Baustofftechnologie
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Cartes-fiches
Nennen Sie die hauptsächlichen Mineralien (min. 4) von Baugesteinen
Quarz, Feldspäte, Oliven, Kalkspat, Dolomit
Was sind Erstarrungsgesteine? (Erklärung und jeweils 1 Beispiel)
Erstarrungsgestein ist Gestein, das durch die Abkühlung von heißen Gesteinsschmelzen (Magma) entstanden ist.
- Tiefengestein --> Granit, Syenit, Diorit, Gabbro
- Ganggestein --> Granitporphyr, Syenitporphyr
- Ergussgestein und Auswurfsgestein --> Basalte, Bimsstein, Tuffe
Was sind Ablagerungsgesteine? (Erklärung und jeweils 1 Beispiel)
Sedimentgesteine die durch Ablagerung entstehen
- Trümmergestein: Lose Trümmer -> Sand, Kies (Baggersee) Verfestigte Trümmer -> Tonschiefer, Mergel, Sandsteine (Steinbruch)
- Ausscheidungsgesteine: Durch Auskristallisieren von im Wasser gelösten Verwitterungsprodukten entstandenes Kalk-, Kiesel- und Salzgestein, einschließlich durch Organismen entstanden Ablagerungen.
- Bsp. Kalkstein, Dolomit, Gipsstein
Was sind Umwandlungsgesteine? (Erklärung und jeweils 1 Beispiel)
- unter Hitze von Magmaausbrüchen und Gebirgsdruck --> kristalline Umwandlung --> Gneis, Marmor
- Unter Chemischer Einwirkung --> Asbest, Serpentingestein, Talk
Nennen Sie (drei) physikalische Zerstörungsursachen bei Naturgesteinen. (Jeweils 1 Beispiel dazu)
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
Nach der Kornrohdichte werden Gesteinskörnungen in 3 Gewichtsklassen eingeteilt.
Nennen Sie diese Klassen, die dazugehörige Kornrohdichte und je ein Beispiel.
- Leichte GK < 2000kg/m3 (Bims, Blähton, Lavaschlacke,…)
- Normal GK >/= 2000kg/m3 (Kalkstein, Quarz, Basalt,..)
- Schwere GK >/= 3000kg/m3 (Schwerspat, Magnetit, Metall,..) Zuschlag im Beton
Wo werden Natursteine im Bauwesen hauptsächlich verwendet?
Naturstein Mauerwerk
Stützmauer
Randsteine
Pflastersteine
Tagschichten
Gesteinskörnung für Asphalt und Beton
Treppenhäuser/Innenausbau
Welche 4 Arten (Überbegriffe) von Gesteinskörnungen gibt es?
(Jeweils kurze Erklärung)
1. Natürliche GK
- 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
Erläutern Sie die Korngruppeneinteilung (Prüfsiebsatz).
Teilen Sie die Siebe in Maschen- und Quadratlochsiebe ein.
- (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
Welchen drei Güteanforderungen müssen Gesteinskörnungen genügen? (kurze Erklärung!)
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
Was ist eine Kornformschieblehre? Wozu dient sie und welcher Wert wird ermittelt?
- 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
Unterscheiden Sie die Begriffe Schüttdichte, Kornrohdichte und Dichte bei Gesteinskörnungen.
Nennen Sie die allgemeine Formel für die Dichte.
Schüttdichte: abhängig von Kornrohdichte --> Kornaufbau, Korngröße, Kornform, Verdichtungsgrad, Feuchtigkeitsgrad
Kornrohdichte: Aufbau des Materials mit Eigenporen
Dichte: Stoffdichte ohne Eigenporen
p=Masse/Volumen
Erklären Sie die Begriffe Feinanteile und Mehlkorn in Bezug auf GK.
- Feinanteil: Körnung mit Durchmesser kleiner als 0,063mm
- Mehlkorn: Körnung mit Durchmesser kleiner als 0,125mm
Welche schädlichen Bestandteile (4) bei Gesteinskörnungen kennen Sie?
- Feinanteile
- Stoffe organischen Ursprungs
- Sulfate (Gips, Anhydrit)
- Stahlangreifende Stoffe (Nitrate, Chloride)
- Alkalilösliche Kieselsäure
Erklären Sie den Begriff „Alkali-Richtlinie“.
