Ehitusmaterjalide laboratoorne töö kips (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Ehitusmaterjalid Laboratoorne töö nr 3 2021/2022 Kipssideained 4. november 2021


1. TÖÖ EESMÄRK Antud laboratoorsele tööle on seatud mitu eesmärki.  Teada   saada,   mida   tähendab   materjali   jahvatuspeensus   ja   milliseid   omadusi   see
mõjutab.  Leida kui kiiresti ja millistel tingimustel toimub kipsi tardumine.  Teada   saada,   kas   ja   mil   määral   sõltuvad   kipsi   tugevusnäitajad   kivistumise
temperatuurist ja keskkonnast.  Leida, kas laboris saadud katsetulemused on vastavuses nii tootja poolt kui ka muudest
allikatest leitud andmetega. Töö käigus õpitakse määrama kipsi jahvatuspeensust, tardumisaega ning tugevusnäitajaid.  2. KATSETATUD MATERJALID  Kipssideaine – Valmistatud looduslikust kipsist termilise töötlemise abil 
temperatuuridel 110...180 kraadi („knauf.ee“).  Baugips 3. KASUTATUD VAHENDID Jahvatuspeenuse määramine:  sõel – ava 200 µm;  kaal – mõõtepiirkond 6000 g; skaala jaotis 0,2 g;  kühvel;  vispel  anum korrektse kipsipulbri koguse kaalumise jaoks. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine:  kaal – mõõtepiirkond 6000 g; skaala jaotis 0,2 g;  kühvel;  vispel;  anumad korrektsete kipsipulbri ja vee koguste kaalumise jaoks;  kummist anum kipsi ja vee segu segamiseks; 2


 La Chatelier’ mõõtesilinder – mõõtepiirkond 40 mm;  nihik;  stopper. Kipsitaigna tardumisaegade määramine Vicat’ aparaadiga:  Vicat’ aparaat;  stopper. Tugevuskatse proovikehade valmistamine:  kaal – mõõtepiirkond 6000 g; skaala jaotis 0,2 g;  kühvel;  vispel;  anumad korrektsete kipsipulbri ja vee koguste kaalumise jaoks;  metallist anum kipsi ja vee segu segamiseks. Paindetugevuse määramine:  joonlaud  kaal – mõõtepiirkond 6000 g; skaala jaotis 0,2 g;  press. Survetugevuse määramine:  joonlaud  kaal – mõõtepiirkond 6000 g; skaala jaotis 0,2 g;  hüdrauliline press. 4. KATSEMETOODIKA 4.1. Jahvatuspeenuse määramine Jahvatuspeensuse   määramiseks   sõelutakse   kipsi   sõelal   avaga   200   µm.   Kipsist   kaalutakse
proov 50 g  ±¿ 5% ning see asetatakse sõelale. Sõela hoitakse käes kergelt kallutatult ning seda raputatakse   horisontaalses   suunas,   lüües   iga   raputuse   ajal   sõela   vastu   teist   kätt   kiirusega
umbes 125 korda minutis. Iga 25 liigutuse järel pööratakse sõela 90°. Sõelumist jätkatakse
kuni 1 minuti jooksul ei läbi sõela rohkem kui 0,4 g kipsi. Sõelutakse veel 3 minutit, siis
pühitakse sõelale sõela raami sisekülgedele jäänud kips. Sõelumist jätkatakse kuni 1 minuti 3


