EHITUSMATERJALID PRAKTIKUM 3 KIPS (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Ehitusmaterjalid Laboratoorne töö nr. 3 2021 Kipssideainete katsetamine Rühm:  Mattias Põldaru


1. 13. JANUARY 2022TÖÖ EESMÄRK Kipssideaine   jahvatuspeenuse   määramine;   kipsitaigna   normaalkonsistentsi   määramine; kipsitaigna tardumisaegade määramine; painde ja survetugevuse määramine. Survetugevuse määramine kuivatuskapis kuivatatud ja toakuivadel proovikehadel. 2. KATSETATUD MATERJALID Ehituskips „Baugips“, tootja „Knauf SIA“. 3. KASUTATUD VAHENDID Kasutatud vahendite all nimetatakse ja iseloomustatakse kasutatud katseseadmeid, oluline on seadme   liik   (kaal,   nihik,   joonlaud,   mõõtekell   vms)   tootja   ja   mudel,   mõõtetäpsus, mõõtepiirkond.  Töös kasutati järgnevaid seadmeid:   Sõel avaga 200 μmm;  Kipsitaigna  valmistamiseks  visplid,   elastne   kauss,  spaatlid,   pahtlilabidad,  erinevad
anumad ja vahendid hõlbastamaks kipsitaigna segamist ja valamist;  Suttardi viskoosimeeter;  Vicat' aparaat;  Prismalised metallvormid;  Paindeseade;  Hüdrauliline press;  Elektrooniline kaal – täpsus 0,1 g. 2


4. KATSEMETOODIKAD 4.1. Jahvatuspeenuse määramine Kipsi jahvatuspeenus määratakse sõelumise teel sõelal avaga 200  μmm.  Kipsist kaalutakse proov   50   g  ± 5 %  ning   asetatakse   200  μmm  sõelale.   Sõelumine   sooritatakse   käsitsi   või mehaanilisel teel. Sõelumine loetakse lõpetatuks, kui sõelumisel läbib 1 minuti jooksul sõela vähem kui 0,05 g materjali. Jahvatuspeensust väljendab sõelale jäänud materjali hulk (%-des) sõelumiseks   võetud   esialgsest   massist.   Lõpptulemus   antakse   kahe   katse   aritmeetilise keskmisena, täpsusega 0,1%.  Katsetulemused näidatakse punktis 5. 1. 4.2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine Kipsitaigen   loetakse   normaalkonsistentsiks,   kui   väljavoolamisel   Suttardi   viskosimeetri silindrist   viimase   ülestõstmisel   moodustub   koogike   diameetriga   180   +   5   mm. Normaalkonsistents väljendatakse vajaliku veehulgaga (%-des) kipsi massi suhtes. Normaalkonsistents   on   näitaja,   mis   avaldab   mõju   nii   kipsi   tardumisaegade   kui tugevusnäitajatele.  1. Eelnevalt  niisutatud   elastsesse  kaussi  valatakse  vajalik   hulk  vett,   40  –  70%  kipsi massist.  2. Vette valatakse 2-5 sekundiga 300 g kipsi ning segatakse see vispliga intensiivselt 30 sekundi jooksul ühtlaseks massiks.  3. Peale   segamise   lõpetamist   valatakse   kipsitaigen   surudes   elastset   kaussi,   et   tagada ühtlane   voolamine   ning   spaatliga   kaasa   aidates,   et   kogu   mass   saaks   Suttardi viskosimeetri silindrisse, mille sisepind ja alus on eelnevalt niisutatud. Kipsitaigna ülejääk lõigatakse silindrilt pahtlilabidaga.  4. 45   sekundi   möödumisel   kipsi   vettevalamise   momendist   tõstetakse   silinder   kiiresti vertikaalselt   üles   ning   määratakse   tekkinud   koogikese   diameeter,   (lugedes   näidu aluselt, või nihikuga).  5. Kui diameeter ei ole piires 180 ± 5 mm, korratakse katset uue veehulgaga.  3


