Kipssideainete protokoll (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Ehitusmaterjalid
Laboratoorne töö nr. 2
2014/2015
Kipssideainete katsetamine
Õpperühm
Üliõpilase nimi
131837
Mattias Põldaru
Tallinn 10/10/2014

1TÖÖ EESMÄRK

Töö eesmärgiks on määrata kipsi jahvatuspeenus, kipsitaigna normaalkonsistents ja tardumisaeg ning kipsi proovikehade painde- ja survetugevus .

2KATSETATUD EHITUSMATERJALID

• 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. [1]

3KASUTATUD TÖÖVAHENDID

Töös on kasutatud järgmisi vahendeid:

• elektrooniline kaal ACCULA 3, mudel V-1200, mõõtepiirkond: 1200 g, täpsus: 0,1g;
  
• jahvatusmasin ja nr 02 sõel
  
• Suttardi viskosimeeter
  
• Vicat' aparaat
  
• surve-paindemasin
  

4KATSEMETOODIKAD

4.1Jahvatuspeenuse määramine

Kipsi jahvatuspeenus määratakse sõelumise teel nr. 02 sõelal, avaga 0,2 x 0,2 mm. Umbes 50 ºC kraadi juures kuivatatud kipsist kaalutakse proov 50 g, mis asetatakse eelmainitud sõelale. Sõelumiseks on kaks võimalust – kas käsitsi või mehaanilisel teel. Kui käsitsi sõelumisel läbib 1 minuti jooksul sõela vähem kui 0,05 g materjali, võib sõelumise lõpetada. Jahvatuspeenust väljendab sõelale jäänud materjali hulk (%) esialgsest materjali massist. Tulemus antakse kahe katse aritmeetilise keskmisena, täpsus 0,1 %.

4.2Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine

Normaalkonsistents on näitaja, mida väljendatakse vajaliku veehulgaga (%-des) kipsi massi suhtes. See näitaja avaldab mõju nii kipsi tardumisaegade kui tugevusnäitajatele. Kipsitaigen on normaalkonsistentsiga siis, kui taigna väljavoolamisel Suttardi viskosimeetri silindrist selle ülestõstmisel moodustub taignakoogike, mille diameeter on 180 +- 5 mm.
Normaalkonsistentsi määramiseks valatakse eelnevalt niisutatud nõusse 50 – 70 % vett kipsi massist. Järgnevalt mõõdetakse välja 300 g kipsi ning valatakse vette 2-5 sekundiga . Segu segatakse 30 sekundi jooksul homogeenseks massiks, peale mida valatakse kipsitaigen Suttardi viskosimeetri silindrisse (mille sisepind ja alusklaas peavad olema eelnevalt niisutatud). Kipsitaigna ülejääk silindris lõigatakse noaga maha. 45 sekundi möödumisel kipsi vettevalamisest tõstetakse silinder kiirelt vertikaalselt üles ning määratakse tekkinud koogikese diameeter. Katset korratakse uue veehulgaga senikaua, kuni taignakoogikese diameeter tuleb 180 +- 5 mm piires.

4.3Kipsitaigna tardumisaegade määramine

Normaalkonsistentse taigna tardumisaeg määratakse Vicat' aparaadi abil. Katseks võetakse 200 g kipsi ja normaalkonsistentsele taignale vastav veehulk . Kipsi ja vee segu valatakse koonilisse rõngasse, taigna segamine ja valamine peab toimuma 30 sekundi jooksul. Taigna tihendamiseks koputatakse klaasplaadiga 4-5 korda vastu lauda, misjärel lõigatakse taigna ülejääk noaga maha. Rõngas koos taignaga asetatakse Vicat' aparaadi nõela alla. Nõel peab olema kokkupuutes taigna pinnaga ning iga 30 sekundi järel lastakse nõelal vajuda taignasse, iga kord uues kohas. Nõel puhastatakse peale igat katset.
Tardumise alguseks peetakse ajavahemikku kipsi vettevalamisest kuni hetkeni, mil nõel ei vaju enam läbi taignakihi alusplaadini. Tardumise lõpuks loetakse ajavahemikku kipsi vettevalamisest kuni momendini, kui nõel ei tungi enam taignasse üle 1 mm. Taigna tardumise kulg kujutatakse graafiliselt teljestikus.

