Betooni täitematerjali katsetamine - Laboratoorne töö 4 (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Ehitusmaterjalid Laboratoorne töö nr.3 2020/2021 Betooni täitematerjali katsetamine. Rühm: EAEI31 Andres Tärn  192614 Tanel Tuisk 2. november 2020


1. TÖÖ EESMÄRK Käesoleva töö eesmärgiks on läbi viia mitmed katsed, mille tulemusena saada teada liiva ja
killustiku puistetiheduse, õppida määrata nendel täitematerjalidel terade tihedust, arvutada
tühiklikkuse, määrata liiva terastikuline koostis, killustikul määrata plaatjate ja nõeljate terade
hulga ja tugevusmärgi GOST’i meetodi järgi.  2. KATSETATUD MATERJALID Liiv, killustik. 3. KASUTATUD VAHENDID Elektriline kaal-mõõtepiirkond 6000g, täpsus 0,2g Pahtlilabidas silumiseks Lehter puistetiheduse määramiseks Mensuur mahu mõõtmiseks, skaala jaotis 5 cm3 Kühvel Ämber 4. KATSEMETOODIKA 4.1. Puistetiheduse määramine. Puistetiheduse   määramiseks   kasutatakse   silindrikujulist   anumat,   mille   kõrgus   võrdub
läbimõõduga. Liiva sõelutakse ning osa, mis on väiksemad kui 5 mm, puistatakse 1-liitrilisse
silindrilisse   nõusse   10   cm   kõrguselt.   Nõu   täidetakse   kuhjaga,   ülehulk   eemaldatakse   ning
proov kaalutakse.  Killustiku puhul anuma suuruse valik sõltub tera ülemisest mõõtmest. Antud töös killustiku
tera ülemine mõõde oli 16 mm ning kasutati anuma mahuga 10 liitrit. Kuivatatud killustik
puistatakse anumasse 10 cm kõrguselt kuhjaga, tasandatakse ja kaalutakse, samamoodi nagu
liivaga. Puistetiheduse  ρ 0L  (kg/m3) leitakse valemist: ρ 0 L= m 1−m V × 1000


Kus: m - anuma mass, g; m1 - liiva ja anuma mass, g; V - anuma maht, cm3. Puistetihedus määrati kaks korda, kusjuures iga kord võeti uus kogus liiva. Erinevus kahe
määramise vahel ei tohi olla suurem kui 20 kg/m3. 4.2. Terade tiheduse määramine. Kuivatatud liiva keskmisest proovist, mis on läbinud sõela avaga 5 mm, kaaluti liiva 200-300
g. See liiv puistati 500-ml mensuuri, kuhu oli eelnevalt valatud 250 ml vett. Liivaterade
ruumala määrati mensuuri lugemite vahena.  Liivaterade tihedus arvutatakse valemist: ρ L= m V 2−V 1 Kus: m - proovi mass, (g) V1 - vee ruumala mensuuris, (cm3) V2 - vee ja liiva ruumala mensuuris, (cm3) Erinevus kahe määramise vahel ei tohi olla suurem kui 20 kg/m3. Killustiku proov aga kuivatati püsiva massini ning sõeluti läbi sõela, mille ava vastab tera
väikseimale   mõõtmele.   Sõelale   jäänud   killustikust   kaaluti   2   kaalutist,   kumbi   ~   400   g.
Kaalutud killustik asetati 2 tunniks toatemperatuuril olevasse vette nii, et veekiht kivide kohal
oleks vähemalt 20 mm. Immutatud kividelt eemaldati vaba vesi niiske lapiga ja kohe kaaluti.
Järgnevalt asetati proov aukudega nõusse ja kaaluti vees hüdrostaatilistel kaaludel. Killustiku terade tihedus  ρk  (kg/m3) arvutatakse valemiga: ρ k = m× ρ v m1−m2 × 1000 Kus:  m – proovi mass kuivas olekus m1 – proovi mass immutatult  m2 – proovi mass immutatult, kaalutuna vees ρv – vee tihedus


