Ehitusmaterjalid praktikum 1 tiheduse määramine (0)

TALLINNA TBHMTEUTTKO OL
2012/2013
Tiheduse m6iiramine
Liis Viiheiaus
Tanel Tuisk
,ttyelT*f./
Tallinn 24109/2A12
l. Eesmiirk
Korrapiirase ja ebakorrapiirase kujuga keha tiheduse mliiiramine. Materjali poorsuse
miiiiramine.
2. Katsetatavad ehitusmaterjalid
Mullpoltistiireen, grani it, keraami line telliskivi
3. Kasutatud tiiiivahendid
- Nihik - tiipsus 0,1 mm
- Elektrooniline kaal (pt 4.1) - tiipsus 0,2 g
- Elektrooniline kaal (pt 4.2) -thOsus O,)'fl
4. Katsemetoodikad
Materjali tiheduseks nimetatakse loomuliku struktuuriga materjali (koos pooride ja
tiihimikega) mahutihiku massi.
Ehitusmaterjalide tihedus p6 mfiiiratakse keha massi ja mahu suhtenu 1$
m-
1,
Po = 3'1000, valem nr I
/t,
kus m - proovikeha mass 6hus [g] ja Vu.- proovikeha maht [cm3].
4. 1. Korrapii rase kuj u ga ehitusmaterj ali tiheduse miiiiramine
Korrap?irase kujuga keha ruumala arvutatakse m6Stmiste tulemusena saadud keha
m6Stmetest l2ihtudes. Iga m66de arvutatakse kui aritmeetiline keskmine kolmest
m66tmistulemusest, mis on saadud kolmest erinevast kohast m55tes, kusjuures
m6Stetiipsus on 0,1 mm. Katsetatud materjali, normaalbetoon ja mullpoltistiireen,
ruumala arvutatakse valemi Y : a.b .c , valem nr 2 j?irgi.
Proovikeha mass saadakse kaalumisega elektroonilise kaaluga.
Proovikeha tihedus saakase kasutades valem nr l.
Katse tulemused ntiidatakse tabelis 5.1 ja graaJikul 5.4.
Niiidis:
materjal - mullpoliisttireen
a_kesk: 148,8 mm: 14,88 cm
b_kesk: 148,8 mm : 14,88 cm
h_kesk:48,6 mm:4,86 cm
m:34,8 g
Vu" : a' b' h
= 1488' 14S8' 4,86 x 107607cm3
L .rooo= 34'8 .looo=
o^
' v=
vu, 107607
32Lq-
m'
Y
4.2. Ebakorrapiirase kuj uga ehitusmaterjali tiheduse miiiiramine
Ebakonap2irase kujuga proovikeha mahu miiiiramisel kasutatakse Archimedese seadusel
p6hinevat htidrostaatilist kaalumist.
Proovikeha maht Vu. 1cm31 leitakse proovikeha kaalumise teel 6hus ja vedelikus, ja
arvutatakse valemiga:
m-m,
Vu,=Jrvalemnr3,
P,
kus m - proovikeha mass Shus [g], m1 - proovikeha mass vedelikus [g], p, - vedeliku
q
tihedus I-a-1.
cm
Kuna proovikeha mahu miiiiramiseks on vajalik tema kaalumine vedelikus, sSltub suuresti
katsemetoodika valik materjali v6imest imada endasse vett.
Katse andmed tuuakse viilja peatiik is 5, tabelis 5.2.
4.2.l.Vnikse poorsuse ja mitte vett imava materjali mahu ja tiheduse miiiiramine
Kui materjali, graniidi, poorsus on viiga viiike ja ta katse k?iigus vett praktiliselt ei ima,
siis kaalutakse proovikeha 6hus m [g], seejiirel vos rn1 [g] ning arvutatakse tema maht ja
tihedus.
Materjali maht arvutatakse sel juhul vatemiga 3, kusjuures veetiheduseks vOetaks I 8
cmt'
Materjali tihedus arvutatakse valemiga 1.
Katse andmed tuuakse viilja peatiiki s 5, tqbelis 5.2.
