Ehitusmaterjalid labor 4. (0)

1. Töö eesmärk
Katsetava killustiku puistetiheduse , näivtiheduse, veeimavuse , tühiklikkuse, terastikulise koostise, plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine ning killustiku tugevusmargi määramine killustiku muljumiskindluse järgi.
2. Katsetatud ehitusmaterjalid
Paekivi killustik fraktsiooniga 4-16 - Lähtematerjaliks on paekivi, pimss, perliit , keramsiit jne. Killustiku saadakse peamiselt kivi lõhkamise või purustamise teel, millest saadud produkt sõelutakse, et saada lahti tolmust ning vajaliku fraktsiooniga killustik. Killustiku fraktsiooniga 4-16 kasutatakse täitmistöödel, betoonisegudes, tee-ehitususes sidumata ja hüdrauliliselt seotud materjalide täiteaineks. (a)
3. Kasutatud töövahendid
10-liitrine anum – puistetiheduse määramiseks, kaalud täpsusega 0,1 grammi – materjali kaalumiseks , sõelakomplekt – killustiku sõelumiseks, nihik – killustiku terade kabariitide mõõtmiseks, lahtikäiva metallist põhjaga silinder diameetriga 150mm – killustiku tugevusmargi määramiseks, hüdrauliline press – killustiku tugevusmargi määramiseks, kaalumis- ja tõstmisnõud.
4. Katsemeetodikad
4.1 Killustiku puistetiheduse määramine
Killustiku puistetiheduse määramiseks kasutatakse silindrikujulist anumat, mille kõrgus võrdub läbimõõduga. Anuma suuruse valik sõltub killustiku tera ülemisest mõõtmest. Killustiku, mille fraktsioon on 4-16 mm kasutatakse anumat mahuga 10 liitrit. Anuma mass kaalutakse. Kuivatatud killustik puistatakse anumasse 10 cm kõrguselt kuhjaga, tasandatakse ja kaalutakse. Killustiku puistetihedus määratakse valemiga 1. Puistetihedus määratakse kaks korda, kusjuures mõlemal korral võetakse uus kogus killustikku. Erinevus kahe mõõtmise vahel ei tohi olla suurem kui 20 kg/m3. Suuremate erinevuste korral tehakse ka kolmas mõõtmine ja arvutatakse aritmeetiline keskmine kahest lähimast tulemusest. Tulemused on kantud tabelisse 1.
Valem 1:
ρ0pK – killustiku puistetihedus [kg/m3]
m1 – killustiku ja anuma mass [kg]
m – anuma mass [kg]
V – anuma ruumala[m3]
4.2 Killustiku näivtiheduse määramine
Näivtiheduse ehk terade tiheduse määramisel elimineeritakse puistematerjalide vahele jäävate tühikute ruumala. Näivtihedus ei arvesta kivimi terade sees olevate tühikute mahtu. Killustiku näiva tiheduse leidmiseks kaalusime killustiku proove vees ja õhus. Killustiku näivtihedus leitakse valemiga 2. Tulemused on kantud tabelisse 2.
Valem 2:
ρ0K – killustiku näivtihedus [kg/m3]
m – killustiku mass õhus [g]
mv – killustiku mass vees [g]
ρv – vedeliku tihedus [kg/m3]
4.3 Killustiku veeimavuse määramine
Võetakse killustiku katseproov 1000g. Jäetakse killustik 7 päevaks vette. Seejärel võetakse killustik veest välja ning kaalutakse uuesti. Veeimavus määratakse valemiga 3. Tulemused on kantud tabelisse 3.
Valem 3:
Wk – killustiku veeimavus massi järgi [%]
m1 – immutatud killustiku mass [g]
m – killustiku mass õhus [g]
4.4 Killustiku tühiklikkuse määramine
Killustiku tühiklikkus leitakse killustiku puistetiheduse ja näivtiheduse kaudu kasutades valemit 4. Tulemused on kantud tabelisse 4.
