạng thái bảo hịa: Câu 5: Một vật liệu có khối lượng riêng 2,6 kg/dm3,