Ehitusmaterjalid Laboratoorne töö nr-2 Tehiskivi katsetamine (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Ehitusmaterjalid Laboratoorne töö nr 2 2022 Tehiskivi Rühm: - K. V ****** Tanel Tuisk


1. 20. OCTOBER 2022TÖÖ EESMÄRK Tehiskivi (silikaattellis) tiheduse, veeimavuse, survetugevuse ja margi määramine. 2. KATSETATUD MATERJALID Töös katsetatud materjalide loetelu:  Tehiskivi (silikaattellis) 3. KASUTATUD VAHENDID Töös kasutati järgnevaid seadmeid:  Elektrooniline  kaal – mõõtepiirkond 6000 g, skaala jaotis 0,1 g;  nihik – mõõtepiirkond 155 mm, vähim skaala jaotis 0,02 mm;  Metalljoonlaud – mõõtepiirkond 500 mm, vähim skaala jaotis 0,5 mm;  Digitaalne survepink – Matest. 4. KATSEMETOODIKA 4.1. Katsemetoodika tehiskivi (silikaattellise) tiheduse määramiseks Katsemetoodika seisneb tehiskivi (silikaattellise) tiheduse määramises läbi massi ja ruumala
suhte. Katseks võtta 6 silikaattellist, mis on kuivatatud 105 – 110 °C juures püsiva massini.
Leida keha pikkus, laius ja kõrgus katsekeha kolmest erinevast kohast (algusest, keskelt ja
lõpust). Järgnevalt leida mõõtude aritmeetilised keskmised valemiga (1) ja arvutada katsekeha
ruumala V [m³] valemiga (2). Seejärel kaaluda katsekeha mass m [kg] ning leida selle tihedus
ρ [kg/m³] valemiga (3).  4.2. Katsemetoodika tehiskivi (silikaattellise) veeimavuse määramiseks Tehiskivi veeimavust määratakse läbi kuiva ja immutatud keha massi, kui ka mahu järgi.
Esmalt on vaja võtta 3 katsekeha ning markeerida. Mõõdistada ja kaaluda katsekehad nagu
tiheduse määramises (kui on võetud samad katsekehad, mis tiheduse määramises, siis pole
vaja uuesti keha üle mõõta). Kui mõõtetulemused käes, tuleb katsekehad asetada üleni vee
alla   ning   hoida   neid   seal   vähemalt   48   tundi.   Peale   immutamist,   veest   välja   võttes,   tuleb
üleliigne vesi niiske lapiga eemaldada ning koheselt kaaluda immutatud keha mass m1 [kg].
Seejärel   saab   veeimavuse   massi   järgi   wk  [%]   leida   valemiga   (4)   ning   täiendavaks
iseloomustamiseks arvutada ka veeimavus mahu järgi wv [%] valemiga (5). 2


4.3. Katsemetoodika tehiskivi (silikaattellise) survetugevuse määramiseks Tehiskivi   (silikaattellise)   survetugevust   määratakse   nii   kuivale   kui   ka   immutatud
katsekehadele.   Katsetuseks   võtta   3   kuiva   ja   3   immutatud   katsekeha   ning   mõõta   nende
survepinna   mõõtmed   ehk   pikkus   ja   laius   kolmest   erinevast   kohast,   et   leida   keskmised
mõõtmed.   Teades   mõõtmeid,   saab   arvutada   valemiga   (6)   survepinna   pindala   S   [mm²].
Järgnevalt   tuleb   leida   katsekehade   purustav   jõud   F   [N]   digitaalse   survepingiga.   Selleks
asetada katsekeha pingi alumisele plaadile ning tsentreerida. Käivitada survepink ning kuna
pink   on   automaatne,   siis   purustusjõu   saavutades,   jääb   seade   ise   seisma.   Märkida   üles
survepingilt purustava jõu väärtus ning korrata katset kõigi katsekehadega. Teades purustava
jõu suurust F [N] ja survepinna pindala S [mm²], siis saab arvutada valemiga (7) katsekehade
survetugevuse   fs  [N/mm²].   Lisaks   leida   ka   normaliseeritud   survetugevus   fs,norm  [N/mm²]
valemiga (8). 5. KATSETULEMUSED 5.1. Tehiskivi (silikaattellise) tiheduse määramine Silikaattellise   tiheduse   määramiseks   on   esmalt   vaja   leida   keha   mõõtmete   aritmeetilised
keskmised.  Aritmeetilised   keskmised   arvutatakse   valemiga   (1)   ning   tulemused   on   toodud
tabelis (vt.Tabel 1).  Aritmeetiline keskmine ā arvutatakse valemiga 1: ā= а 1 +а 2+ …+аn n (1) kus  a1 – esimene mõõtmistulemus;
an – viimane mõõtmistulemus;
n – liidetavate arv. Arvutusnäide:
Leida lõikude a1 = 249 mm, a2 = 249 mm ja a3 = 248 mm aritmeetiline keskmine ā [mm]. ā= а 1 +а 2+ а3 n = 249+249+248 3 = 248,67 mm Tiheduse  leidmiseks   on  vaja  teada  proovikeha  massi   m  [kg],  mille  tulemused   on  toodud
tabelis (vt. Tabel 1) ja ruumala V [m³], mis arvutatakse valemiga (2) ning mille tulemused on
kantud tabelisse (vt. Tabel 1). Ruumala V [m³] arvutatakse valemiga 2: V = ´a∗´b∗´h (2) kus ´ a – katsekeha pikkuse aritmeetiline keskmine, m; ´b – katsekeha laiuse aritmeetiline keskmine, m; 3


