kips EL (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL    Ehitusmaterjalid  Laboratoorne töö nr 2  2020/2021  Kips  Rühm: EAEI31  Evelin Lass  192739    Tanel Tuisk                                  11. October 2020 


2    Sisukord    
1.   Töö eesmärk ................................................................................................................. 3  2.   Katsetatud materjalid .................................................................................................... 3  3.   Kasutatud vahendid ...................................................................................................... 3  4.   Katsemetoodika ............................................................................................................ 3  4.1 Jahvatuspeensuse määramine ..................................................................................... 3   4.2 Normaalkonsistentsi määramine ................................................................................ 4   4.3 Kipsitaigna tardumisaegade määramine .................................................................... 4   4.4 Paindetugevuse määramine ........................................................................................ 5   4.4 Survetugevuse määramine ......................................................................................... 5   4.5   Valemid ................................................................................................................. 5   5.   Katsetulemused ............................................................................................................. 7  5.1.   Ehituskipsi katsetuse tulemused ............................................................................ 7   5.1.1.  Jahvatuspeenuse määramine .......................................................................... 7  5.2.   Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine. ........................................................ 7   5.3.   Tardumisaegade määramine .................................................................................. 7   5.4.   Tugevusnäitajate määramine ................................................................................. 9   5.4.1.  Paindetugevus ................................................................................................ 9  5.4.2.  Survetugevus ................................................................................................ 10  6.   JÄRELDUSED .......................................................................................................... 13   7.   Kasutatud allikad ....................................................................................................... 15  


3    1.  TÖÖ EESMÄRK  Kipsi  jahvatuspeensuse,  normaalkonsistentsi,  tardumisaegade,  tiheduse  ja  tugevusnäitajate  määramine.  2.  KATSETATUD MATERJALID  •  Ehituskips - Knauf Baukips. Sisetingimustes kasutamiseks. Seguvee kulu valutöö jaoks  on 1 kg/0,65 l (töötlemisaeg 10-12 min), pahtlilabidaga tasandamiseks on seguvee kulu 1  kg/0,45 l (töötlemisaeg 5-6 min). Madalaim temperatuur töötamise ja kivistumise ajal on  +5 ºC.  Ehituskips on tahke aine, mis on väljakujunenud kristalse struktuuriga.    3.  KASUTATUD VAHENDID  Töös kasutati järgnevaid seadmeid:  •  jahvatusmasin ja sõel  •  Suttardi viskosimeeter  •  Vicat' aparaat  •  surve-paindemasin  •  kaal täpsusega 0,1g  4.  KATSEMETOODIKA  4.1 Jahvatuspeensuse määramine 
  Kipsi  jahvatuspeenus  määratakse  sõelumise  teel.  Selleks  kaalutakse  50  grammi  kipsi  ning  sõelutakse seda mehaaniliselt sõelal avaga 0,2x0,2 mm. Sõelumine loetakse lõpetatuks, kui käsitsi 