jooksul ei läbi sõela rohkem kui 0,2 g kipsi. Sõela alumisel küljel olev kips eemaldatakse
pintsliga. Kaalutakse sõelale jäänud jääk täpsusega vähemalt 0,1 g. Jahvatuspeenust väljendab
sõelale jäänud materjali hulk (%-des) sõelumiseks võetud esialgsest massist. Lõpptulemus
antakse kahe katse aritmeetilise keskmisena täpsusega 0,1%. 4.2. Kipstaigna normaalkonsistentsi määramine Normaalkonsistents   väljendatakse   vajaliku   veehulgaga   %-des   materjali   massi   suhtes.   See
mõjutab nii tardumisaega kui tugevust. Kipsitaigen   loetakse   normaalkonsistentseks,   kui   La   Chatelier’  mõõtesilindri   ülestõstmisel
moodustub koogike diameetriga 180    5 mm. Kipsi normaalkonsistentsi leidmiseks tuleb
eelnevalt niisutatud anumasse valada vajalik hulk vett (50-70 % kipsi massist). Õige vee hulk
leitakse  katsetamise   teel.  Kasutades  piisava   täpsusega  kaalu,  võetakse  300  g  kipsipulbrit,
valatakse   see   2-5   sekundiga   vett   ning   segatakse   segu   30   sekundi   jooksul   homogeenseks
massiks. Pärast segamise lõpetamist valatakse taigen La Chatelier’ mõõtesilindrisse, mille
sisepind ja alus peavad olema eelnevalt niisutatud. Kipsitaigna ülejääk eemaldatakse noa või
kelluga.   45   sekundi   pärast   kipsi   vettevalamise   hetkest   tõstetakse   silinder   kiiresti   ühtlase
tempoga üles. Kipsitaigen valgub alusele laiali ning nihikut või joonlauda kasutades saab
määrata koogikese diameetri.  Kui diameeter ei ole piires 180  5 mm, korratakse katset uue
veehulgaga.  4.3. Kipstaigna tardumisaegade määramine Vicat’ aparaadiga Kipsitaigna tardumisaegade määramiseks kasutatakse normaalkonsistentset tainast ning Vicat’
koonusega. Katseks võetakse 200 g kipsi ja normaalkonsistentsele taignale vastav veehulk.
Kips ja vesi segatakse ning saadud taigen valatakse eelnevalt õlitatud 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 noaga maha ja rõngas koos taignaga asetatakse Vicat' aparaadi nõela
alla.   Nõel  viiakse  kokkupuutesse  taigna  pinnaga  ning   lastakse  kindlate   ajavahemike  järel
vabalt   taignasse   langeda   (soovitatavalt   alustada   1   minutiliste   vahedega   ning   tardumise
kulgedes ajavahemikke vähendada). Pärast igat nõelda vajumist, tuleb see hoolikalt puhastada
ning jälgida, et valitud oleks uus koht, mitte lähemal kui 0,5 cm kaugusel eelmisest.  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.  4.4. Tugevuskatse proovikehade valmistamine Painde-   ja   survetugevuse   määramiseks   valmistatakse   normaalkonsistentsest   taignast   6
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   eelnevalt   õlitatud   vormidesse.   Proovikehade   tihendamiseks   koputatakse
vormi 5-6 korda vastu lauda. Pärast tardumise algust lõigatakse vormi pind noaga tasaseks.
Kolm   risttahukat   jäetakse   7   päevaks   kuivama   toatemperatuurile.   Teised   kolm   pannakse
kuivama kuivatuskappi, mille temperatuur püsib 60 kraadi juures. 4


Seitse   päeva   möödudes   katsetatakse   iga   katsekeha   paindele   ja   seejärel   tekkinud   pooled
survele. Kokku saab valmistatud proovikehadest teha kuus paindekatset ning 12 survekatset. 4.5. Paindetugevuse määramine Paindetugevused   määratakse   nii   toatemperatuuril   kui   ka   kuivatuskapis   kuivanud
proovikehadel.   Esiteks   tuleb   kindlaks   määrata   kuue   valmistatud   proovikeha   laiused   ja
kõrgused. Seejärel asetatakse need ükshaaval paindeseadme tugedele selliselt, et küljed, mis
vormis olid vertikaalsed, asetseksid paindeseadme tugedel horisontaalselt. Paindeseadmega
saab leida proovikehadele mõjuvad purustavad jõud. Paindetugevus arvutatakse valemiga (1).  4.6. Survetugevuse määramine Survetugevuse   määramisel   kasutatakse   paindekatsel   tekkinud   12   poolikut   proovikeha.
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.   Survetugevus   arvutatakse   valemiga   (2).
Survetugevus avaldatakse kui aritmeetiline keskmine neljast paremast tulemusest, täpsusega
0,1 N/mm².  5


4.7. Valemid Survetugevus  f s  [N/mm2] f s= F S (1) kus F – purustav jõud, N;
S – proovikeha ristlõikepind, mm2. Näidis:
Materjal – silikaattellis
Purustav jõud – F =1050.7 N
Proovikeha ristlõikepind – S =298.8 mm2
Survetugevus –  f s=¿ ¿ 35.3 N/mm2 Paindetugevus  f p  [N/mm2] f p= 3 F l 2b h 2 (2) kus F – purustav jõud, N;
b ja h – proovikeha laius ja kõrgus, mm2:
l - tugiava Näidis:
Materjal – silikaattellis
Purustav jõud – F =8.17 kN
Proovikeha laius ja kõrgus – b =120 mm ja h =87 mm
Tugiava – l =100 mm
Survetugevus –  f s=¿ ¿  4.5 N/mm2 5. KATSETULEMUSED 5.1. Tabelid Tabel 1. Jahvatuspeenuse määramine Kipsi kaalutis 50 g Jääk sõelal 5.0 g 10 % 6


