Ehitusmaterjalide praktikum nr.1 (0)

1. Töö eesmärk:

Korrapäraste ning ebakorrapäraste kehade tiheduse ja poorsuse määramine.
Kasutatud materjalid: graniit , silikaattellis .

2. Kasutatud materjalide iseloomustus:

2.1 Töö esimeses pooles olid kasutusel korrapärased kehad.

2.2 Teises pooles uuriti ebakorrapäraseid kehi (graniidi-, silikaattelliskivi tükid).

3. Töö metoodika

3.1 Korrapäraste kehade katsemeetodi kirjeldus.

Korrapäraseid kehi mõõdeti joonalaua või nihikuga. Kehadel mõõdeti kõiki kolme külge kolm korda (a, b, h), seejärel arvutati iga külje jaoks keskmine mõõt. Mõõdeti väljalõigete suurused. Keskmiste mõõtude korrutisega arvutati keha maht valemiga (1) ning väljalõigetega kehade puhul lahutati sellest maha väljalõike suurus. Seejärel kaaluti kehad laboratoorsel kaalul täpsusega 0,01 g. Peale seda arvutatakse keha tihedus arvutusvalemiga (2). Mõõtmis – ja arvutustulemused on toodud tabelis nr. 1.1.
Valem 1.
V = a* b * h
V – keha maht [cm3]
a – pikkus [mm]
b – laius [mm]
h – kõrgus [mm]
Valem 2.
ρ = (m / V) * 1000
ρ – materjali tihedus [kg/m3]
m – proovikeha mass õhus [g]
V – proovikeha maht [m3]

3.2 Ebakorrapärase kujuga kehade katsemeetodi kirjeldus.

Ebakorrapärase kujuga kehade tiheduse määramiseks kaalutakse proovikeha nii õhus kui ka vedelikus . Kuna proovikeha mahu määramiseks on vajalik tema kaalumine vedelikus, sõltub edasine katsemetoodika valik materjali võimest imada vett. Graniit on ainuke, mis praktiliselt ei ima vett. Graniidi tiheduse määramiseks kaalutakse proovikeha õhus ja seejärel vees ning arvutatakse tema maht ja tihedus valemitega (3) ja (4). Silikaattelliskivi ja keraamilise telliskivi imavad vett, seetõttu tuleb vältida vedeliku imbumist kehasse hilisemal kaalumisel vees. Selleks kaetakse need parafiiniga 2 korda ja kaalutakse uuesti. Enne kui proovikeha vees kaalutakse lastakse parafiinikihil hanguda. Parafiiniga kaetud kehade mahu arvutamiseks kasutatakse valemeid (5), (6) ja (7) ning tihedus arvutatakse valem (4) abil.
Kõik tihedused ümardatakse 10 kg/m³- le, sest kõik tihedused on üle 1000 kg/m³. Mõõtmis- ja arvutustulemused on tabelis nr. 1.2.
Valem 3:
Vbr = (m – m1) / ρv
Vbr – proovikeha maht [cm3]
m – proofikeha mass õhus [g]
m1 – proovikeha mass vedelikus [g]
ρv – vedeliku tihedus [g/cm3]
Valem 4:
ρ = (m / Vbr) * 1000
ρ – keha tihedus [kg/m3]
m – keha mass [g]
Vbr – keha ruumala [cm3]
Valem 5:
V1 = (m1 – m2) / ρv
V1 – proovikeha maht koos parafiiniga [cm3]
m1 – proovikeha mass koos parafiiniga õhus [g]
m2 – proovikeha mass koos parafiiniga vees [g]
ρv – vee absoluutne tihedus [g/cm3]
Valem 6:
Vp = (m1 – m) / ρp
Vp – parafiini ruumala [cm3]
m1 – proovikeha mass koos parafiiniga õhus [g]
m – kuiva proovikeha mass õhus [g]
ρp – parafiini absoluutne tihedus (0,93) [g/cm3]
Valem 7:
V = V1 – Vp
V – keha maht [cm3]
V1 – keha maht koos parafiiniga [cm3]
Vp – parafiini maht [cm3]