4.4Painde- ja survetugevuse määramine

Painde- ja survetugevuse määramiseks valmistatakse normaalkonsistentsest taignast 3 proovikeha ehk prismat, mõõtmetega 40 x 40 x 160 mm. Prismade valmistamiseks võetakse 1200 g kipsi, mis valatakse eelnevalt mõõdetud normaalkonsistentse taigna saamiseks vajaliku veehulgaga täidetud nõusse 20 sekundi jooksul. Segu segamiseks on aega 60 sekundit, misjärel valatakse see vormidesse . Proovikehade tihendamiseks koputatakse vormi 5-6 korda vastu lauda. Kui tardumisprotsess on alanud, lõigatakse vormi pind noaga tasaseks. Alles 120 minuti pärast, kipsi ja vee segamise momendist alates, katsetatakse nad paindele ja hiljem katsetatakse moodustunud poolprismad ka survele.
Paindetugevuse määramiseks asetatakse proovikeha paindeseadme tugedele nii, et vormis vertikaalselt olevad küljed asetseksid paindeseadme tugedel horisontaalselt .
Paindetugevus arvutatakse valemiga nr 1 [N/mm2]:
[N/mm2] (1)
kus P – purustav jõud, kgf;
l – tugedevaheline kaugus, cm;
b – proovikeha laius, cm;
h – proovikeha kõrgus, cm;
k – ülemineku koefitsient (k=1)
Survetugevuse määramiseks kasutatakse eelneval katsel tekkinud 6 poolikut proovikeha (paindekatsel paindusid 3 proovikeha läbi). Poolikul proovikehad asetatakse külgpindadega hüdraulilise pressi terasest plaatide vahele, mille survepind on 16 m2 (4,0 x 4,0 cm). Koormamise kiirus oli 1 MPa sekundis. Survetugevus avaldatakse aritmeetilise keskmisena neljast paremast tulemusest, täpsusega 0,1 MPa.
Survetugevus arvutatakse valemiga nr 2 [N/mm2]:
[N/mm2] (2)
kus P – purustav jõud, kgf;
F0 – survepindala, mm2;
k – ülemineku koefitsient (k=1).

5KATSETULEMUSED

5.1Jahvatuspeenuse määramine

Kipsi kaalutis – 50 g
Jääk sõelal nr. 02:

• I katse – 5,3 g, 10,6 %
  
• II katse – 4,3 g, 8,6 %.
  
• Aritmeetiline keskmine – 4,8 g, 9,6 %.
  

5.2Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramine

Kipsi kaalutis – 200 g.
Katse nr.
Vee hulk, % kipsi massist
Taignakoogi diameeter, mm
1
55
240
2
45
130
3
50
200
4
48
160
5
49
190
6
48,5
175
Kipsitaigna normaalkonsistents on 48,5 %.

5.3Tardumisaegade määramine

5.3.1Katse algus – 17:26
Tardumise algus – 17:26:00 - 17:50:26
Tardumise lõpp – 17:26:00 - 17:56:56

5.3.2Tardumisajad:

Algus – 24:26 [min:sek]
Lõpp – 30:56 [min:sek]
Katse nr.
Kellaaeg
Nõela vajumissü- gavus [mm]
Katse nr.
Kellaaeg
Nõela vajumissü-gavus [mm]
Katse nr.
Kellaaeg
Nõela vajumissü-gavus [mm]
1
17:27:56
35
21
17:37:56
35
41
17:47:56
35
2
17:28:26
35
22
17:38:26
35
42
17:48:26
35
3
17:28:56
35
23
17:38:56
35
43
17:48:56
35
4
17:29:26
35
24
17:39:26
35
44
17:49:26
35
5
17:29:56
35
25
17:39:56
35
45
17:49:56
35
6
17:30:26
35
26
17:40:26
35
46
17:50:26
33
7
17:30:56
35
27
17:40:56
35
47
17:50:56
27
8
17:31:26
35
28
17:41:26
35
48
17:51:26
2
9
17:31:56
35
29
17:41:56
35
49
17:51:56
4
10
17:32:26
35
30
17:42:26
35
50
17:52:26
24
11
17:32:56
35
31
17:42:56
35
51
17:52:56
19
12
17:33:26
35
32
17:43:26
35
52
17:53:26
12
13
17:33:56
35
33
17:43:56
35
53
17:53:56
4
14
17:34:26
35
34
17:44:26
35
54
17:54:26
2
15
17:34:56
35
35
17:44:56
35
55
17:54:56
2
16
17:35:26
35
36
17:45:26
35
56
17:55:26
2
17
17:35:56
35
37
17:45:56
35
57
17:55:56
1,5
18
17:36:26
35
38
17:46:26
35
58
17:56:26
2
19
17:36:56
35
39
17:46:56
35
59
17:56:56
1
20
17:37:26
35
40
17:47:26
35

5.3.3

5.4Tugevusnäitajate määramine

Proovikehade vanus – 7 ööpäeva.

5.4.1Paindetugevus

Proovikeha nr.
Proovikeha ristlõike mõõtmed, mm
Purustav jõud, N
Paindetugevus
Üksik
Keskmine
N/mm2
b
h
N/mm2
001-01
40
40
1750
3,98
3,47
001-02
40
40
1340
3,05
001-03
40
40
1482
3,37

5.4.2Survetugevus

Survepinna suurus – 16 cm2 = 1600 mm2.
Proovikeha nr.
Kivistamis-tingimus
Purustav jõud, N
Survetugevus
Üksik
Keskmine
N/mm2
N/mm2
001-01
Kivinemine toatemperatuuril
16 000
10,0
7,23
001-11
15 400
9,63
001-02
7000
4,38
001-12
9000
5,63
001-03
11 000
6,88
001-13
11 000
6,88

6JÄRELDUSED

Kipsi jahvatuspeenus on oluline sideaine ja vee reageerimise aktiivse reaktsioonipinna tagamise seisukohalt ja segu plastsuse vajalike väärtuse saavutamise seisukohalt [1]. Kõrge jahvatuspeensus tähendab suuremat tugevust. Kipsi jahvatuspeenuse määramiseks võetud 50 grammist kipsist jäi sõelumise lõpul jääk sõelale keskmisena 4,8 g, kipsi jahvatuspeenus on seega 9,6 % (kipsi esialgsest massist). Kipsi võib lugeda eriti peeneks materjal.
Kips sõeluti mehaanilisel teel ja sõelaga nr 02.
Kipsitaigna normaalkonsistentsi määramisel saadi kuuendal katsel soovitud tulemus – taignakoogi diameetriks tuli 175 mm, kui vee hulk kipsi massist (200g) oli 48,5 %. Varasematel katsetel oli lisatud kipsile kas liiga palju või liiga vähe vett, millest olenevalt tuli taignakoogi diameeter vastavalt liiga suur või liiga väike. Mida rohkem vett lisada, seda väiksem on kipsi tugevus. Tugevust suurendatakse vee väljaaurutamisega. [1]
Kipsitaigna tardumisaegade määramiseks võeti 200 g kipsi ja eelnevalt leitud normaalkonsistentsele taignale vastav veehulk (48,5%), mille seguga leitakse selle koguse kipsitaigna tardumiseks vajalik aeg – 30:56 (min:sek). Kipsitaigna tardumine võttis liiga kaua aega, mis on võib-olla tingitud kipsi kvaliteedist, liiga suurest veehulgast või ebatäpsetest mõõtmistest . Kirjanduses öeldakse, et kipsi tardumine ei tohi alata enne 4 minutit ja peab lõppema enne 30 minutit. [2]
Kipsiblokkide paindetugevus oli keskmiselt 3,47 N/mm2 ning survetugevus 7,23 N/mm2. Võrdluseks - Knauf WHITE standardkipsplaadi paindetugevus on pikisuunas ≥ 6,8 N/mm2 ja ristsuunas ≥ 3 N/mm2. [3] Gyproc GL 15 põrandaplaadi survetugevus on aga 9 N/mm2. [4] On näha, et kuigi tegemist on erinevate toodetega, langevad painde- ja survetugevuse näitajad samasse kategooriasse.

