EHitusmaterjalid TIHEDUS (0)

EHITUSMATERJALIDE ​ TIHEDUSE​ LEIDMINE 
 
 
 
1.1​ Töö​ eesmärk 
 
Antud  töö  eesmärk  on  leida  materjalide  tihedus.  Ülesandeks  on mõõtmiste ning kaalumiste 
läbi leida konkreetse ehitusmaterjali gabariidid ning kaal õhus ning vees.  Nendest  andmetest 
johtuvalt  arvutatakse  välja  materjali  massi  ning  ruumala  suhe,  mis  iseloomustab  materjali 
tihedust . 
 
 
 
​ 1.2​ Töös​ katsetatud​ ehitusmatejalid 
 
Töö​ esimeses​ osas​ kasutatud​ ehitusmaterjalideks​ on​  aknaklaas ​ ning​  mullbetoon .  
Aknaklaas  on  amorfne  ning  tahke  materjal,  millel  puudub  kristallvõre.  Reeglina  on  klaas 
läbipaistev ning suhteliselt tugev, seetõttu saab klaasist kujundada siledaid ning läbipaistvaid
 
 
pindu.  Klaas  on  ka  mitteläbilaskev  materjal.  Eelnimetatud  omaduste  tõttu  on   klaasil   väga 
palju  rakendusalasid. Ehituses enamasti kasutatakse klaasi just  akende  valmistamiseks, kuna 
puudub  vee-  ja  tuule  läbilaskvus  ning  materjal  on  läbipaistev.  Klaasi  kasutatakse  ka 
keraamikas​ glasuurina.  
Mullbetoon  on  suure  poorsusega  ning  väikese  tihedusega  kergbetoon,  mille  sideaine  on 
näiteks  lubi  või   tsement .  Mullbetooni  tootmiseks  kasutatakse  edukalt  ka  põlevkivituhka. 
Mullbetoonid   koosnevad  sideainest,  veest,  jahvatatud  peenliivast,  ning  mulletekitavast 
lisandist,​ mis​ annab​ mullebtoonile​ soovitud​  poorsuse ​ ning​ ruumala.  
 
Töö  teises  osas  kasutatud  ehitusmaterjalideks  on  keraamilinetellise  tükk, silikaattellise tükk 
ning​  graniit .  
 
 
 
1.3​ ​​ ​Töös​ kasutatud​ töövahendid 
 
Nihik   -  Kasutusala  antud  katses  on  katsetatava materjali kolme mõõtme -  laiuse , pikkuse ja 
sügavuse​ võimalikult​ täpne​ mõõtmine. 
Digitaalne​ kaal​ -​ Kasutusala​ antud​ katses​ on​ katsetatava​ materjali​ massi​ määramine.  
 
 
 
1.4​ ​​ ​Katsemetoodika 
 
Tihedus  on  füüsikaline  suurus,  mis  näitab  aine  massi  ruumalaühikus.  Selle  leidmiseks 
mõõdetakse  katse  käigus  materjali  iga  mõõde  kolmest  eri  punktist  ning  võetakse  neist 
aritmeetiline  keskväärtus.  Saadud  keskväärtuste  korrutisega  leitakse  objekti  ruumala  ning 
kaalumise  teel  ka  objekti  mass. Objekti massi ning ruumala  jagatis  [ kg ] annab tulemuseks 
m3 
1 
materjali  umbkaudse  tiheduse  ​ρ  - Vastus  varieerub  hüpoteetilsest õigest tulemusest mingil 
määral, sest objektid pole ideaalsete mõõdetega, esineb kulunud nurki ning muid ebatäpsusi.
 
 
Samuti​ mängib​ rolli​ kaalu​ ning​ nihiku​ poolt​ tekitatud​ mõõtemääramatus.  
 