Katsetulemused näidatakse punktis 5.2. 4.3. Kipsitaigna tardumisaegade määramine Vicat’ aparaadiga Kipsitaigna tardumisajad määratakse normaalkonsistentse taigna Vicat' aparaadi abil. Katseks võetakse 200 g kipsi ja normaalkonsistentsele taignale vastav veehulk. Kips ja vesi segatakse ning saadud taigen valatakse koonilisse rõngasse. Nendeks operatsioonideks ei tohi kuluda aega üle 30 sekundi. Taigna tihendamiseks võetakse kinni rõngaga klaasplaadi ühest servast ja koputatakse 4 – 5 korda vastu lauda. Seejärel lõigatakse taigna ülejääk pahtlilabidaga maha ja rõngas koos taignaga asetatakse Vicat' aparaadi nõela alla. Nõel viiakse kokkupuutesse taigna pinnaga ning lastakse seejärel vabalt langeda taignasse. Iga 30 sekundi järel lastakse nõelal vajuda taignasse, kuid uues kohas, mitte lähemal kui 0,5 cm kaugusel eelmisest. Peale igat katset puhastatakse nõel näppudega hoolikalt, näpud puhastatakse lapiga.  Tardumise alguseks loetakse ajavahemikku kipsi vettevalamisest kuni momendini, kui nõel ei vaju enam läbi taignakihi alusplaadini.  Tardumise lõpuks on ajavahemik kipsi vettevalamise hetkest kuni momendini, kui nõel ei tungi enam taignasse üle 1 mm.  Katsetulemused näidatakse punktis 5.3. 4.4. Tugevuskatse proovikehade valmistamine Painde-   ja   survetugevuse   määramiseks   valmistatakse   normaalkonsistentsest   taignast   3 risttahukat mõõtmetega 40 x 40 x 160 mm. Proovikehade valmistamiseks võetakse 1200 g kipsi,   mis   valatakse   20   sekundi   vältel   nõusse,   millesse   on   eelnevalt   mõõdetud normaalkonsistentse   taigna   saamiseks   vajalik   veehulk.   Segu   segatakse   60   sekundit   ning seejärel valatakse vormidesse. Proovikehade tihendamiseks koputatakse vormi 5 – 6 korda vastu lauda. Pärast tardumise algust lõigatakse vormi pind noaga tasaseks. Mitte varem kui 120 minutit pärast kipsi ja vee segamise momenti katsetatakse iga katsekeha paindele ja seejärel tekkinud pooled survele. Katsetulemused näidatakse punktis 5.4. 4


4.5. Paindetugevuse määramine Paindetugevuse määramisel asetatakse proovikeha paindeseadme tugedele selliselt, et küljed, mis vormis olid vertikaalsed, asetseksid paindeseadme tugedel horisontaalselt. Masin avaldab jõudu seni, kuni keha puruneb. Võetakse lugem manomeetrilt.   Paindetugevus arvutatakse järgmise valemiga: R p =k ∙ 3 Pl 2 b h 2                  (Valem 1) kus Rp – paindetugevus, N /mm2 P – purustav jõud, kN l – tugedevaheline kaugus, mm  b – proovikeha laius,  mm h – proovikeha kõrgus, mm Katsetulemused näidatakse tabelis 5.4.1.1 4.6. Survetugevuse määramine Survetugevuse   määramiseks   kasutatakse   paindekatsel   tekkinud   6   poolikut   proovikeha. Survetugevus määratakse kuivatuskapis 40 ± 5 ℃ kuivatatud ja toakuivadel proovikehadel.  Poolikud   proovikehad   asetatakse   külgpindadega   spetsiaalsete   terasest   standardplaatide vahele, mille survepind on 25 cm2 (6,25 x 4,0 cm). Katsetamine toimub hüdraulilise pressiga.
Koormamise kiirus olgu 1 MPa sekundis. Katsetulemused näidatakse tabelis 5.4.2.1. Survetugevus arvutatakse järgmise valemiga: R s=k ∙ P F 0                  (Valem 2) kus Rs – survetugevus, N /mm2 P – purustav jõud, kN F 0 – survepindala,   mm 2 k – ülemineku koefitsient 5


Survetugevus avaldatakse kui aritmeetiline keskmine kolmest paremast tulemusest, täpsusega 0,1 N /mm2. 6


