Baustofftechnologie

1. geometrische Anforderungen 

• Kornzusammensetzung
• Kornform von groben Gesteinskörnungen 
• Muschelschalengehalt von groben GK 
• Gehalt an Feinanteilen 

2. Physikalische Anforderungen 

• Festigkeit 
• Widerstand gegen Zertrümmerung
• Widerstand gegen Verschleiß von groben GK 
• Widerstand gegen polieren und Abrieb von groben GK zur Verwendung in befahrenen Oberflächen
• Kornrohdichte und Wasseraufnahme
• Schüttdichte 
• Dauerhaftigkeit, 
  • Frost und Frost-Tausalz-Beständigkeit 
  • Raumbeständigkeit -> schwinden infolge Austrocknen 
  • Alkali-Kieselsäure-Reaktion 

3. Chemische Anforderungen 

•  
• Gehalt an stahlangreifenden Stoffen
• Gehalt an schwefelhaltigen Bestandteilen 
• Gehalt an störenden Bestandteilen (verändern Erstarrungs- oder Verhärtungsverhalten von Beton, beeinflussen Oberflächenbeschaffenheit von Beton

• Anteil der GK der durch das 0,063mmm Sieb fällt -> Feinanteil

• Dichte (=Stoffdichte ohne Eigenporen)
• Schüttdichte: Die Dichte des losen geschütteten trockenen Materials, einschließlich, Korngröße, Kornform, Verdichtungsgrad und Feuchtigkeitsgehalt 
• Kornrohdichte: Stoffdichte inkl. Der Eigenporen. Wird mit Hilfe des Pyknometerverfahrens oder bei grober GK über das Wasserverdrängungsverfahren ermittelt.

Auch DAfStb-Richtlinie Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigendeAlkalireaktion im Beton genannt.Ist für die Beurteilung von Gesteinskörnungen anzuwenden und beschreibt die Anforderungen, Prüfung und Überwachung von Gesteinskörnung mi Kieselsäurehaltigen Stoffen. DK mit alkalireaktiver Kieselsäure können mit dem im Beton gelösten

Alkalihydroxid zu einem Alkalisilikat reagieren, was zu einer

Volumenvergrößerung mit anschließender Schädigung des Betons führen

kann. Dies ist die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR). Ablauf und Ausmaß

dieses Schädigungsprozesses ist von Art und Menge der alkaliempfindlichen

GK abhängig. Dafür ist die Alkali-Richtlinie da um die GK zu klassifizieren

• Enggestufte, grobe GK: häufig verwendeten Korngruppen 2/8, 8/16, 16/32. Überkorn muss zu 98% durch das nächstgrößere Prüfsieb hindurch gehen. Unterkorn: muss zu 95% auf dem Sieb der Siebweite d/2 liegen bleiben.
• Weitgestufte, grobe GK: Überkorn max. 10%, Unterkorn max. 15%

Nicht hydraulische Bindemittel erhärten nach Wasserzugabe ausschließlich an der Luft:

• Gips 
• Anhydrit
• Luftkalk 

Hydraulische Bindemittel erhärten nach Wasserzugabe an der Luft und unter Wasser:

• Zement 
• Baukalk 

In Natur als Calciumsulfat-Dihydrat (Gipsstein) und als kristallwasserfreie Calciumsulfat (Anhydrit) 

• gebrochener Gipsstein wird gebrannt und anschließend gemahlen, Erhärtungsverhalten hängt vom Brennvorgang ab:
  • Alpha- Halbhydrat beim nassen brennen -> beim Abbinden hohe Festigkeit 
  • Beta - Halbhydrat beim trockenen brennen -> geringe Festigkeit

ohne: Putzgips und Stuckgips

mit: Fugengips und Modelgips 

Zementleim -> Zementgel plastisch -> Erstarren -> Zementgel erstarrt -> Erhärten -> Zementstein Anfangsfestigkeit -> Zementsetin Normfestigkeit (erreicht nach 28 Tagen)

