Ehitusmaterjalid praktikum 3 - liiva katsetamine (0)

,./
TALLINNA TEHNIKAULIKO OL
2012t2013
'Liiva katsetamine
Liis Viihejaus
Tanel Tuisk
Tallinn 17ll0l20l2
1. Eesmfirk
Liiva puistetiheduse, niiiva tiheduse, tiihiklikkuse, terastikulise koostise ning
huumusesisalduse miiiiramine.
2. Katsetatavad ehitusmaterjalid
Liiv
3. Kasutatudtiidvahendid
- l-liitrine silindriline ndu
- Elektriline kaal - tiipsus 0,1 g
- Sdelad - avaga 5 mm; 8 ja 4 mm; 4,0;2,0;1,0;0,5;0,25;0,125 mm
- 500-ml mensuur; 250-ml mensuur
- 250 ml vesi
- 3Yo-line NaOH
- Muld,lehed
- Kaalumis- ja t6stmisn6ud
4. Looduslike liivade tekkimine ja koostis
Liiv on peentiiitematerjal, mis on tekkinud mehaanilise settekivimina. Liiva keemiline koostis
on jiirgmine, milles peamine on silikaatkomponent SiO2:
SiO2 - 89,lYo
RzOr - 3,59Yo
AlzO: - 2,60yo
FzOs ' l,33Yo
CaO - l,25yo
MgO - 0,58oh
SO: - 0,2l%o
5. Liivade kasutusala ehituses ja ehitusmaterjalitiiiistuses
Liiva kasutusalad on jiirgmised: miirtide valmistamine; betooni, raudbetooni ja asfaltbetooni
tiiitematerjal; silikaattoodete valmistamine; puiste- ja taitematerjal teedeehituses; lisand
tsemendi-, keraamika- ja klaasitddstuses.
6. Kasutatud liiva liik ja pflritolu
Katsetatud liiv oli piirit Kiiu karjriirist ning tegemist oli ehitusliivaga.
7. Katsemetoodikad
7.1. Puistetiheduse miiiiramine
Puistetiheduseks nimetatakse liiva, killustiku, tsemendi ja teiste sdmermatedalide tihedust,
mis haarab materjali, selles leiduvad poorid ja materjali terade vahele jii?ivad tiihikud.
Puistetiheduse miiiiramiseks sdelumise teel eraldatud osised, mis on vliksemad kui 5 mm,
puistatakse l-liitrilisse silindrilisse ndusse l0 cm kdrguselt (materjali tihendamiseks). N6u
tflidetakse kuhjaga, iilehulk eemaldatakse ning proov kaalutakse.
Puistetihedus miiiiratakse 2 korda, kusjuures iga kord v6etakse uue kogus liiva. Erinevus
kahe
miiiiramise vahel ei tohi olla suurem kui 20
$.
m"
Srur".ate erinevuste korral viiakse l6bi veel
kolmas miiiiramine ja arvutatakse keskmine aiitmeetiline kahest liihimast tulemusest.
Liiva puistetihedus p* 11) leitakse jiirgmiselt:
kus
p,+ =
5!. looq
l#1,
vatem t,
m - anuma mass, [g]
m1 - liiva ja anuma mass, [g]
V - anuma maht, [cm']
Nriide
m:215,8 g
m1: 1789,9 po r=
mr
i m . to06 = 12!9,9 rJ!,8. .1 000 = | 57 q * rc7 o4
V: 1000 cm #
Katsetulemused on toodud tabelis g.t.
7.2. Liiva niiiva tiheduse mEliramine
N6ivtiheduse ehk terade tiheduse m?iiiramisel elimineeritakse puistematerjalide vahele j6iivate
tiihikute ruumala. Naivtihedus ei arvesta kivimi terade sees olevate tiihikuie mahtu.
Liiva niiiva tiheduse mii2iramiseks kaalutakse 250 g liiva, mis on l?ibinud s6ela avaga 5 mm.
See liiv puistatakse 500-ml mensuuri, kuhu on eelnevalt valatud 250 ml vett.
Liivaterade ruumala miiiiratakse mensuuri lugemite vahena.
Erinevus kahe mii6ramise vahel ei tohi ola suurem kui 20 $. sur.r*ate erinevuste korrar
viiakse lflbi veel kolmas m?iiiramine ja arvutatakrc urit*.#iline keskmine kahest liihimast
fulemusest.
Liiva terade tihedus O, l#l arvutatakse jiirgmiselt:
p,=ffi.looo
l#1,vatem2,
kus m - proovi mass, [g]
V1 - vee ruumala mensuuris, [cm3]
V2 - vee ja liiva ruumala mensuuris, [cm3]
Ntiide
m=250g
pt=J;'1000= ^ .?t\.1000= 2$\64=2$oE
345-250 --- --vaYm'--"""mt
vr :250 cm3 vr-4
vr:i+i.-,
Katsetulemused on toodud tabelis 8.2.