Korrapärase​ kujuga​ materjali​ ruumala​ määramine 
 
V = a
  bc ​ ​​   ​valem​ nr:​ 1  
 
V​ -​ ​​ ​ proovikeha ​ ruumala/maht​ [ m3 ] 
a​ -​  proovikeha ​ pikkus 
b​ -​ proovikeha​ laius  
c​ -​ proovikeha​ kõrgus/sügavus 
 
Korrapärase​ kujuga​ materjali​ tiheduse​ määramine 
 
 
ρ =   m *1000
V
​ ​​ ​ ​​  ​​ ​valem​ nr:​ 2  
 
m​ -​ proovikeha​ mass​ [g] 
V​ -​ proovikeha​ ruumala/maht​ [ m3 ] 
ρ​ ​​ ​-​ proovikeha​ tihedus​ ​​ ​[ kg ] 
m3 
 
 
1.5​ ​​ ​ Katsetulemused  
 
Tabel​ 1.0   
Mõõtetulemused​ enda​ poolt​ katsetatud​ ehitusmaterjalide​ kohta 
Materjal 
 
Mõõtmed 
 
Mass 
Tihedus  
 
a​ [mm] 
b​ [mm] 
c​ [mm] 
[g] 
kg/m3 
 
5,9 
101,4 
100,8 
 
 
 
6,0 
101,44 
100,78 
 
 
Aknaklaas 
5,9 
101,5 
100,7 
150,4 
2472,87 
 
100,9 
100 
100,62 
 
 
 
100,8 
100,10 
100,82 
 
 
Mullbetoon 
100,8 
100,00 
100,8 
873,8 
859 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
 
 
 
 
 
Tabel​ 1.1  
Mõõtetulemused​ grupi​ poolt​ kasutatud​ ehitusmaterjalide​ kohta 
 
Materjal​ ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​Mõõtmed​ [mm]​ ​​  ​Mass[g]​ ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​​  ​Tihedus​ [kg/m3] 
 
99,1 
99,2 
98,4 
99,0 
98,7 
98,9 
Dolomiit  
99,2 
98,0 
99,4 
2119,0 
   
2191,0 
148,8 
149,2 
49,2 
Paisutatud 
148,4 
148,9 
48,5 
Polüstüreen 
148,6 
149,2 
48,4 
34,6 
   
3,1 
100,0 
102,2 
6,9 
Polümeriseeritud 
bitumeen 
99,9 
101,72 
6,8 
rullhüdroisolatsioon 
99,9 
102,2 
6,9 
72,6 
   
1040 
99,9 
99,58 
11,42 
99,34 
98,4 
11,0 
Keraamiline ​ plaat 
99,34 
98,68 
11,2 
243,4 
   
2210 
5,9 
101,4 
100,8 
6,0 
101,44 
100,78 
Aknaklaas 
5,9 
101,5 
100,7 
150,4 
   
2472,87 
100,9 
100 
100,62 
100,8 
100,10 
100,82 
100,8 
100,00 
100,8 
Mullbetoon 
 
 
 
873,8 
   
859 
7,45 
149,95 
69,55 
7,35 
149,75 
69,85 
Tsementkiudplaat  
7,47 
149,95 
69,85 
141,6 
   
1825,4 
42,55 
142,15 
91,55 
41,45 
141,95 
92,25 
Vahtklaas  
42,95 
141,85 
92,15 
68,6 
   
124,1 
3 
49,8 
17,2 
10,5 
49,75 
18,0 
10,6 
graniit 
49,7 
17,7 
10,6 
240,2 
   
2724 
3,7 
90,6 
112,65 
polümeriseeritud 
bituumen 
3,85 
89,85 
112,9 
rullisolatsioon 
3,8 
90,4 
112,35 
41,2 
   
1069  
65,0 
120,1 
240,65 
Keraamiline​  tellis  
65,7 
119,7 
240,60 
õõnes 
65,1 
120,0 
240,60 
3072 
   