5. KATSETULEMUSED 5.1. Jahvatuspeenuse määramine Tabel 5.1.1 Jahvatuspeenuse määramise katseandmed Kipsi kaalutis 50,04 g Kipsi kogus (sõela läbinud kogus) 48,72 g Jääk sõelal 1,32 g Jahvatuspeenus ¿ jääk sõelal kipsi kaalutis ⟹ 1,32 50,04 ∙ 100 % ≈ 2,6 % 5.2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine Kipsi kaalutis 300 g. Katse nr Vee hulk, % kipsi massist Taignakoogi diameeter, cm 1 60 >30 2 50 14,3 3 52 18,2 Kuna kipsitaigna koogikese diameeter pidi olema 180 ±5 mm, siis meie 3. katset võib lugeda 
õnnestunuks, seega kipsitaigna normaalkonsistents on 52 %. Seega tuli 300 g kipsile lisada 
156 g vett. 5.3. Kipsitaigna tardumisaegade määramine Kipsi kaalutis 200 g Vee mass 52% 200-st grammist = 104 g Tabel 5.3.1 Kipsitaigna katseajad  Katse algus 10:58:00 Tardumise algus 11:07:32 Tardumise lõpp 11:12:25 7


Tabel 5.3.2 Kipsitaigna tardumine ja nõela vajumine Katse nr. Kella aeg [h:min:sek] Nõela vajumissügavus [mm] Katse nr. Kella aeg [h:min:sek] Nõela vajumissügavus [mm] 1 11:05:00 40 29 11:09:35 31 2 11:05:30 40 30 11:09:40 26 3 11:05:52 40 31 11:09:51 23 4 11:06:05 40 32 11:09:56 25 5 11:06:13 40 33 11:10:04 24 6 11:06:23 40 34 11:10:10 27 7 11:06:55 40 35 11:10:15 19 8 11:07:12 40 36 11:10:24 19 9 11:07:20 40 37 11:10:30 12 10 11:07:25 40 38 11:10:34 3 11 11:07:32 37 39 11:10:41 4 12 11:07:38 39 40 11:10:46 3 13 11:07:45 38 41 11:10:53 3 14 11:07:50 37 42 11:10:59 2 15 11:07:56 37 43 11:11:05 5 16 11:08:04 27 44 11:11:10 2 17 11:08:10 26 45 11:11:17 3 18 11:08:15 26 46 11:11:24 3 19 11:08:22 24 47 11:11:29 2 20 11:08:28 28 48 11:11:34 2 21 11:08:34 29 49 11:11:40 2 22 11:08:40 30 50 11:11:46 2 23 11:08:45 28 51 11:11:53 2 24 11:08:50 28 52 11:12:00 2 25 11:08:56 26 53 11:12:06 2 26 11:09:05 29 54 11:12:12 2 27 11:09:16 24 55 11:12:20 1 28 11:09:22 29 56 11:12:25 1 8


Taigna tardumise kulgu kujutatakse graafiliselt teljestikus, kus abstsissteljele märgitakse aeg  kipsi vettevalamise hetkest, ordinaatteljele nõela vajumise sügavus. Graafik 5.3.3 Kipsi tardumine 12:04:54 AM 12:06:20 AM 12:07:47 AM 12:09:13 AM 12:10:39 AM 12:12:06 AM 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Tardumise aeg, [hh:min:sek] N õ e la  v a ju m is e  s ü g a v u s,  [ m m ] 9


