Ehitusmaterjalid labor 8. (0)

1. Töö eesmärk
Vahtpolüstüreentoodete (EPS) tähistuse määramine lähtuvalt mõõtmetest, mõõtmete tolerantsidest, survepingest 10% deformatsoonist, paindetugevusest ja soojuserijuhtivusest.
2. Kasutatud ehitusmaterjalid
Katsetatava vahtpolüstüreen plaatide nimimõõdud on: 1200x1000x50 mm. Katsetatavateks materjalideks on kaks erinevat vahtpolüstüreentoodet. Ühed katsekehad oli valged (A) ja teised sinised (B). EPS on väikese tihedusega poorne soojusisolatsioonimaterjal, mis koosneb 98% ulatuses õhust. EPS-soojusisolatsiooniplaadid 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. Taoline mikropoorne homogeenne materjal tagab soojustatavale konstruktsioonile suurepärased ehitusfüüsikalised ja mehaanilised omadused. [1]
3. Kasutatud töövahendid
Nihik täpsusega 0,02 mm ja mõõdulint täpsusega 0,5 cm katsekehade mõõtmiseks, kaal täpsusega 0,1 g katsekeha kaalumiseks, hüdrauliline press katsekeha painde- ja survetugevuse määramiseks, vajalikud nõud katsekeha immutamiseks
4. Katsemetoodikad
4.1 Mõõtmete määramine
4.1.1 Nimimõõtmetega toote pikkuse, ja laiuse määramine
Katsekehi hoitakse enne katse alustamist vähemalt 6 tundi temperatuuril (23±5)ºC. Tasasele pinnale asetatud katsekehal võetakse mõõdud täpsusega 0,5 mm alltoodud eeskirja järgi:
A. Kui katsekeha mõõtmed on väiksemad kui 1,5 m, võetakse üks mõõde katsekeha poolest pikusest ja üks poolest laiusest.
B. Kui katsekeha pikkus on suurem kui 1,5 m võetakse üks täiendav mõõde iga meetri kohta ja tulemused esitatakse aritmeetilise keskmisena.
4.1.2 Katsekeha pikkuse, laiuse ja paksuse määramine.
Tootest väljalõigatud katsekeha mõõtetakse nihikuga täpsusega 0,1 mm. Iga katsekeha mõõde arvutatakse kui aritmeetiline keskmine kolmest mõõtmistulemusest. Mõõtmistulemused esitatakse 0,5 mm täpsusega.
4.2 Soojusisolatsioonmaterjalide tiheduse määramine
Tihedus ρ0 määratakse keha massi ja mahu suhtena [ kg/m3 ] valemi 1 järgi:
Valem 1. ρ0 = ( m/Vbr )*1000
m – proovikeha mass [g]
Vbr – proovikeha maht [ cm3 ]
4.3 Soojusisolatsioonmaterjalide veeimavuse määramine
Määratakse kuivatatud katsekehade massid m0 täpsusega 0,1 g. Katsekehad asetatakse vette, mille temperatuur on 18 kuni 28º C, nii et katsekeha alumine pind oleks 8-12 mm allpool vee tasapinda. Katsekehasid hoitakse vees 28 ööpäeva(katse käigus olid 7 ööpäeva), siis võetakse veest välja ja eemaldatakse niiske lapiga üleliigne vesi ning määratakse kohe veega immutatud katsekehade mass m28.
Veeimavus mahu järgi:
Valem 2. Wk = (( m28 – m)/V)*100 [%]
m7
- proovikeha mass veega immutatult [g]