1634 
47,7 
98,6 
147,7 
47,2 
98,9 
147,6 
EPS 
47,4 
98,7 
147,7 
22 
   
32 
48,4 
48,62 
47,64 
48,12 
48,82 
47,38 
DOLOMIIT 
48,32 
48,82 
47,16 
233 
   
2088 
78,14 
10,94 
117,52 
TSEMENTKIUDPLA
78,12 
10,72 
117,4 
AT 
77,94 
10,7 
117,42 
132,4 
   
1337  
98,6 
99,4 
98,1 
98,8 
99,3 
97,9 
DOLOMIIT 
98,7 
99,5 
98 
2005,6 
   
2086 
11,75 
10,9 
2,9 
11,3 
11 
3 
SBS 
11 
10,9 
3 
37,4  
   
1010 ,81 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
Joonis​ 1.0  
Ehitusmaterjalide​ tiheduste​  graafik  
 
 
 
 
 
2.​ Ebakorrapärase​ kujuga​ materjali​ tiheduse​ määramine 
 
Ebakorrapärase  kujuga  materjali  tihedust  määratakse  Archimedese  seadusel  põhinevat 
hüdrostaatilist kaalumist. Keha kaalutakse õhus, vees, seejärel kastetakse keha parafiinivanni
 
 
ning lastakse sel hanguda.  Parafiiniga  kaetud keha kaalutakse jällegi õhus ning vees.
 
 Kui aga 
on  teada,  et  materjal  pole  praktiliselt  üldse  vettimav  ega  sisalda  poore,  pole  parafiiniga 
katmine   enne  vees  kaalumist   sugugi   vajalik.  Keha  ruumala  saadakse  õhus  ning  vees 
kaalumise​ teel,​ ning​ arvutatakse​ järgmise​ valemiga:  
 
 
V = m−m1
br
​ 
​ ​​valem​ nr​ 3 
v
 
m​ -​ keha​ mass​ õhus​ [g] 
m -
 
1 ​ keha​ mass​ vees​ [g]
ρ -
m
c 3  
v ​ vedeliku​ tihedus​ [g/
]  
 
 
Peale  keha  parafiiniga  katmist  ning  õhus  ja  vees  kaalumist, määratakse keha maht järgmise 
valemiga:  
 
5 
V = m − m
1
2
1
​ 
​ valem​ nr​ 4 
v
 
m -
 
1 ​ keha​ mass​ koos​ parafiiniga​ õhus​ [g]
m -
 
2 ​ keha​ mass​ koos​ parafiiniga​ vees​ [g]
ρ -
cm3  
v ​ vee​ absoluutne​ tihedus​ [g/
] 
Keha​ katva​  parafiini ​ ruumala​ määramine: 
 
V
m − m
1
 
p =​ 
​ valem​ nr​ 5 
p
 
m​ -​ kuiva​ keha​ mass​ õhus​ ilma​ parafiinita 
ρ -
cm3  
p ​ 0,93​ g/
 
Saame​ keha​ massi​ kätte​ valemiga:  
 
V​ =​  V 1 - ​  V p ​ : ​ valem​ nr​ 6 
 
Keha​ tiheduse​ saame​ arvutada​ valemiga:  
 
m
o =
  ​  *
V
​ ​​1000​ :​ valem​ nr​ 7 
 
 
2.1​ Andmete​ analüüs 
 
 
Tabel​ 2.0  
Ehitusmaterjalide​ hüdrostaatilise​ kaalumise​ tulemused 
Materjal 
Mass​ õhus​ [g] 
Mass​ parafiiniga 
Mass​ vees​ [g] 
[g] 
silikaat  
92,2 
96,8 
44 
graniit 
112,5 
 