Valem 4:
pk – killustiku tühiklikkus [%]
ρ0pK – killustiku puistetihedus [kg/m3]
ρ0K – killustiku näivtihedus [kg/m3]
4.5 Killustiku terastiku koostise määramine
Killustiku terastikulise koostise määramiseks kasutatakse järgnevate ava läbimõõtudega sõelakomplekti: 1.0, 2.0, 4.0, 5.6, 8.0, 11.2, 16.0 ja 22.4 mm. Katsetava proovi kogus peab olema seda suurem, mida jämedam on killusiku. Katsetava killustiku tera ülemine mõõde oli 16 mm, mille tulemusena oli katsetava killustiku kogus 2.6 kg. Tera ülemine mõõde D määratakse sõelanalüüsi tulemuste põhjal. Tera ülemiseks mõõduks D loetakse sõela ava, mille kogujääk ei ületa 5% kogu proovist. Tera alumine mõõde d määratakse sõela avaga, mida läbib vähem kui 5% kogu proovist.
Proovi sõelumine toimub osade kaupa nii, et killustikukihi paksus sõelal ei ületaks tera ülemist mõõtu. Jäägid sõeltel kaalutakse ning arvutatakse osajäägid ja kogujäägid protsentides. Sõelumise võib lugeda lõppenuks, kui sõelale jäänud materjali kogus ühe minutlilise sõelumisega ei muutu enam kui 0,1%. Killustiku terastikuline koostis ning peenestusmoodul on kantud tabelis 5.
4.6 Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine
Määramine toimub killustikul, mille fraktsioon on 4-16 mm. Katsetatavast kogusest eraldatakse visuaalselt need terad , mille paksus ja laius on tema pikkusest kolm või enam kordi väiksem. Kahtluse korral mõõdetakse terad üle. Plaatjad ja nõeljad terad kaalutakse ja arvutatakse nende sisaldus protsentides kogu proovist. Selleks kasutatakse valemit 5. Tulemused on kantud tabelisse 6.
Valem 5:
H – plaatjate ja nõeljate terade sisaldus [%]
m – plaatjate ja nõeljate terade mass [g]
mk – kogu katsetava killustiku mass [g]
4.7 Killustiku tugevusmargi määramine killustiku muljumiskindluse järgi
Killustiku tugevusmark määratakse analoogiliselt GOST ´i metoodikale. Katsetati killustikku fraktsiooniga 4-16 mm. Killustiku tugevusmargi määramiseks kasutatakse silindrit diameetriga 150 mm. Jooksvaks kontrolliks võib kasutada silindrit diameetriga 75 mm. 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. Kasutades silindrit läbimõõduga 150 mm koormatakse teda ühtlaselt kuni 20 tonnini (200 kN). Kasutades silindrit läbimõõduga 75 mm, koormatakse teda ühtlaselt kuni 5 tonnini (50kN). Koormamiskiirus on 100 – 200 kgf/s (1 – 2 kN/s).
Silindris muljutud killustik sõelutakse vastaval kontrollsõelal, olenevalt killustiku fraktsioonist. 4-16 mm fraktsoiini korral oli kontrollsõela ava 2,0 mm. Muljumiskindluse arvutamiseks kasutatakse valemit 6. Tulemused on kantud tabelisse 7.
Valem 6:
Dp – killustiku muljumiskindlus [%]
m1 – kontrollsõela läbinud killustiku mass [g]
m – silindrisse puistatud killustiku mass [g]
5. Katsetulemused
Katsetatud killustiku liik a fraktsioon: Paekivikillustik # 4-16
5.1 Puistetiheduse määramine
Valem 1.
Tabel nr 1 – Puistetiheduse määramine
Katse
nr
Anuma ruumala [cm3]
Materjali mass anumas [g]
Puistetihedus [kg/m3]
Keskmine puistetihedus [kg/m3]
1
10000
13710
1371
1382
2
13926
1393
5.2 Näivtiheduse määramine
Valem 2.
Tabel nr 2 – Näivtiheduse määramine
Katse nr
Katseproovi mass õhus kaalutud [g]
Katseproovi mass vees kaalutud [g]
Näivtihedus [kg/m3]
1
1000
616,6
2608
5.3 Killustiku veeimavuse määramine
Valem 3.