4.3. Tühiklikkuse arvutamine. Tühiklikkus arvutatakse puistetiheduse ning näiva tiheduse põhjal valemist: ρ L= (1− ρ oL ρ ) × 100 % Kus: ρoL - puistetihedus, (kg/m3); ρ -  terade tihedus, (kg/m3). 4.4. Terastikulise koostise määramine. Kuivatatud liivast võetud proov 2000 g sõeluti sõeltel sõela avaga 8 ja 4 mm. Jäägid sõeltel
kaaluti (m8 ja m4) ning arvutati kruusaterade (4.....8 mm) hulk liivas a4 ja a8: a 4= m 4 m × 100      a 8= m 8 m ×100 Kus: m4 - jääk sõelal avaga 4 mm, (g) m8 - jääk sõelal avaga 8 mm, (g) m - proovi mass, (g) 4-mm avaga sõelast läbiläinud liivast kaalutakse 200 g proov, mida sõelutakse sõeltega, mille
avad on 4,0; 2,0; 1,0; 0,5; 0,25 ja 0,125 ja ≥0,125 mm. Sõelumisaja pikkuseks valiti 5 min. Killustiku terastiku koostise määramiseks kasutati järgnevate läbimõõtudega sõelakomplekti:
0, 1.0, 2.0, 4.0, 5.6, 8.0, 11.2, 16, 22.4 ja 31.5 mm. Katsetatava proovi kogus peab olema seda
suurem, mida jämedam on killustik. Killustik, mille tera ülemine mõõde on 4, 8, 16, 31.5 ja
enam mm, peab proovi vähim mass olema vastavalt 0.2, 0.6, 2.6, 10 ja 40 kg. Tera ülemine
mõõde D määrati sõelanalüüsi tulemuste põhjal. Tera ülemiseks mõõduks D loetakse sõela
ava, mille kogujääk ei ületa 5% kogu proovist. Tera alumine mõõde d määrati sõela avaga,
mida   läbib   vähem   kui   5%   kogu   proovist.   Proovi   sõelumine   toimus   osade   kaupa   nii,   et
killustikukihi paksus sõelal ei ületaks tera ülemist mõõtu. Jäägid sõeltelt kaaluti ning arvutati
osajäägid ja kogujäägid protsentides. Sõelumisaja pikkuseks valiti 5 min. Jäägid sõeltel kaalutakse ning arvutatakse järgmised näitajad: a) osajääk ai %-des sõelal i:


a i= m i m × 100 Kus: mi - jääk sõelal i, g; m - kogu proovi mass, g; b) kogujääk Ai %-des sõelal i: A i= a4,0+ …+ai c) Läbinud Li %-des sõelal i: L i=100− A i d) peenusmoodul FM: FM = A 4,0+ A2,0 + A1,0+ A 0,5+ A0,25 + A 0,125 100 Kus: A4,0, A2,0, A1,0, A0,5, A0,25 ja A0,125 kogujäägid vastavatel sõeltel %. Liiva sõelkõver esitatakse graafiliselt koos Soome krohvimistööde juhendmaterjalis RT 33 -
10386   toodud   sõelkõverate   soovitusliku   väljaga   viimistluskrohvi   valmistamiseks,   mis   on
toodud lisas 1. 4.5. Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine. Plaatjate   ja   nõeljate   terade   hulga   järgi   hinnatakse   killustiku   sobivust.   Lubatavaks   piiriks
normaalbetoonil   on   ülimalt   35%.   Määramine   toimus   fraktsioonide   kaupa.   Killustik
fraktsioonidega 4-8, 8-16, 16-31,5 ja 31,5- 64 mm katsetati vastavalt hulkadega mitte alla
0,25; 1,0; 5,0 ja 15 kg. Katsetatavast proovist eraldati visuaalselt need terad, mille paksus ja
laius on tema pikkusest kolm või enam kordi väiksem. Plaatjad ja nõeljad terad kaaluti ja
arvutati nende sisaldus protsentides kogu proovist. 4.6. Killustiku tugevusmärgi määramine killustiku muljumiskindluse  järgi. Killustikku   katsetatakse   fraktsioonidena:   4-8   mm,   8-16   mm   ja   16-31,5   mm.   Killustikku
katsetati   kuivatatult,   tugevusmargi   määramiseks   kasutatakse   silindrit   diameetriga   75   mm.


Killustikust   eraldatakse   sõelumise   teel   peenosis.   Killustiku   fraktsioon   puistatakse   5   cm
kõrguselt lahtikäiva põhjaga metallist silindrisse nii, et peale pindmise kihi tasandamist jääks
see silindri servast 15 mm madalamale. Killustiku peale asetatakse kolb, mida hüdraulilisel
pressil koormatakse. Kolbi koormatakse ühtlaselt kuni 5 tonnini (50 kN).  Silindris muljutud
killustik sõelutakse (immutatud killustik pestakse) vastaval kontrollsõelal, olenevalt killustiku
fraktsioonist. Tabel 4.1 Killustiku fraktsioon Kontrollsõela ava, mm 4-8 1,0 8-16 2,0 16-31,5 4,0 Killustiku muljumiskindlus arvutatakse järgmisest seosest: D p= m 1 M ×100 Kus: m1 - kontrollsõela läbinud killustiku mass, g; M - silindrisse puistatud killustiku mass, g. Arvutatud muljumiskindluse näitaja Dp järgi leitakse killustiku mark tabelist 4.2. Tabel 4.2 Killustiku mark Muljumiskindlus Dp, % Settekivimid ja moondekivimid                    Tardkivimid 1400 Kuni 12 1200 Kuni 11 Üle 12-16 1000 Üle 11-13 Üle 16-20 800 Üle 13-15 Üle 20-25 600 Üle 15-19 Üle 25-34 400 Üle 19-24 300 Üle 24-28 200 Üle 28-35 5. KATSETULEMUSED Tabel 5.1: Liiva puistetihedus


