Esimene praks (2)

Materjalide absoluutse tiheduse, tiheduse ja poorsuse määramine
1. Töö eesmärk
Korrapäraste ning ebakorrapäraste kehade tiheduse ja poorsuse määramine.
2.Kasutatud materjalid
Kasutatud korrapärased kehad
1) keraamiline telliskivi
2) õõneskeraamiline telliskivi
Kasutatud ebakorrapärased kehad
1) graniit
2) silikaattellis
3. Töö käik
3.1 Korrapärased kehad
Korrapärased kehad mõõdeti joonlaua või nihikuga. Mõõtmise teel saadi iga keha igale küljele kolm mõõtu nine neist arvutati aritmeetilised keskmised (pikkus a, laius b ja kõrgus h).Mõõdetud keraamilise telliskivi ja õõneskeraamilise telliskivi andmed on tabelis 1.1.Ruumala arvutati kõikidele kehadele valemiga (1). Esines kehi, millel olid väljalõiked. Väljalõiked mõõdeti sarnaselt kehadele ja nende ruumala lahutati terve keha ruumalast. Kõik kehad kaaluti kaalul, saadi mass m. Tuginedes saadud andmetele (ruumala, mass) arvutati kõigi kehade tihedus valemiga (2). Tulemused on tabelis 1.2.
Valem (1)
V=a*b*h / 109
V- keha ruumala m3
a-keha pikkus mm
b-keha laius mm
h-keha kõrgus mm
Valem (2)
ρ = m / V
ρ – tihedus kg/ m3
m – mass kg
V – ruumala m3
3.2 Ebakorrapärased kehad
3.2.1 Graniit
Kuna graniidi poorsus on väike ja ta praktiliselt vett ei ima, kaaluti keha ruumala leidmiseks lihtsalt õhus(lihtsalt kaalule asetades) nine seejärel vees(riputati trossiga kaalu külge nii, et keha ise oli vee sees). Saadud kaks massi m ja m1 pandi valemisse (3) , saadi graniiditüki maht ehk selle ruumala. Valemiga (4) arvutati graniiditüki tihedus.
Teades, et graniidi absoluutne tihedus on 2670 kg/ m3. Valemiga (8) arvutati graniidi poorsus ja tulemused kanti tabelisse 1.4
3.2.2 Silikaattellis
Silikaattellis imab olulisel määral vett. Selleks, et leida ebakorrapärase keha tihedust sarnaselt graniiditükile, tuleb silikaaditükk kasta parafiini sisse.
Tehtu järjekord:
a) kaaluti kivitükk õhus, saadi mass m
b)kivitükk kasteti sulatatud parafiini, võeti sealt välja ja oodati kuni parafiin hangub
c)kaaluti keha koos parafiiniga õhus, saadi mass m1.
d)kaaluti kivitükk parafiiniga vees, saadi mass m2.
ρparafiin =930 kg/ m3
ρvesi =1000 kg/ m3
Pannes massid m1 ja m2 valemisse (5), saadi proovikeha ruumala koos parafiiniga. Kuna taheti tihedust arvutada silikaattellise tükile, tuleb parafiini ruumala saadud ruumalast lahutada. Selleks leiti valemi (6) abil parafiini ruumala ja valemiga (7) saadi silikaattellise tüki ruumala V.
Omadust imada vett nimetatakse poorsuseks, mida saab materjalile arvutada tema tiheduse ja absoluutse tiheduse kaudu valemi (8) kaudu. Tulemused on esitatud tabelis 1.3.
Tabelis 1.4 on toodud katsete tulemusel saadus graniidi tihedused ja neile vastavad poorsused.
Tabelis 1.5 on toodud katsete tulemusel saadud silikaattellise tihedused ja neile vastavad poorsused.
Tabelis 1.6 on toodud katsete tulemusel saadud keraamilise tellise tihedused ja neile vastavad poorsused.
Absoluutsed tihedused kasutatud materjalidele:
ρsilikaattellis = 2650 kg/ m3
ρkeraamiline_tellis =2650 kg/ m3
Valem (3)
V= (m – m1) / ρv
V -proovikeha ruumala m3
m -proofikeha mass õhus kg
m1 - proovikeha mass vedelikus kg
ρvesi - vee tihedus kg/m3
Valem (4)
ρ= m / V
ρ - keha tihedus kg/m3
m - keha mass kg
V - keha ruumala m3
Valem (5)
V1 = (m1 – m2) / ρvesi
V1 - proovikeha maht koos parafiiniga m3
m1 - proovikeha mass koos parafiiniga õhus kg
m2 - proovikeha mass koos parafiiniga vees kg
ρvesi -vee tihedus kg/m3
Valem (6)
Vp = ((m1 – m) / ρp )
Vp - parafiini ruumala m3
m1 - proovikeha mass koos parafiiniga õhus kg
m -kuiva proovikeha mass õhus kg
ρp - parafiini tihedus kg/m3
Valem (7)
V = V1 – Vp
V - keha ruumala m3
V1- keha ruumala koos parafiiniga m3
Vp - parafiini ruumala m3
Valem (8)
p = (1 – ρ0/ρ) * 100
p - materjali poorsus %
ρ0 - materjali tihedus kg/m3
ρ - materjali absoluutne tuhedus kg/m3
Tabel 1.1 Korrapäraste kehade mõõtmed
Jrk nr.
Materjali nimetus
Mõõtmed (mm)
Keskmised mõõtmed (m)
 