5.4. Tugevusnäitajate määramine Proovikehade vanus – 7 päeva 5.4.1. Paindetugevuse määramine Tugedevaheline kaugus l = 10 cm = 100 mm Tabel 5.4.1.1 Paindetugevuse määramise katseandmed Proovikeh a nr. Jr k nr. Proovikeha kivistamis-
tingimused Mass , g Mõõtmed Purustav
jõud, kN Paindetugevus Laius, b Kõrgus, h Üksik Keskmin e  N /mm 2 mm mm N /mm 2 9 1 Kuivatuskapp 334,1 41 40 3,2 7,3 7,2 2 42 40,5 7,1 3 42 40 7,1 10 1 Kuivatuskapp 329,6 40 40,5 3,1 7,1 7,1 2 40 40,5 7,1 3 39,5 41 7,0 11 1 Kuivatuskapp 347,4 44 39,5 3,3 7,2 7,4 2 42,5 39 7,7 3 43 40 7,2 12 1 Toatingimuse d 200,3 40 42 2,9 6,2 6,5 2 40,5 40,5 6,5 3 40,5 40 6,7 13 1 Toatingimuse d 167,3 41 42 2,7 5,6 5,8 2 41 41 5,9 3 40,5 41 5,9 14 1 Toatingimuse d 168,8 42 40 3,0 6,7 6,7 2 42 40 6,7 3 41,5 40,5 6,6 Näide valemi 1 järgi: k = 1000; P = 3,2 kN; l = 100 mm; b = 41 mm, h = 40 mm R p =1000 ∙ 3∙ 3,2∙ 100 2∙ 41 ∙ 40 2 ≈ 7,3 N mm 2 10


Graafik 5.4.1.2. Paindetugevuse erinevus sõltudes kivistumistingimusest Ku iv at us ka pp Ku iv at us ka pp Ku iv at us ka pp To at in gi m us ed To at in gi m us ed To at in gi m us ed 0 1 2 3 4 5 6 7 8 7.2 7.1 7.4 6.5 5.8 6.7 Paindetugevus kuivatuskapis olevates kehades
Paindetugevus toatingimustes olevates kehades Proovikehade kivistamistingimused K es km in e  p ai n d e tu g ev u s  [N /m m ²] Graafikult on näha, et paindetugevus on suurem kehadel, mis olid kuivatuskapis ja väiksem 
nendel proovikehadel, mis kivistusid toatingimustes.  11


5.4.2. Survetugevuse määramine Survepind – 40 x 40 mm Standardplaatide survepind ¿ 25 cm2=2500 mm2 Tabel 5.4.2.1 Survetugevuse määramise katseandmed Proovikeh a nr. Jr k nr. Proovikeha kivistamis-
tingimused Mass , g Mõõtmed Purustav
jõud, kN Survetugevus Laius, b Kõrgus, h Üksik Keskmin e  N /mm 2 mm mm N /mm 2 9 1 Kuivatuskapp 334,1 41 40 35 21,3 20,9 2 42 40,5 20,6 3 42 40 20,8 10 1 Kuivatuskapp 329,6 40 40,5 32 19,8 19,8 2 40 40,5 19,8 3 39,5 41 19,7 11 1 Kuivatuskapp 347,4 44 39,5 31 17,8 18,2 2 42,5 39 18,7 3 43 40 18,1 12 1 Toatingimuse d 200,3 40 42 26 15,5 15,8 2 40,5 40,5 15,9 3 40,5 40 16,0 13 1 Toatingimuse d 167,3 41 42 28 16,3 16,6 2 41 41 16,7 3 40,5 41 16,9 14 1 Toatingimuse d 168,8 42 40 29 17,3 17,3 2 42 40 17,3 3 41,5 40,5 17,2 Näide valemi 2 järgi: P = 12 kN; F0=41 ∙ 40 mm 2; k = 1000 R s=1000 ∙ 35 1640 ≈ 21,3 N mm 2 12