Katse nr. Anuma mass Liiva ja anuma mass Anuma maht Liiva terade tihedus ρL (kg/m3) Liiva terade kesk. tihedus ρL (kg/m3) m (g) m1 (g) V (cm3) 1 950.4 2489.6 1000 1539.2 1540.8 2 2492.8 1542.4 Tabel 5.1: Killustiku puistetihedus Katse nr. Anuma mass Killustiku ja anuma mass Anuma maht Killustiku puistetihedus  ρ0L (kg/ m3) Killustiku keskpuistetihedus P0L (kg/m3)   m (g) m1 (g) V (cm3) 1 577.4 7158 5000 1316.1 1316.7 2 7163.4 1317.2 Tabel 5.3: Liiva terade tihedus Katse nr. Vee ruumala mensuuris Vee ja liiva ruumala mensuuris Proovi mass Liiva puistetihedus ρ0L (kg/m3) Liiva keskpuistetihedus ρ0L (kg/m3) V1 (cm3) V2 (cm3) m (g) 1 250 338 250.1 2842.0 2737.9 2 345 250.2 2633.7 Tabel 5.4: Killustiku terade tihedus Katse nr. Immutatud proovi mass õhus Proovi mass vees Kuiva proovi mass õhus Killustiku terade tihedus ρk (kg/m3) Killustiku terade kesk. tihedus ρk (kg/m3) mõhus (g) mvees ( g) mõhus (g) 1 339.5 204.2 250.1 1848.5 1997.1 2 307.8 191.2 250.2 2145.8 Tabel 5.5: Liiva terade tühiklikkuse arvutamine Liiva puistetihedus ρ0L (kg/m3) Liiva terade tihedus ρL (kg/m3) Liiva tühiklikkus ρL (%) 1540.8 2737.9 43.7 Tabel 5.6: Killustiku terade tühiklikkuse arvutamine


Killustiku puistetihedus ρ0L (kg/ m3) Killustiku terade tihedus ρL(kg/ m3) Killustiku tühiklikkus ρL (%) 1316.7 1997.1 34.1 Tabel 5.8: Liiva terastikuline koostis Sõela ava [mm] Jääk sõelal  m [g] Osajääk sõelal i ai (%) Kogujääk sõelal i Ai (%) Läbinud sõelal i Li (%) Peensusmoodul FM 4 0 0 0 100 3.3 2 4.2 2.1 2.1 97.9 1 11.4 5.7 7.8 92.2 0.5 47.2 23.6 31.4 68.6 0.25 118 59 90.4 9.6 0.125 18.4 9.2 99.6 0.4 <0,125 0 0 99.6 0.4 Tabel 5.9: Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine m (g) 1000 m plaat, nõel (g) 184 Plaatjate ja nõeljate terade sisaldus on  184 1000 ×100 %=18,4 % Tabel 5.10: Killustiku tugevusmargi määramine killustiku muljumiskindluse järgi m1 - kontrollsõela läbinud killustiku mass, g; M - silindrisse puistatud killustiku mass, g. Muljumiskindlus Dp Killustiku mark m1=61 21.5 800 M=284.2


Tabel RT 33-10386 viimistluskrohvi valmistamiseks kasutatava liiva soovituslik terastikuline
koostis ja piirid. Sõela ava Läbinud, % Ülemine 
piir Alumine 
piir Katsetatud koostis 4,0 100 95 100 2,0 100 80 97.9 1,0 85 55 92.2 0,5 55 30 68.6 0,25 30 10 9.6 0,125 17 2 0.4 4,0 2,0 1,0 0,5 0,25 0,125 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Liiva soovituslik terastikuline koostis ja piirid. Läbind, % Ülemine piir Läbind, % Alumine piir Läbind, % Katsetatud koostis Sõel mm Lä b in u d  %


