Kipsi protokoll (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Ehitusmaterjalid Laboratoorne töö nr.3 2021 Kipssideainete katsetamine


1. Töö eesmärk Antud   töö   eesmärk   on   määrata   kipsi   jahvatuspeenus,   kipstaigna   normaalkonsistents   ja
tardumisajad ning tardunud kipsi proovikeha painde- ja survetugevus. 2. Kasutatud materjalid Töös kasutati ehituskipsi Baugips – tootja Knauf SIA. 3. Kasutatud vahendid Töös kasutati järgnevaid seadmeid/vahendeid:  Elektrooniline kaal – täpsus 0,1g  Vicat’ aparaat – täpsus 1 mm  Hüdrauliline survepress purustava survejõu mõõtmiseks – täpsus 1kN  Hüdrauliline survepress purustava paindejõu mõõtmiseks – täpsus 0,05kN  Nihik – täpsus 0,2mm  Stopper  Sõelad eri tihedustega  Suttardi viskosimeeteri silinder  Press paindetugevuse määramiseks  Kuivatuskapp 50oC 4. Katsemetoodika
4.1 Jahvatuspeenuse määramine Antud töös leidis jahvatuspeenuse õppejõud, kes kasutas kipsi sõelumiseks vibrolauda, mille 
peal oli sõel. Allpool toodud ka standardprotseduur. Standardprotseduur kipsi jahvatuspeenuse määramiseks: 1. Kips kuivatatakse 40 ± 2°C juures püsiva massini. 2. Kuivatatud kipsist kaalutakse proov 50 g ± 5% ning asetatakse 200 µm sõelale. 3. Sõela hoitakse ühes 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°. 4. Sõelumist jätkatakse kuni 1 min jooksul ei läbi sõela rohkem kui 0,4 g kipsi. 5. Sõelutakse veel 3 minutit, siis pühitakse sõelale sõela raami sisekülgedele jäänud 
kips. 6. Sõelumist jätkatakse kuni 1 min jooksul ei läbi sõela rohkem kui 0,2 g kipsi. 7. Sõela alumisel küljel olev kips eemaldatakse pintsliga. 8. Kaalutakse sõelale jäänud jääk täpsusega vähemalt 0,1 g.


Jahvatuspeenust   väljendab   sõelale   jäänud   materjali   hulk   protsentides   sõelumiseks   võetud
esialgsest massist.  Näide (kipsi jahvatuspeenuse arvutamine): Jahvatuspeenus =  5,2 g 50,1 g ∗ 100 %=10,4 % 4.2 Kipstaigna normaalkonsistentsi määramine Kipsitaigen loetakse normaalkonsistentseks, kui Suttardi viskosimeetri silindri ülestõstmisel
moodustub koogike diameetriga 180  ±  5 mm. Normaalkontsistents väljendatakse vajaliku
veehulgaga   protsentides   kipsi   massi   suhtes.   Normaalkontsistents   avaldab   mõju   nii   kipsi
tardumisajale kui ka tugevusele. Katsekäik: 1. Eelnevalt niisutatud nõusse valatakse vajalik hulk vett (50-70% kipsi massist).  2. Vette valatakse 2-5 sekundiga 300 g kipsi ning segatakse see 30 sekundi jooksul
homogeenseks massiks.  3. Pärast segamise lõpetamist valatakse kipsitaigen Suttardi viskosimeetri silindrisse,
mille   sisepind   ja   alusklaas   peavad   olema   eelnevalt   niisutatud   (kipsitaigna   ülejääk
lõigatakse maha, näiteks pahtlilabidaga).  4. 45 sekundi möödumisel kipsi vettevalamise momendist tõstetakse silinder kiiresti
vertikaalselt üles ning määratakse tekkinud koogikese diameeter.  5. Kui diameeter ei ole piires 180  5 mm, korratakse katset uue veehulgaga. 4.3 Kipstaigna tardumisaegade määramine Vicat’ aparaadiga Kipsitaigna   tardumisajad   määratakse   normaalkonsistentse   tainaga   Vicat’   koonuse   abil.
Tardumisaegade määramiseks oleks vaja viit inimest. Esimene võtab aparaadilt näidu, teine
käsisteb aparaati,  kolmas  puhastab nõela  peale  igat  taigna sisse  kukutamise  korda, neljas
märgib tulemused kirja ning viies võtab stopperiga aega. Katseks võetakse 200 g kipsi ja normaalkonsistentsele taignale vastav veehulk. Kips ja vesi
segatakse ning saadud taigen valatakse 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   eemaldatakse   taigna   ülejääk
pahtlilabidaga ja rõngas koos taignaga asetatakse Vicat'  aparaadi  nõela alla.  Nõel  viiakse
kokkupuutesse taigna pinnaga ning lastakse seejärel vabalt langeda taignasse. Iga 30 sekundi
järel lastakse nõelal vajuda taignasse, kuid uues kohas, mitte lähemal kui 0,5 cm kaugusel
eelmisest. Peale iga katset puhastatakse nõel hoolikalt.  Tardumise alguseks loetakse ajavahemikku kipsi vettevalamisest kuni momendini, kui nõel ei
vaju enam läbi taignakihi alusplaadini. Tardumise lõpuks loetakse ajavahemikku kipsi vettevalamise hetkest kuni momendini, kui
nõel ei tungi enam taignasse üle 1 mm. Kuni 1 mm näit tuleb saada kolmel järjestikusel korral
umbes 3 sekundiliste vahedega. Kui kolm  järjestikust näitu on olemas võib lugeda katse
lõpetatuks. 4.4 Tugevuskatse proovikehade valmistamine


