Ehitusmaterjalide laboriaruanne (0)

TÖÖ NR.1
MATERJALIDE TIHEDUSE, NÄIVTIHEDUSE, TÜHIKLIKKUSE MÄÄRAMINE
1. Korrapärase kujuga materjali tiheduse määramine
Materjali tiheduseks nimetatakse loomuliku struktuuriga materjali (koos pooride ja
tühemikega) mahuühiku massi.
Ehitusmaterjalide tihedus γ0 määratakse keha massi ja mahu suhtena [kg/m3], Valem 1:
γ0 = G/V0 *1000 [Valem 1.]
kus G - proovikeha mass õhus [g]
V0 – proovikeha maht [cm3]
Eritingimuste puudumisel kasutatakse tiheduse määramiseks 105°C juures püsiva massini
kuivatatud korrapärase kujuga kehasid.
Korrapärase kujuga keha maht V0 arvutatakse keha geomeetrilistest mõõtmetest lähtudes. Iga mõõde arvutatakse kui aritmeetiline keskmine kolmest mõõtmistulemusest.
Mõõtmistäpsuseks on 0,1 mm. Siin kasutasin valemeid:
V=a*b*h
ja
V=п*r2*h
Proovikeha mass õhus G määratakse kaalumise teel.
Töö tulemuste vormistamine
Proovikeha nr.
Materjli nimetus
Proovikeha mõõtmed [mm]
Proovikeha
maht
[cm3]
Proovikeha
mass
[g]
Tihedus
[γ0]
[kg/cm3]
a
b
H
1
Teras
10
10
53
5,3
42
7924,5
2
Kuusk
40
39
60
93,6
41,1
439,1
3
Mänd
38
39
60
88,92
44
494,8
4
Fibo 3
39
39
159
241,839
155,6
643,4
5
Aeroc
40
41
162
265,68
137,5
517,5
6
Klaasvill
135
50
205
1383 ,75
51
36,9
7
Asfalt
r=25
50
98,125
240,3
2448,9
8
Kärgtellis (savi)
119
88
250
2618
3835
1464,9
9
Silikaattellis
120
63
250
1890
3840
2031 ,7
10
Betoon
149
149
149
3307,949
7650
2312,6
11
Fibroliit
155
150
55
1278 ,75
490
383,2
12
Dolomiit
98
98
15
144,06
372,2
25836
13
Vahtplast EPS
80
155
25
310
7,3
23,5
14
Vahtplast XPS
120
110
50
660
26
39,4
15
Klaas
150
150
5
112,5
215,2
1912,9
16
Kips
188
188
12
424,128
316,5
746,2
17
Kivivill
45
95
45
192,375
25,7
133,6
18
Õõnessilikaat
90
118
250
2655
3690
1389,8
19
Savitellis
65
245
85
1353,625
2890
2135,0
20
Kõva puitkiudplaat
78
118
8
73,632
53
719,8
2. Korrapäratu kujuga materjali tiheduse määramine
Ebakorrapärase kujuga proovikeha mahu määramisel kasutatakse Archimedese seadusel põhinevat hüdrostaatilist kaalumist.
Proovikeha maht V0 [cm3] leitakse proovikeha kaalumise teel õhus ja vedelikus , ja
arvutatakse valemiga 2:
V0 =G – G1/ γv , [Valem 2.]
kus G - proovikeha mass õhus [g]
G1 - proovikeha mass vedelikus [g]
γv - vedeliku tihedus [g/cm³]
Kuna proovikeha mahu määramiseks on vajalik tema kaalumine vedelikus, sõltub edasine katsemetoodika valik materjali võimest imada endasse vett.
Meetod 1. Kui materjali poorsus on väga väike ja ta katse käigus praktiliselt vett ei ima, siis kaalutakse proovikeha õhus, seejärel vees ning arvutatakse tema maht ja tihedus.
Meetod 2. Määratakse kuiva proovikeha mass õhus [G]. Et vältida vedeliku imbumist
kehasse hilisemal kaalumisel vees, kaetakse ta parafiiniga ja kaalutakse uuesti [G]1.