7.3. Liiva tiihiklikkuse arvutamine
Liiva tiihiklikkus arvutatakse puistetiheduse ning niiiva tiheduse p6hjal ning tulemus saadakse
protsentides.
Liiva tiihiklikkus p, arvutatakse jiirgmiselt:
o, =(, 3,
?)-tou/o,vatem
2
:-:
kus PoL - liiva puistetihedu t,l# j
pr - liiva terade tihedus, ,#,
Nciide
po. : ks
1580 3
m
n, =( t- . t*u/o x
\ +l
r -59) . -(\ 10u/o x
pr. =2650
ks
m'
P,i 26so)
40,38%o 40,4yo
Liiva tiihiklikkuse arvutustulemused on toodud tabelis g.3.
7.4. Liiv a niiskussisalduse mXfl ramine
Antud katset ei sooritatud, kuna liiv on kuivatatud, jiirelikult on ka tema niiskussisaldus
0%.
7.5. Liiva terastikulise koostise miiliramine
1) Liivast vdetakse proov 2000 g ning s6elutakse sdeltel avadega 8 ja 4 mm.
Jiiagid kaalutakse (me ja ma) ning arvutatakse kruusaterade (4...8 mm) hulk liivas ja
aa
a3 jiirgmiselt:
au =?-lAU/o,valem
m-m 4 a, =!3-.10U/o,valem 5
kus ma - jiiiik sdelal ayaga4 mm, [g]
q -jiiiik sdelal ayaga 8 mm [g]
m - proovi mass, [g]
Ntiide
ma:3016 g . l\U/o=
oo =
ffi
. U/o = 1,53%o N l,55yo
ms: 12,8 # ro
m:2000 g a, =!s-.lou%=
" m H .l0u/o=0,64?5x 0,650/o
2000-----
Katsetulemused on toodud tabelis 8.4.
?) 4-mm ava$a sSelast l?ibil?iinud liivast kaalutakse 200 g proov (antud katses
230), mida sdelutakse s6elteg4 mille avad on 4,0; 2,0;1,0;0,5;0,i5;0,125 mm.
S6elumisaja pikkuseks valitakse 5 minutit.
Jiiagid sdeltel kaalutakse ning arvutatakse jiirgmised niiitajad:
a. Osajiiiik a; oZ-des sOelal ij?irgmiselt:
a, =!i-'l\U/o,valem 5,
m
kus m; -jaak sdelal l, [g]
m - kogu proovi mass, [g]
Nciide
ma= 30,6 g
m:230g a, =L.10tr/o= a4 _Y.rorrrxl3,3u/oxl3,3%o
m " 230
b. KogujiiAk Ai %-des s6elal ijtirgmiselt:
4= oo,o +......+ ai , volem 6,
kus a; - osajdiik s6elal a [%]
Ntiide 4=an,o+..... .*a,>Aq,o=o4,0=13,3%
aa:],3.3%
c. Llbind Li %-des s6elal ijiirgmiselt:
L,=IUU/o- A,,valem 7,
kus A1- kogujfitik s6elal r, [%]
Nriide
A.a.o: l3,3%o
L,=l$U/o- 4 ) Lo.o =l\U/o- 4.r) Lo.o =l0\/o-13,3%o=g6,7yoxg6,5yo
d. Liiva peensusmoodul FM jdrgmiselt:
+ Ar,o + Ar.o + 4s + 4,r, + 4,rr, ..^,^-
FM =4n.,
rou/o
kus A+,0, 42,6, 41,6, Ao,s, Ao,zs, Ao,rzs
- kogujeAgid vastavatel s6eltel, [%]
Nriide
&,0: l3,3Yo Ao,o + Ar,o + Ar,o +
-,valem8,
Ar,, + Ao.r, + Ar,r*
Az,o:19,3Yo FM=
Ar,o: 40,8Yo 10tr/o
Ao,s: 69,5Yo 1 3,3 + 19,3 +40,8 + 69,5 + 92.5 + 99
= 92,50
=3,3440 ^y3,35Yo
Ao.2s 10tr/o
Asl25 = 99 o/o
Katsetulemused on toodud tabelis g.5.
7.6. Huumusesisalduse miiliramine
Huumusesisaldus miiiiratakse kolorimeetriliselt. Liiv puistatakse 250-ml mensuuri 130 ml
jooneni ning valatakse peale 3%-list NaOH lahust tuni ZOO ml jooneni.