 
249
119
64,5
 
 
 
1
keraamiline telliskivi
249
118
65
0,249
0,118
0,065
 
 
250
118
64
 
 
 
 
õõneskeraamiline
telliskivi
248
120
64,5
 
 
 
2
249
119
64,5
0,249
0,119
0,0645
 
248
119
65
 
 
 
Tabel 1.2 Korrapäraste kehade andmete koondtabel
Jrk nr.
Materjali nimetus
Mõõtmed (m)
Mass [kg]
Ruumala [m3]
Tihedus [kg/m3]
a
b
h
1
keraamiline telliskivi *
0,249
0,118
0,065
3,704
0,00177
2090
2
õõneskeraamiline
0,249
0,119
0,0645
3,072
0,001911
1610
telliskivi
3
vahtpolüstüreen
0,149
0,149
0,0495
0,01382
0,001099
12,6
4
hekstruuder-
0,129
0,129
0,0503
0,02575
0,000837
30,8
polüstüreen
5
vahtpolüstüreen 2
0,149
0,149
0,0497
0,0346
0,001103
13,4
6
normaalbetoon
0,135
0,135
0,1344
5,876
0,002449
2400
7
laineline tsementkiudplaat
0,10045
0,208
0,00674
0,24
0,000141
1700
8
lubjakivi
0,05
0,0492
0,04998
0,314
0,000123
2550
9
mullbetoon
0,1002
0,1005
0,1007
0,8754
0,001014
865
10
koregeramsiitbetoon
0,146
0,1503
0,1498
2,138
0,003287
650
11
kivivill 1
0,065
0,136
0,19
0,0666
0,00168
39,7
12
kivivill 2 **
0,048
0,135
0,186
0, 2019
0,001733
168
13
puitlaastplaat
0,0978
0,098
0,0139
0,1155
0,000133
865
14
normaalbetoon 2***
vt. Lk 6
0,754
0,000299
2520
15
õõnessilikaattelliskivi
0,248
0,118
0,087
3,614
0,002546
1420
16
keraamiline tellis 2 ****
vt. Lk 6
3,664
0,001729
2120
Tabel 1.2 seletused
*kehast on tükk välja lõigatud. Tervest kivist on ära lõigatud 127,71 cm3
** keha ruumalast on maha lahutatud 32 cm3
***keha ruumala leidmine oli matemaatiliselt keeruline, leitud ruumala on ligikaudne , kuid meid rahuldava täpsusega
****keha ruumala leiti ¼ ringi ruumala (r=46,25) ja ristküliku 134,5x118 mm, paksus 64,5 mm.
Tabel 1.3 Ebakorrapäraste kehade andmed
Jrk. nr.
Materjali nimetus
Mass
õhus
g
Mass õhus parafiiniga g
Mass
vees g
Ruumala parafiiniga [cm3]
Parafiini ruumala cm3
Keha ruumala cm3
Tihedus kg/m3
Poorsus %
1
Graniit
54,7
34
20,7
2640
0,4
2
Silikaat
39,1
40,5
17,7
22,8
1,51
21,29
1840
30,6
Tabel 1.4 Graniidi tihedus ja poorsus