Tabel 2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine Katse nr Vee hulk, % kipsi massist Taignakoogi diameeter, cm 1 45 16 2 47 21 3 46 18.3 Tabel 3. Tardumisaegade määramine Katse algus (min:sek) 00:00 Tardumise algus (min:sek) 27:45 Tardumise lõpp (min:sek) 31:03 Tabel 4. Paindetugevus Proovikeha nr. Jrk nr. Kivistamistingimus Purustav
jõud, kN Paindetugevus, N/mm2 Üksik Keskmine 1 1 Laboratoorsed / 2.9 6.80 6.80 7


õhkkuivad 2 2.7 6.33 3 3.1 7.27 2 1 50C 2.5 5.86 6.84 2 2.95 6.91 3 3.3 7.73 3 1 Niiske/vee kohal 1.35 3.16 3.13 2 1.4 3.28 3 1.25 2.93 4 1 Vee sees 1.4 3.28 3.66 2 1.64 3.84 3 1.64 3.84 8


Tabel 5. Survetugevus Survepind – 40x40 mm Proovikeha nr. Jrk nr. Kivistamistingimus Purustav
jõud, kN Survetugevus, N/mm2 Üksik Keskmine 1 1 Laboratoorsed / õhkkuivad 28 17.50 17.29 23 14.38 2 29 18.13 28 17.50 3 29 18.13 29 18.13 2 1 50C 34 21.25 20.31 36 22.50 2 32 20.00 32 20.00 3 31 19.38 30 18.75 1 1 Niiske/vee kohal 12 7.50 7.40 12 7.50 2 12 7.50 9


12 7.50 3 11 6.88 12 7.50 2 1 Vee sees 11 6.88 7.08 11 6.88 2 11 6.88 10 6.25 3 12 7.50 13 8.13 10


6. JÄRELDUSED 6.1. Jahvatuspeenus määramine Jahvatuspeenuse tulemus, jääk sõelal 10%, on tavapärane. Jahvatuspeenus on oluline...  selleks, et määrata, kui hästi on kips jahvatatud - palju oli suuremaid terasid,  mida peenem on kips, seda suurem on vee ja kipsi kokkupuutepind. Jahvatuspeenus oleneb...  kipsi purustamisest ja jahvatamisest. Jahvatuspeenuse mõju...  väheneb teradevahelised tühikud ja suureneb eripind,  peenema kipsi puhul kulgevad aktiivsemalt nii tardumis- kui ka kivistumisreaktsioon. 6.2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine Katsetatud vee hulk (46 %) on antud allika [1] alusel (50-70%) väike. Õige veehulga saamine on oluline selleks, et…  kipstaigen ei tuleks liiga kuiv – pragude esinemine,  liiga vedel - liigsete pooride teke,  tardumis- ja kivistumisreaktsioon ei kestak liiga kaua. Veehulga valik sõltub…  koogikese diameetrist – ligilähedane 18 sentimeetrile,  seega aksepteeritav katse oli kolmas - taignakoogi diameter 18,3 cm. Vee hulk mõjutab…  kivistunud kipsi kvaliteeti o liigse vee puhul liiga poorne, o vähese vee puhul pragude teke. 11


6.3. Tardumisaegade määramine Keskmine tardumisaeg (min:sek) on kasutatud allika [2] alusel 16min ja 17sek...24min ja
31sek Tardumisaeg tuli aeglane – 27min ja 45sek...31min ja 3 sek. Tardumisaeg on oluline...  et arvestada kaua aega võtab kivistumiseks. Tardumisaeg oleneb...  töö protsessi korrektsusest ja täpsusest. Tardumisaja mõju...  kui suur on ooteaeg, et kips täielikult kivistuks. 6.4. Paindetugevus määramine Kasutatud allika [3] alusel ehituskipsi paindetugevus on ligikaudu 6 N/mm2.  Paindetugevus on oluline...  kipsi standardse tugevuse kinnitamiseks. Paindetugevus oleneb...  keskkonnast – eelistab kivineda kuivas keskkonnas. Paindetugevus väheneb 2 korda. Paindetugevuse mõju...  kips talub teatud painduvat koormust sõltuvalt sellest, kus keskkonnas kivines. 6.4.1. Laboratoorsed/ õhukuivad Tulemus 6,8 N/mm2 on tavapärane. 6.4.2. 50 °C Tulemus 6.84 N/mm2 on tavapärane. Järelikult kõrgema temperatuuriga keskkonnas kipsi tugevusomadused oluliselt ei suurene. 6.4.3. Niiske/ vee kohal Tulemus 3,13 N/mm2 on väike. Järelikult niiskemas keskkonnas kipsi tugevusomadused vähenevad. 6.4.4. Vee sees Tulemus 3,66 N/mm2 on väike. 12