69,8 
tellis  
58,4 
 
28,7 
silikaat 
35,5 
37,4 
17,3 
graniit 
76,4 
 
47,3 
tellis 
25 
27,1 
12,1 
tellis 
47,2 
 
25,6 
silikaat 
71,8 
73,7 
35,4 
tellis 
28,3 
29,2 
14,6 
silikaat 
29,5 
31,1 
14,5 
Sillikaat 
76,7 
79,3 
37,5 
6 
tellis 
62,5 
64,3 
33,2 
silikaat 
32 
33,2 
15,5 
Graniit 
33,6 
 
21 
 
 
 
 
 
 
2.1.1​ ​​ ​Materjali​ poorus​ on​ väike​ ning​ vett​ ta​ katse​ käigus​ ei​ ima 
   
Materjali​ nimetus:​ Graniit 
Keha​ mass​ õhus:​ m​ =​ 76,​ 6​ [g] 
Keha​ mass​ vees:​  m =
 
1
​ 47,3​ [g]
 
m−m
Keha​ ruumala:​ ​​ ​ V =
1
cm3  
br
​ 
=29,1
​ [​ 
]​ :​ valem​ nr​ 8 
v
 
Keha​ tihedus:​ ​​  ​ ρ =
 
m
0
​ 
V
​ 1000​ =​ 2625,4​ [kg/ m3 ]​ :​ valem​ nr​ 9 
br
 
2.1.2​ Materjal​ on​ poorne​ ning​ mahu​ määramisel​ nõuab​ parafiiniga​ katmist 
 
Materjali​ nimetus:​ Tellis 
Kuiva​ keha​ mass​ õhu​ silma​ parafiinita:​ m​ =​ 25,0​ [g] 
Parafiiniga​ kaetud​ keha​ mass​ õhus:​  m =
 
1
​ 27,1​ [g]
 
m − m
Keha​ maht​ koos​ parafiiniga:​ ​​ ​ V = 1
2
cm3  
1
​ 
​ 14,4​ [
]​ :​ valem​ nr​ 9 
v
 
m −m
Parafiini​ ruumala:​ ​​ ​ V
1
p =​ 
cm3  
​ 2,25​ [
]​ :​ valem​ nr​ 10  
p
 
Keha​ maht:​ ​​V=​  V -
cm3  
1 ​  V p =​ ​​12,15​ [
]​ :​ valem​ nr​ 11 
 
Materjali​ tihedus:​  ρ =
 
m
0
​ 
V
​ 1000​ =​ 2057,6​ [kg/ m3 ]​ ​​ ​:​ valem​ nr​ 12 
br
 
(​Valemitesse​ on​ asendatud​ enda​ poolt​ läbiviidud​ katse​ mõõtmistulemused)  
 
Tabel​ 2.1  
Hüdrostaatilisel​ kaalumisel​ saadud​ tiheduste​ väärtused 
Materjali​ nimetus 
Tihedus​ [kg/ m3 ] 
Graniit 
2625,​ 4 
Tellis 
2057,6 
Graniit 
2634,6 
7 
Graniit 
2666,6 
Tellis 
1966,3 
Tellis 
2205,6 
Tellis 
2076,3 
Tellis 
2142,6 
Silikaat 
1926,4 
Silikaat 
1923,07 
Silikaat 
1980,1 
Silikaat 
1908,3 
Silikaat 
1966,1 
   
 
Joonis​ 2.0 
Hüdrostaatilisel​ kaalumisel​ saadud​ materjalide​ tiheduste​ väärtused 
 
 
 
 
3.​ ​​ ​Järeldused  
 
Aknaklaasi   tihedus  mõõtmistulemuste  järgi  on  2472,87  kg ,  mis  erineb  vähesel  määral 
m3 
teoreetilisest​ tulemusest,​ milleks​ on​ 2600​  kg .  
m3 
8 
Mullbetooni  tihedus  mõõtmistulemuste  järgi  on  859  kg ,  mis  samuti erineb vähesel määral 
m3 
teoreetilisest tulemusest.  Silikaadi  tihedus jääb veidi
 
