УДК 666 - Московский государственный университет

УДК 666.946
СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Г.И. Микита – доцент
ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,
г. Москва, Россия
Актуальность темы. Вопрос актуален, так как свойства цемента, используемого при
строительстве, играют важную роль для оснований и гидротехнических сооружений.
Научная новизна. Научная новизна заключается в выявлении важнейших
физических, механических и акустических свойств цемента.
Практическая значимость. Выявленные свойства широко используемого в
гидростроительстве вида цемента позволяют более точно с позиций прочности вести
проектирование гидросооружений, обосновывают применение архитектурных форм
гидросооружений,
архитектурно-пространственных,
архитектурно-плановых
и
архитектурно-акустических решений.
Выводы. В работе были определены важнейшие физические, механические и
акустические свойства цемента.
Urgency of a theme. The question is actual, as properties of the cement used at construction
play the important role for the bases and hydraulic engineering constructions.
Scientific novelty. Scientific novelty consists in revealing the major physical, mechanical
and acoustic properties of cement.
The practical importance. The revealed properties of kind of cement widely used in
hydroconstruction allow to conduct designing of hydroconstructions from positions of durability
more precisely, prove application of architectural forms of hydroconstructions, architecturally
spatial, architecturally scheduled and architecturally acoustic decisions.
Conclusions. In work the major physical, mechanical and acoustic properties of cement
were determined.
Особую роль при гидростроительстве играет цемент. Его свойства определяют
поведение строений гидросооружения. Условия эксплуатации гидросооружений имеют
свою специфику. Исследование физических, механических и акустических свойств
цемента является актуальным вопросом.
Исследования базировались на разработках научной школы Марковца-Матюнина
(МЭИ) и волнового метода [1…9].
В итоге были получены результаты, приведенные на рисунке.
Результаты исследований прочностных и акустических свойств цемента М-500
Научная новизна заключается в выявлении важнейших физических, механических и
акустических свойств цемента, приведенных на рисунке.
Исследованный образец цемента М-500 ниже нормированного значения по
временному сопротивлению.
Скорость звука – 612 м/c.
Это важное свойств исследованного объекта, имеющее большую практическую
значимость и определяющее условия выбора архитектурной формы, архитектурнопланировочного и архитектурно-акустического проектирования [1, 2].
Рассмотрим модель получения значений волнового сопротивления, удельного
акустического импеданса, механического импеданса для материалов [12…19].
Волновое сопротивление среды материала:
Н с
кг
ZW    c , 2 ,
,
(1)
м  с м3
где  – плотность среды, кг/м3; с – скорость звука в среде, м/с.
Для плоской волны удельный акустический импеданс равен волновому
сопротивлению среды материала, то есть
Н с
Z1  ZW ,
,
(2)
м3
кг
где ZW – волновое сопротивление среды материала, 2 .
м с
Так как удельный акустический импеданс
Z
Н с
Z1  M ,
,
(3)
S
м3
где Z M – механический импеданс,
Н с
, S – единичная площадь, м2, то механический
м
импеданс определится как
Z M  Z1  S ,
где Z1 – удельный акустический импеданс,
Н с
,
м
(4)
Н с
; S – единичная площадь, м2.
3
м
Так как, механический импеданс
Н с
,
м
где S – площадь в акустической системе, м2; Z a – акустический импеданс,
Н с
,
м5
то акустический импеданс определится как
Н с
Z
Z a  M2 ,
,
м5
S
где Z M – механический импеданс; S – площадь в акустической системе, м2.
Н с
Акустический импеданс – 1247662,4,
.