3.3 Poorsuse määramine

Poorsuse määramiseks tuleb teada materjali absoluutset tihedust . Graniidi absoluutne tihedus on 2660 kg/m3, silikaattelliskivil 2650 kg/m3. Poorsuse arvutamiseks kasutatakse valmit (8). Iga materjali keskmised poorsused on toodud katsetulemuste koondtabelis.
Valem 8:
p = (1 – ρ0/ρ) * 100
p – materjali poorsus [%]
ρ0 – materjali tihedus [kg/m3]
ρ – materjali absoluutne tuhedus [kg/m3]
Töö tulemuste vormistamine
Tiheduse ja proosuse määramised koos vajalike arvutusvalemitega ning neis olevate suuruste desifreerimisega.

1. Katsetulemused .

1.1 Korrapärase kujuga proovikehade tiheduse tulemused.

V = a* b * h
ρ = (m / V) * 1000
Tabel nr. 2.1 Tabeli nimetus: Korrapärase kujuga ehitusmaterjalide tiheduse määramise katsetulemused
Jrk nr
Mat-i nr
Materjali nimetus
Mõõtmed [mm]
Mass [g]
Ruumala [cm3]
Tihedus [kg/m]
pikkus
laius
kõrgus
a
b
h
m
V
1
11
saepuruplaat
100,17
98,60
16,13
120,00
159,34
753,11
2
7
Kergbetoon
145,67
145,67
433,00
2122,20
9 187,73
230,98
3
23
kergkeraamika
64,83
152,67
152,00
805,60
1 504,48
535,47
4
15
Graniit
26,45
67,83
70,17
326,00
125,91
2 589,19
5
12
klaas
0,58
10,10
10,05
148,00
30,01
4 931,02
6
15
dolomiit
99,00
99,00
98,00
2 118,00
960,50
2 205,11
7
11
puitblastplaat
99,00
99,00
9,73
76,20
95,40
798,77
8
10
Saepurubetoon
149,00
148,00
148,00
2 280,00
3 263,70
698,59
9
26
klaasvill
103,00
141,00
19,53
24,00
283,68
84,60
10
2
Šamott-tellis
65,60
122,33
250,00
3 852,00
2 006,27
1 919,98
11
18
Kivivill
19,00
136,67
46,33
61,60
120,31
512,00
12
10
Saepurubetoon
145,00
148,00
144,00
2 278,00
3 090,24
737,16
13
4
betoon
135,00
135,00
133,67
2 442,00
2 436,08
1 002,43
14
19
Vahtpolüstüreen
148,00
147,00
49,57
1 079,00
1 078,37
1 000,58
15
20
Õõnes silikaattellis
246,00
118,00
87,00
3 612,20
2 525,44
1 430,33
16
 
männipuit
2,00
2,10
3,10
6,00
13,02
460 ,82
17
 
kipsplaat
20,10
1,20
30,00
534,00
720
737 ,8
18
19
mullpolüstrüreen
4,67
14,70
14,70
34,60
864,4
40,02
19
35
Õõnes keraamiline tellis
24,70
6,40
11,65
3 070,00
1849,5
1659,90
20
14
vahtklaas
40,67
142,00
90,00
68,00
519,72
130,84
21
15
Graniit
111,00
49,80
17,60
240,00
97,29
2 466,87
22
3
Õõnes keraamiline tellis
85,00
248,00
66,00
2 150,00
1 391,28
1 545,34
23
11
Puitlaastplaat
98,00
100,00
15,00
110,00
147,00
748,30
24
8
mullbetoon
151,00
149,00
151,00
2 236,00
3 397,35
658,16
25
 