Teise mensuuri koos
liivaga puistatakse mulda ja lehti jms, et oleks piltlik, milline on tumedam lahus. Mensuure
loksutatakse energiliselt ja jiietakse 24 tunniks seisma. Seej?irel hinnatakse lahuse vzirvust,
v6rreldes seda etalonviirviga (konjaki pruun). Liiv on betobnis kasutamiseks k6lbulik, kui
lahus pole tumedam etaloni viirvusest. Mida tumedam on lahuse v6rvus, seda rohkem see
sisaldab huumust ning huumuse rohkus pdhjustab sega mitte tardumist.
Katsetulemused on viilja toodud punhis 8.6.
8. Katsetulemused
Tabel 8. I Puistetihedus
1 1789,9 1510
215,9 1000 L580
2 1793,9 1580
Tabel8.2 Ntiiv tihedus
1 345 2630
250 2s0 26s0
2 344 2rt60
Tabel8.3
1580 2650 40,4
Tabel 8.4 Kruusaterade hulk liivas
Jiirelikult kruusaterade hulk liivas : 0,65t1,5 5 :2,2Yo
Tabel 8.5 Liiva terastikuline koostis
Proovi massiks v6eti 230 e. s6eluti 5 mlnu rit.
Wqry*:
r*r{*{fr,
t:
A?.;::.it:::!ii:&:
,
,';'emw .-i ffi,
4.0 30,6 13,3 13,3 86.s
2.0 13,9 6.0s 19.3 80,5
1.0 49.4 21,5 40,8 59,0
3,35
0.5 66.4 28,9 69.s 30.3
0.25 52.2 ))1 92,5 7,60
0,125 15.2 6,60 99,0 1,00
Punh 8. 6 Huumusesisaldus
Tulemuseks saadi kolm 250-ml mensuuri erinevate lahustega. Uhes oli katsetatud liiv NaOH-
g4 teises liiv koos puulehtede, mulla ja NaOH-ga ning kolmandas etalon. Kahe liiva lahuse
viiruust v6rreldi etalonviirviga, milleks oli kumav konjaki pruun. Liiv koos NaOH-ga viirvus
heledamaks kui etalonviirv ning liiv koos mulla, lehtede ja NaOH-ga v?irvus tumedamaks.
Seega katsetatud liiv ei sisalda miirkimisv[tirselt palju huumust ning on kdlbulik kasutamaks
betoonis. Liiv koos mulla ja lehtedega aga sisaldab palju huumust ning ei sobi betoonis
kasutamiseks.
9. Jiireldus
Puistematerjalide tihedus ehk puistetiheduseks nimetatakse liiva jt s6mermaterjalide tihedust,
mis haarab materjali, selles leiduvad poorid ja materjali terade vahele jieiivad tiihikud. Antud
katses saadi liiva puistetiheduseks 1580 kg/m3. Puistetihedus ei ole normitud, samas mida
tihedam on liiva vm betooni tiiitematerjali puistetihedus, seda tihedam ja tugevam betoon
saadakse. Antud katse puistetihedust v6ib lugeda suhteliselt suureks puistetiheduseks ning
jiirelikult kasutades seda liiva, saadakse tugev betoon.
Niiivtiheduse ehk terade tiheduse miiiiramisel elimineeritakse puistematerjalide vahele jaivate
ttihikute ruumala. N[ivtihedus ei arvesta kivimi terade sees olevate ttihikute mahtu. Antud
3.
katses saadi liiva naifiiheduseks 2650 kg/n Liiva keskmiseks niiivtiheduseks v6ib lugeda
2600 kglnf, antud tulemus on sellele ligiliihedane, seega antud liiv sobib betoonisegu
koostisesse
Liiva tiihiklikkus niiitab protsentides materjali vahele jdilvate tiihikute ruumala. Tiihiklikkus
suurte terade vahel taitub viiikeste teradega, samas ei tohi neid olla iilearu palju, kuna selle
arvel tsemendi kulu suureneb, sest viiikestel teradel on pinda rohkem, mida tsement peab
iimbritsema. Liiva ttihiklikkuseks saadi 40,4oA. Soovitatav liiva ttihiklikkus j?iab piirkonda 40
- 42%. Seega antud liiv sobib kasutamiseks betooni tiiitematerjalina.
Kruusaterade (4...8 mm) hulk liivas antud katses on 2,2 %. Ehitusliiva koostises peaks
osakesi liibimS6duga tile 5 mm olema Antud katses saadi liiva peensusmooduliks 3,35. Antud liiva jiimedust v6i peensust saab
hinnata jiirgmise kriteeriumi alusel: ,,Liiva jiimedus v6i peensus peensusmooduli alusel", 4-
2,4: jiime, 2,8-1,5:keskmine ning 2,1-0,6:peen. 3,35 jaa:b vahemikku 4-2,4,jiirelikult oli
tegu jiimeda liivaga. Ehitusliiva peensusmooduliks loetakse )1,3, jiirelikult oli tegu
kasutamiskdlbliku ehitusliivaga.