м3
Выводы
В работе были определены такие важные свойства цемента как:
Плотность – 2038,2 кг/м3;
Модуль нормальной упругости – 764, МПа;
Модуль сдвига – 299, МПа;
Коэффициент Пуассона – 0,28;
Твердость по Бринеллю – 13,2, НВ;
Предел текучести – 0,416,МПа;
Временное сопротивление – 37, МПа;
Истинное напряжение при растяжении – 89, МПа;
Относительное сужение – 1,9,%;
Относительное удлинение – 1,7,%;
Ударная вязкость – 0,45, КДж/м2;
Предел выносливости – 44, МПа;
Предельная амплитуда колебаний напряжений цикла – 5,7, МПа;
Температурный коэффициент линейного расширения – 1,03394  105 , 1/Со;
Жесткость – 20, МН/м;
Скорость звука – 612, м/с;
Скорость поперечных звуковых волн – 383,2, м/с;
Скорость продольных звуковых волн – 689, м/с;
Приведенная по массе резонансная частота – 711,5, Гц;
Волновое сопротивление – 1247862,4, кг/м2·с;
Удельный акустический импеданс – 1247862,4, Н· с/м3;
Механический импеданс - 1247862,4, Н· с/м.
Библиографический список
Z M  S 2Za ,
(5)
(6)
(7)
1. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. – М.:
Машиностроение, 1979. 191 с.
2. Марковец М.П. Учебное пособие по курсу прочность металлов оборудования атомных
электрических станций. – М.: МЭИ, 1979. 94 с.
3. Материаловедение и технология металлов. /Г.П.Фетисов, М.Г. Карпман, В.М.
Матюнин и др. – М.: Высшая школа, 2001. 640 с.
4. Матюнин В.М. Исследование зависимости ударной вязкости стали от других
механических характеристик. Автореф. Дис. канд. техн. наук.. – М.: МЭИ, 1969. 138 с.
5. Матюнин В.М. Методы и средства безобразцовой оперативной оценки механических
свойств материалов элементов конструкций и машин. Автореф. дис…. д-ра техн. наук.
– М.: МАДИ, 1993. 36 с.
6. Матюнин В.М. Методы и средства безобразцовой экспресс-оценки механических
свойств конструкционных материалов: Учебное пособие по курсу «Диагностика
структурно-механического состояния металла». – М.: Изд-во МЭИ, 2001. 94 с.
7. Матюнин В.М. Методы твердости в диагностике материалов. Состояние, проблемы и
перспективы. / Методы и технические средства оперативной оценки структурномеханического состояния металла элементов конструкций и машин: Всероссийская
научно-техническая конференция (с международным участием) 26-28 ноября 2002 г. –
М.: МЭИ (ТУ), 2002. С. 172-181.
8. Матюнин В.М. Механико-технологические испытания и свойства конструкционных
материалов. – М.: Изд-во МЭИ, 2005. 140 с.
9. Матюнин В.М. Механические и технологические испытания и свойства
конструкционных материалов. – М.: Изд-во МЭИ, 1996. 124 с.
10. Матюнин В.М., Борисов В.Г., Юзиков Б.А., Караев А.Б. Обзор переносных
твердомеров и методов измерения твердости металла промышленного оборудования. /
Методы и технические средства оперативной оценки структурно-механического
состояния металла элементов конструкций и машин: Всероссийская научнотехническая конференция (с международным уча-стием) 26-28 ноября 2002 г. – М.:
МЭИ (ТУ), 2002. С. 272-337.
11. Волновой способ контроля свойств материалов. /Микита Г.И. // Патент на изобретение
№2335756. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской
Федерации 10 октября 2008 г. Опубликовано 10.10.2008 Бюл. №28.
12. Фирсанов В.М. Архитектура гражданских зданий в условиях жаркого климата. – М.;
Высшая школа, 1982. 248 с.
13. Ковригин С.Д., Крышов С.И. Архитектурно-строительная акустика. – М.: Высшая
школа, 1986. 256 с.
14. Большая Советская энциклопедия. Импеданс акустический. URL: http://bse.scilib.com/article053328.html.
15. Большая Советская энциклопедия. Волновое сопротивление. URL: http://bse.scilib.com/article006292.html.
16. Любченко
Ю.
Б.
Волновое
сопротивление.
URL:
http://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/006/294.htm.
17. Любченко Ю. Б. Длинная линия. Гарновский Н. Н. Теоретические основы
электропроводной связи, - М., 1959. Ч. 2.
18. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. – М., 1967. Ч. 2. URL:
http://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/029/954.htm.
19. Большая Советская энциклопедия. Плоская волна. URL:
http://bse.scilib.com/article089914.html.