Nliidis:
materjal - graniit
proovikeha mass Shus m:68,58 g
proovikeha mass vedelikus m1 :42,8 g
vedeliku tihedus pu: 1 glcm3
6&58- 42'8
vu,=U=
"'P, l
=25,78 cm3
o^: !-.rooo= 6&58.looo= ----
ro 2660 lg
vo,--'- 25,78---- m3
4.2.2. Poorse ja hiisti vett imava materjali mahu ja tiheduse miiiramine
Kuna materjal, keraamiline telliskivi, on vlga poome ja imab viiga hiisti vett, siis tema
mahu ja tiheduse m?iiiramiseks kaalutakse esmalt tema mass m 6hus [g]. Valtimaks
vedeliku imbumist kehasse hilisemal kaalumisel vees, kaetakse ta parafiiniga ja
kaalutakse uuesti, saades mr [g].
Parafiiniga katmisel kastetakse keha 3 korda sulatatud parafiini. Peale igakordset kastmist
lastakse parafiinikihil hanguda ning vajadusel aidatakse sdrmega parafiini pooridesse
suruda.
Parafiiniga kaetud keha kaalutakse vees, saades mz [g].
Kuna materjal on kaetud parafiinig4 siis esmalt leitakse parafiini mass. Selleks tuleb
parafiiniga kaetud keha massist mr lahutada puhta keha mass m r ffip: rnl- rrr, valem nr 4.
Jiirgmisena leitakse parafiiniga kaetud keha ruumala Vo valemist:
m mn
,o = Jv ) V o^ = ---!- . volem5, kus moH- parafiini
p, . p, - parafiini tihedus 0,93 +.
mass,'.Y
cmt
Liihtudes Archimedese seadusest, miiiiratakse keha maht koos parafiiniga [cm3]:
V, =frr-ffi2 , valem nr 6, kusmr - keha mass koos parafiiniga 6hus [g], m2 - keha mass
pu
koos parafiiniga vedelikus [g], p, - vee absoluutne tihedu t t#1.
Seejiirel arvutatakse keha maht V [cm3] valemiga V : Vr -Y* valem 7.
Viimaks arvutatakse keha tihedu t O, l# | valemiga nr I .
Niidis:
materjal - keraamiline telliskivi
kuiva keha mass Shus m:20,25 g
keha mass koos parafiiniga 6hus m1:21,90 g
keha mass koos parafiiniga vedelikus m2 : 8,4 g
vee absoluutne tihedus pr: I g/cm3
parafiini tihedus po: 0,93 d"*'
ffip = ffit - m ) 21,90-20,25 =1,65 g
l'65
,o =LV-+v-, =t!-)
p, 0,93
- 1.77 cm3
2l'90-8'4
Vr-ffit-ffi2
'p, = =13.5 cm3
I
V =Vr-Vo ) 13,5-1,77 =11,73 cm3
20'25
o^ =!.rooo=
'v v 11,73
.looo= 1726 E
m'
4.3. Materjali poorsuse miiiiramine
Materjali poorsus p protsentides arvutatakse jiirgmise valemiga:
p = (t-'o )* 100, valem B,
p
kus p5-materjali tihedus fll,5materjali absoluutne tihedus[$ ], asuvad tabelis 5.3
mm
Niiidis:
materjal - graniit
materjali tihedus ps:2660 kg/m3
materjali absoluutne tihedus p:2680 kg/*'
p = (t* Po
p').loo= e-?9).100
oA
0,7
2680' ^,
5. Katsetulemused
Tabel 5.1 Konapdrase materjali tiheduse ja mahu miiiiramine
E' ,.