Liiva terastikulise koostise miiiiramise p6hjal v6ib oelda, et k6ige rohkem oli materjalis teri
suuruses 0,5 - 0,25 mm. Peaaegu sama palju oli ka terasid suuruses 0,5 - 1,0 mm. Ehitusliiva
savi- ja tolmusisaldus ( osakesi liibimOdduga >5 mm peab olema antud katses tuli l,l5o , mis on alla l0%o ning >5 mm osakaal jid"nb alla 35Yo, seega on antud
liiv ehitamiseks kdlbulik.
Samas kui v6rrelda saadud katsetulemusi ning Graafikul 1 valja toodud Soome
krohvimistoode juhendmaterjali s6elk6veraid, siis katsetatud liiv ei ole ideaalses soovituslikus
koostises, kuna katsetulemus ei jriA tiiielikult iilemise ja alumise piiri vahele. 0,5 - 2,0 mm
fraktsioonidega liivaterad jiiiivad ndutavasse vahemikku. Samas terade 0 - 0,5 mm osakaal
jriab alumisest piirist viilja ehk neid on liiga viihe ning samuti on ka fraktsiooniga 4 mm.
Viimase terade osakaal peaks olema vfiemalt 95Yo,kuid antud katses on see aga86,5Yo.
Viimane katsetus seisnes liiva huumusesisalduse miiiiramises. Liivas, mida kasutatakse
betooni valmistamiseks, ei tohi leiduda orgaanilisi aineid, mis takistaksid tsemendi
kivinemist. Huumusesisaldus liivas peab olema viiiksern kui 0,25 massi protsendist.
Katsetatud liiva huumusesisaldus oli normidele vastav, nimelt ptirast NaOH lisamist ning aja
m6ddumist, muutus lahus etalonviirvusest miirgatavalt heledamaks. Samas tahtlikult liivale
lisatud muld ja lehed andsid soovitud tulemuse ning lahuse viirvus piirast NaOH lisamist ja aja
m kuna tema huumusesisaldus oli viirvusest.
I 0. Korda misktisim used
t.
Mille alusel toimub liiva valik betooni triitematerialila?
Liiv, mis valitakse betooni valmistamisel tiiitematerjaliks, ei tohi sisaldada:
j orgaanilisi aineid, mis takistavad tsemendi kivinemist ega vilgukivi, mis muudab
struktuuri n6rgaks
vtiiivlit ja veiavlitihendeid, mis pdhjustavad paisumist ja ebasoovitavaid reaktsioone
amorfset riinihapendit ja maagimineraale, mis pdhjustavad reaktsioone tsemendi
mineraalide ga (kahj ustused)
tolmu ja savi tile 3olo
tile noimi kloriide (kloriidide sisaldus on betoonis kasutatavate liivade puhul piiratud),
mis p6hj ustavad armatuuri roostetamist.
Milrs piiratakse SOs sisaldust liivas?
6
Kuna SO: on viiiivlitihend, siis see pdhjustab korrosiooni (korrosioonireaktsiooni intensiivsus
kasvab). Suurema koguse viiiiveloksiidi kui 6hu saastaja korral vdib liiv tiiitematerjalina
p6hjustada materjali hlvimise materjalis toimuvate ebasobivatest keskkonnatingimustest
tingitud reaktsioonide t6ttu.
11. Kasutatud kirjandus
- Loengukonspekt. Ehitusmaterjalid, L. Raado
- mi.ttu.eelopik
12. Lisa
Lisa l. Tabel 12.1. RT 33-10386 viimistluslcrohvi valmistamiselcs
kasutatava liiva soovituslik terastilatline koostis ja piirid
'""4[ffi1, 1 l,y,{ffi
4,0 100 95
2,0 100 80
1,0 85 55
0,5 55 30
0,25 30 10
0,125 T7 2
Rrs3-lossooii#fft?"3ffi"!r1;?;**r^misekskasutatavariiva
soovituslik terastikuline koostis ja piirid
T
,
J,
n*
/ '
t
I
d
-50 I
I
I
ld
,#.
)e I
I
./^ -f Ulemine piir
Hso
!ci {
/
i- *# Alumine piir
Fl
f
40
..{-Katsetulemus
I
i
,
d, /
r
r/
o *1 7
*r
0
o,725 o,25 0,5 1,0 2,0 4,O
Sdela ava, [mm]