- 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
Welche Anforderungen werden speziell an „enggestufte grobe GK“ und an „weitgestufte grobe GK“ gestellt?
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%
Wie werden die „Regelsieblinien“ aufgetragen. Was soll mit ihnen ausgesagt werden?
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.
Welchen Bereich der „Regelsieblinien“ sollten Sie bei Mischungsberechnungen immer anstreben und warum?
Siebergebnisse sollten zwischen Regelsieblinie A und B liegen.
Dies ist der Bereich der idealen Kornzusammensetzung bei geringem Zementleimanspruch und ermöglicht eine ideale Betonfestigkeit.
Welche Nachteile hätte eine Kornzusammensetzung unter der Sieblinie A (über C)?
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
Erläutern (nicht berechnen) Sie die 3 „Kennwerte“ von Sieblinien.
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
Wie werden mineralische Bindemittel nach ihrem Reaktionsmechanismus eingeteilt? (mit Bsp)
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
Latenthydraulische und puzzolanische Zusätze sind keine selbstständigen Bindemittel. Sie erhärten nach Wasserzugabe nur mit Anwesenheit eines Anregers (brauchen Anschub): -> Hochofenschlacke, Hüttensand, Flugasche (aus Steinkohle), Trass
Nennen Sie die jeweils entstehenden Hydratstufen zum Brennen des Gipssteins und die jeweiligen Eigenschaften die hierbei entstehen.
Anhydrit: hohe Temperatur beim brennen -> kristallwasser wird ausgetrieben
Alpha-Halbhydrat: Halbhydrat beim nassen brennen -> beim Abbinden hohe Festigkeit
Beta-Halbhydrat: Halbhydrat beim trockenen brennen -> geringe Festigkeit
Nennen Sie jeweils 2 Baugipssorten mit und ohne werkseitig beigegebene Zusätze.
Ohne Zusätze: Stuckgipse, Putzgipse
Mit Zusätze: Fugengips, Modellgips
Warum erhärten Hydraulische Kalke auch unter Wasser, Luftkalke aber nicht?
Luftkalke gehören zu den nicht hydraulischen Bindemittel, diese benötigen Kohlenstoffdioxid aus der Umgebung zum erhärten
X0
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
Kein Korrosions-oder Angriffsrisiko
XC
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
(Bewehrungskorrosion durch) Karbonatisierung
XD
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
(Bewehrungskorrosion durch Chloride)
Tausalz
XS
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
(Bewehrungskorrosion durch Chloride aus...)
Meerwasser
XF
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
(Betonkorrosion durch Frost mit und ohne Taumittel)
Frost
XA
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
(Betonkorrosion durch...)
chemischen Angriff
XM
Expositionsklassen- Schädigungsvorgang
(Betonkorrosion durch...)
Verschleiß
Festigkeitsklassen: Beschreibe die Bedeutung von
C20/25
C= Normalbeton
20= Zylinder N auf mm2
25= Würfel N auf mm2
--> Diese Werte müssen nach 28 Tagen gelten!
Einteilung des Beton nach Ort des Herstellers
1. Baustellenbeton:
--> Abmessen und Mischen auf der Baustelle
2. Transportbeton:
2.1 fahrzeuggemischt:
--> Abmessen im TB-Werk
--> Mischen im Fahrzeug
2.2 werkgemischt:
--> Abmessen und Mischen im TB-Werk
Einteilung des Beton nach Ort des Einbringens
1. Ortbeton
--> Einbringen des Frischbeton in endgültige Lage und dort Erhärten
2. Fertigteile Betonwerkstein, Betonwaren
--> Erst Erhärten des Betons, dann Einbau in endgültige Lage
Straßenbaubitumen
Bitumenarten
Herkunft/Entstehung:
- entsteht als Rückstand aus der Va-kuumdestillation von Erdöl, wird deshalb auch als Destillationsbitum bezeichnet.
- bildet den Ausgangsstoff für alle weiteren Bitumarten.