´h – katsekeha kõrguse aritmeetiline keskmine, m. Arvutusnäide:
Leida katsekeha ruumala V [m³], kui keskmine pikkus  ´a  = 248,67 mm = 248,67 * 10-3  m,
keskmine laius ´b = 119 mm = 119 * 10-3 m ja keskmine kõrgus ´h = 86,67 mm = 86,67 * 10-3
m. V = ´a∗´b∗´h=248,67∗10 − 3 ∗ 119∗10 − 3 ∗ 86,67∗10 − 3 = 2564,58∗10 − 6 m3=¿2564,58 cm ³ Kõikide vajaminevate andmete olemasolul saab leida tehiskivi (silikaattellise) tiheduse ρ [kg/
m³] valemiga (3), mille tulemused on toodud tabelis (vt. Tabel 1). ρ= m
V (3) kus m – katsekeha mass, kg;
V – katsekeha ruumala, m³. Arvutusnäide:
Leida keha tihedus ρ [kg/m³], kui keha mass m = 5042,2 * 10-3 kg ja ruumala V = 2564,58 *
10-6 m³ ρ= m
V = 5042,2∗10 − 3 2564,58∗10 − 6 =1970 kg m ³ Tabel 1. Silikaattellise tihedus Prk nr. Proovikeha mõõtmed [mm] Ruumal a [cm³] Mass [g] Tihedu s [kg/ m³] Pikkus Laius Kõrgu s a b h V m ρ 1 249,00 119,00 86,00 2564,58 5042, 2 1970 249,00 119,00 87,00 248,00 119,00 87,00 Keskmine mõõt [mm] 248,67 119,00 86,67 2 250,00 119,50 87,50 2638,09 5023, 6 1900 250,50 120,00 88,00 250,00 120,00 88,50 Keskmine mõõt [mm] 250,17 119,83 88,00 3 247,00 117,00 88,00 2533,84 4972, 1 1960 246,00 118,00 88,00 246,00 117,00 87,00 Keskmine mõõt [mm] 246,33 117,33 87,67 4


Prk nr. Proovikeha mõõtmed [mm] Ruumal a [cm³] Mass [g] Tihedu s [kg/ m³] Pikkus Laius Kõrgu s a b h V m ρ 4 246,00 118,00 87,00 2539,12 4925, 0 1940 248,00 117,00 87,00 248,00 119,00 87,00 Keskmine mõõt [mm] 247,33 118,00 87,00 5 251,50 119,00 88,00 2628,29 5028, 1 1910 251,00 119,50 87,00 251,20 119,50 88,00 Keskmine mõõt [mm] 251,23 119,33 87,67 6 247,50 118,80 87,70 2578,22 5060, 0 1960 248,00 118,70 87,64 248,00 118,66 87,54 Keskmine mõõt [mm] 247,83 118,72 87,63 Keskmine tihedus: 1940 5.2. Tehiskivi (silikaattellise) veeimavuse määramine Tehiskivi veeimavuse määramiseks tuleb võtta 3 markeeritud katsekeha, mis on eelnevalt juba
mõõdetud ning tulemused kantud tabelisse (vt.  Tabel 2). Lisaks tuleb märkida tabelisse (vt.
Tabel 2) kuiva katsekeha mass m [g] ning immutatud keha mass m1  [g]. Veeimavust massi
järgi wk [%] arvutatakse valemiga (4) ja mahu järgi wv [%] valemiga (5). Saadud veeimavuste
tulemused on toodud tabelis (vt. Tabel 2). Veeimavus massi järgi wk [%] arvutatakse valemiga 4: w k= m 1−m m ∗ 100 (4) kus m 1– immutatud proovikeha mass, g; m – kuiva proovikeha mass, g. Arvutusnäide:
Leida proovikeha veeimavus massi järgi wk [%], kui immutatud proovikeha mass m1 = 5450,4
g ja kuiva proovikeha mass m = 4925,0 g. 5