Järelikult vee sees olles kipsi tugevusomadused ei vähene rohkem kui vee kohal - siiski peaks. 6.5. Survetugevuse määramine Kasutatud allika [3] alusel ehituskipsi survetugevus on ≥6 N/mm2.  Survetugevus on oluline...  kipsi standardse tugevuse kinnitamiseks. Survetugevus oleneb...  keskkonnast o eelistab kivineda kuivas keskkonnas. survetugevus väheneb 3 korda niiskuses. o kõrgema temperatuuriga keskkonnas kipsi survetugevus suureneb 1-3 N/mm2. Survetugevuse mõju...  kips talub teatud painduvat koormust sõltuvalt sellest, kus keskkonnas kivines. 6.5.1. Laboratoorsed/ õhukuivad Tulemus 17,29 N/mm2 on suur. 6.5.2. 500 °C Tulemus 20,31 N/mm2 suur. Järelikult kõrgema temperatuuriga keskkonnas kipsi tugevusomadused suurenevad. 6.5.3. Niiske/ vee kohal Tulemus 7,40 N/mm2 on väike. Järelikult niiskemas keskkonnas kipsi tugevusomadused vähenevad. 6.5.4. Vee sees Tulemus 7,08 N/mm2 on väike. Järelikult vee sees kipsi tugevusomadused vähenevad veel rohkem. 13


7. KORDAMISKÜSIMUSED 1. Millised on ehituskipsi põhilised positiivsed ja negatiivsed omadused?  POSITIIVSED OMADUSED NEGATIIVSED OMADUSED Lihtne töödelda Haprus  Viimistlemine vähese töökuluga Väike tugevus Madal tihedus, kerge materjal  Suur niiskustundlikkus, vee keskkonnas mittepüsiv Ei põle, tulekindel Armatuur vajab kaitset korrosiooni vastu (hoiduda terasarmatuuri kasutamisest) Odavus  Lühikeste tardumisaegade tõttu on homogeense segu saamine raskendatud Kiire kivinemine: tardumise algus ca 10 min, 2 h müüdudes omab iseloomulikke tugevusnäitajaid Mahumuutused: kipssideainete kivinemisel kipskivi paisub 0,2 ... 0,8 % Hügieenilisus – lõhnatu ja allergeenivaba,  Dekoratiivsus  Väike soojajuhtivus Head akustilised omadused 2. Kus kasutatakse kipssideaineid?  Kipssideaineid kasutades valmistatakse...  kipsplokke, ripplagede detaile, vaheseinaplaate, paneele, vahelaeplokke, paneele, 
kipskuivkrohvplaate ja mitmesuguseid kipsplaate (näiteks Gyproci, Knaufi jt firmade 
toodang).  Kipssideaineid kasutatakse sideainena...  mitmesuguste kipskrohvide jt ehituses kasutatavate segude valmistamiseks.  Meditsiinis kasutatakse kiire kivinemisega ehituskipsi sorte, ka vormikipsi. 14


1. Millised on põhilised erinevused ehituskipsi ja kõrgtugeva kipsi omadustes? Omadus Ehituskips Kõrgtugev kips Saamisviis Loodusliku kipsikivi dehüdratatsioonil Loodusliku kipsikivi kuumutamisel surve all, mille tulemusena vesi eraldub vedelal kujul Kuumutamistemperatuur 120 ... 130 kraadi 160 ... 180 kraadi Rõhk kuumutamisel Atmosfäärirõhk Kõrgendatud rühk (0,2 ... 0,3 MPa) Veevajadus 60 ... 65 % 40 ... 45 % Tugevus Väiksem Suurem 2. Kirjeldage kipssideainete kivinemisprotsesse. Pärast veega segamist...  algavad kipsimineraalide hüdratatsioonireaktsioonid, milles kasutatakse ära osa lisatud
seguveest.   CaSO ·0,5H O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. ₄·0,5H₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. ₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub.  Seotakse uuesti 1,5 molekuli vett.   Moodustuvad kristallid:  o CaSO ·0,5H O + 1,5H O CaSO ·2H O↓  ₄·0,5H₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. ₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. ₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. ₄·0,5H₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. ₂O lahustub mõnevõrra vees ja hüdratiseerub. o Kuna loodusliku kahe veega kipsi lahustuvus vees on umbes 4 korda madalam  kui poole veega kipsil, hakkavad lahusest välja sadenema 2 kristallveega kipsi 
kristallide alged.   Moodustub kolloidne geel – algab tardumine.  Kipsi kivistumine...  algab pärast tardumist.  Kipssideained on õhksideained – kuigi tardumine toimub vees, kivistuvad need õhus.   Kivinemise protsessis moodustub kristallistruktuur - kristallisatsioonitsentrite ümber 
toimub kristallide kasvamine ja läbipõimumine.  Hüdratatsiooniprotsess - vabaneb soojus.  Vesi, mis reaktsioonides ei osale, migreerub pinnale ja aurustub – algab kipsikivi 
kuivamine.  15


