Byggnadsmaterial med statistik Provmoment: TENTAMEN

Transkript

1 Byggnadsmaterial med statistik Provmoment: TENTAMEN Ladokkod: 41BS C29H5- Tentamen ges för: BYGGING ÅK 2 TentamensKod: Tentamensdatum: 25:e oktober 2016 Tid: 9:00 13:00 Hjälpmedel: Skrivdon, miniräknare och formelsamling som bilaga till tentamen. För att få respektive betyg krävs: 50 % godkänd tentamen och betyg 3 75 % betyg 4 90 % betyg 5 Allmänna anvisningar: I tentamen ska rätt svar ur en svarslista kryssas i. Det finns bara ett korrekt svar. Rätt svar ger 5 poäng. Om flera alternativ är ikryssade eller fel svar är ikryssat ger detta -1 poäng. Inget svar eller svarsalternativet Vet ej ger 0. Om man ångrar sitt svar ska hela svarsalternativet inklusive kryss-rutan strykas över med ett horisontalt streck. Glöm inte att lämna in tentamen med dina svar. Separata lösningsförslag ska INTE lämnas in. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, till detta tillkommer upp till 5 arbetsdagar för administration, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvarig lärare: Staffan Svensson Telefonnummer:

2 2

3 1. Vad är definitionen på porositet? 1 Kvoten av pordensitet och kompaktdensitet. 2 Kvoten av torrdensitet och kompaktdensitet. 3 Kvoten av porernas volym och den totala volymen. 4 Kvoten av porernas volym och den kompakta volymen. 5 Kvoten av den totala volymen och den kompakta volymen. 2. En betongkub med sidan 150 ±1 mm vägs i helt torrt tillstånd och massas bestäms till g. Vad är betongkubens skrymdensitet,? 1 < 2150 kg/m kg/m 3 < 2300 kg/m kg/m 3 < 2450 kg/m kg/m kg/m 3. 5 > 2600 kg/m En betongkub med sidan 150 ±1 mm vägs i helt torrt tillstånd och massas bestäms till g. Vad är betongkubens porositet, P? 1 P < 15 % % P 20 % % < P 25 % % < P 30 %. 5 P > 30 %. 4. En vattenfylld pyknometer väger 725 g. När denna är tom och torr, öses ett torrt stenmjöl med massan 113 g i pyknometern. Därefter fylles och blandas vatten i pyknometern tills denna igen är helt fylld, nu med vatten och stenmjölsblandningen och då bestäms massan genom ny vägning till 801 g. Vad är stenmjölets kompaktdensitet k? 1 k < 2000 kg/m kg/m 3 k < 2333 kg/m kg/m 3 k < 2667 kg/m kg/m 3 k 3000 kg/m 3. 5 k > 3000 kg/m En 0/8 grusblandning har den kumulativa kornfördelningen som visas i figur 5. Vilken kornstorlek finns det procentuellt mest av i grusblandningen? 1 d < 0.25 mm mm d < 2 mm 3 2 mm d < 4 mm 4 4 mm d < 6 mm 5 6 mm d < 8 mm 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% < Kornstorlek diameter, d [mm] 3 Figur 5. Kumulativt histogram för en grusblandning 0/8

4 6. För kornstorlek som beskrivs i figur 5 är ett av följande påstående sant: 1 d = 6 mm motsvarar den övre 20 % fraktilen % av materialet har en korndiameter som är större än 4 mm. 3 Medelvärde och median för korndiametern har samma värde, eftersom sannolikhetsfunktionen är symmetrisk 4 d = 4 mm är median för korndiametern 5 Korrelationen mellan korndiameter kan avläsas i figur 5 som differensen mellan varje kornstorleksdiameter. 7. Figur 7 visar typisk värmeledningsförmåga hos helt torr mineralull vid låg temperatur, 10 C, som funktion av mineralullens porositet. Varför stiger värmeledningsförmågan när porositeten ökar för porositet > 0.97? 1 För att luften i porerna leder värme bättre än mineralullsfibrer. 2 Värmekonduktiviteten blir förstärkt vid hög porositet. 3 Effekten av värmestrålning blir dominerande. 4 I mineralullen sker värmekonvektion. 5 Porositeten har fel enhet. Figur 7. Värmeledning som funktion av porositet hos mineralull vid 10 C. 8. En materialtillverkare vill utveckla ett nytt poröst material som är fuktaktivt i området 90% RH och 27 C, dvs adsorbera fukt om luftens fuktighet är större än 90 % RH vid 27 C och avge fukt om den är mindre än 90% RH. Vilken porradie, r K, ska porerna ha i ett sådant material? (antag att randvinkeln mellan material och vatten = 0 och att man kan bortse från materialets krympning och svällning) 1 r K < 3 nm 2 3 nm r K < 5 nm 3 5 nm r K < 7 nm 4 7 nm r K < 9 nm 5 9 nm r K < 11 nm 9. Lättbetong med densiteten 450 kg/m 3 har i helt torrt tillstånd en värmkonduktivitet 0 = 0.1 W/(K m). Vad blir värmekonduktiviteten,, när lättbetongens alla porer är vattenfyllda? ( air = W/(K m), w = 0.6 W/(K m) och antag att n = 0.24 både i torrt och mättat tillstånd) 1 < 1 W/(K m) 2 1 W/(K m) < 1.75 W/(K m) W/(K m) < 2.5 W/(K m) W/(K m) 3.25 W/(K m) 5 > 3.25 W/(K m) 4