w k= m 1−m m ∗ 100= 5450,4−4925,0 4925,0 ∗ 100=10,7 % Veeimavus mahu järgi wv [%] arvutatakse valemiga 5: w v= m 1− m ρv
V ∗ 100 (5) kus m 1– immutatud proovikeha mass, g; m – kuiva proovikeha mass, g; ρ v – vee tihedus, g/cm³; V – kuiva proovikeha ruumala, cm³. Arvutusnäide:
Leida proovikeha veeimavus mahu järgi wv [%], kui immutatud proovikeha mass m1 = 5450,4
g, kuiva proovikeha mass m = 4925,0 g, vee tihedus ρv = 0,998 g/cm³ ja kuiva keha ruumala V
= 2539,12 cm³. w v= m 1− m ρv
V ∗ 100= 5450,4−4925 0,998 2539,12 ∗ 100=20,7 % Tabel 2. Silikaattellise veeimavus Prk nr.  Proovikeha kesk. mõõtmed [mm] Mass [g] Veeimavus [%] Pikkus Laius Kõrgus Kuiv Immut . Massi järgi Mahu järgi ´ a ´b ´h m m1 wk wv 4 247,33 118,00 87,00 4925,0 5450,4 10,7 20,7 5 251,23 119,33 87,67 5028,1 5547,0 10,3 19,8 6 247,83 118,72 87,63 5060,0 5558,3 9,85 19,4 Keskmine veeimavus: 10,3 20,0 Järgnev graafik (vt. Graafik 1) esitab tabeli (vt. Tabel 2) silikaattellise veeimavust nii massi
järgi   wk  [%]  kui   ka  mahu  järgi  wv  [%].  Ilmneb,   et  mahu   järgi   arvestades  on  veeimavus
ligikaudu poole suurem kui massi järgi arvestades. 6


4 5 6 0 5 10 15 20 25 20.7 19.8 19.4 10.7 10.3 9.85 Veeimavus [%] mahu järgi Veeimavus [%] massi järgi Proovikeha number V ee im av u s  [% ] Graafik 1. Silikaattellise veeimavus 5.3. Tehiskivi (silikaattellise) survetugevuse määramine Silikaattellise   survetugevust   määratakse  nii   kuival,   kui   ka   immutatud   katsekehadel,   seega
kasutada   samu   katsekehasid,   mis   seni   tiheduste   ja   veeimavuste   leidmisel.   Seetõttu   on
märgitud tabelitesse (vt. Tabel 3 ja Tabel 4) survepinna keskmine pikkus ´a [mm] ja laius  ´b
[mm]. Nendest tuleb leida survepinna pindala S [mm²] valemiga (6). Survepinna pindala S [mm²] arvutatakse valemiga 6: S= ´a∗´b (6) kus ´ a – survepinna keskmine pikkus, mm; ´b – survepinna keskmine laius, mm. Arvutusnäide:
Leida ristküliku pindala S [mm²], kui keskmine pikkus ´a = 248,67 mm ja keskmine laius ´b =
119,00 mm. S∎=´a∗´b=248,67∗119,00=29591,3 mm 2 Proovikehade   purustavad   jõud   F   [N]   on   saadud   survekatsel   digitaalse   survepingiga   ning
tulemused on kantud tabelitesse (vt. Tabel 3 ja Tabel 4). Järgnevalt saab leida nii kuiva kui ka
immutatud silikaattellise survetugevuse fs  [N/mm²] valemiga (7) ning saadud tulemused on
märgitud tabelitesse (vt. Tabel 3 ja Tabel 4). 7