*f$iesk ,lb .,b=keik htr,' h-ke$*
64,3 6t 249
Silikaattelliskivi 64,4 64,3 s9.9 60,5 249,7 249.4 970,30 1864,3 1920
64.3 60-5 249.6
101 9l 49
2 Poliietiileenvill 100 100,7 91 9r,0 49 49,3 451,93 9,6 2t,2
101 9l 50
35,6 1 36,1 135.6
3 Normaalbetoon 35,6 135,6 1 36,1 136,1 135,6 135,6 2502.52 5881 23s0
35,6 1 36,1 135,6
48,8 148,8 48,6
4 Mullpoltst0reen 48,8 148,8 148,8 148,8 48,6 48,6 t076,07 34,8 32,3
48,8 148,8 48,6
150,2 147 150,4
5 Saepurubetoon 150,1 150,1 147,4 147,3 150,2 150,3 3324,58 2275,3 685
150 147,6 150,4
142,5 92.1 44,5
6 Mullklaas 142 142,3 93,7 92,9 44,2 44,5 588,07 74,3 126
142,25 92,9 44,8
248 78 t18
7 Silikaattelliskivi 247 247,7 77 77,7 117 117,7 2263,37 4785,3 2110
248 78 ll8
149"3 29.4 195
8 XPS r49,3 149,3 29,4 29,4 195 195,0 855,94 36,8 43,0
149,3 29,4 195
t01,2 19,5 t4t
I Klaasvillsoojustus I 10,6 t07,3 19,6 19,7 t4t 140,4 296,76 24,6 83,0
ll0 20 r39,3
98,5 99 10,05
Keraamiline plaat
l0 98,5 98,5 99 99,0 10,05 l0,l 98,00 243,7 2490
'Metlah'
98,5 99 10,05
135 r90 45
l1 Kivivill (plaawill) 135 135,0 r90 190,0 45 45.0 lL54,25 t94 r68
135 190 45
Tabeli 5.1jdtk
' : : "r::r:;irrl:i')i;j'i jiillir:rlii:l:::L:::=
,t : ::t':iii:j:::ti:::+ii riil,,: iLi.j!i:::i::
ii
.iI Materj*Ii nimetu*r
i;;i*f-*ii
:::::::+, ,l: s iq s& i# b._ksli. ir,h',
245 85 65
Keraamiline
t2 245 245,0 85 85,0 65 65,0 1353,63 2150 1 590
telliskivi
245 85 65
50 r50 147-7
l3 Kergkruusbetoon 50 t50,0 r50 150,0 147.7 147,7 3323,25 2120 640
50 150 147.7
tt2,3 t07 109
t4 Mullbetoon rt2,3 112,3 107 107,0 109 109,0 1309,75 872 665
t12,3 r07 109
97 99 82
l5 Dolomiit 97 97,0 99 99,0 82 82,0 787,45 200s.6 2550
97 99 82
64,3 60,5 249-9
l6 Smott-telliskivi 64,3 64,3 60,5 60,5 249,9 249,9 972,15 r864,3 t920
64,3 60,5 249,9
fut
r.::tt: : :ti
sooritamise aeg: 10.09.2012,12:05
"tr ,- i:l
Tabel 5.2 Ebakorrapdrase ja erineva veeimavusega materjali mahu, tiheduse, poorsuse
mddramine
...:IilC5iil
fthG:
ffi Wts l
r00,70 62,60 38,1 0 2643 1,4
62,s0 38,50 24,00 2604 2,8
t22,95 76,76 46,19 2662 0,7
137,04 85,40 51,64 2654 1,0
89,70 55,80 33,90 2646 1,3
74,66 46,60 28,06 2661 0,7
68,58 42,80 25,78 2660 0,7
89,50 55,49 34,01 2632 1,8
Graniit 2550 4,7
72,20 44,80 27,40 2635 1,7
91,51 57,20 34,3r 2667 0,5
94,80 59,20 35,60 2663 0,6
76,94 48,00 28,94 2659 0,8
78,22 48,40 29,82 2623 2,1
44,19 27,60 t6,s9 2664 0,6
67,44 2,65 64,79 t041 6t,2
58,80 36,60 22,20 2649 t,2
41,63 26,00 15,63 2663 0,6
27,77 29,63 I1,60 18,03 2,00 16,03 1732 34,8
15,90 18,50 6.60 r 1,90 2,80 9, l0 1746 34,2
Keraamiline 11,73 1727 35,0 1750 34,1
2 20.25 21,90 8,40 13,50 1,77
telliskivi
16,10 17,58 6,80 10,78 1,59 9,19 1752 34,0
25,25 27,31 I1,00 16,31 ))) 14,09 1791 32,5
Tabeli 5.2 jdtk
i:rrjj n rii:ri::'ii
i}[s j
rjii :r
Fd..$Iti$ :ri.,::,'::::!.r:.::.:::::=::.:.=
:..M&Si= i*r,
r.,o.:tt"$i_.*tg
$[*iT ::vcss=
,".t,.V5:....:tll
.r.:fibCdnx:r
sl[$,]..ri '*t lgitt ,, ,f;;i*ii -&lali;,:
17,30 17,90 8,00 9,90 0,65 9,25 1869 29,s