5 10. Vad är en komposit? 1 Ett sammansatt material av två eller flera olika material. 2 Ett material som alltid innehåller kolfiber. 3 Ett material som alltid innehåller glasfiber eller kolfiber. 4 En kiselbaserad polymeremulsion. 5 En suspension med kolfiber som den dispergerade fasen. 11. Vilken ordning ska följande bindningstyper; kovalentbindning, metallbindning och vätebindning skrivas i om den starkaste ska stå först och den svagaste sist? 1 kovalentbindning, metallbindning, vätebindning 2 metallbindning, vätebindning, kovalentbindning 3 vätebindning, kovalentbindning, metallbindning 4 kovalentbindning, vätebindning, metallbindning 5 metallbindning, kovalentbindning, vätebindning 12. Figur 12 visar en sorptionsisoterm för konstruktionsvirke vid temperaturen 20 C. Vilken/vilka fuktkvot(er) är möjlig(a) jämviktsfuktkvot(er), u eq, för konstruktionsvirket vid 60% RH? 1 u eq = 14 % 2 u eq = 12.5 % 3 u eq = 11 % 4 u eq kan vara 11 % eller 14 % 5 11 % u eq 14% Figur 12, Uppfuktnings och uttorknings samband för konstruktionsvirkes jämviktsfuktkvot vid 20 C. 13. Hur stor sorptionshysterés, u, är det vid 20 % RH för konstruktionsvirke vid enligt figur 12? 1 0 < u 3 % 2 3 % < u 6 % 3 6 % < u 9 % 4 9 % < u 12 % 5 12 % < u 15 % 5

6 14. En träbalk av konstruktionsvirke, figur 12, uppfuktas från helt torr till jämvikt med 55% RH. Balken har massan 15.2 kg när den är torr vilken massa, m 55, har den när den är i jämvikt med 55% RH? 1 m 55 < 16.0 kg kg m kg kg < m kg kg < m kg 5 m 55 > 19.0 kg 15. Konstruktionsvirke, figur 12, med densiteten 500 kg/m 3 uttorkas från mättat tillstånd till jämvikt med 80% RH. Vilken fukthalt, w, kommer att infinnas i konstruktionsvirket? 1 w < 17.5 kg/m kg/m 3 w 40 kg/m kg/m 3 < w 53 kg/m kg/m 3 < w 76 kg/m 3 5 w > 76 kg/m I vilken miljö avancera karbonatisering i betong snabbast? 1 Kallt, temperatur < 5 C och fuktigt, RF >80% 2 När betongen är nedsänkt i vatten med temperatur mellan 4 och 50 C. 3 Vanligt rumsklimat med temperatur omkring 20 C och RF omkring 40%. 4 Varmt, temperatur > 30 C och torrt RH < 22% 5 Varmt, temperatur > 30 C och fuktigt, RF > 80% 17. Plexiglas ska monteras som ljudbarriär utmed en tungt trafikerad väg. Plexiglasskivor levereras i 6 meterslängder. Hur mycket kommer en skiva deformeras, L, under ett år om den lägsta temperaturen kan antas 18 C och den högsta 30 C? 1 L < 3 mm 2 3 mm L < 9 mm 3 9 mm L < 15 mm 4 15 mm L 21 mm 5 L > 21 mm 18. Vilken av följande byggkomponenter är baserad på polymeren Polyeten (PE)? 1 Ångspärr 2 Avloppsrör 3 Fogmaterial 4 Hängrännor 5 Golvbeläggning 6