Parafiiniga katmisel kastetakse keha 2-3 korral sulatatud parafiini . Peale igakordset kastmist tuleb lasta parafiinikihil hanguda. Parafiiniga kaetud keha kaalutakse vees [G2].
Lähtudes Archimedese seadusest, määratakse keha maht koos parafiiniga [cm3] kasutades
valemit 4:
V1= G1 – G2/ γv , [Valem 4.]
kus G1 - keha mass koos parafiiniga õhus [g]
G2 - keha mass koos parafiiniga vedelikus [g]
γv – vee absoluutne tihedus [g/cm3]
Parafiini ruumala [cm3]
Vp= G – G1/ γp [Valem 5.]
kus G - kuiva proovikeha mass õhus ilma parafiinita [g]
γp = 0,93 g/cm3
Keha maht [cm3]
V0=V1-Vp [Valem 6.]
Keha tihedus γ0 [kg/m3] arvutatakse valemist :
γ0 = G/V0 *1000 [Valem 1.]
Töö tulemuste vormistamine
1. Materjali poorsus on väike ja ta katse käigus praktiliselt vett ei ima.
Materjali nimetus messing
- proovikeha mass õhus G = 77,6[g]
- proovikeha mass vees G1 = 68,2[g]
- proovikeha maht V0 = 9,4 [cm3]
- proovikeha tihedus γ0 = 8255,32 [kg/m3]
2. Materjal on poorne ning mahu määramisel nõuab parafiiniga katmist.
- kuiva proovikeha mass õhus ilma parafiinita G = 58,1[g]
- parafiiniga kaetud proovikeha mass õhus G1= 60,1[g]
- parafiiniga kaetud keha mass vedelikus G2 = 31[g]
- keha maht koos parafiiniga V1 = 29,1[cm3]
- parafiini ruumala Vp = 2,15[cm3]
- keha maht V0 = 26,95[cm3]
- materjali tihedus γ0 = 2155 ,84[kg/m3]
3. Liiva ja killustiku puistetiheduse määramine
Puistetiheduse määramiseks kasutatakse silindrikujulist anumat, mille kõrgus võrdub
läbimõõduga. Liiva puistetiheduse määramiseks kasutatakse 1-liitrilist anumat. Killustik,
mille tera ülemine mõõde on kuni 10, 20, 40 ja enam mm, kasutatakse anumat mahuga
vastavalt 5liitrit.
Kuivatatud täitematerjal puistatakse anumasse 10 cm kõrguselt kuhjaga, tasandatakse ja
kaalutakse.
Puistetihedus γ0L [kg/m3] arvutatakse valemiga 6:
γ0L = G/ V0 , [Valem 6]
kus G – liiva mass [g]
V0- anuma ruumala, [cm3]
Puistetihedus määratakse kaks korda, kusjuures iga kord võetakse uus kogus liiva. Erinevus kahe määramise vahel ei tohi olla suurem kui 20kg/m3. Suuremate erinevuste korral viiakse läbi veel kolmas määramine ja arvutatakse aritmeetiline keskmine kahest lähimast tulemusest.
Töö tulemuste vormistamine
Liiv
- liiva mass esimest korda G1 = 1524[g]
- anuma ruumla V0 = 1060[cm3]
- liiva puistetihedus γ0L= 1437,7[kg/m3]
- liiva mass teist korda G2 = 1520[g]
- anuma ruumla V0 = 1060[cm3]
- liiva puistetihedus γ0L= 1433,9[kg/m3]
- liiva puistetiheduste keskmine γ0L= 1435,8[kg/m3]
Killustik
- killustiku mass G = 6440[g]
- anuma ruumla V0 = 5000[cm3]
- killustiku puistetihedus γ0L= 1228 [kg/m3]
4. Liiva näiva tiheduse (terade tihedus) määramine
Kuivatatud liiva keskmisest proovist, mis on läbinud sõela avaga 5 mm, kaalutakse 200-300g. See liiv puistatakse 500-ml mensuuri , kuhu on eelnevalt valatud 250 ml vett. Liivaterade ruumala määratakse mensuuri lugemite vahena.