m – proovikeha mass kuivalt [g]
V- katsekeha ruumala [cm3]
Toote partii veeimavus arvutatakse kui aritmeetiline keskmine katsetatud proovikehade katsetulemusest.
4.4 Soojusisolatsioonmaterjalide paindetugevuse määramine
Paindetugevuse määramiseks asetatakse katsekeha kahele toele, mille vahekaugus on 200 mm (katset sooritades oli 253 mm). Koormus rakendatakse katsekehale tugiava keskel. Paindetugevus arvutatakse valemi 3 järgi
Valem 3. Rp = ( 3Fl )/( 2bh2 ) [ kPa ]
Rp – katsekeha paindetugevus [ kPa ]
F – purustav jõud [kgf]
l – tugiava [mm]
h – katsekeha paksus [mm]
b – katsekeha laius [mm]
4.5.1 Soojusisolatsioonmaterjalide survepinge (koormustaluvuse) määramine 10%-lisel deformatsioonil otsekatsetusega.
Enne katsetamist määratakse proovikehade mõõtmed veaga mitte üle 1mm. Koormustaluvuse määramine viiakse läbi 3 katsekehadega mille mõõtmed on 50*50*50 mm (d=50 mm). Katsekeha asetatakse pressi alumisele surveplaadile, tsentreeritakse ning viiakse sujuvasse kokkupuutesse pressi ülemise plaadiga. Katsekeha koormatakse eelkoormusega 250±10 Pa: katsekeha mõõtudega 50*50*50  eelkoormus = (0,064±0,003) kgf.
Kui katsekeha deformeerub eelkoormusega 250 Pa oluliselt siis valitakse eelkoormuseks 50 Pa. Peale eelkoormuse rakendamist määratakse rakendamist määratakse joonlaual näit d0 mm-tes. Katsekeha koormatakse ühtlaselt kiirusega d/10 (d=katsekeha paksus) mm/min kuni katsekeha 10%-lise deformatsioonini ning fikseeritakse manomeetri näit. Koormustaluvus arvutatakse valemiga 4.
Valem 4. =F/S [kPa]
- katsekeha koormustaluvus [kPa]
F – koormus 10%-lisel deformatsioonil [kgf]
S – katsekeha ristlõikepind [mm2]
4.5.2 Survepinge (koormustaluvuse) määramine kaudse meetodiga
Kaudsel määramisel lähtutakse katsetatava materjali tihedusest. Koormustaluvus kaudel määramisel arvutatakse valemi 5 järgi. EPS tiheduse ja survetugevuse sõltuvus on toodud graafikul 1. [2]
Valem 5. =10,0* ρ0 – 81,0 [kPa]
ρ0 – proovikeha tihedus
σ – proovikeha koormustaluvus [kPa]
4.6 Soojusisolatsioonmaterjalide soojaerijuhtivuse määramine kaudsel meetodil
Soojaerijuhtivus kaudsel määramisel arvutatakse valemi 6 järgi. Eps tiheduse ja soojaerijuhtivuse sõltuvus on toodud graafikul 2. [3]
Valem 6.
λ – toote soojaerijuhtivus []
ρo – toote tihedus [kg/m3]
Toote deklareeritud soojaerijuhtivus λD arvutatakse valemiga 7.
Valem 7:
λD – toote deklareeritud soojaerijuhtivus []
k – katsetulemuste arvuga seotud tegur [2,07]
Sλ – soojaerijuhtivuse hinnanguline standardhälve ja arvutatakse valemiga 8
Valem 8:
5. Katsetulemused
5.1 Arvutused mõõtmete tolerantsi klasside määramiseks
Katsekeha A:

• Pikkus:
  

a=1200 mm
1200-1200=0 mm
Kirjandusliku allika järgi on pikkuse mark tootekoodis L2 [4]

• Laius:
  

b=999,5 mm
1000-999,5=0,5 mm
Kirjandusliku allika järgi on laiuse mark tootekoodis W2 [4]

• Paksus:
  

h=49 mm
50-49=1 mm
Kirjandusliku allika järgi on paksuse mark tootekoodis T2 [4]
Katsekeha B:

• Pikkus:
  

a=1202 mm
1200-1202= -2 mm
Kirjandusliku allika järgi on pikkuse mark tootekoodis L2 [4]

• Laius:
  

b= 1002 mm
1000-1002= -2 mm
Kirjandusliku allika järgi on laiuse mark tootekoodis W2 [4]

• Paksus:
  

h=50 mm
50-50=0
Kirjandusliku allika järgi on paksuse mark tootekoodis T2 [4]
5.2 Soojusisolatsioonmaterjalide tiheduse määramine
Valem 1. ρ0 = ( m/Vbr )*1000
Tabel 1. Tiheduse määramine
Katsekeha nr.
Katsekeha mõõtmed [mm]
Katsekeha maht [cm3]
Katsekeha mass [g]
a
Tihedus ρo [kg/m3]
b
a
b
h
A
1200
999,5
49
58770,6
759,4
12,9
B
1202
1002
50
60220,2
1384,5
23,0
5.3 Soojusisolatsioonimaterjali veeimavuse määramine
Valem 2. Wk = (( m7 – m)/V)*100 [%]
Tabel 2. Soojusisolatsioonmaterjali veeimavuse määramine mahu järgi
Prk nr.
Prk tähis
Katsekeha mõõtmed [mm]
Katsekeha ruumala [cm3]
Katsekeha mass [g]
Veeimavus [%]
a
b
h
Kuiv
immu.
üksik
kesk.
1
A
200,2
199,9
49,0
1960,98
9
58,97
2,55
2,78
2
200,3
200
49,2
1970,95
10
73,70
3,23
3
200
199,8
49,5
1978,02
10
60,35
2,55
1
B
200,3
200
50,8
2035 ,05
17
48,78
1,56
1,58
2
200
199,5
51
2034,90
17
49,81
1,61
3
200
200
50,8
2032,00
17
49,12
1,58
5.4 Soojusisolatsioonmaterjalide paindetugevuse määramine
Valem 3. Rp = [( 3Fl )/( 2bh2 )]*1000
l=253 mm
Tabel 3. Soojusisaolatsioonmaterjali paindetugevus
Prk nr.
Prk tähis
Proovikeha mõõtmed [mm]
Purustav jõud [kgf]
Purustav jõud [N]
Paindetugevus [kPa]
b
h
F
F
üksik
kesk.
4
A
150,2
48,7
11
107,9
114,9
113,3
5
150,5
49,3
11
107,9
111,9
6
150,2
49,1
11
107,9
113,1
4
B
151
51,4
29
284,4
270,5
273,1
5
150,8
50,5
28
274,6
271,0
6
150,6
50,8
29
284,4
277,7
5.5.1 Soojusisolatsioonmaterjalide survepinge (koormustaluvuse) määramine
Valem 4. =(F/S)*1000 [kPa]
Tabel 4.
Prk nr.
Prk tähis
Prk ristlõike mõõtmed [mm]
Survepind
[cm2]
Jõud 10% deform . [kgf]
Jõud 10% deform. [N]
Koormustaluvus [kPa]
laius
kõrgus
üksik
kesk
7
A
48,9
50,5
24,69
17,5
171,6
69,5
68,7
8
50,2
50,2
25,20
17,5
171,6
68,1
9
49,8
50,3
25,05
17,5
171,6
68,5
7
B
50,5
51,1
25,81
40,5
397,2
153,9
155,9
8
50,5
50,9
25,70
41
402,1
156,4
9
50,2
50,9
25,55
41
402,1
157,4
5.5.2 Survepinge (koormustaluvuse) määramine kaudse meetodiga
Valem 5. =10,0* ρ0 – 81,0 [kPa]
Katsekeha A: ρo=12,9 kg/m3
σ10=10,0*12,9-81,0=48 kPa
Katsekeha B: ρo=23,0 kg/m3
σ10=10,0*23,0-81,0=149 kPa
Graafik nr 1. Koormustaluvuse ja näivtiheduse vaheline sõltuvus.
4.6 Soojusisolatsioonmaterjalide soojaerijuhtivuse määramine kaudsel meetodil
Valem 6.
Katsekeha A: ρo=12,9 kg/m3
Katsekeha B: ρo=23,0 kg/m3
Graafik nr 2. Soojaerijuhtuvuse ja tiheduse vaheline sõltuvus
6. Järeldus
Katsekeha A:
Kirjandusliku allika järgi on katsetatud vahtpolüstüreeni pikkuse tolerantsi klass L2, laiuse tolerantsi klass W2 ja paksuse tolerantsi klass T2. [4]