7 19. En mekanisk provning görs på en cylindrisk provkropp med diameter, d = 16 mm som visas i figur 19. Provkroppens material är homogent och isotropt. Provkroppen belastas i y riktningen med en tryck kraft F y. Materialet är linjärelastiskt för deformation L y mm. I tabell 19 visas resultat från provningen. [mm] Tabell 19. Mätresultat där L y är deformationen mätt over en odeformerad längd, L y0 = 30 mm som markerat i figur 19. y 30 x Plan a a Figur 19. Provkroppen med dimensioner i odeformerat tillstånd, a a markerar ett horisontalsnitt. d = 16 F y [kn] ΔL y [mm] Normaltöjningen, y, i y riktning vid maximal belastning för (19) är: 1 y < 0.2 % % y < 0.1 % % y < 0.1 % % y 0.2 % 5 y > 0.2 % 19.2 Antag att poissons tal för materialet (19) är 0.3 vad är provkroppens diameter, d 1, [mm] när längden är deformerad L y = mm? 1 d 1 < d 1 < d 1 < d d 1 > Vilken elasticitetsmodulen har materialet i (19)? 1 < 15 GPa 2 15 GPa E < 20 GPa 3 20 GPa E < 25 GPa 4 25 GPa E 30 GPa 5 > 30 GPa 19.4 Hur stor är snittkraften i y riktning, F sy, som verkar på plan a a, figur 19, när L y = mm? 1 F sy < 2 kn 2 2 kn F sy < 3 kn 3 3 kn F sy < 4 kn 4 4 kn F sy 5 kn 5 F sy > 5 kn 7

8 19.5 Normalspänningen,, vinkelrätt plan a a i (19) är vid maximal belastning: 1 < 60 MPa 2 60 MPa < 20 MPa 3 20 MPa < 20 MPa 4 20 MPa 60 MPa 5 > 60 MPa 19.6 Den energi W som krävs att deformera provkroppen (19) L y = mm är: 1 W < 250 mj mj W < 100 mj mj W < 100 mj mj W 250 mj 5 W > 250 mj 19.7 Precis efter max tryckkraft, tabell 19, börja provkroppen, figur 19, att spricka längs ett plan som lutar 45 i förhållande till planet a a. Hur stor är skjuvspänningen,, på detta plan som har en area på 284 mm 2 när tryckkraften precis når sitt maximum? 1 < 10 MPa 2 10 MPa <20 MPa 3 20 MPa < 30 MPa 4 30 MPa 40 MPa 5 > 40 MPa 20. Diametern hos provcylindrar mäts före provning. Utifrån mätresultaten beräknas medelvärde, m, och standardavvikelsen, s, på provcylindrarnas diametrar till m = 16 mm och s = 0.01 mm. Vad är standardavvikelsen på provcylindrarnas tvärsnittsarea, s A? 1 s A < 0.05 mm mm 2 s A < 0.1 mm mm 2 s A < 0.15 mm mm 2 s A 0.2 mm 2 5 s A > 0.2 mm 2

9 21. Vilket av påståenden om järnbaserade legeringar är sant? 1 Gjutjärn är en järn kol legering med kolhalt mindre än 0.2 % kol. 2 För att det ska vara möjligt att (värme) härda stål ska kolhalten vara mera än 0.3%. 3 Austenit är stål i smält tillstånd. 4 Omslagstemperaturen för stål beskriver temperaturen när Ferrit övergår till Cementit. 5 Kolhalten i stål med god svetsbarhet ska vara mera än 3% 22. Vilket av påståenden om stål är sant? 1 Utmatningsstyrkan är alltid större än flytstyrkan. 2 När temperaturen sänks under omslagstemperaturen blir brottet segare. 3 För ett mjukt stål är flytgräns och proportionalitetsgräns det samma % töjningen beskriver gränstöjningen för ett kallbearbetat stål. 5 Rostfritt stål har samma längdutvidgningskoefficient som vanligt stål. 23. Vilket av alternativen nedan har enligt den elektrolytiska spänningskedjan den riktiga ordningen från den ädlaste till den oädlaste metallen? 1 Aluminium, Järn, Koppar och Zink. 2 Aluminium, Järn, Zink och Koppar. 3 Koppar, Zink, Aluminium och Järn. 4 Koppar, Järn, Zink och Aluminium. 5 Järn, Koppar, Aluminium och Zink. 24. Vilket av följande alternativ är inte en metod för att motverka korrosionsskador? 1 Varmförzinkning 2 Galvanisering. 3 Katodiskt skydd 4 Offeranod 5 Anlöpning 9