Survetugevus fs [N/mm²] arvutatakse valemiga 7: f s= F S (7) kus F – purustav jõud, N;
S – survepinna pindala, mm². Arvutusnäide:
Leida survetugevus fs  [N/mm²], kui purustav jõud F = 1197600 N ja katsekeha survepinna
pindala S = 29591,3 mm². f s= F S = 1197600 29591,3 = 40,5 N /mm ² Tabel 3. Kuiva silikaattellise survetugevus Prk nr. Proovikeha ristlõike mõõtmed [mm] Survep ind [mm²] Purustav jõud [N] Survetug evus [N/ mm²] Pikkus Laius ´ a ´b S F fs 1 248,67 119,00 29591,3 1197600 40,5 2 250,17 119,83 29978,3 1236100 41,2 3 246,33 117,33 28903,1 1172700 40,6 Keskmine survetugevus: 40,8 Tabel 4. Immutatud silikaattellise survetugevus Prk nr. Proovikeha ristlõike mõõtmed [mm] Survepi nd [mm²] Purusta v jõud [N] Survetug evus [N/ mm²] Pikkus Laius ´ a ´b S F fs 4 247,33 118,00 29185,3 973700 33,4 5 251,23 119,33 29980,5 1046000 34,9 6 247,83 118,72 29422,8 990600 33,7 Keskmine survetugevus: 34,0 Järgnev graafik (vt.  Graafik 2) esitleb tabelite (vt.  Tabel 3  ja  Tabel 4) andmeid kahanevas
järjekorras. Ilmneb, et immutatud silikaattellise survetugevus fs  [N/mm²] on ligikaudu 17%
madalam kui kuiva silikaattellise survetugevus. 8


Ku iv  k eh a  2 Ku iv  k eh a  3 Ku iv  k eh a  1 Im m ut . k eh a  5 Im m ut . k eh a  6 Im m ut . k eh a  4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 41.2 40.6 40.5 34.9 33.7 33.4 Proovikeha kirjeldus S u rv e tu g e v u s  [N /m m ²] Graafik 2. Kuiva ja immutatud silikaattellise survetugevus Normaliseeritud survetugevuse leidmiseks tuleb leida esmalt kujutegur tabelist (vt.  Tabel 5)
[4]. Tabel 5. Kujutegur normaliseeritud survetugevuse arvutamiseks Kivi kõrgus [mm] Kivi laius [mm] 100 120 150 65 0,85 0,81 0,75 88 0,95 0,91 0,85 100 1,00 0,96 0,90 Normaliseeritud survetugevus fs,norm [N/mm²] arvutatakse valemiga (8) ja tulemused on toodud
tabelis (vt. Tabel 6). Normaliseeritud survetugevus fs,norm [N/mm²] arvutatakse valemiga 8: f s , norm=n∗f s (8) kus n – kujutegur f s – survetugevus, N/mm². Arvutusnäide:
Leida normaliseeritud survetugevus fs,norm [N/mm²], kui kujutegur on n = 0,91 ja survetugevus f s = 40,8 N/mm² f s , norm=n∗f s= 0,91∗40,8=37,0 N / mm ² 9


Tabel 6. Normaliseeritud survetugevus   Normalisee ritud survetugev us [N/mm²] Kuiv 
katsekeha 37,0 Immut. 
katsekeha 30,9 6. JÄRELDUSED Minu   proovikeha   (silikaattellise)   number   oli   6.   Mõõtmetest   ja   massist   tulenevalt   sain
tiheduseks   1960   kg/m³.   Grupi   keskmine   tihedus   tuli   aga   1940   kg/m³.   Keskeltläbi
silikaattelliste tihedus on 1850 – 1950 kg/m³  [3], mis tähendab, et nii minu, kui ka grupi
tulemused on arvestatavad. Lisaks kuulub antud tihedusega silikaattellis brutokuivtiheduse
klassi 2.0  [4]. Konkureerivaks tooteks võiks nimetada näiteks Fibo 5 standardplokki, mille
tihedus on ca 890 kg/m³ [5] ehk umbes poole võrra väiksem, kui silikaattellisel. Tihedus on
materjalide puhul oluline, kuna sellest sõltub eelkõige materjali tugevus, mis on müürikividel
vajalik.   Suurema   tiheduse   korral   on   materjal   ka   vastupidavam   välisjõududele   nagu
survejõududele,   kuid   samas   väiksema   tihedusega   ehk   poorsemad   materjalid   on
soojapidavamad. Tihedus ise oleneb aga materjali poorsusest, ehk mida poorsem materjal,
seda väiksema tihedusega on. Seega poorsem materjal on kergem. Kuna tihedus on materjali
massi  ning  ruumala   suhe,  siis  poorsem   ehk  kergem   materjal   sama  ruumala  juures   on  ka
väiksema tihedusega.  Vaadates veeimavust, siis seda leiti nii massi järgi, kui ka mahu järgi. Massi järgi tuli grupi
keskmiseks veeimavuseks 10,3 % ning mahu järgi 20,0 %. Arvestades, et nende vahe on
ligikaudu kaks korda, siis on näha selget sarnasust vee ja silikaattellise tiheduse suhtega, mis
on samuti ligikaudu kaks korda. Silikaattelliste keskmine veeimavus massi järgi 10 – 16 %
[2], seega on tulemused arvestatavad, kuid üsna madalad. Võrreldes Fibo 5 standardplokiga,
mille veeimavus on oma jämepoorse struktuuri tõttu suhteliselt madal umbes 6,5 % [1], siis
silikaattellisel   on   see   keskmiselt   pea   poole   suurem.   Veeimavus   on   samuti   oluline   nagu
tihedus, kuna need on üldiselt seotud ehk mida poorsem materjal (väiksema tihedusega), seda
paremini tõmbub vesi kapilaarjõudude toimel sisse, kuid see sõltub ka struktuuri olemusest
nagu eelnevalt sai mainitud Fibo 5 standardploki kohta. Üldjuhul mida vettimavam materjal,
seda väiksem on tihedus ja sellest ka väiksem survetugevus. Seetõttu ei soovitata kasutada
silikaattellist   kandekonstruktsioonis,   kui   on   oht   otsesele   vee   kokkupuutele.   Kasutades
silikaattellist kandekonstruktsioonis, siis tuleb fassaad katta uue kihiga, mis võtab otsese vee
endale ning ei lase kandekonstruktsioonil märguda ega seeläbi vähendada kandevõimet.  Kuiva   silikaattellise   grupi   keskmine   survetugevus   tuli   40,8   N/mm²   ning   immutatud
silikaattellisel   vastavalt   34,0   N/mm².   Normaliseeritud   survetugevused   on   vastavalt   37,0
N/mm²   ja   30,9   N/mm²   ning   kuuluvad   seega   survetugevuse   klassidesse   30   ja   35  [4].
Silikaattelliste     survetugevus   on   keskmiselt   10   -   20   N/mm²  [2],   seega   võib   järeldada,   et
tegemist   on   müüriladumiseks   mõeldud   tellistega,   mis   on   keskmisest   suuremate 10


