1 Tihedus labor (0)

1. TÖÖ EESMÄRK Esimesel   nädalal   määrasime   korrapärase   kujuga   ehitusmaterjali   tihedused   ja   poorsused.
Arvutades   keha   mahu   geomeetrilistest   mõõtmetest   lähtudes   ning   massi   määratasime
kaalumise teel. Teisel nädalal määrasime ebakorrapärase kujuga ehitusmaterjali tihedused ja
poorsused.   Keha   mahu   määramisel   kasutasime   Archimedese   seadusel   põhinevat
hüdrostaatilist kaalumist. Mõlemal nädalal tuli katsetada kahte erinevat materjali. 2. KATSETATUD MATERJALID
Kasutatud materjalide loetelu:  Kipsplaat  Tsementfibroliitplaat (TEP-plaat)  Graniit  Keraamiline tellis 3. KASUTATUD VAHENDID
Töös kasutati järgnevaid seadmeid:  Kaal – proovikehade massi määramiseks  Joonlaud   ja   nihik   –   proovikehade   mõõtmiseks,   et   arvutada   keha   maht   Vbr.
Mõõtmistulemus   antakse   proovikeha   külje   kolmest   mõõtmistulemusest.
Mõõtmistäpsus 0,5 mm.  Veeanum – proovikeha massi määramiseks vees  Sulatatud parafiin – poorse materjali katmiseks, et sulgeda materjali poorid 4. KATSEMETOODIKA Korrapärase kujuga keha tiheduse määramiseks oli vaja leida keha maht. Mahu arvutamiseks
võtsime kehalt kolm mõõtu igast küljest. Seejärel arvutasime iga külje kohta aritmeetiline
keskmine mõõtmistulemusest ja leidsime kehade ruumalad. Kuna ehitusmaterjalide tihedus
määratakse keha massi ja mahu suhtena, siis järgmiseks kaalusime kehad ära ning saime
arvutada tiheduse.  Ebakorrapärase kujuga kehade tiheduse määramiseks oli samuti vaja leida maht, kasutatakse
Archimedese seadusel põhinevat hüdrostaatilist kaalumist. Kasutusel oli kaks materjali - üks
mis   katse   käigus   praktiliselt   vett   ei   ima   ning   teine   poorne   ja   suure   veeimavusega.   Vett
mitteimava   materjali   puhul   kaalusime   esialgu   õhus   ning   seejärel   kastsime   vette   ning
kaalusime   uuesti.   Poorse   ja   suure   veeimavusega   materjali   tiheduse   määrasime   katmise
meetodil.   Esialgu   kaalusime   kuiva   keha   massi   õhus,   seejärel   katsime   keha   parafiiniga   ja
kaalusime uuesti ning lõpuks kastsime vette ja kaalusime kolmandat korda. Saadud andmete
põhjal sai arvutada kehade mahud ning tihedused. Lõpuks määrasime ka materjali poorsuse
võttes arvesse materjali tihedust ning absoluutset tihedust. 4.1. Valemid
Materjali tiheduse ρ 0kg/m2] saab leida järgneva valemiga, selleks on vajalik määrata keha
mass m 0g] ning keha maht V 0cm2].  1


ρ= m
V (1) Ebakorrapärase kujuga proovikeha maht Vbr 0cm2] (brutomaht) leitakse proovikeha kaalumise
teel õhus ja vedelikus ning arvutatakse valemiga: V br = m−m v ρv (1) kus m – keha  mass, g;
mv - vedelikku uputatud proovikeha näiv mass
ρv - vedeliku tihedus, vee tihedus 20 °C juures on ρv = 998 kg/m3 Katmise meetodi puhul ebakorrapärase kujuga proovikeha maht Vkp 0cm2] leitakse parafiiniga
kaetud proovikeha kaalumise teel õhus ja vedelikus ning arvutatakse valemiga: V kp= m p −m pv ρv (3) kus mp - katsekeha mass koos parafiiniga õhus
mpv - katsekeha keha mass koos parafiiniga vedelikus
ρv - vee tihedus 998 kg/m3 Parafiini ruumala arvutatakse valemiga: V p= m 1−m ρp (4) kus m - kuiva proovikeha mass õhus ilma parafiinita
ρp -  parafiini tihedus 930 kg/m2 Katmismeetodi puhul keha maht arvutatakse valemiga: V =V kp−V p (5) Materjali poorsus ρ protsentides arvutatakse järgmise valemiga: ρ=¿ (6) kus ρ -  materjali tihedus ρabs -  materjali absoluutne tihedus 4.2. Näidisarvutus 
Graniidi mahu leidmine, kasutan valemit (2). 
Lähteandmed:
m = 41,4 g
m1= 25,8 g
ρv = 998 kg/m3
V br = 41,4−25,8 998 Vastus: Katsealuse graniiditüki maht on V br=0,0156 0cm2] 5. KATSETULEMUSED Katse käigus mõõdeti ja kaaluti järgnevas tabelis kajastatud materjalid. 2