4    sõelumisel  läbib  1  minuti  jooksul  sõela  vähem  kui  0,05  grammi  materjali.  Jahvatuspeensus  väljendab sõelale jäänud kipsi ja kogu kipsi massi  suhet.  Tulemus  antakse 2 katse aritmeetilise  keskmisena.    4.2 Normaalkonsistentsi määramine    Kipsitaigen  on  saavutanud  normaalkonsistentsi,  kui  Suttardi  viskoosmeetril  jääb  pärast  silindri  ülestõstmist koogike piiridesse 180±0,5 mm. Normaalkonsistents väljendatakse veehulgaga (%)  kipsi massi suhtes.   Nõusse valatakse kindel kogus  (40-70% kipsi massist) vett. Seejärel  kallatakse sinna peale 300  grammi  kipsi  2-5  sekundi  jooksul.  Segu  segatakse  30  sekundi  jooksul  ühtlaseks  massiks  ning  seejärel valatakse Suttardi viskoosimeetri silindrisse, mille erinevad osad peavad olema eelnevalt  niisutatud.  45  sekundi  möödumisel  kipsi  vette  valamise  hetkest  tõstetakse  silinder  kiiresti  üles,  millest jääb koogike, mille diameeter tuleb mõõta. Kui koogikese läbimõõt ei vasta nõuetele, tuleb  katset korrata.    4.3 Kipsitaigna tardumisaegade määramine    Kipsitaigna  tardumisajad  määratakse  normaalkonsistentse  taigna  Vicat’  aparaadi  abil.  Selleks  võetakse  200  g  kipsi  ning  segatakse  see  normaalkonsistentsile  vastava  veehulgaga  ja  valatakse  koonilisse rõngasse 30 sekundi jooksul. Taigna ülejääk lükatakse pealt. Taigen pannakse Vicat’  aparaadi nõela alla ning nõel vastu taigna pinda. Nõela hakatakse kukutama iga 30 sekundi järel,  peale mida tuleb nõel puhtaks teha. Iga kukutamine toimub uues kohas, kusjuures uus koht ei tohi  olla lähemal kui 0,5 cm. Tardumise alguseks loetakse ajavahemikku kipsi vette valamisest kuni  momendini, mil nõel ei vaju enam läbi taignakihi alusplaadini. Tardumise lõpuks on ajavahemik  kipsi vette valamise hetkest kuni momendini, kui nõel ei tungi enam taignasse üle 1 mm. Taigna  tardumise kulgu kujutatakse graafiliselt teljestikus, kus horisontaalteljel on aeg ning vertikaalteljel  nõela vajumise sügavus.   


5    4.4 Paindetugevuse määramine    Painde- ja survetugevuse määramiseks valmistatakse normaalkonsistentsiga tainas, mis valatakse  vormidesse  mõõtmetega  40x40x160  mm,  nii  et  kokku  saadakse  3  proovikeha.  Proovikehade  tegemiseks võetakse 1200 g kipsi, mis valatakse 20 sekundi jooksul nõusse, kus on eelnevalt juba  normaalkonsistentsile  vastavas  koguses  vett.  Vorme  koputatakse  vastu  lauda  mõned  korrad,  et  proovikehi  tihendada.  Vormist  välja  ulatuv  osa  lõigatakse  ära.  Peale  seda  kui  esimesed  proovikehad on ära valatud, korratakse seda protsessi veel 2 korda, et tekiks 9 proovikeha. 3 neist  pannakse kuivatuskappi, 3 jäetakse toatingimustesse kivistuma ja 3 pannakse vette.   Paindetugevuse määramisel asetatakse proovikeha paindeseadme tugedele selliselt, et küljed, mis  olid vormides vertikaalselt, asetseksid paindeseadme tugedel horisontaalselt.   4.4 Survetugevuse määramine    Survetugevuse määramiseks kasutatakse hüdraulilist pressi. Katsekehadeks võetakse paindekatsel  tekkinud  6  poolikut  proovikeha.  Survetugevust  määratakse  ainult  kuivatuskapis  kuivatatud  ja  toakuivadel  proovikehadel.  Proovikehad  asetatakse  standardplaatide  vahele  ning  hakatakse  koormama kiirusega 1 N/mm 2 sekundis.  Survetugevuseks võetakse aritmeetiline keskmine neljast  paremast tulemusest, täpsusega 0,1 N/mm 2.      4.5 Valemid  Paindetugevus arvutatakse valemiga:          𝑹𝒑 = 𝒌⋅𝟑𝐏𝐥 𝟐𝐛𝐡𝟐      [N/mm2],        (1)  kus   𝑅𝑝 – paindetugevus, [N/mm²];              P – purustav jõud, [kN];    l – tugede vaheline kaugus, [mm];    b – proovikeha laius, [mm];    h – proovikeha kõrgus, [mm];    k – ülemineku koefitsient (k=1). 