Jrk. nr.
Graniidi tihedus
kg/m3
Poorsus
%
1
2640
0,38
2
2630
0,75
3
2650
0,00
4
2630
0,75
5
2620
1,13
6
2660
0,00
7
2610
1,51
8
2630
0,75
Keskmine
2630,00
0,75
Tabel 1.5 Silikaattellise tihedus ja poorsus
Jrk. nr.
Silikaattellise tihedus
kg/m3
Poorsus
%
1
1740
34,34
2
1930
27,17
3
1975
25,47
4
1840
30,57
5
1760
33,58
Keskmine
1849
30,23
Tabel 1.6 Keraamilise tellise tihedus ja poorsus
Jrk. nr.
Keraamilise
tellise tihedus
kg/m3
Poorsus
%
1
2237
15,58
2
2203
16,87
3
2191
17,32
Keskmine
2210,33
16,59
Graafik 1.1 Materjalide tihedused
Järeldused
Allika [2] kohaselt on graniidi tihedus 2500-2700 kg/m3, katsetulemuste keskmine on 2630 kg/m3, ehk mahtus antud vahemikku.
Silikaattellise puhul, mille etteantud tihedusvahemik on 1700-1900 kg/m3, katsete põhjal tuli 1849 kg/m3 kohta.
Mullbetooni tihedusvahemik õpiku põhjal on 300-900 kg/m3, katsete tulemusel tuli 865 kg/m3.
Normaalbetooni tiheduseks on antud 1800-2500 kg/m3 kohta, katsetes tuli 2520 kg/m3.
Nelja eelneva materjali katsetatud tiheduste tõepärasus lubab eeldada, et ka ülejäänud katsete tulemused on lubatud normides.
Korrapärastest kehadest kõige tihedam oli lubjakivist valmistatud katsekeha, tiheduseks saadi 2550 kg/m3. Kõige väiksema tihedusega oli vahtpolüstüreen, 12-13 kg/m3 kohta.
Korrapäraste kehade tihedused on toodud graafikus 1.1
Ebakorrapärastest kivitükkidest olid tihedaimad graniidi tükid, tihedus oli keskmiselt 2630 kg/m3 (katsetulemuste vahemik oli 2610-2660 kg/m3). Kõige väiksema tihedusega olid silikaattellise tükid, näitajaks oli 1849 kg/m3 (katsetulemuste vahemik oli 1740-1945 kg/m3).
Poorsuse ja tiheduse omavahelist seost vaadeldes jääb silma, et mida tihedam on aine, seda väiksem poorsus. Seda võiski eeldada, kuna poorsus on pooride esinemine tahkes kehas ning poorid (õhuvahed aines) vähendavad tihedust.
Küsimuste vastused [1]
1. Milleks on vaja teada ehitusmaterjalide tihedust, mahumassi ja poorsust?
Tihedust, mahumassi ja poorsust on vaja selleks, et otsustada kus, mis otstarbel ja millistes tingimustes antud materjali kasutada. Nendest kolmest omadusest sõltuvad ka paljud teised materjali füüsikalised omadused(mass, soojusjuhtivus jne)
2. Millised ehitusmaterjalide omadused sõltuvad nende tihedusest, mahumassist või poorsusest? Tuua konkreetseid näiteid materjali omaduste sõltuvuse kohta absoluutsest tihedusest, tihedusest või poorsusest.
Tihedusest sõltuvad soojajuhtivus , tugevus, poorsus ja sellest materjalist valmistatud detaili või konstruktsiooni mass.
Poorsusest sõltub soojajuhtivus, veeimavus, külmakindlus ja tugevus.
Mida suurem on poorsus, seda väiksem on aine tihedus ja seda madalam on materjali tugevus.
Kasutatud materjalid

Raado, L. (2008). EPM 3500 EHITUSMATERJALID 1. osa. [www]
http://ehitustootlus.ttu.ee/
2. R.Otsman “Ehitusmaterjalid”, Tallinn “Valgus” 1976
7