survetugevustega. Võrreldes Fibo 5 standardplokiga, mille survetugevus keskmiselt on ca 5
N/mm², siis silikaattellisel on see näitaja märksa suurem. Seega kannataks silikaattellisega
ehitada märksa suuremaid/kõrgemaid hooneid. Survetugevus näitaja on oluline, kui kasutada
silikaatkivi   kandekonstruktsioonides   või   situatsioonides,   kus   tuleb   taluda   survet.
Survetugevus oleneb, nagu eelnevalt mainitud, materjali poorsusest, tihedusest ja üldjuhul ka
veeimavusest.  Kokkuvõtvalt võib öelda, et laboris katsetatud silikaattellised on oma tiheduse, veeimavuse ja
survetugevusega   kooskõlas,   kohati   isegi   paremate   andmetega   kui   standardandmetega
kirjanduses, seega minu ja grupi üldised katsetused on õnnestunud. 7. KASUTATUD KIRJANDUS [1] Fibo standardplokkide tehnilised andmed (pdf): https://www.ee.weber/files/ee/2018-04/FIBO%20plokitooted_2016.pdf [2] Jaan  Rohusaar,  Rein   Mägi,  Tiit  Masso,  Ivar  Talvik,  Valdo   Jaaniso,  Vello  Otsmaa,
Väino   Voltri,   Kalju   Loorits,   Tõnu   Peipmann,   Otto   Pukk,   Vassil   Hartsuk.
Ehituskonstruktori käsiraamat. Neljas parandatud trükk (2014) [3] Silikaat.ee kodulehekülg (www): 
https://silikaat.ee/static/Silikaattellised.pdf [4] Tehiskivide katsetamise praktikumi juhend (www): 
https://moodle.taltech.ee/pluginfile.php/413305/mod_resource/content/
2/2%20Tehiskivi.pdf [5] Weber.ee kodulehekülg (www):
https://www.ee.weber/fibo-plokitooted-ja-korsten/fibo-plokitooted/tapp-liitega-fibo-
standardplokk 11

Document Outline

• 1. 20. October 2022Töö eesmärk
• 2. Katsetatud materjalid
• 3. Kasutatud vahendid
• 4. Katsemetoodika
  • 4.1. Katsemetoodika tehiskivi (silikaattellise) tiheduse määramiseks
  • 4.2. Katsemetoodika tehiskivi (silikaattellise) veeimavuse määramiseks
  • 4.3. Katsemetoodika tehiskivi (silikaattellise) survetugevuse määramiseks
• 5. Katsetulemused
  • 5.1. Tehiskivi (silikaattellise) tiheduse määramine
  • 5.2. Tehiskivi (silikaattellise) veeimavuse määramine
  • 5.3. Tehiskivi (silikaattellise) survetugevuse määramine
• 6. Järeldused
• 7. Kasutatud kirjandus