1. Millist mõju avaldab kuivatamine kipstoodete omadustele? Poorsus...  Vesi, mis eelnevates reaktsioonides ei osalenud, migreerub pinnale ja aurustub.  Läbi kivinenud struktuuri migreeruv vesi põhjustab poore – kipsikivi poorsus on kuni
40%. Tugevus...  Liigse vee järkjärguline väljakuivamine suurendab kipsikivi tugevust. Soojusjuhtivus...  Kui kipsikivi poorides vee sisaldus väheneb, väheneb ka soojusjuhtivus – õhk juhib
soojust halvemini kui vesi. 1. Kas kipstooted on vees püsivad? Ei ole...  kipstoodete pehmenemine algab juba 60% suhtelise õhuniiskuse juures. 16


1. Millistes tingimustes võib kipstooteid kasutada?  peab olemas olema kaitse ülemäärase õhuniiskuse ja vee eest, kuna juba 60% suhtelise
niiskuse   juures   algab   kipstoodete   pehmenime   –   ehitamisel   on   vajalik   hoolikas
hüdroisolatsioon ja aurutõkete kasutamine;  tuleb kasutada lisandeid vähendamaks sideaine kulu ja detailide deformatiivsust;  hapruse   tõttu   tuleks   tooted   armeerida   (papp,   paber,   orgaanilised   sideained,
alumiiniumsarrus);  nõrga   veekindluse   ja   väikse   tugevuse   tõttu   ei   tohiks   kasutada   kandvates
konstruktsioonides ja niisketes kohtades (välistööd, märjad siseruumid);  kipstooteid saab kasutada ka teiste materjalide katmiseks eesmärgiga vähendada nedne
ülekuumenemist   tulekahju   korral   –   kipsplaatide   temperatuuri   tõusu   takistav   toime
tuleneb dehüdratatsiooni toimumisest (sellest tuleneb soojuse neeldumine);  armatuur vajab kaitset korrosiooni vastu, terasarmatuuri kasutamisest tuleb hoiduda;  kipssideaine kivinemisel kipskivi paisub 0,2 ... 0,8 %;  lühikeste tardumisaegade tõttu homogeense segu saamine raskendatud, võib tekkida
vajadus kasutada protsessi reguleerivaid lisandeid. KASUTATUD ALLIKAD 1 https://moodle.taltech.ee/pluginfile.php/412776/mod_resource/content/4/3%20Kips     %20juhend.pdf 2 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7770402/     3 https://www.knauf.ee/et/tooted/baugips.html     4 1.Ehitusmaterjalide fsikalised viewKrgahju ktuseks kasutatakse kivise   
kuivdestillatsioonil saadavat koksi (tuhka). Koks on samal ajal ka aktiivne lisand, mis 
vtab osa raua vljataandamise - [DOCX Document] (vdocuments.site) 17

Document Outline

• 1. Töö eesmärk
• 2. Katsetatud materjalid
• 3. Kasutatud vahendid
• 4. Katsemetoodika
  • 4.1. Jahvatuspeenuse määramine
  • 4.2. Kipstaigna normaalkonsistentsi määramine
  • 4.3. Kipstaigna tardumisaegade määramine Vicat’ aparaadiga
  • 4.4. Tugevuskatse proovikehade valmistamine
  • 4.5. Paindetugevuse määramine
  • 4.6. Survetugevuse määramine
  • 4.7. Valemid
• 5. Katsetulemused
  • 5.1. Tabelid
• 6. Järeldused
  • 6.1. Jahvatuspeenus määramine
  • 6.2. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine
  • 6.3. Tardumisaegade määramine
  • 6.4. Paindetugevus määramine
    • 6.4.1. Laboratoorsed/ õhukuivad
    • 6.4.2. 50 °C
    • 6.4.3. Niiske/ vee kohal
    • 6.4.4. Vee sees
  • 6.5. Survetugevuse määramine
    • 6.5.1. Laboratoorsed/ õhukuivad
    • 6.5.2. 500 °C
    • 6.5.3. Niiske/ vee kohal
    • 6.5.4. Vee sees
• 7. Kordamisküsimused