teras
 
20,00
50,00
112,8 
15,70
7184,71
26
23
kergkeraamika
68,20
152,00
126,43
806,00
1 310,66
614,96
27
20
ekstruuderpolüstüreen
49,00
144,00
99,00
35,40
698,54
50,68
28
10
saepuru betoon
99,00
99,00
294,00
664,50
2 881,49
230,61
29
 
mullklaas
139,00
89,33
44,80
75,00
556,30
134,82
30
 
klaas
100,20
100,00
5,95
150,00
59,62
2 515,98
31
 
graniit
70,33
69,133
26,53
326,00
129,02
2 526,84
31
 
klaasvill
142
102
21,6667
24,8
313,82
79,03
31
 
silikaattellis
248
88
11,7
4740
2551,34
18 58,09

1.2. Ebakorrapärase kujuga kehade tiheduse ja poorsuse määramine.

1.2.1. Materjali poorsus on väike ja ta katse käigus praktiliselt vett ei ima.

Materjali nimetus: graniit.
-proovikeha mass õhus m=104,9 (g)
-proovikeha mass veel m1=45,3 (g)
-proovikeha maht Vbr=(m-m1)/ρv
-proovikeha tihedus ρ0 =(m/Vbr)*1000
Tabel 2.2. Ebakorrapärase kujuga mittepoorse ehitusmaterjali tiheduse ja poorsuse katsetulemused
 
 
 
 
 
 
Jrk nr
Mass õhus [g]
Mass vees [g]
Tihe-
dus [kg/m3]
Poorsus, p [%]
Keskmi-ne tihedus [kg/m3]
Keskmi-ne poorsus [%]
tihedus (kesk.-x)2
poorsus (kesk.-x)2
tihedus suhteline viga [kg/m3]
poorsus suhteline viga [%]
1
88,6
55,3
2 661
1,46
2525
6,47
18315,12
25,12
100,68
3,73
2
71,2
44,1
2 627
2,69
10399,71
14,26
3
94,6
58,9
2 650
1,86
15508,38
21,27
4
78,9
48,8
2 621
2,92
9203,56
12,62
5
76,4
47,3
2 625
2,76
10020,46
13,75
6
27,0
16,5
2 571
4,76
2125,33
2,92
7
113,8
70,5
2 628
2,66
10577,76
14,51
8
44,4
27,5
2 627
2,70
10381,91
14,24
9
109,0
67,5
2 627
2,72
10237,14
14,04
10
72,4
44,8
2 623
2,84
9576,80
13,14
11
102,6
63,3
2 611
3,31
7286,28
9,99
12
27,4
16,9
2 610
3,35
7089,05
9,72
13
567,0
35,0
1 066
60,53
2130250,63
2922,15
14
110,6
69,1
2 665
1,29
19525,30
26,78
15
21,2
13,0
2 585
4,25
3604,63
4,94
16
73,8
45,5
2 608
3,42
6797,44
9,32