6    Survetugevus arvutatakse valemiga:      𝑹𝒔 = 𝒌⋅𝑷 𝑭𝟎    [N/mm2],                  (2)  kus  𝑅𝑠 – survetugevus, [N/mm²];              P – purustav jõud, [kN];    F0 – survepindala, [mm 2];    k – ülemineku koefitsient (k=1).   
Pehmenemise koefitsient:   𝒌𝒑𝒆𝒉𝒎= 𝝈𝒊𝒎𝒎
𝝈𝒌𝒖𝒊𝒗  ,                                                          (3)  kus       𝑘𝑝𝑒ℎ𝑚 – pehmenemise koefitsent              𝜎𝑖𝑚𝑚- immutatud materjali survetugevus, [MPa]              𝜎𝑘𝑢𝑖𝑣- kuiva materjali survetugevus, [MPa].    Vee imavus massi järgi:  𝒘𝒌 = 𝒎𝟏−𝒎 𝒎 ⋅ 𝟏𝟎𝟎% ,                                                                   (4)      kus       𝑚1 – proovikeha mass veega immutatult, [g];              m – proovikeha mass kuivatatult, [g].     


7    5.  KATSETULEMUSED  5.1.   Ehituskipsi katsetuse tulemused  5.1.1.  Jahvatuspeenuse määramine  Kipsi kaalutis:  50 g.  Jääk sõelal: 6 g;  jahvatuspeensus: 12 %.  5.2.  Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine.  Kipsi kaalutis 300g.  Tabel 1. Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine.  Katse 
nr.  Vee 
hulk, % 
kipsi 
massist  Taignakoogi 
diameeter, 
cm  1  50  12.9  2  60  > 23  3  55  22.3  4  52  15,6/15,7  5  53  20,4/20,2    Taignakoogi diameeter oleks pidanud jääma 18 cm ± 0,5 cm piiridesse. Katse nr. 5 tulemus on  kõige ligilähedasem. Praktiliselt saadud tulemuses võis ebatäpsusi tekikkida taigna segamisel või  kipsipulbri osalisel möödavalamisel.    5.3.  Tardumisaegade määramine  Katse algus 00:00:00(h:min:sek).  Tardumise algus 00:28:00 (h:min:sek).  Tardumise lõpp 00:32:40 (h:min:sek).  Tardumisajad:  


8    algus  28 min  lõpp  32.44 min.  Tabel 2. Tardumisaegade määramine  Katse  nr.  Kella aeg  [h:min:sek]  Nõela  vajumis- sügavus  [mm]     Katse  nr.  Kella aeg  [h:min:sek]  Nõela  vajumis- sügavus  [mm]  1  28:00  40     26  56  4  2  29:00  35     27  31:02  4  3  15  34     28  05  4  4  21  32     29  10  3  5  26  34     30  14  2  6  31  32     31  18  2  7  34  30     32  25  2  8  39  28     33  29  2  9  46  28     34  33  2  10  50  27     35  37  2  11  54  29     36  41  2  12  58  26     37  44  2  13  30:04  23     38  48  1  14  07  20     39  51  1  15  12  16     40  56  2  16  15  20     41  32:01  2  17  20  22     42  06  1  18  24  6     43  09  1  19  27  4     44  14  1  20  31  7     45  17  1  21  35  6     46  21  2  22  39  5     47  26  2  23  42  6     48  30  2  24  48  12     49  34  2  25  52  7     50  40  1       


9    5.4.  Tugevusnäitajate määramine  Proovikehade vanus 7 ööpäeva.    5.4.1.  Paindetugevus  Tabel 3. Paindetugevuse määramine, kasutatud valemit 1.  Jrk  nr  Proovikeha 
kivistamise  tingimus  Proovikeha ristlõike  mõõtmed [mm]  Purustav  jõud  [kN]  Paindetugevus  b  h  Paindel  Üksik  [N/ 𝑚𝑚2]  Keskmine  [N/ 𝑚𝑚2]   1  Norm  40  40  2.70  6.35  6.10           2  40  40  2.55  6.00           3  40  40  2.55  6.00           1  Vees  40  40  1.05  2.50  2.40           2  40  40  1.00  2.30           3  40  40  1.05  2.50             Kasutades  valemit  2,  on  arvutatud  paindetugevus.  Telgede  vaheliseks  kauguseks  on  võetud 
100mm, proovikeha kõrguseks ja laiuseks 40mm     


10    5.5.  Survetugevus  Tabel 4. Survetugevuse määramine, kasutatud valemit 2.  Jrk nr  Proovikeha 
kivistamise  tingimus  Purustav jõud  [kN]  Survetugevus  Survel  Üksik  [N/ 𝑚𝑚2]  Keskmine  [N/ 𝑚𝑚2]   1  Norm  23  14.40  14.20  22  13.75  2  23  14.40  23  14.40  3  23  14.40  22  13.75  1  Vees  8  5.00  4.80  8  5.00  2  8  5.00  6  3.75  3  8  5.00  8  5.00    Survepind – 1600  𝑚𝑚2 [40 x 40 mm].       