Tabel 1. Korrapäraste katsekehade saadud tulemused. Jrk nr Materjali nimetus Mõõtmed [mm] Mass [g] Maht [cm³] Tihedus [kg/m³] pikkus laius kõrgus a b h m V ρ 1 Ekstruuderpolüstüreen 147,8 100 29,1 19,8 0,00042 47 148 99,8 29 148,3 100 29,1 2 Dolokivi 98,8 98 98,7 2117,2 0,00096 2208 98,9 98,6 98,3 98,9 99,1 98,3 3 Klaasvill 149 198 48,8 100,8 0,0015 67 150 198,5 50,3 150 198 50,3 4 Silikaattellis 119,1 249 87,4 4798,4 0,0026 1851 119,1 249 87,4 119,3 248 87,3 5 Silikaattellis 249 61 64,3 1862,4 0,0010 1873 248,5 62,1 64,4 248,5 61 64,4 6 Puitkiudplaat 100,5 16 99,5 109,4 0,00016 687 100,5 16 99 100,1 16,1 99,6 7 Normaalbetoon 100 99,5 100 2359,4 0,0010 2340 100 100,8 100 100 103 100 8 EPS 110 109,2 49 21,6 0,00058 37 109,5 109,2 48 109,5 109,4 48,2 9 Keraamiline plaat 99,7 99,8 11 243,4 0,00010 2180 98,5 99,4 11,4 98,6 99,3 11 10 Saepurubetoon 146,6 150 147,3 2270,8 0,0033 688 149,6 150 147 147,3 149,7 147,1 11 Korekergkruusbetoon 146 148 148 2103,6 0,0030 653 145 150 148 148 150 148 12 Vahtklaas 141 91,5 40 66,4 0,00050 126 141,4 92 40,2 141,5 92 40,4 13 Puitkiudplaat 144,9 99,7 11,7 43,8 0,00020 254 144,9 99,7 11,9 145 99,7 11,9 14 Paekivi 98,4 98 97,7 2005,2 0,00090 2121 98,6 97,9 97,9 98,6 97,9 97,9 15 Kipsplaat 247 133 12,3 298,4 0,039 765 244 132 12,5 245 130 11,5 16 Tsementfibroliitplaat 249 122 51 478,4 0,147 325 251 119 50 249 115 48 17 Normaalbetoon 100,2 110,5 100,3 2120 0,0010 1920 99,9 110,4 100,1 99,8 110,5 99,7 18 Polüetüleenvill 97 43,4 120,1 25 0,00050 49 97,8 42,4 120,6 97,8 41,7 120,2 Tabel 2. Ebakorrapärase kujuga ning vähese veeimavusega keha saadud tulemused.               Materjal Proovikeha mass [g] Proovikeha maht  [cm³] Proovikeha  tihedus [kg/m³] Õhus Vees 3