 alla 2000  kg , tellise oma
 
seevasty
 
veidi
 
 
m3 
üle  2000  kg ,  ning   graniidi   tihedus  on  ligikaudu  2600  kg .Mõõtetulemuste  erinevus 
m3 
m3 
teoreetilistest  tulemustest ning
 
 ka üksteisest eksisteerib mõõtemääramatuste
 
 ning mõõdetavate
 
 
objektide  ebaühtlastest  gabariitidest  (kulunud  nurgad,   killud   väljas,  mõrad),  samuti 
ebaideaalsetest  tingimustest  laboris  ( vibratsioon ,  õhu  liikumine,  jne).  Olenemata 
ebatäpsustest,  on  katse  õnnestunud  ning  umbkaudsed  tiheduse  väärtused  on  leitud,  mis 
kirjeldavad ​ konkreetsete​ ehitusmaterjalide​ füüsikalis-mehaanilisi​ omadusi.  
 
 
4.​ Küsimused 
 
1. Ehitusmaterjalide  tihedust,  absoluutset  tihedust  ning  poorsust  on vaja teada, et osata 
arvestada  teatavate  materjali  omadustega,  mis kaasnevad nende parameetritega, ning 
mängivad  olulist  rolli  ehituses.  Suur  tihedus   viitab   sellele,  et  suure  rõhu  korral  on 
materjal kokkusurutav, mis võib olla ohtlik näiteks
 
 kandvate konstruktsioonide korral
 
 
ehitistes .  Sama  kehtib  ka  suure  poorsuse  korral.  Mida  suurem  on   poorsus ,  seda 
suurem  on  keha  võime  endasse  tõtta  vedelikke  ning   gaase   (poore  täitma)  ning 
ehitusliku poole pealt on poorsus hädavajalik teave insenerile, selle järgi on
 
võimalik
 
 
otsustada, kas materjal on sobilik teatud konteksti või
 
 mitte (kas
 
poorsus
 
tuleb
 
 kasuks 
või​ kahjuks). 
2. Poorsus  -  läbilaskvus.  Lahtise  poorsuse  korral  on  materjal  läbilaskev  ning 
soojusmaterjalide  korral  on  vaja  kasutada  isoleerivaid  materjale,  et  takistada 
läbilaskvust. 
Tihedus  -  Annab   aimu ,  kui  raske  või  kerge  on  materjal,  ning  kas  see  sobib  teatud 
tervikusse​ just​ oma​ omaduste​ tõttu​ (kas​ pole​ liiga​ kerge/liiga​ raske). 
3. Kui  tegu  on  kinnise  poorsusega,  siis  on  soojusisolatsiooni  koha  pealt  see  hea,  sest 
hoiab  liikumatut  õhku  isoleerituna,  seega  ka  soojana.  Kui  tegu  on  aga  lahtise 
poorsusega,  siis  pole  see  hea,  sest  kaob  isoleeriv  omadus.  Toimub  temperatuuri 
ülekanne​ ning​ seetõttu​ ka​ külmenemine.​ Samuti​ probleem​  tuulega ​ ( laseb ​ läbi​  tuult ).  
4. Soojusisolatsiooni  materjal  peaks  olema  mitte  eriti  suure  tihedusega,  sest  see  viitab 
pooride  olemasolule,  mis  hoiab  temperatuuri  ning  isoleerib.  Samuti  on  suurema 
tihedusega  materjal  enamasti  hea   soojusjuht ,  mistõttu  ei  sobi  see  soojusisolatsiooni 
jaoks.  
5. Tsementkivi  ning  betooni  tugevus  on  seda  suurem,  mida  väiksem  on  poorsus. 
Kannatab  rohkem  rõhku  ning   survet ,  sest  mida  rohkem  poore,  seda  suurem  on 
võimalus,  et  toimub  materjali  kokkuvajumine.  Ka  üleüldine  materjali  struktuur  on 
nõrgem,​ kui​ seal​ on​ palju​ poore.  
 
 
 
9