Liiva näiv tihedus γL [kg/m3] arvutatakse valemist 7:
γL = G/V1- V2 , [Valem 7]
kus G- proovi mass, [g]
V1- vee ruumala mensuuris, [cm3]
V2- vee ja liiva ruumala mensuuris, [cm3]
Erinevus kahe määramise vahel ei tohi olla suurem kui 20 kg/m3. Suuremate erinevuste korral viiakse läbi
Töö tulemuste vormistamine
Vee ruumala mensuuris V1 = 250[cm3]
Vee ja liiva ruumala mensuuris V2 = 350[cm3]
Proovi mass G = 246[g]
Liiva näiv tihedus γL = 2460[kg/m3]
5. Liiva tühiklikkuse arvutamine
Liiva tühiklikkus arvutatakse puistetiheduse ning näiva tiheduse põhjal valemist 8:
pL = (1- γ0L/γL)*100[%] , [Valem 8]
kus γ0L - liiva puistetihedus, [kg/m3]
γ0 - liiva näiv tihedus, [kg/m3]
Töö tulemuste vormistamine
Liiva tühiklikkus pL = 41,6[%]
TÖÖ NR.2
MATERJALIDE ERIMASSI MÄÄRAMINE
1. Kivimaterjal
Töö käik
1. Kuivatada proovikeha püsiva kaaluni 105°C juures
2. Peenestada kuivatatud kivitükk pulbriks
3. Sõeluda pulber läbi sõela 900 ava/cm2
4. Kaaluda tühi mõõtpudel G1= [g]
5. Pool pudelit täita sõelutud pulbriga
6. Kaaluda mõõtklaas uuesti G2= [g]
7. Leida pulbri mass valemi 1. abil G = G2- G1= [g] [Valem 1.]
8. Valada pulbrile peale vedelikku, mis ei anna keemilist reaktsiooni kindla mahupiirini.
9. Kaaluda mõõtklaas uuesti G3= [g]
10. Leida pudelis oleva vedeliku ruumala valemi 2. abil
Vv =G3 – G2/ γv [cm3] [Valem 2.]
γv - vedeliku erimass ; vesi=1,0; petrool=0,8
11. Leida pudelis oleva pulbri absoluutmaht valemi 3. abil
V= Vp-Vv = [cm3] [Valem 3.]
Vp- pudeli ruumala 100 [cm3]
12. Leida erimass valemi 4. abil
γ = G/V[g/cm3] [Valem 4.]
2. Vedelik
Töö käik
1. Kaaluda tühi mõõtklaas G1= [g]
2. Täita mõõtklaas uuritava vedelikuga kindla mahupiirini V= [cm3]
3. Kaaluda mõõtklaas koos vedelikuga G2= [g]
4. Leida vedeliku mass valemi 1. abil G= G2-G1= [g]
5. Leida erimass valemi 4. abil γ = G/V[g/cm3]
Töö tulemuste vormistamine
Kivimaterjal
1. Tühi mõõtpudel G1= 48[g]
2. Pulbriga mõõtpudel G2= 134[g]
3. Pulbri kaal G= 86[g]
4. Mõõtpudel pulbri ja vedelikuga G3= 198[g]
5. Vedeliku ruumala Vv= 64[cm3]
6. Pulbri absoluutmaht V= 36[cm3]
7. Pulbri erimass γ= 2,39[g/cm3]
Vedelik
1. Tühi mõõtklaas G1= 358[g]
2. Mahupiir V= 500[cm3]
3. Mõõtklaas vedelikuga G2= 854[g]
4. Vedeliku kaal G= 496[g]
5. Vedeliku erimass γ= 0,99[g/cm3]
MATERJALI VEEIMAVUSE ARVUTUS
Veeimavus on materjali võime imada endasse vett kui ta on vahetus kokkupuutes veega.