m m1 Vbr ρ Graniit 41,4 25,8 0,156 2653 Tabel 3. Ebakorrapärase kujuga ning poorse keha saadud tulemused. Materjali nimetus Proovikeha mass [g] Proovi- keha maht [cm³] Proovi- keha tihedus
[kg/m³] Õhus Vees  parafiiniga Parafiinita Parafiiniga m m1p m2p Vbr ρ Keraamiline tellis 39,8 40,8 19,8 19,9 2000 Tabel 4. Ebakorrapärase kujuga proovikehade saadud poorsused. Materjal Poorsus % Graniit 1 Keraamiline tellis 25 Järgnev graafik võrdleb ebakorrapärase kujuga materjalide tiheduse ja poorsuse seoseid.   Graafik 1. Katsekehade tiheduse ja poorsuse võrdlus 0 1000 2000 2600 3000 0 5 10 15 20 25 30 0 0 25 0 0 0 0 0 1 KERAAMILINE TELLIS GRANIIT TIHEDUS [kg/m³] P O O R S U S  % 6. JÄRELDUSED Katsete käigus määrati korrapärase ning ebakorrapärase kujuga ehitusmaterjali tihedused ja
poorsused. Kipsplaadi katsetulemused näitavad, et kipsplaadi tihedus on ρ˳ =  765 kg/m³.
Võrdlesin   seda   Knaufi   erikõva   kipsplaadiga   KEK   (mõõdud:   3000x1200x12,5mm),   mille
tehnilistes andmete on tihedus märgitud 800 kg/m³.
Tsementfibroliitplaadi katsetulemused näitavad, et tihedus on ρ˳ = 325 kg/m³.  Võrdlesin seda
TEP-WOOD süsteemi  TW1 plaadiga (mõõdud: 3000x600x50mm), kus tihedus märgitud 300
kg/m³.  
Graniitkivi katsetulemused näitavad, et minu arvutatud graniitkivi tihedus on ρ˳ = 2653 kg/m³
ning   poorsus   on   1%.   Võrdlesin   seda   Ungru   Kivi   kodulehel   olevate   andmetega,   kus   on
märgitud, et graniidi tihedus on olenevalt koostisest 2,55…2,7 g/cm2 ehk 2550-2700 kg/m3.
Samuti mainivad erinevad tootjad, et graniidi poorsus on vähene, kuid teatud määral võib see
siiski vedelikke sisse imada.
Keraamilise tellise katsetulemused näitavad, et tihedus ρ˳ = 2000kg/m³ ning poorsus on 25%.
TERCA Formaaltäistellis (Mõõdud: 250x85x65mm) brutokuivtihedus on  2100 kg/m³  ning
veeimavus: kuni 9%  ja veeimavuskiirus: 0,9 kg/m² min. 4


Graafik 2. Katsetulemuste ning tootjate poolt antud tiheduse võrdlus Kipsplaat TEP-plaat Graniitkivi Keraamiline tellis 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 765 325 2653 2000 800 300 2700 2100 Katsetulemus Tootjapoolsed andmed Vaadeldav materjal T IH E D U S  [ k g /m ³]   Katsete ning ülal oleva graafiku põhjal saab järeldada, et saadud tulemused on suhteliselt
sarnased tootjate poolt välja toodud tehnilistele andmetele. 7. KÜSIMUSED - VASTUSED 1. Milleks on vaja teada ehitusmaterjalide absoluutset tihedust, tihedust ja poorsust? Absoluutset   tihedust,   tihedust   ja   poorsust   on   vaja   teada,   et   saada   informatsiooni
ehitusmaterjali iseloomulike omaduste kohta. Kuna absoluutse tiheduse määramiseks on vaja
poorideta ja tühikuteta materjali, siis jahvatatakse materjal kindla terasuuruseni.  Absoluutse
tiheduse   kaudu   saame   teada,   mis   on   ehitusmaterjali   mass   ilma   poorideta   ja   tühikutega.
Absoluutse tiheduse abil on võimalik arvutada materjali poorsuse protsent. Tihedus   on   üks   informatiivsemaid   materjali   iseloomulikke   näitajaid.   Tihedus   näitab
ehitusmaterjali   ruumalaühiku   massi.   Materjali   soojusjuhtivus,   tugevus,   poorsus   ja   sellest
materjalist valmistatud detaili või konstruktsiooni mass sõltub oluliselt just tema tihedusest.
Poorsusest oleneb reeglina ka proovikeha tugevus, mida väikesem on tihedus, seda madalam
on materjali tugevus. 2.   Millised   ehitusmaterjalide   omadused   sõltuvad   nende   absoluutsest   tihedusest,
tihedusest võipoorsusest? Tuua konkreetseid näiteid materjali omaduste sõltuvuse kohta
absoluutsest tihedusest, tihedusest või poorsusest.  Absoluutse tiheduse kaudu saame teada materjali tegeliku kaalu, kui meil on vaja näiteks
toormaterjali mingisuguse toote tootmiseks (nt klaasi tootmisel on vaja teada liiva absoluutset
tihedust). 
Materjali   soojusjuhtivus,   tugevus,   poorsus   ja   sellest   materjalist   valmistatud   detaili   või
konstruktsiooni mass sõltub oluliselt just tema tihedusest. Materjali tiheduse kaudu saame
teada ka materjali tugevuse kohta. Näiteks puidul on väiksem materjali tihedus ja on nõrgem
materjal kui terasmetallil, mille tihedus on suurem ja materjal on tugevam. Mida suurem on
materjali tihedus, seda väiksem on materjali poorsus protsent.  5