10 25. En betong skall proportioneras. Beställarens krav är en tryckstyrka f c = 35 MPa och konsistens lättflytande T (S2). Fin och grov ballast ges i figurer 25a och 25b. Figur 25a. Finkornig ballast naturgrus Figur 25b. Grovkornig ballast makadam 25.1 Hur många kg ballast med fraktion mindre än 1 mm finns det i 1000 kg finkorniga ballast (25)? 1 < 300 kg 2 mellan 300 kg och 400 kg 3 mellan 400 kg och 500 kg 4 mellan 500 kg och 600 kg 5 > 600 kg 25.3 Med den givna ballasten (25) vilket blandningsförhållande ska fin och grov ballast ha? 1 35 % finkornig och 65 % grovkornig 2 38 % finkornig och 62 % grovkornig 3 42 % finkornig och 58 % grovkornig 4 45 % finkornig och 55 % grovkornig 5 50 % finkornig och 50 % grovkornig 25.4 Med blandningsförhållande 45% finkornig och 55% grovkornigballast vilken finhetsmodul, FM, har ballastblandningen (25)? 1 FM < FM < FM < FM <

11 25.5 Med en finhetsmodul FM = 5.0 hur mycket vatten krävs till att blanda en kubikmeter betong med konsistenskrav P (S1)? 1 < 160 kg 2 mellan 160 kg och 170 kg 3 mellan 170 kg och 180 kg 4 mellan 180 kg och 190 kg 5 > 190 kg 25.6 Med mängden vatten 185 kg/m 3 hur mycket cement krävs till betongblandningen (25)? 1 < 100 kg/m 3 2 mellan 100 kg/m 3 och 150 kg/m 3 3 mellan 150 kg/m 3 och 200 kg/m 3 4 mellan 200 kg/m 3 och 250 kg/m 3 5 > 250 kg/m Med mängden vatten 185 kg/m 3 och med mängden cement 250 kg/m 3 hur många kilogram ballast ska blandas i betongblandningen? (du kan räkna med normalt luftinnehåll 2%) 1 < 1000 kg/m 3 2 mellan 1000 kg/m 3 och 1300 kg/m 3 3 mellan 1300 kg/m 3 och 1600 kg/m 3 4 mellan 1600 kg/m 3 och 1900 kg/m 3 5 > 1900 kg/m Med mängden vatten 185 kg/m 3 och med mängden cement 250 kg/m 3 i en betongblandning med 2 % luft ska cementmängden i en blandning med 9% luft och samma hållfasthet bestämmas. Hur mycket cement, m c, krävs i en sådan betongblandning under förutsättning att mängden vatten ska vara 185 kg/m 3? 1 m c < 275 kg/m kg/m 3 m c < 300 kg/m kg/m 3 m c < 325 kg/m kg/m 3 m c 350 kg/m 3 5 m c > 350 kg/m 3 11

12 26. Cykelvelodromen i Falun har en bana av björkplywood. Under ett år varierar jämnviktsfuktkvoten i plywooden från 4 % [kg/kg] till 10 % [kg/kg]. Hur stor deformation, L, får man på de 65 m långa raksträckorna under ett år om krympnings svällningskoefficienten b = 0.2 %/% fuktkvotsändring? 1 L < 0.5 m m L < 0.75 m m L < 1 m 4 1 m L 1.25 m 5 L > 1.25 m 27. En träregel med tvärsnittsdimension 45 mm x 195 mm har dimensionerande styrkor f m = 10 MPa, f t,0 = 7 MPa, f c,0 = 9 MPa, f t,90 = 0.1 MPa, f c,90 = 1 MPa och f v = 1 MPa. Vad är regelns dragbärförmåga, R, i längdriktning? 1 R < 1 kn 2 1 kn R < 10 kn 3 10 kn R < 40 kn 4 40 kn R < 70 kn 5 R > 70 kn 28. En träbalk bär en last som inte varierar över tid. I det ögonblick balken blev belastad var nedböjningen 13 mm. Efter ett år var balkens nedböjning 16 mm. Vad blir balkens nedböjning efter 50 år, L 50? (antag att b = 0.2) 1 L 50 < 20 mm 2 20 mm L 50 < 25 mm 3 25 mm L 50 < 30 mm 4 30 mm L mm 5 L 50 > 35 mm 12