Tabel nr 3 – Veeimavuse määramine
Katse nr
Katseproovi mass õhus kaalutuna [g]
Katseproovi mass 7 päeva vees immutamise järel kaalutuna õhus [g]
Veeimavus [%]
1
1000
1007,6
0,8
5.4 Killustiku tühiklikkuse määramine
Valem 4.
Tabel nr 4 – Killustiku tühiklikkuse määramine
Katse nr
ρ0pKkesk [kg/m3]
ρoK [kg/m3]
pk [%]
1
1382
2608
47
5.5 Killustiku terastikulise koostise määramine
Tabel nr 5 – Terastlikulise koostise määramine
Katseproov [g]
Sõela ava [mm]
Jääk sõelal [g]
Osajääk [%]
Kogujääk [%]
Peensusmoodul
2600
22,4
0
0
0
4,7
16
10
0,4
0,4
11,2
902
34,7
35,1
8
768,6
29,6
64,7
5,6
488,4
18,8
83,5
4
233,6
9,0
92,5
2
77,5
3,0
95,5
1
26,3
1,0
96,5
põhi
86,3
3,3
100
5.6 Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine
Valem 5.
Tabel nr 6 – Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine
Katse nr
Katseproov [g]
Plaatjate ja nõeljate terade hulk
[g]
[%]
1
1000
211,4
21
5.7 Killustiku tugevusmargi määramine killustiku muljumiskindluse järgi
Valem 6.
Tabel nr 7 – Tugevusmargi määramine
Katse nr
Silindrisse puistatud killustiku mass [g]
Kontrollsõela läbinud killustiku mass [g]
Muljumiskindlus [%]
1
328
56
17
Muljumiskindluse mark üle 15-19. Killustiku mark 600.
6. Järeldus
Katsetatud killustiku puistetiheduseks tuli 1382 kg/m3, kirjanduslik allika väitel puistetihedus ei ole normitud aga, mida kõrgem puistetihedus, seda tugevam betoon saadakse (1250... 1400 kg/m3). [b, lk. 4]
Katsetatud killustiku näivtihedus tuli 2608 kg/m3, kirjandusliku allika väitel on näivtihedus 2400 ...2600 kg/m3 [d, lk 14]
Katsetatud killustiku veeimavus on 0,8%, kirjandusliku allika väitel on veeimavus 0,2...4% [e, lk 25]
Katsetatud killustiku plaatjate ja nõeljate terade hulk tuli 21%, kirjandusliku allika väitel normeeritakse olenevalt killustiku kvaliteedist - 15...50% nõeljaid terasid kõikide terade hulgast. [b, lk 4]
Katsetatud killustiku tühiklikkuse protsent on 47%, kirjandusliku allika väitel........
Katsetatud killustiku peensusmoodul on 4,7, kirjandusliku allika väitel on peenusmooduli väärtus tavaliselt 6,5...8,5. [c, lk 4]
Olenevalt tera ülemisest mõõdust kontrollitakse terastiku koostise vastavust EVS-EN 12620:2002 “Betooni täitematerjalid” [c, lk 4]
D=16, d=4
Sõela ava, [mm]
Läbind sõelal, [%]
Katse läbind sõelal, [%]
d/2
0...5
4,5
d
0...20
7,5
D
85...99
99,6
1,4D
98...100
100
2D
100
100
Killustik terastilikuline koostis vastab EVS-EN 12620:2002 „Betooni täitematerjalid“
Katsetatud killustiku muljumismark tuli 17%, kirjandusliku allika väitel vastab see Killustiku mark 600-le [c, lk 4]
Katsetatud killustiku katsetulemused jäid kirjanduslikult antud tulemuste piirese, Järelikult on killustik sobilik kasutamiseks betooni jämetäitematerjalina.
7. Kasutatud kirjandus
a) http://www.ottson.ee/eng/avaleht/kataloog/alias-6/
b) http://www.sakret.ee/userfiles/downloads/Betoon_krohvid_jm_materjali_ope.pdf
c) http://v2.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/4_Killustik.pdf
d) http://v2.ttu.ee/public/l/lembi-merike-raado/Sugis2012/EHM3500__1_2012.pdf
e) http://www.mnt.ee/failid/4MA2010_15_aruanne.pdf