Painde-   ja   survetugevuse   määramiseks   valmistatakse   normaalkonsistentsest   taignast   3
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   vormidesse.   Proovikehade   tihendamiseks   koputatakse   vormi   5-6   korda
vastu lauda. Pärast tardumise algust lõigatakse vormi pind noaga tasaseks. Mitte varem kui
120 minutit  pärast  kipsi  ja  vee  segamise  momenti  katsetatakse  iga  katsekeha  paindele  ja
seejärel tekkinud pooled survele.  4.4.1 Proovikehade veesisalduse arvutus Proovikehade veesisaldus arvutatakse valemiga 1: veesisaldus= ( m¿¿ek−mpk) m pk ∗ 100 %¿ (1) kus mek – mass enne kuivatamist, [g]
mpk – mass peale kuivatamist, [g] 4.5 Paindetugevuse määramine Paindetugevuse määramisel asetatakse proovikeha paindeseadme tugedele selliselt, et küljed,
mis vormis olid vertikaalsed, asetseksid paindeseadme tugedel horisontaalselt. Paindetugevus
arvutatakse valemiga 2: R p = k∗3 Pl 2 b h 2 (2) kus Rp – paindetugevus, [N/mm2]
P – purustav jõud, [kN]
l – tugedevaheline kaugus, [mm]
b – proovikeha laius, [mm]
h – proovikeha kõrgus, [mm]
k – ülemineku koefitsient, 1000 Näide: Kipsi proovikeha paindetugevuse arvutus R p = 1000∗3∗2,9 kN∗100 mm 2∗40 mm∗(40 mm) 2 = 6,80 N mm 2 4.6 Survetugevuse määramine Survetugevuse   määramiseks   kasutatakse   paindekatsel   tekkinud   6   poolikut   proovikeha.
Survetugevus määratakse kuivatuskapis 40    5ºC kuivatatud ja toakuivadel proovikehadel.
Poolikud proovikehad asetatakse külgpindadega spetsiaalsete terasest standardplaatide vahele,
mille   survepind   on   25   cm²   (6,25   x   4,0   cm).   Katsetamine   toimub   hüdraulilise   pressiga.
Survetugevus arvutatakse valemiga 3: R s= k∗P F 0 (3)


kus Rs – survetugevus, [N/mm2]
P – purustav jõud, [kN]
F0 – survepindala [mm2]
k – ülemineku koefitsient, 1000 Näide: Kipsi proovikeha survetugevuse arvutus R s= 1000∗28 kN 1600 mm 2 =17,5 N mm 2 5. Tulemused 5.1 Jahvatuspeenus Kipsi kaalutis 50,1g.
Jääk sõelal 5,2g. Jahvatuspeenus = 5,2 g 50,1 g ∗ 100 %=¿ 10,4%. 5.2 Normaalkonsistents Tabel 1. Kipsi normaalkontsistents Katse nr Vee hulk, % kipsi massist Taignakoogi diameeter, cm 1 47 211/213 2 30 liiga kuiv 3 45 186/188 5.3 Tardumisajad Katse algus 11:00
Tardumise algus 11:24:30
Tardumise lõpp 11:33:24
Tardumisajad: algus 24 min 30 sek lõpp 33 min 24 sek Graafik 1. Kipsisegu tardumine 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Aeg [min] N õ e la  v a ju m is sü g a v u s  [m m ]