23,90 24,70 I l,l0 13,60 0,86 t2,74 1876 29,2
t6.43 t7,45 7,80 9,65 1,10 8,55 t92t 27,5
26,98 29,3s 12,60 t6,75 ,55 t4,20 1900 28,3
16,70 r8,00 8,60 9,40 1,40 8,00 2087 21.2
Silikaat- 22,95 24,40 r0,80 13,60 1,56 12,04 1906 28.r
3 1780 32,9
telliskivi 32,99 37,49 r5,80 21,69 4,84 16,85 1958 26,1
16,05 17,98 8,40 9,58 2,08 7,50 2139 19,3
29,37 30,83 13,80 t7,03 1,57 15,46 1900 28,3
27,20 )9 )) 1762,80 - 173 3,58 2,17 -1735,75 -16 100,6
12,94 14,20 6,00 8,20 1,3 5 6,85 r890 28,7
20,93 22,11 9,80 t2,31 1,27 I1,04 1896 28,5
xatsete iooritam i se aee: I 1' .' Otg.z0 I 2, 12 :A5'
5. 3 Mat erj alide ab s ol uul s e d tih edus e d p o orc as e arv utamis e ks
Silikaatkivi 2650 kg/m3
Graniit 2680 kg/m3
Keraamiline kivi 2655 kg/m3
5.4 Graaftk - Konapdraste materjalide tihedused
2000
5-
E 1750
b
5 tsoo
o
o-
3
E'
t2s0
-3 rooo
l=
750
500
250 32,3 2t,2
0
: 6otn
(E50_
E=
L_
F .o x !'E
=E=>'='t>ccc
g E
.: t# E
I 8 8
-E E=-
o= E f
(l) (I,) E oJ 366
(E
=.1
.=6
'io
oo .=# -o fo
(E
-o :-o =O
'6=
G ts i :. P
EEE5EEA=
CL
5q i)
H=- 9
=g ; ES =
6
(!
(o
o-
--o
=o-
a1
v(!lZ
= b
:Z
H
6. Jiireldused
Korrapiirase materjali, minu puhul mullpoltisti.ireeni, tiheduseks sain katsetuse tulemusena
32 kglm3.Internetist Keskkonnaministeeriumi kodulehelt v6ib leida, et vahtpoliistiireeni
tihedus v6ib olla 10-50 kg/m3. Jarelikult on minu tulemus on arvestatav. Oma viiga
viikese tihedusega on mullpoliisttireen viiga poome materjal, kuid see ei ima oma
pooridesse vett, seda ka viiga pikaajalisel kokkupuutel veega, kuna ta on hiigroskoopne.
Kuna vahtpoliistiireeni tihedus on viiike ja poorsus viiga suur, siis ta koosneb 98%
ulatuses selle kinnises ktirgstruktuuris olevast liikumatust dhust, mis tagab materjali
suurepdrase sooj apidavuse.
Ebakorrapiiraste materjalide poorsuse arvutamine: graniidi poorsuseks tuli minul 0,7Yo ja
keraamiliselt telliskivil 35 ,Uyo. Grupi keskmised poorsused tulid vastav alt 4,7yo ja 34,lyo.
Kogu korrapliraste peale on suurima tihedusega dolo4jit ning
viiikseima tihed Tasub miirkida, et dolomiit o'n figi l# Uorau
tihedam kui . Ehitusmaterjalide, mis kuuluvad Uldnimetuse ,,kivi" all4
tihedused jlnvad 1000-2000 kg/m3. Mida suurem on materjali tihedus, seda viiiksem on
tema poorsus ning vastupidi. Samuti, mida poorsem on materjal, seda paremini nad
juhivad soojust ning neid kasutatakse ehituses soojustusmaterjalidena. Mida tihedam on
materjal, seda tugevam ja vastupidavam ta on, seega kasutataksegi teda nt ehituskividena
ja viimistluskividena.
Ebakonapiirase kujuga materjali, graniidi tiiki, tiheduseks sain oma katsetuse ktiigus 2660
kd-'. Meie grupi graniidi alariihma tiheduseks ttli 2554 kg/m3. Seega on nad iisna
ligil?ihedased. Internetist Wikipedia kodulehelt v6ib leida graniidi tiheduseks olenevalt
koostisest 2,55-2,7 d" ' ehk siis 2550-2700 kg/^'. Seega voib viiita, et katsed on
6nnestunud. Kuna graniit on tipriski suure tihedusega on tegu viiga hea, k6va ja
vastupidava ehitusmaterj aliga.