11    5.6.  Veesisaldus kipskivis  Tabel 5. Proovikehade veesisaldus erinevatel kivistumistingimustel.  Jrk nr  Proovikeha 
kivistamise  tingimus  Proovikeha veesisaldus  Mass enne  kuivatamist [g]  Mass peale  kuivatamist   [g]  Veesisaldus [%]  1  Norm  72.6  60.2  20,60        2  45.8  37.8  21,16        3  49.2  40.8  20,59    Keskmine  20,8  1  Vees  72.4  46.4  56,03        2  75.8  49  54,69        3  80  51.6  55,5    Keskmine  55,5 


12    5.7.  Graafikud    Graafik 1. Tardumisaeg      Graafik 2. Kipsitaigna normaalkonsistents    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0:27:22 0:28:05 0:28:48 0:29:31 0:30:14 0:30:58 0:31:41 0:32:24 0:33:07 N õ ela  vaj u m is e  sü gav u s  [m m ] Kellaaeg [h:min:sek] 0 5 10 15 20 25 60 55 53 52 50 Taignakoogi diameeter [cm] Ve e  sis ald u s  [% ]


13    6.  JÄRELDUSED   Ehitusmaterjalide  praktikumi  raames  uurisime  ehituskipsi.  Määrasime  jahvatuspeensust,  normaalkonsistentsi, niiskusisalduse muutust erinevates tingimustes ning painde- ja survetugevust.  Materjali katsetasime nii vees kui ka normaaltingimustel.  Esialgul uurisime laboris kipsi jahvatuspeenust. Kipsi jahvatuspeenus on oluline sideaine nii vee  reageerimise aktiivse reaktsioonipinna tagamise seisukohalt kui ka segu plastsuse vajalike  väärtuse saavutamise seisukohalt. Kõrge jahvatuspeensus tähendab suuremat tugevust. Kipsi  jahvatuspeenuse määramiseks võetud 50 grammist kipsist jäi mehaanilise sõelumise lõpul  jääk  sõelale keskmiselt 6 g, kipsi jahvatuspeenus on seega 12 % (kipsi esialgsest massist). Katse  tulemusena võib öelda , et meie poolt kasutatud kips on eriti suure jahvatuspeensusega.     Järgmisena hakkasime tegelema kipsitaigna normaalkonsistentsi määramisega. Tehtud sai viis  katset, kuid siiski ei saadud soovitud tulemust (diameetriga 18 cm ± 0,5 cm). Antud viga võis  esineda seetõttu, et katsetel oli lisatud kipsile kas liiga palju või liiga vähe vett, samuti  kipsipulbri valamisel tulenev kipsipulbri kadu võis katse nurjuda. Edaspidistes arvutustes  kasutasime varasemates katselaborites saadud tulemusi, mis jäid normaalpiiridesse. Mida  rohkem vett lisada kipsipulbrile, seda väiksem on ka kipsi tugevus. Et saavutada kipsi tugevus,  aurutatakse segust vett välja. Meie laboris seisid proovikehad nädal aega toatemperatuuril enne  tugevuskatsete läbiviimist.    Kipsitaigna tardumisaegade määramiseks võeti 300 g kipsi ja eelnevalt leitud  normaalkonsistentsele taignale vastav veehulk, mille seguga leitakse selle koguse kipsitaigna  tardumiseks vajalik aeg – 32:40 (min:sek). Kipsitaigna tardumine võttis liiga kaua aega, mis on  võib-olla tingitud kipsi kvaliteedist, liiga suurest veehulgast või ebatäpsetest mõõtmistest.  Kirjanduses tuuakse välja, et kipsi tardumine ei tohi alata enne 4 minutit ja peab lõppema enne  30 minutit.      Järgmiseks tegevuseks oli eelnevas praktikumis valatud proovikehade tugevusnäitajate  määramine. Painde- ja survetugevuse määramisel viidi läbi katseid nii märja kui ka 