Katsetatud vahtpolüsüreeni tiheduseks tuli 12,9 kg/m3. Kirjandusliku allika järgi on tihedus vahemikus 12-60 kg/m3. [5]
Katsetatud vahtpolüsüreeni veeimavuseks tuli 2,78% . Kirjandusliku allika järgi on sellise veeimavusega vahtpolüstüreeni pikaajalise veeimavuse tase WL(T) 3. [6] Veeimavus on alla 5 mahu- % [5].
Katsetatud vahtpolüstüreeni paindetugevuseks tuli 113,3 kPa. Kirjandusliku allika järgi on paindetugevus tase BS100. [7]
Katsetatud vahtpolüstüreeni survepingeks 10 % deformatsiooni korral tuli otsesel mõõtmisel 68,7 kPa ja kaudsel mõõtmisel 48 kPa. Kirjandusliku allika järgi on survepinge tase 10 % deformatsiooni korral otsesel mõõtmisel CS(10)60 ja kaudsel mõõtmisel CS(10)30. [8]
Katsetatud vahtpolüstüreeni soojaerijuhtivus tuli 0,0394 . Kirjandusliku allika järgi on soojaerijuhtivus 0,037-0,041. [5]
Vastavalt nendele näitajatele on katsetatud vahtpolüstüreeni toote tähistamise kood:
EVS-EN 13163-T2-L2-W2-BS100-CS60
Toote klassifikatsioon EPS 60
Katsekeha B:
Kirjandusliku allika järgi on katsetatud vahtpolüstüreeni pikkuse tolerantsi klass L2, laiuse tolerantsi klass W2 ja paksuse tolerantsi klass T2. [4]
Katsetatud vahtpolüsüreeni tiheduseks tuli 23,0 kg/m3. Kirjandusliku allika järgi on tihedus vahemikus 12-60 kg/m3. [5]
Katsetatud vahtpolüsüreeni veeimavuseks tuli 1,58% . Kirjandusliku allika järgi on sellise veeimavusega vahtpolüstüreeni pikaajalise veeimavuse tase WL(T) 2. [6] Veeimavus on alla 5 mahu- % [5].
Katsetatud vahtpolüstüreeni paindetugevuseks tuli 273,1 kPa. Kirjandusliku allika järgi on paindetugevus tase BS250. [7]
Katsetatud vahtpolüstüreeni survepingeks 10 % deformatsiooni korral tuli otsesel mõõtmisel 155,9 kPa ja kaudsel mõõtmisel 149 kPa. Kirjandusliku allika järgi on survepinge tase 10 % deformatsiooni korral otsesel mõõtmisel CS(10)150 ja kaudsel mõõtmisel CS(10)120. [8]
Katsetatud vahtpolüstüreeni soojaerijuhtivus tuli 0,0341 . Kirjandusliku allika järgi on soojaerijuhtivus 0,037-0,041. [5]
Vastavalt nendele näitajatele on katsetatud vahtpolüstüreeni toote tähistamise kood:
EVS-EN 13163-T2-L2-W2-BS250-CS150
Toote klassifikatsioon EPS 150
7. Kasutatud kirjandus
1. http://www.estplast.ee/et/misoneps
2. http://www.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/8_Soojusisolatsioon.pdf graafik 1. lk.4
3. http://www.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/8_Soojusisolatsioon.pdf graafik 2. lk.5
4. http://www.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/8_Soojusisolatsioon.pdf tabel 5. lk.7
5. http://www.ttu.ee/public/l/lembi-merike-raado/Sugis2012/Ehitusmaterjalid_12_II.pdf lk. 48
6. http://www.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/8_Soojusisolatsioon.pdf tabel 6. lk.7
7. http://www.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/8_Soojusisolatsioon.pdf tabel 8. lk.8
8. http://www.ttu.ee/public/e/eneli-liisma/8_Soojusisolatsioon.pdf tabel 7. lk.8
9