6. JÄRELDUSED Liiva keskmiseks puistetiheduseks saadi  1540.8  kg/m3, erinevus kahe määramise vahel ei
olnud suurem kui 20 kg/m3. Liiva terade tihedust määrati kahe katsega, millest kahe viimase
liiva terade tiheduse vahe ei ole suurem kui 20 kg/m3, ning liiva terade keskmiseks tiheduseks
saadi  2737.9  kg/m3.   Esimese   katse   liiva   puistetihedus   saadi  1540.8  kg/m3,   terade   tihedus
2737.9   kg/m3, sellega arvutatud liiva tühiklikkus tuli  43.7%. Liiva peensusmoodul on  3.3. Soome  krohvimistööde  juhendmaterjalis  RT  33-10386 antud  graafiku  järgi  ei  tohi  sellest
liivast viimistluskrohvi valmistada, nagu näitab graafik 1. Killustiku   tera   ülemine   mõõde   oli   16   mm   ning   kasutati   anuma   mahuga   10   liitrit,
keskpuistetiheduseks saadi  1316.7  kg/m3. Killustiku terade tiheduseks saadi  1997.1  kg/m3.
Killustiku   puistetihedus   saadi  1316.7  kg/m3,   terade   tihedus  1997.1  kg/m3,   ning   killustiku
tühiklikkus   saadi  34.1%.   Killustiku   plaatjate   ja   nõeljate   terade   sisaldus   on   18,4%,   see
tähendab, et killustik sobib normaalbetoonis kasutamiseks. GOST’i järgi killustiku mark on
800. 7. KORDAMISKÜSIMUSED 1) Betooni täitematerjaliks valitud liiv ei tohi takistada betooni kivinemist, st et liiva huumusesisaldus peab olema väike (ei tohi olla orgaanilisi aineid ega vilgukivi, nad
nõrgendavad struktuuri), samas liiv ei tohi vähendada ka betooni püsivust (ei tohi olla
ränihapet   ja   maagimineraale,   mis   kahjustavad   betooni;   väävliühendeid   –   nad
põhjustavad   paisumist   ja   jällegi   betooni   kahjustust)   või   tekitada   betoonis   sarruse
korrosiooni   (ei   tohi   olla   rohkem   kui   lubatud   kloriide,   muidu   nad   põhjustavad
armatuuri roostetamist). 2) Killustiku valitakse betooniks fraktsioonide alusel. Tavaliselt kasutatakse 5-10 mm ning 5-20 mm fraktsioone. Sammuti valitakse killustiku ka plaatjate ja nõeljate terade
sisalduse järgi, kuna nad on vähem vastupidavad. Suurehulgaline sisaldus viib segu
terade   tühiklikkuse   kasvule.   Betoonisegude   valmistamisel   põhjustab   see
sidekomponentidele väljamineva rahasumma kasvu. 3) SO3 on vääveltrioksiid ehk väävel (VI) oksiid, mis põhjustab korrosiooni intensiivsuse kasvamist.   Suurema   koguse   vääveloksiidi   kui   õhu   saastaja   korral   võib   liiv
täitematerjalina   põhjustada   materjali   hävimise   materjalis   toimuvate   ebasobivatest
keskkonnatingimustest tingitud reaktsioonide tõttu. 4) Vilgud on ülitäiusliku lõhenevusega silikaatse koostise ja monokliinse süngooniaga mineraalid.   Nad   väga   kiiresti   lagunevad   õhu   käes.   Vilgukivi   muudab   betooni
struktuuri nõrgemaks. 5) Mida   rohkem   on   peenliiva   segus,   seda   vähem   saadakse   lõpptulemusena   betooni. Betooni  valmistamiseks kasutatakse sellist liiva, mis võimaldab saada maksimaalse
pakketihedusega betooni ja vähendada tsemendi kulu. 6) Huumus takistab betooni kivinemist. 7) 5-10 mm, 5-20 mm, 20-40mm, 20-70 mm, 40-70 mm.


8) Betoonis on parem kasutada killustiku maksimaalse suurusega, kuna sellisel korral  täitematerjal omab väiksemat eripinda ning avaldab vähem survet tsemendi mördile,  tagades segu vajalikku mobiilsust.   9) Jämedal killustikul on väiksem puistetihedus, kuid mida kõrgem see on, seda tugeam  ja tihedam betoon saadakse. 10) Killustiku survetugevus peab ületama betooni survetugevuse klassi  1,5 – 2 korda. 11) Neid võib olla 1 – 4,5%.  8. KASUTATUD KIRJANDUS 1) „Materials for Construction and Civil Engineering“ (TTÜ Raamatukogu E-raamat) https://ebookcentral.proquest.com/lib/tuee/detail.action?docID=1998569. 2) L. Raado „Ehitusmaterjalid“, Tallinn „Professor Karl Õigeri Stipendiumifond“, 2018 3) Betooni täitematerjali katsetamise juhend.

Document Outline

• 1. Töö eesmärk
• 2. Katsetatud materjalid
• 3. Kasutatud vahendid
• 4. KATSEMETOODIKA
  • 4.1. Puistetiheduse määramine.
  • 4.2. Terade tiheduse määramine.
  • 4.3. Tühiklikkuse arvutamine.
  • 4.4. Terastikulise koostise määramine.
  • 4.5. Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine.
  • 4.6. Killustiku tugevusmärgi määramine killustiku muljumiskindluse järgi.
• 5. Katsetulemused
• 6. Järeldused
• 7. Kordamisküsimused
• 8. Kasutatud kirjandus