Töö käik:
1. Mõõta proovikeha a= [cm]
b= [cm]
c= [cm]
2. Leida proovikeha ruumala V0= [cm3]
3. Kuivatada proovikeha kuivatuskapis püsiva kaaluni t°= 105±5°C
4. Kaaluda kuivatatud proovikeha Gk= [g]
5. Asetada proovikeha immutusvanni. 1/3 proovikehast on vees 24h
6. 24h möödudes valada vett juurde, et 2/3 proovikehast oleks vees, hoida 24h.
7. 48h möödudes valada vett juurde nii, et proovikeha pealispind jääb veest välja
ja hoida 24h.
8. 72h möödudes proovikeha veest välja võtta ning vesi pealt ära pühkida.
9. Kaaluda märg proovikeha Gm= [g]
10. Leida proovikeha kaaluline veeimavus Bk = Gm- Gk/ Gk*100= %
11. Leida proovikeha mahuline veeimavus Bm = Gm- Gk/ V0*100= %
12. Leida kuiva materjali tihedus γ0k = Gk/ V0 = [g/cm3] = [kg/m3]
13) Leida märja materjali tihedus γ0m = Gm/ V0 = [g/cm3] = [kg/m3]
Töö tulemuste vormistamine
Materjali nimetus
Proovi-keha mõõdud
[mm]
Ruum-ala
[cm³]
Kuivatatud proovikeha
[g]
Märg proovi-keha
[g]
Kaaluline veeimavus
[%]
Mahuline veeimavus
[%]
Kuiv tihedus
[kg/m³]
Märg tihedus
[kg/m³]
Savi-
tellis
250 × 120 × 65
1950
3600
3950
9,72
17,95
1846,2
2025
Puit-
klots
50 × 50 × 150
375
110
270
69
20
426
720
Paekivi
d = 50,
h = 50
98,17
245
255
4,08
10,19
2495,7
2507,5
Silikaat -
tellis
250 × 120 × 88
2640
5100
5600
9,8
18,9
1931 ,8
2121,2
Betoon
20 × 20 × 20
8000
18400
19100
3,8
8,75
2300
2387,5
TÖÖ NR.3
PUIDU SURVETUGEVUSE MÄÄRAMINE PIKI KIUDU
Survetugevuse määramiseks kasutatakse proovikehasid ristlõike mõõtmetega 40 ×40 mm ja pikkusega kiu suunas 60 mm.
Proovikeha ristlõike mõõtmed mõõdetakse veaga mitte üle 0,1 mm. Katsetamisel
koormatakse proovikeha ühtlaselt ja sellise kiirusega, et ta puruneks 1 ± 0,5 minuti pärast
peale koormamise algust.
Survetugevust arvutatakse valemiga 1:
Rs= Pmax/ab [kg/cm2] [Valem 1.]
kus Pmax- purustav koormus, [kg]
a, b - ristlõike mõõtmed, [cm]
Peale katsetamist määratakse proovikeha niiskussisaldus. Saadud survetugevus arvutatakse ümber standardniiskusele, kui proovikeha niiskussisaldus on alla hügroskoopse piiri (≈30%) kasutatakse valemit 2
Rs,12 = Rs,w [1+α(w – 12) [Valem 2.]
kus α - parandustegur, αmänd = 0,05; αkuusk = 0,04; αkask = 0,05
Rs,w - survetugevus niiskussisaldusel w %, kg/cm2.
Töö tulemuste vormistamine
1. Puidu liik: mänd
2. Survetugevuse määramine piki kiudu
Proovikeha nr.
Ristlõike mõõtmed, cm
Ristlõike pindala, cm2
Purustav jõud, kg
Niiskuse sisaldus, %
Survetugevus
Rs,12
N/mm2
1
3,8*3,9
14,82
9352
10
0,05
55,34
2
3,9*3,9
15,21
8851
9,1
0,05
49,75
3
3,9*3,9
15,21
9018
9,6
0,05
52,17
Survetugevuse keskmine Rs,12 = 52,42 [N/mm2]
TÖÖ NR.4
METALLIDE OMADUSTE MÄÄRAMINE
1. Terase tõmbekatse
Seisneb pulgakujulise proovikeha pooleks rebimises jõuseadme abil.