1.3. Materjal on poorne ning mahu määramisel nõuab parafiiniga katmist.

-kuiva proovikeha mass õhus ilma parafiinita m=
-parafiiniga kaetud proovikeha mass õhus m1=
-keha maht koos parafiiniga Vp = (m1 – m) / ρp
-parafiini ruumalaVp = (m1 – m) / ρp
-keha maht V = V1 – Vp
-materjali tihedus ρ = (m / Vbr) * 1000
Tabel 2.3 Ebakorrapärase kujuga poorse ehitusmaterjali tiheduse ja poorsuse katsetulemused
Jrk nr
Mass õhus [g]
Mass õhus parafiiniga [g]
Mass vees parafiiniga [g]
Tihedus [kg/m3]
Poorsus, p [%]
Keskmine tihedus [kg/m3]
Keskmine poorsus [%]
tihedus (kesk.-x)2
poorsus (kesk.-x)2
tihedus suhteline viga [kg/m3]
poorsus suhtleine viga [%]
1
15,8
16,6
7,7
1 965
25,8
2030
23,39
4200,24
5,98
111,07
4,19
2
23
23,8
10,7
1 879
29,1
22776,23
32,43
3
13,4
14,7
9,6
3 620
-36,6
2526452,74
3597,65
4
28
28,8
13,2
1 900
28,3
17008,15
24,22
5
25,6
26,4
12,3
1 934
27,0
9306 ,42
13,25
6
19
19,6
8,9
1 890
28,7
19711,73
28,07
7
19,2
20,2
9,2
1 935
27,0
9115,43
12,98
8
9
9,4
4,8
2 158
18,6
16459,11
23,44
9
15,7
16,1
7,4
1 898
28,4
17314,14
24,66
10
27,4
28,2
13,1
1 924
27,4
11204,14
15,95
11
16,9
17,6
7,9
1 889
28,7
19937,57
28,39
12
32,7
33,8
15,1
1 867
29,6
26666,80
37,97
13
13,6
14
6,3
1 871
29,4
25378,65
36,14
14
24,2
25
11,1
1 856
30,0
30337,67
43,20
15
25,9
26
12,2
1 892
28,6
19178,31
27,31
16
15,3
16,2
7,6
2 005
24,4
644,49
0,92

Järeldus:

Ebakorrapärase kujuga kehade poorsused jäävad ette antud vahemikku: graniit 6,47% ±3,73(etteantud vahemik: 0,5 – 5%), silikaat telliskivi 23,39%±4,19 (etteantud vahemik: 20 – 35%) Kuna tulemused jäävad kõik etteantud vahemikesse, siis võib järeldada, et katse õnnestus. Korrapärase kujuga kehade tabelist on näha, et kõige suurema tihedusega on ehitusteras . Kõige väiksema tihedusega oli mullpolüstüreen.
Suure tihedusega ehitusmaterjalid on tugevamad, seetõttu on neid parem kasutada tugikonstruktsioonides. Väikese tihedusega materjale kasutatakse enamasti soojustusmaterjalidena. Neil on suurem poorsus, seega nad juhivad soojust paremini.
Kokkuvõtteks võib öelda, et katse tulemused olid usutavad.
Küsimuste vastused:
1. Milleks on vaja teada ehitusmaterjalide tihedust, mahumassi ja poorsust?
Tihedust, mahumassi ja poorsust on vaja selleks, et teada kus võib antud materjale kasutada, mis otstarbel ja millistes tingimustes. Nendest kolmest omadusest sõltuvad ka paljud teised materjali füüsikalised omadused.
2. Millised ehitusmaterjalide omadused sõltuvad nende tihedusest, mahumassist või poorsusest? Tuua konkreetseid näiteid materjali omaduste sõltuvuse kohta absoluutsest tihedusest, tihedusest või poorsusest.
Poorsusest sõltub materjali külmakindlus (lahtisest poorsusest), veeimavus, gaaside difusioon läbi materjali, tugevus ning sooja juhtivus . Poorsusest ja materjali tihedus tihedus on ka omavahel seotud: mida suurem poorsus, seda väiksem tihedus. Pooride suurusest sõltub vee olek ja liikumine poorides, mis põhjustab materjali püsivuse omaduste muutumist.
Näide: Terasel on väike poorsus, seega on ta külmakindlus suur. Vesi ei pääse pooridesse. Kui tersel oleks suur lahtine poorsus, siis läheks vesi tema lahtistesse pooridesse, külmuks, külmudes paisuks ja lõhuks materjali iga külmumisega.
Materjali tihedus on seotud poorsusega: mida poorsem, seda väiksema tihedusega. Tihedusest sõltuvad ka paljud teised materjali omadused: soojajuhtuvus, tugevus, mass mahuühiku kohta.
Näide: Teras on suure tihedusega, seega on tema mass mahuühiku kohta suur.
5