Tabel 2. Kipsisegu tardumisajad Katse nr. Kella aeg [h:min:sek] Nõela vajumis- sügavus [mm] Katse nr. Kella aeg [h:min:sek] Nõela vajumis- sügavus [mm] 1 24.30 39 26 .23 8 2 25.00 39 27 .30 8 3 .05 39 28 .37 19 4 .12 39 29 .44 19 5 .33 39 30 .50 6 6 .39 39 31 .57 6 7 26.03 39 32 30.03 6 8 .23 39 33 .08 10 9 .45 39 34 .13 11 10 27.15 39 35 .21 7 11 .42 38 36 .28 9 12 .52 40 37 .34 9 13 28.00 37 38 .40 5 14 .07 35 39 .45 8 15 .13 24 40 .54 6 16 .18 33 41 31.00 5 17 .23 29 42 .06 5 18 .29 26 43 .12 7 19 .40 23 44 .18 6 20 .46 28 45 .24 7 21 .52 27 46 .30 5 22 .58 21 47 .36 5 23 29.04 16 48 .42 6 24 .10 12 49 .48 5 25 .16 27 50 .54 5 5.4 Tugevusnäitajate määramine 51 32.00 6 52 .06 6 53 .15 5 54 .23 4 55 .31 5 56 .37 5 57 .53 1 58 33.06 1 59 .14 1 60 .24 1


Proovikehade vanus 7 ööpäeva.
5.4.1 Paindetugevus
Tabel 3. Paindetugevused. Proovikeh a nr. Kivistamistingimu s Proovikeha ristlõike mõõtmed, mm Purustav
jõud, kN Paindetugevus Üksik N/ mm2 Keskmin e N/mm2 b h 1.1 Laboratoorsed / õhkkuivad 40 40 2,9 6,80 6,80 1.2 40 40 2,7 6,33 1.3 40 40 3,1 7,27 2.1 500C 40 40 2,5 5,86 6,84 2.2 40 40 2,95 6,91 2.3 40 40 3,3 7,73 3.1 Niiske/vee kohal 40 40 1,35 3,16 3,13 3.2 40 40 1,4 3,28 3.3 40 40 1,25 2,93 4.1 Vee sees 40 40 1,4 3,28 3,66 4.2 40 40 1,64 3,84 4.3 40 40 1,64 3,84 Graafik 2. Paindetugevuste võrdlus. 50°C Laboratoorsed / õhkkuivad Vee sees Niiske/vee kohal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 6.84 6.8 3.66 3.13 Kivistumistingimus P a in d e tu g e v u s  [N /m m 2 ] 5.4.2 Survetugevused Tabel 4. Survetugevused. Proovikeh a nr. Kivistamistingimus Purustav jõud, kN Survetugevus Üksik N/mm2 Keskmine N/mm2 1.1 Laboratoorsed / õhkkuivad 28 17,50 17,29 23 14,38 1.2 29 18,13


28 17,50 1.3 29 18,13 29 18,13 2.1 500C 34 21,25 20,31 36 22,50 2.2 32 20,00 32 20,00 2.3 31 19,38 30 18,75 3.1 Niiske/vee kohal 12 7,50 7,40 12 7,50 3.2 12 7,50 12 7,50 3.3 11 6,88 12 7,50 4.1 Vee sees 11 6,88 7,08 11 6,88 4.2 11 6,88 10 6,25 Proovikeh a nr. Kivistamistingimus Purustav jõud, kN Survetugevus Üksik N/mm2 Keskmine N/mm2 4.3 Vee sees 12 7,50 7,08 13 8,13 Graafik 3. Survetugevuste võrdlus.


50 °C La bo ra to or se d  / õ hk ku iv ad Ni isk e/ ve e  ko ha l Ve e  se es 0 5 10 15 20 25 20.31 17.29 7.4 7.08 Kivistumistingimus S u rv e tu g e v u s  [N /m m 2 ]   Graafik 4. Proovikehade veesisaldus koos tugevusnäitajatega.