Ühe katsega leitakse 3 näitajat: * voolavuspiir
*piir- ehk tõmbetugevus
*suhteline pikenemine
Jõuseade fikseerib Pv ja Pmax kg või N
Katse käik
Enne katset ära mõõta proovikeha läbimõõt- d ja pikkus- l ning pärast katset mõõta l1.
Saadud andmete põhjal leitakse:
* pulga ristlõike pindala
F = πd2/4 [cm2] [Valem 1.]
*voolavuspiir
σv = Pv/F [kg/ cm2; MPa] [Valem 2.]
*piir- ehk tõmbetugevus
σmax = Pmax/F [kg/ cm2; MPa] [Valem 3.]
*suhteline pikenemine
δ = l1 – l/l * 100% [Valem 4.]
Proovikeha andmed
d = 0,58 cm
l = 5,80 cm
l1 = 7,20 cm
Pv = 770 kg
Pmax = 1150 kg
Töö tulemuste vormistamine
1. Pulga ristlõike pindala F= 0,26[cm2]
2. Voolavuspiir σv = 2961,5[kg/cm2]
3. Tõmbetugevus σmax = 4423,1[kg/cm2]
4. Suhteline pikenemine δ= 24,1[%]
5. Terase mark c 44/29
2. Metalli kõvadus
Metallide kõvadust määratakse Brinelli meetodiga.
Katse käik
1. Leida kuulile mõjuva jõu suurus valemiga 5.
P = k * D2 = [kg], [Valem 5.]
kus D kuuli läbimõõt [mm]
D= 2; 3; 5; 7;10 mm
k- koefitsent , mis sõltub metallist
mustad metallid k= 30
värvilised metallid k= 10
eriti pehmed metallid k= 2,5
2. Pärast katset mõõdetakse ära tekkinud jäljendi läbimõõt d kümnendiku mm täpsusega.
3. Leida kõvadus HB valemiga 6.
HB = P/F = 2P/π*D[D – (D2 - d2)0,5] = [kg/mm2] [Valem 6.]
4. Terase puhul on kõvadus ja tõmbetugevus enam-vähem kindlas seoses
σmax ≈ 0,35* HB = [kg/mm2] = [kg/cm2] [Valem 7.]
5. Määrata tabeli järgi terase mark.
Töö tulemuste vormistamine
1. Kuulile mõjuv jõud P= 750[kg]
2. Jäljendi läbimõõt d = 2,5[mm]
3. Kõvadus HB = 142,59[kg/mm2]
4. Tõmbetugevus σmax = 4990,65[kg/cm2]
5. Terase mark c 46/33
3. Löögisitkus
Määratakse kõige sagedamini Charpy- meetodiga.
l- pendli pikkus (m) konstantne suurus l=0,535m
Q- pendli mass (kg) konstantne suurus Q=5,717 kg
α- langusnurk
β- tõusunurk
Katse käik
1. Leida proovikeha ristlõike pindala sälgu kohalt
F = b*c [cm2] [Valem 8.]
2. Määrata α
3. Määrata β
4. Leida proovikeha purustamiseks kulunud tööhulk
A = Q* l(cos β − cos α ) = [kg*m] [Valem 9.]
5. Leida eritöö ühe pinnaühiku kohta
A = A/F = [kg*m/cm2] [Valem 10.]
Töö tulemuste vormistamine
1. Proovikeha ristlõike pindala F= 0,7[cm2]
2. Langusnurk α = 130°
3. Tõusunurk β = 130°
4. Tööhulk A = 4,11[kg*m]
5. Eritöö a = 5,9[kg*m/cm2]
6. Järeldus terase sitkusele keskmisest nõrgem teras.
Ehitusmaterjalide laboriaruanne
Õppeaines: EHITUSMATERJALID
Ehitusteaduskond
Õpperühm: EI-11
Juhendajad: lektor Sirle Künnapas
Tallinn 2010