14    normaalkonsistentsiga proovikehaga. Kipsi paindetugevus normaalkonsistentsiga blokil saadi  keskmiselt 6.10 N/mm2 . Vees seisnud keha paindetugevus oli aga ligi 2.5 korda väiksem saadud  tugevusest 2.40 N/mm2 .   Survetugevuse määramist tehti samuti nii märja kui ka kuiva proovikehaga. Tulemuseks saadi  vastavalt 4.80 N/mm2  ning 14.20 N/mm2. Saadud tulemused erinevad teineteisest samuti ligi 3  korda. Katsetulemuste järeldusena võime öelda, et mida väiksem on niiskussisaldus kipsis, seda  suuremad on ka materjali tugevusnäitajad. Laboris jäid katsetamata kuivatuskapis seisnud  proovikehad, kuid juba läbiviidud katsete tulemustest võime järeldada, et sellistel proovikehadel  oleksid olnud kõige suuremad tugevusnäitajad.  Keskmiste tulemuste põhjal on kipsi pehmenemise koefitsient Kpehm=0.34. Kui pehmenemise  koefitsient jääb alla 0.8, siis antud materjali ei tohi kasutada kandvates konstruktsioonides.    Laboratoorsed katsetused lõpetasime kipsi veesisalduse määramisega. Proovikehade kivistamise  tingimusteks olid normaaltingimus ning vees olevad proovikehad. Esialgu mõõdeti antud  proovikehade kabariidmõõtmed ning massid (vt. tabel 5). Seejärel viidi proovikehad 7 päevaks  kuivatuskappi, et nendes olev vesi välja auruks. Esialgu normaaltingimustes olnud proovikeha  veesisalduseks saadi keskmiselt 20.8% massi järgi. Vees olnud proovikehadel oli selleks  näitajaks aga 55.5%. Seega võib järeldada, et kõrgema veesisaldusega kehadel olid halvemad  tugevusnäitajad ja seda oli ka oodata.   
  7.  KORDAMISKÜSIMUSED    7.1.1.  Millised on ehituskipsi põhilised positiivsed ja negatiivsed omadused?  Ehituskipsi põhilised positiivsed omadused on lihtne töötlemine, vähe töökulu nõudev  viimistlemine, kipstooted on suhteliselt kerged ja mittepõlevad, kiire tardumine ja kivistumine,  kõrge sulamistemperatuur.  Peamised negatiivsed omadused on haprus, väike tugevus, tundlikkus niiskuse suhtes (juba  RH=60% juures algab kipstoodete pehmenemine ja tugevuse langus). 


15    7.1.2.  Kus kasutatakse kipssideaineid?  Kipssideaineid kasutatakse vaheseinaplaatide, paneelide, vahelaeplokkide,  kipskuivkrohvplaatide ja mitmesuguste kipsplaatide valmistamisel. Sideainena kasutatakse neid  mitmesuguste kipskrohvide jt ehituses kasutatavate segude valmistamiseks (portlandtsement).   Kõrgetemperatuursetest kipssideainetest valmistatakse tehismarmorit ja valatud põrandaid.  Kipssideaineid  kasutatakse  keraamikast  ja  portselanist  vormide  valmistamiseks,  kasutatakse  ka  meditsiinis.      8.  KASUTATUD ALLIKAD  •  Raado,  L.-M.,  Liisma,  E.,  Tuisk,  T.,  &  Põldaru,  M.  (2020).  Ehitusmaterjalid,  Loengukonspekt.  •  Knauf. (2018). Ehitussegude kataloog 2018.  •  http://www.ttu.ee/public/l/lembi-merike- raado/EPM0020/Kipssideained/Kipsideained_2009.pdf