50°C Laboratoorsed / õhkkuivad Vee sees Niiske/vee kohal 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 6.84 6.8 3.66 3.13 20.31 17.29 7.08 7.4 0.57 0.28 20.36 20.28 Paindetugevus Survetugevus Veesisaldus [%] Kivistamistingimus T u g e v u se d ,  N /m m 2 V e e si sa ld u s,  %


Tabel 5. Andmed painde- ja survetugevuste määramiseks Pr k nr Jr k nr Proovikeha
kivistamise tingimus Proovikeha veesisaldus Purustav jõud [kN] Mass enne kuivatamist [g] Mass peale kuivatamist [g] Veesisaldu s [%] Keskmin e [%] Paindel Surve l 1 1 Laboratoorse d / õhkkuivad 103.1 102.7 0,39 0,28 2.9 28 97.2 96.9 0,31 23 2 88.2 88 0,23 2.7 29 79.1 78.9 0,25 28 3 93.5 93.3 0,21 3.1 29 75.3 75.1 0,27 29 2 1 500C 102.95 102.3 0,63 0,57 2.5 34 87.37 86.8 0,65 36 2 91.78 91.2 0,63 2.95 32 68.67 68.3 0,54 32 3 89.42 89 0,47 3.3 31 69.15 68.8 0,51 30 3 1 Niiske/vee kohal 92.1 73.7 19,98 20,28 1.35 12 111.2 88.3 20,59 12 2 103.6 82.4 20,46 1.4 12 118.1 93.2 21,08 12 3 109 87.5 19,72 1.25 11 97.2 77.9 19,86 12 4 1 Vee sees 198.3 157.4 20,63 20,36 1.4 11 244 195.3 19,96 11 2 216.7 171.9 20,67 1.64 11 224.1 179 20,12 10 3 229.2 182.2 20,51 1.64 12 218.5 174.2 20,27 13 5. Järeldus Jahvatuspeenus   on   üks   olulisemaid   sideainete   omadusi   just   nende   kasutamise   ja   segu
ettevalmistamise osas. Töös kasutatud ehituskipsi jahvatuspeenuseks määrati 10,4%. Leitud
tulemus on normide piires  - segu veevajadus ei ole liiga suur ja segu on piisavalt plastne, et
seda käsitseda. [2] Kipstaigna normaalkontsistents on 45%. Tulemus on normide kohane – kipsi ja vett on segus
pea võrdselt, kipsi 5% rohkem.  Kipstainas tardus 8 min 54 sek. Tulemus on tavapärane. Tardumine oli ebaühtlane (vt graafik
1), sest segu oli kehvasti läbi segatud.  Materjali   paindetugevus   on   oluline   näitaja   materjali   vastupidamisel   paindelistele
välisjõududele. Madala paindetugevuse korral tekivad jõu mõjul materjali sisse kiiresti praod
ning materjal puruneb kergesti. Paindetugevus oleneb sellest, kas materjal on habras või sitke.


Paindetugevused   määrati   neljas   eri   tingimuses   kivistunud   kipsisegu   proovikehade   puhul.
Kõige suurema paindetugevusega kehad olid need, mis kivistusid soojas kuivatuskapis 50oC
juures. Nende keskmiseks paindetugevuseks arvutati 6,84 N/mm2. Tulemus on tavapärane.
Tugevuselt   teisel   kohal   olid   laboratoorsetel   tingimustel   kivistunud   kehad,   mille   keskmine
paindetugevus   oli   6,80   N/mm2,   seega   praktiliselt   sama   väärtus,   mis   soojas   kuivatuskapis
kivistunud kehadel. Vee sees kivistunud kehade keskmine paindetugevus oli 3,66 N/mm2.
Tulemus   on   väike.   Vee   kohal   ehk   niiskes   keskkonnas   kivistunud   kehade   keskmine
paindetugevus oli 3,13. Tulemus on väike.  Antud töös leiti survetugevused paindetugevuse mõõtmisel pooleks läinud kehadel. Kõige
suurem   survetugevus   oli   kuivatuskapis   50oC   juures   kivistunud   kehadel,   20,31   N/mm2.
Tulemus on kõrge. Tugevuselt teisel kohal olid laboratoorsetel tingimustel kivistunud kehad,
17,29 N/mm2. Tulemus on tavapärane. Vee kohal kivistunud kehade survetugevus oli 7,40 N/
mm2. Tulemus on väike. Vee sees kivistunud proovikehade survetugevus oli 7,08 N/mm2.
Tulemus on väike.   6. Kasutatud allikad [1] Artikkel, „Gypsum“, R.Patil URL: https://constructionor.com/gypsum/  [2] Loengukonspekt, „Ehitusmaterjalid“, L-M. Raado, E. Liisma, M. Põldaru, T. Tuisk