Ebakorrap?irase kujuga materjali, keraamilise
telliskivi tuki, tiheduseks sain 1727 kglm3.
Meie grupi keraamilise tellise alagrupi tiheduseks tuli 1750 kg/*'. Need on viiga
ligiliihedased.
Kokkuv6ttes vdib 6elda, et minu ja grupi sooritatud tiheduste m2i?iramise katsete
tulemused langevad kokku ning suuresti sarnanevad nad ka kirjanduses viilja toodud
vii[rtustega. Kuigi esinevad grupi andmetes mdningasi anomaaliaid, kuid need on suure
tSeniiosusega, valesti arvutisse triikitud, kas siis valede komakohtade v6i arvudega. Seega
erinevad keskmised tihedused veidi kirjanduses leiduvateg4 kuid see ei ole siiski
pdhjuseks katseid eba6nnestunuiks lugeda.
7. Kordamiskiisimused
l. Milleks on vaja teada ehitusmaterjalide absoluutset tihedust, tihedust ja poorsust?
Materjalide tihedusi ja poorsust on vaja teada, et arvestada milliseid materjale sobib
kasutada vastavates tingimustes (kas siis 6ues, toas, niiskuses v6i kuivuses). Kuna
k6ikidel materjalidel on omadused erinevad, siis nendega tuleb suuresti ehituses
arvestada, et tagada ehitisi vastupidavus ja efektiivsus. Nendest kolmest parameetrist
sdltuvad ka k6ik teised materjalide omadused, nt mass.
2. Millised ehitusmaterjalide omadused sdltuvad nende absoluutsest tihedusest,
tihedusest vdi poorsusest? Tuua konkreetseid nriiteid materjali omaduste sdltuvuse
lohta ab soluut se st tihedusest, tihedusest vdi poorsuse st.
Poorsusest sSltub materjali soojusjuhtivus, veeimavus, miirgumine, fugevus ja
ktilmakindlus. Poorsus ja tihedus on viiga seotud. Nimelt, mida suurem on materjali
poorsus, seda v?iiksem on tema tihedus. Pooride suurusest s6ltub vee olek ja liikumine
poorides, mis pShjustab materjali piisivuse omaduste muutumist.
ja suuresti poorsusega. Tihedusega on seotud kindlasti
Tihedusest s6ltub materjali massi
ka soojusjuhtivus, tugevus ning materjali mass mahuiihiku kohta. Mida tihedam on
materjal, seda viiiksem on tema poorsus ning seda suurem on tema mass mahuiihiku
kohta.
Naide: Kdige parema niiite saab tuua ehitusterasega, millel on tohutu suur tihedus ligi
7000 kg/m3. See tiihendab, et materjalil on viiga viiike poorsus, mis tiihendab, et materjal
on ktilmakindel. Kui teras oleks suurte pooride, ptiiiseks vesi neisse sisse ning talvel
kiilmuks vesi poorides ?ira ning kiitmudes vesi paisub ning tulemuseks materjal kiilmub
l6hki. Kuna ehitusterase tihedus on tohutult suur, siis on ka tema mass mahuiihiku kohta
suur.
Nciide: Mullpoliisti.ireen on aga v'aga suure poorsusega ning v[ikese tihedusega. Kuigi
materjalil on suured poorid, siis ta ei ima vett endasse, kuna ta on mitte vett imav ehk
hiigroskoopne. Oma suurte pooridega tagab materjal suurepIrase soojapidavuse ning oma
viiikese tihedusega tagab materjal kerguse ja h6lpsa k2isitsemisv6imaluse.
8. Kasutatud kirjandus
- http:/lurruu,.estplast.ee/etlmisoneos
- hffp:/Avwrv.taaratark.eel?structure:00500 I &content:6 I
- http://et.wikipedia.org/rvikilGraniit
- http ://wr.r.n'.m iksike. ee/docs/elehed/6klass/ I maarmaa6 - 1 -2 3 -2. htm
- hnp:/1lwrw.e-
ope.ee/ download/euni-repositorylfile/1 158/Ehitusmaterjalid.rarlEhitusmate4ialid
1page37.html
- Loengukonspekt. Ehitusmaterjalid, L. Raado