Calziumhydroxid

D kleiner gleich 4mm 

Mörtel teils noch Estrich 

D größer als 4mm und d größer gleich 2mm 

4/8 Estrich 

Beton 

• durch natürlichen Zerfall
• durch brechen von Kies oder Fels
• industriellchergestellte GK (Hochofenschlacke)
• aus rezyklierung 

• Umhüllung grobkörniger Gemische -> wenig Zementleim nötig
• Umhüllung feinkörniger Gemische -> viel Zementleim nötig (Bindemittelfresser) 

1. Kalkstein Abbau 
2. Brecher 
3. Trocknen und Mahlen 
4. Silieren und Homogenisieren 
5. Klinker-Brennen im Drehofen 
6. Klinker kühlen 
7. Zumahlen von Trass, Hüttensand, Kalksreinmehl, Flugofenasche Gips für besondre Eigenschaften
8. Zement mahlen 

• Portlandzement 
• Portlandhüttenzement 
• Portlandpuzzolanzement 
• Portlandflugaschezement 

Verbundestrich 

Schwimmender Estrich 

• Trockenrohdichhte 
• Erhärtungszustand 
• Ort des Herstellens 
• Ort des Einbringens in Schalung 

Erstarrungsgestein ist Gestein, das durch die Abkühlung von heißen Gesteinsschmelzen (Magma) entstanden ist.

1. Tiefengestein --> Granit, Syenit, Diorit, Gabbro
2. Ganggestein --> Granitporphyr, Syenitporphyr
3. Ergussgestein und Auswurfsgestein --> Basalte, Bimsstein, Tuffe

Sedimentgesteine die durch Ablagerung entstehen 

1. Trümmergestein: Lose Trümmer -> Sand, Kies (Baggersee) Verfestigte Trümmer -> Tonschiefer, Mergel, Sandsteine (Steinbruch)
2. Ausscheidungsgesteine: Durch Auskristallisieren von im Wasser gelösten Verwitterungsprodukten entstandenes Kalk-, Kiesel- und Salzgestein, einschließlich durch Organismen entstanden Ablagerungen.

• Bsp. Kalkstein, Dolomit, Gipsstein

- unter Hitze von Magmaausbrüchen und Gebirgsdruck --> kristalline Umwandlung --> Gneis, Marmor 

- Unter Chemischer Einwirkung --> Asbest, Serpentingestein, Talk 

1. Frostzerstörung -> Volumenausdehnung

-> wenn Wasser in Stein eindringt und gefriert -> 9% Volumenausdehnung bei Eisbildung

2. Rostzerstörungen durch Oxidation fest eingelassener Eisenteile

-> z.B Geländer oder Verankerungen infolge des mehrfachen Volumen von Rost

3. Spannungsschäden an Fassadenbekleidungen und Bodenbeläge

-> bspw. Durch Verformungsschäden an der Oberfläche von Bauteilen durch starke Temperaturwechsel -> Platten stoßen aneinander 

- Leichte GK < 2000kg/m³ (Bims, Blähton, Lavaschlacke,…)

- Normal GK >/= 2000kg/m³ (Kalkstein, Quarz, Basalt,..)

- Schwere GK >/= 3000kg/m³  (Schwerspat, Magnetit, Metall,..) Zuschlag im Beton 

Naturstein Mauerwerk 

Stützmauer 

Randsteine

Pflastersteine

Tagschichten

Gesteinskörnung für Asphalt und Beton

Treppenhäuser/Innenausbau

1. Natürliche GK 

1. Gewinnung aus natürlichen Lagerstätten (Lockergestein) 

• • Flusskiessand 
  • Grubenkiessand 

       2. oder aus Steinbruch (Festgestein) 

• • Schotter/Split
  • Brechsand 

2. GK aus Industriell hergestellten Gesteinen

-->  Hochofenschlacke aus Stahlherstellung (für Beton), Flugasche aus Steinkohleverfeuerung 

3. Rezyklierte GK

--> bereits verwendete, wieder aufgearbeitete GK

4. Natürliche oder industriell hergestellte GK

-->für besondere Verwendung wie Schwerbeton, Hartbeton oder wärmedämmende Unterböden und Putze