7KORDAMISKÜSIMUSED

7.1Millised 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). [1]

7.2Kus 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. [1]
Kipssideaineid kasutatakse keraamikast ja portselanist vormide valmistamiseks, kasutatakse ka meditsiinis.

7.3Millised on põhilised erinevused ehituskipsi ja kõrgtugeva kipsi omadustes?

Ehituskips saadakse loodusliku kipsikivi dehüdratatsioonil – kipsi kuumutamisel eraldub vesi auruna, mille järel produkt jahvatatakse. Ehituskips on kõrge veevajadusega (60-65% massist). Vesi, mis aurab kuivamisel jätab ehituskipsi poorid (u 40%). Ehituskips on peenem ja seetõttu vajab rohkem vett.
Kõrgtugev ehk tehniline kips saadakse loodusliku kipsikivi kuumutamisel surve all – vesi eraldub vedelal kujul. Kõrgtugev kips on võrreldes ehituskipsiga väiksema veevajadusega (40-45% massist) ja kõrgema tugevusega (tema tugevus ulatub 7 päevase kivinemise järel 15...40 MPa.). [1] Kõrgtugev kips on aeglasema kivinemisega. [5]

7.4Kirjeldage kipssideainete kivinemisprotsesse.

Kuna loodusliku kahe veega (H2O) kipsi lahustuvus vees on umbes 4 korda madalam kui poole
veega kipsil, hakkavad lahusest välja sadenema 2 kristallveega kipsi kristallide alged .
Moodustub kolloidne geel, misjärel kipsitaigen tardub. Toimub kristallide kasvamine ja läbipõimumine, mille tulemusena kipsitaigen kivistub moodustades kipsikivi. Hüdratatsiooniprotsess on eksotermiline ehk vabaneb soojus . Tugevus saavutatakse umbes 40 minuti möödudes kristallisatsiooniprotsesside lõppemise tulemusena.

7.5Millist mõju avaldab kuivatamine kipstoodete omadustele?

Kipstoodete kuivatamisel suureneb kipsi tugevus. Kuivatatakse liigne ehk sidumata vesi kipstootest välja.

7.6Kas kipstooted on vees püsivad?

Kipstooted kuuluvad õhksideainete hulka, mille kivinemine vee keskkonnas on takistatud ja püsivus madal. [1]

7.7Millistes tingimustes võib neid kasutada?

Kipssideaineid võib kasutada sisetingimustes, kus suhteline niiskus on võrdlemisi madal (alla 60%).

8KASUTATUD KIRJANDUS

L. M. Raado. Ehitusmaterjalide loengukonspekt I osa. 2013/2014 õ/a.

http://www.innove.ee/UserFiles/Kutseharidus/Liina/%C3%95ppekavakeskus/EHITUSMATERJALID-04.11.13.pdf

http://www.knauf.ee/www/media/ee/pdf/14_tehn_lapas_visas/knauf_white_ee.pdf

http://www.gyproc.ee/Download/24148/Gyproc_paigaldusjuhised_2011_preview.pdf

http://www.ttu.ee/public/l/lembi-merike-raado/EPM0020/Kipssideained/Kipsideained_2009.pdf