Graafik 5.4.2.1. Survetugevuse erinevus sõltudes kivistamistingimusest Ku iv at us ka pp Ku iv at us ka pp Ku iv at us ka pp To at in gi m us ed To at in gi m us ed To at in gi m us ed 0 5 10 15 20 25 20.9 19.8 18.2 15.8 16.6 17.3 Survetugevus kuivatuskapis olevates kehades
Survetugevus toatingimustes olevates kehades proovikehade kivistamistingimused K es km in e  s u rv e tu g ev u s  [N /m m ²] Graafikult on näha, et survetugevus on suurem kehadel, mis olid kuivatuskapis ja väiksem 
nendel proovikehadel, mis kivistusid toatingimustes. 6. JÄRELDUSED Esimesena määrati kipsi jahvatuspeenust, milleks tuli 2,6 %. Jahvatuspeenust näitab sõelale avaga 200 μmm jäänud materjali hulk protsentides sõelumiseks võetud esialgsest 50 grammist. Jahvatuspeenuse   tõus   põhjustab   suuremat   kipssideaine   tugevust.   Antud   katse   puhul   on jahvatuspeenus suhteliselt väike, mis tähendab kipssideaine haprust. Teisena määrati kipsitaigna normaalkonsistentsi. See näitab vee hulka, mis tuleb võtta kipsi esialgsest massist. Kasutatav kipsitaigen oli normaalkonsistentne, kui kipsile lisati vett 52% algsest kipsi kaalust, milleks oli 300 g. Sellise veekogusega tekkis kipsitaignast koogike diameetriga 18,2 cm = 182 mm. Lubatud koogi diameetriks oli 180  ±  5 mm, seega antud katse taigna normaalkonsistents on korras. Saadava kipskivi omadused sõltuvad lisatud vee hulgast   (tavaliselt   piirides   <   40-70%),   selleks   kasutataksegi   normaalkonsistentsi   mõistet, mida määratakse Suttardi viskoosimeetriga. Mida rohkem lisatakse vett, seda väiksem on saadava kipskivi tugevus. Tugevust suurendatakse vee väljaaurutamisega. Kipskivi tugevuse tõstmiseks   on   vaja   vähendada   lisatava   vee   hulka.     Selleks   kasutatakse   veevajadust 13


vähendavaid lisandeid. Sellisteks lisanditena kasutatakse näiteks 0,1 – 0,3 % lubjataignat, liimilahust ja muid lisandeid. Kolmandana määrati kipsitagna tardumisaegasid. Katsetatav kips hakkas tarduma, ehk nõel vajus nõela kukutamisel taignasse 37 mm sügavusele (algne 40 mm, ehk nõel vajus taignast täiesti   läbi;   kivistumisel   nõel   vajus   vabal   kukkumisel   järjest   vähem),   kui   taigna kokkusegamisest oli möödunud 9 minutit ja 32 sekundit. Tardumine lõppes kui tardumise algusest oli möödunud 4 minutit ja 53 sekundit. Kogu protsess võttis aega 14 minutit ja 25 minutit. Kipsi kuivatamise tingimustest oleneb suuresti ka tema painde- ja survetugevus. Antud katse puhul   kuivatati   katsekehasid,   mis   valmistati   normaalkonsistentsest   taignast   7   päeva kuivatuskapis ning toatingimustes. Katsest on näha, et kuivatuskapis 40 ± 5 ℃ temperatuuril kuivanud   katsekehadel   on   tugevusnäitajad   suuremad   kui   toatingimustest   kivinenud katsekehadel.   Nimelt   paindetugevus   kuivatuskapis   kuivatatud   katsekehadel   oli   keskmiselt vahemikus 7,1 – 7,4 N /mm2 ning toatingimustes kuivatatutel ainult 5,8 – 6,7 N /mm2. Need
kaks   näitajad   erinevad   üksteisest   rohkem   kui   1,2   korda.   Samuti   on   ka   survetugevusega. Nimelt kuivatuskapis kuivatatud katsekehade survetugevuseks saadi keskmiselt vahemikus 18,2 – 20,9  N /mm2 ning toatingimuslikel kehadel 15,8 – 17,3 N /mm2. Nende kahe näitaja
vahe on rohkem kui 1,3 korda. Sellest järeldub, et mida kõrgemal temperatuuril kips kivineb, seda tugevamaks ja vastupidavamaks ta muutub.  14

Document Outline

• 1. 13. January 2022Töö eesmärk
• 2. Katsetatud materjalid
• 3. Kasutatud vahendid
• 4. KatsemetoodikaD
  • 4.1. Jahvatuspeenuse määramine
  • 4.2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine
  • 4.3. Kipsitaigna tardumisaegade määramine Vicat’ aparaadiga
  • 4.4. Tugevuskatse proovikehade valmistamine
  • 4.5. Paindetugevuse määramine
  • 4.6. Survetugevuse määramine
• 5. Katsetulemused
  • 5.1. Jahvatuspeenuse määramine
  • 5.2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine
  • 5.3. Kipsitaigna tardumisaegade määramine
  • 5.4. Tugevusnäitajate määramine
    • 5.4.1. Paindetugevuse määramine
    • 5.4.2. Survetugevuse määramine
• 6. Järeldused