Eigenschaften:
- thermoplastische Eigenschaften (150-200 Celsius: flüssig) Gute Haftfähigkeit an Gestein, benetzungsfähig
- Nach Abkühlen: wird ausreichend hart, hält Verkehrsbelastungen stand
- wasserunlöslich-/undurchlässig, Witterungseinfluss beständig
Nachteil: Lösbar durch Mineralölprodukte (z.B. Diesel od. Benzin)
Bezeichnung von Straßenbaubitumen --> Penetrationsgrenzen:
- 20/30: sehr hartes Bitum, geeignet für Deckschichten aus Gussasphalt (Belastungsklassen Bk 100..Bk3,2)
- 30/45: hartes Bitum, " " " " " " (Bk 100...Bk0,3)
- 50/70: härteres Bitum " " " " " (Bk1,8...Bk0,3) & Asphalt-tragschichten der Bk100...Bk1,8)
- 70/100: weicheres Bitum, geeignet für Tragdeck-schichten, Rad- und Gehwege od. Asphalttrag-schichten der Bk1,0...Bk0,3.
CE-Kennzeichnung durch Hersteller: Produkt entspricht festgelegten Anforderungen nach Norm.
Polymermodifiziertes Bitum (PmB)
Bitumenarten
Entstehung/Herkunft:
- elastisches, thermoplastisches Verhalten von Straßenbaubitum kann durch Zugabe von Polymeren (Kunststoffen) verändert werden
--> durch diese Modifikation ergeben sich folg. Eigenschaften:
- Bessere Wärmestandfestigkeit
- geringere Versprödung bei tiefen Temperaturen
- bessere elastisches Verhalten unter Verkehrsbelastung
- höhere Haftfähigkeit an der Gesteinskörnung
Verwendung: besonders hoch beanspruchte Verkehrsflächen/ Gesteinskörnungen mit ungünst. Hafteigenschaften.
Je nach Art der Modifikation:
elastomodifizierte Bitumen: Kennzeichnung mit "A" (vorwiegend in Deutschland verwendet)
plastomodifizierte Bitumen: Kennzeichnung mit "B"
Bitumenemulsion
Bitumenarten
Herstellung/Entstehung:
- warm od. kalt verarbeitete Bindemittel
- Durch Einbringen von Emulgatoren (Säure bzw. Lauge) --> Bitum wird in Form kleinster Tröpfchen im Wasser verteilt, die Bitumtröpfchen werden vom Emulgator umhüllt (verhindert Klumpenbildung der Tröpchen).
Brechvorgang: Bitumenemulsion zerfallen bei Kontakt mit der Oberfläche fester Körper (z.B.Gesteinskörnungsgemisch) --> Emulgator verliert seine Wirkung u. Wasser verdunstet/versickert, Bitumtröpfchen haften fest am Gestein.
Polymermodifizierte Bitumemulsionen: Entstehung durch Bitumemulsionen + Zugabe von Polymeren
Arten der Bitumemulsion:
Anionische Bitumemulsionen: z.B. Bauwerksabdichtungen
Kationische Bitumemulsionen: Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung der jeweiligen Bitumschichten im Straßenbau, z.B. Einbau "heiß auf kalt". Es können auch feuchte Unterlagen oder Gestein angespritzt werden.
Verwendung:
- Herstellen eines Schichtverbundes
- Herstellen von dünnen Asphaltdeckschichten in Heißbauphase und Kaltbauweise
- Verfahren "Anspritzen und Abstreuen"
- Herstellen von Oberflächenbehandlungen
Was sind Erstarrungsgesteine? (Erklärung und jeweils 1 Beispiel)
Tiefengesteine: Granit
Ganggesteine: Granitporphyr
Ergussgesteine: Basalt
Auswurfsgestein: Bimsstein, Tuffe
Was sind Ablagerungsgesteine? (Erklärung und jeweils 1 Beispiel)
- Trümmergesteine (Klastische Sedimente)
- Aus mechanischen Zerstörungen von Gesteinen entstandene lose Massen oder unter dem Einfluss von Bindemitteln, Druck und Wärme verfestigte Trümmer sowie verfestigte Massen aus vulkanischem Auswurfgestein.
- Lose Trümmer: „liegt rum“, kann ausgegraben werden -> Baggersee -> Sand, Kies
- Verfestigte Trümmer: Steinbruch, kann abgebaut werden -> Tonschiefer, Mergel, Sandsteine
- Ausscheidungsgesteine
- Durch Auskristallisieren von im Wasser gelösten Verwitterungsprodukten entstandenes Kalk-, Kiesel- und Salzgestein, einschließlich durch Organismen entstanden Ablagerungen.
- Bsp. Kalkstein, Dolomit, Gipsstein