Poorsus mõjutab materjalide soojusjuhtivust, veeimavust, külmakindlust, tugevust. Näiteks
kui silikaattelliskivi on niiske, siis tema soojajuhtivus langeb. Silikaattelliskivi - kuiv kivi
λ=0,7….0,8 W/mK, niiske kivi W=5% λ=1,0 W/mK. 3. Iseloomustage soojusisolatsioonmaterjalide omaduste sõltuvust materjali poorsusest
ja poorsuse laadist.  Soojusisolatsiooni   seisukohalt   on   paremad   materjalid,   mille   kinnine   poorsus   on   suur.
Materjalide   kooskasutamisel   on   poorsuse   tüüp   määrava   tähtsusega   konstruktsiooni
koostamisel, näiteks lahtise poorsusega soojustusmaterjalide puhul on vaja kasutada auru ja
tuuletõkkeid,   hüdroisoleerida   konstruktsiooni   jne.   Tuntud   keraamikatooted   on   ka   kerged
betooni täitematerjalid, millised parandavad oluliselt betooni soojusisolatsiooni omadusi ja
vähendavad tihedust. 4. Iseloomustage soojusisolatsioonmaterjalide omaduste sõltuvust materjali tihedusest. Mida suurem on õhusisaldus materjalis, seda vähem juhib ta soojust. Seetõttu teades tihedust,
saame   vastavast   valemist   arvutada   eeldatava   soojuserijuhtivuse.   Näiteks   EPS-
soojusisolatsioonplaat on väikse tihedusega, kaalult kerge ja poorne soojusisolatsioonmaterjal,
mis   koosneb   98   %   ulatuses   õhust.   EPS-plaadid   koosnevad   paisutatud   polüstüreeni
graanulitest, mis on veeauru toimel omavahel tihedalt kokku ühendatud. EPSi graanulitel on
osaliselt   avatud   mikropoorid,   kuhu   vesi   ei   tungi,   kuid   veeauru   liikumine   neis   toimub.
Mineraalvilla plaat on suurema tihedusega ja raskem poorne soojusisolatsioonimaterjal kui
vahtpolüstürool.   Mineraalvillaga   soojustamisel   on   konstruktsioonile   suurem   koormus   kui
vahtpolüstüroolil. Soojusisolatsioonimaterjalide tihedusest oleneb ka materjali paindetugevus,
survetugevus, veeimavus. 5. Kuidas sõltub tsemendikivi või betooni tugevus poorsusest? Lahtine   portlandtsement   imab   õhust   niiskust   ja   reageerib   sellega   kaotades   osa   oma
aktiivsusest   ja   sellega   koos   ka   võimalikust   moodustuva   tsemendikivi   tugevusest.   Mida
väiksem on poorsus, seda suurema tugevusega on raskbetooni täitematerjalid, samuti on nad
vähe   deformeeritavad   ja   hea   kulumiskindlusega.   Tsementtaignaga   segatud   mineraalsed
täitematerjalid (näiteks liiv kruus ja killustik), mida betoonis on mitmeid kordi rohkem kui
sideainet,   moodustavad   kiviskeleti,   mis   ei   lase   mahu   kahanemisel   areneda.  Tugevama   ja
tihedama   skeleti   moodustamiseks   peavad   täitematerjaliterad   olema   kujult   kompaktset
hulktahukad ja mitmesuguse suurusega. 6

Document Outline

• 1. Töö eesmärk
• 2. Katsetatud materjalid
• 3. Kasutatud vahendid
• 4. Katsemetoodika
  • 4.1. Valemid
  • 4.2. Näidisarvutus
• 5. Katsetulemused
• 6. Järeldused
• 7. KÜSIMUSED - vastused