• (0,063) - 0,125 - 0,25 - 0,5 -1,0 - 2,0 Maschensieb 
• 4,0 - 8,0 -16,0, 31,5- 63,0 -125 Quadratlochsieb 

Verhältnis D/d darf nicht kleiner als 1,4 sein 

Korngruppe durch obere und untere Prüfkorngröße begrenzt

1. geometrische Anforderungen

--> Kornzusammensetzung, Kornform, Muschelschalengehalt und Gehalt an Feinanteilen (alles was unter 0,063 ist)

2. Physikalische Anforderungen

--> Festigkeit, Widerstand gegen Zertrümmerung der Verschleiß, Schüttdichte, Dauerhaftigkeit,…

3. Chemische Anforderungen

--> Gehalt an stahlangreifenden Stoffen, schwefelhaltigen und störenden Bestandteilen 

• Ist ein Messgerät mit dem man das Verhältnis zwischen Dicke und Länge von GK bestimmen kann. 
• Das Verhältnis von Länge zu Dicke muss größer sein als 3:1
• Es wird die Kornformkennzahl Si (ShapeIndex) ermittelt.
• Si= M2/M1*100

Schüttdichte: abhängig von Kornrohdichte --> Kornaufbau, Korngröße, Kornform, Verdichtungsgrad, Feuchtigkeitsgrad 

Kornrohdichte: Aufbau des Materials mit Eigenporen

Dichte: Stoffdichte ohne Eigenporen 

p=Masse/Volumen

-       Feinanteil: Körnung mit Durchmesser kleiner als 0,063mm

-       Mehlkorn: Körnung mit Durchmesser kleiner als 0,125mm

• Feinanteile 
• Stoffe organischen Ursprungs 
• Sulfate (Gips, Anhydrit)
• Stahlangreifende Stoffe (Nitrate, Chloride)
• Alkalilösliche Kieselsäure 

• Die Alkali-Richtlinie regelt Maßnahmen und Zuständigkeiten zur Vermeidung einer schädlichen Alkali- Kieselsäurereaktion im Beton (z.B Einteilung der GK in Alkali Empfindlichkeitsklassen)
• Auch DAfStdb.- Richtiline

Enggestufte, grobe GK:

• Überkorn muss zu 98% durch das nächstgrößere Prüfsieb hindurch gehen.
• Unterkorn: muss zu 95% auf dem Sieb der Siebweite d/2 liegen bleiben.

Weitgestufte, grobe GK:

• bestimmter Siebdurchgang muss dich mittleres Sieb D/2 eingehalten werden -> Überkorn max. 10%, Unterkorn max. 15%

Die Siebergebnisse werden durch Eintragen in ein Sieblinienraster veranschaulicht, auf dessen...

--> X-Achse die Sieböffnungen in mm und auf

--> y-Achse die Siebdurchgänge in Masseprozent aufgetragen werden.

Mit den Regelsieblinien soll die Zusammensetzung des GK und die prozentuale Verteilung der Korngrößen in der Probe ausgesagt werden.

Siebergebnisse sollten zwischen Regelsieblinie A und B liegen.

Dies ist der Bereich der idealen Kornzusammensetzung bei geringem Zementleimanspruch und ermöglicht eine ideale Betonfestigkeit.

Unter A: Durch einen hohen Anteil von grober GK ist der Beton schwer zu verarbeiten und schwer zu verdichten. Gefahr der Entmischung

Über C: Sehr sandreiche Zusammensetzung führt zu großer Kornoberfläche mit hohem Zementleimanspruch/Hoher Wasseranspruch/geringe Festigkeit

1. Feinheitsziffer (F-Wert) -> Sieblinienfläche 

2. Körnungsziffer K (K-Wert) -> Siebrückstände 

      K= (Anzahl der Siebe*100 – Summe der Durchgangsordinaten) /100

3. Durchgangssumme (D-Wert) -> Siebdurchgänge