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LITERATUR: SCHNEIDER, Ulrich (Hrsg):„Wiener Baustofflehreblätter“, Schriftenreihe des Instituts für Baustofflehre, Bauphysik und Brandschutz, Technische Universität Wien 1997.

Grundlagen Holz Bindemittel Frischbeton Festbeton Mörtel Stahl Keramik, Steine und Glas

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BAUSTOFFKENNWERTE................................................................................................................................................. 4

MECHANISCHE EINFLÜSSE .....................................................................................................................................................4 WÄRMEEINFLÜSSE ..................................................................................................................................................................5 FEUCHTIGKEITSEINFLÜSSE ....................................................................................................................................................6

HOLZ......................................................................................................................................................................................... 7

EIGENSCHAFTEN......................................................................................................................................................................8 BESTÄNDIGKEIT ......................................................................................................................................................................9 HOLZSCHUTZ.........................................................................................................................................................................10 SCHNITTARTEN......................................................................................................................................................................11 SCNITTKLASSEN ....................................................................................................................................................................11 HOLZWERKSTOFFE................................................................................................................................................................12

BINDEMITTEL ....................................................................................................................................................................13

GIPS.........................................................................................................................................................................................13 KALK.......................................................................................................................................................................................14 MAGNESIABINDER.................................................................................................................................................................15 ZEMENT ..................................................................................................................................................................................15

BETON ....................................................................................................................................................................................19

ZUSCHLAG..............................................................................................................................................................................19 ANMACHWASSER ..................................................................................................................................................................20 FRISCHBETON........................................................................................................................................................................21 NORMALBETON.....................................................................................................................................................................22 LEICHTBETON........................................................................................................................................................................26 BETONBAUSTEINE.................................................................................................................................................................27

KERAMIK..............................................................................................................................................................................28

IRDENGUT ..............................................................................................................................................................................28 Mauerziegel.....................................................................................................................................................................28 Dachziegel.......................................................................................................................................................................29

SINTERZEUG...........................................................................................................................................................................29 Hartporzellan..................................................................................................................................................................29 Weichporzellan...............................................................................................................................................................29

FEUERFESTSTOFFE ................................................................................................................................................................30

MÖRTEL ................................................................................................................................................................................31

MAUREMÖRTEL.....................................................................................................................................................................31 PUTZMÖRTEL.........................................................................................................................................................................32 ESTRICHMÖRTEL ...................................................................................................................................................................34 MAUERWERKSAUFBAU.........................................................................................................................................................36

STAHL.....................................................................................................................................................................................38

HERSTELLUNG.......................................................................................................................................................................38 FORMGEBUNG........................................................................................................................................................................40 STRUKTUELLER AUFBAU......................................................................................................................................................41 LEGIERUNGSELEMENTE & STAHLBEGLEITER.....................................................................................................................42 WÄRMEBEHANDLUNG..........................................................................................................................................................44 MECH. EIGENSCHAFTEN........................................................................................................................................................44 BETONSTÄHLE .......................................................................................................................................................................45 SPANNSTÄHLE.......................................................................................................................................................................47 GUSSEISEN .............................................................................................................................................................................47 VERBINDUNGSMITTEL (SCHWEISSEN).................................................................................................................................48

ALU...........................................................................................................................................................................................49

GLAS ........................................................................................................................................................................................50

GLASSORTEN..........................................................................................................................................................................51 GLASWERKSTOFFE................................................................................................................................................................52

PRÜFUNGSBEISPIEL .......................................................................................................................................................53

Baustoffkennwerte 4

BAUSTOFFKENNWERTE

MECHANISCHE EINFLÜSSE Poisson’sche Zahl µ [.] Das Verhältnis Querdehnung : Längsdehnung ist für einen bestimmten Stoff immer konstant µ=?q/? ?q.....Querdehnung

?.......Längsdehnung Generell gilt: 0 ? µ ? 0,5 Bei µ=0,5 bleibt das Volumen bei kleineren Verformungen konstant. Elastizitätsmodul E [N/mm²] ist ein Maß für die Steifigkeit eines Werkstoffes und entspricht der Steigung des linearen bzw. des linearisierten Anfangsteiles der Spannungs-Dehnungs-Kurve. Hook’sches Gesetz: E= ? /?= tan? ? ? ? ? ? ? Spannungs-Dehnungsdiagramm Spannungs-Dehnungsdiagramm für Beton für Beton Zugfestigkeit ? Z [N/mm²] wird im Zugversuch gemessen. Dieser gilt als der Grundversuch der Werkstoffprüfung. Das im Spannungs-Dehnungsdiagramm (Werkstoffkennlinie) auftretende Maximum kennzeichnet die Zugfestigkeit des Materials. Druckfestigkeit ? D [N/mm²] Druck- und Zugfestigkeit eines Stoffes können, müssen aber nicht übereinstimmen. Ob ein Werkstoff auf Druck- oder auf Zugfestigkeit überprüft wird, hängt hautpsächlich davon ab, welchen Belastungen er im eingebauten Zustand ausgesetzt wird. Biegezugfestigkeit ? BZ [N/mm²] Bei Baustoffen, bei denen die Zugfestigkeit kleiner als die Druckfestigkeit ist, tritt der Bruch durch Versagen der Zugzone (z.B. bei Beton) und umgekehrt (z.B. bei Holz). Die reine Zugfestigkeit ist grundsätzlich kleiner als die Biegezugfestigkeit. Spaltzugfestigkeit ? SpZ [N/mm²]

Baustoffkennwerte 5

Bei einer linienförmigen Druckbeanspruchung kommt es zum Spaltzugbruch des Werkstoffes. Die Spaltzugfestigkeit ist grundsätzlich kleiner als die Biegezugfestigkeit.

WÄRMEEINFLÜSSE Wärmedehnzahl ? t [10-6/K oder 10-6/°C] beschreibt das thermische Dehnvermögen Wärmeleitzahl ? [W/mK] Stoffe mit einer kleinen Wärmeleitzahl haben ein schlechtes Wärmeleitungsvermögen und somit gute Dämmeigenschaften. Für Dämmstoffe gilt generell: ?< 0,1 Einflüsse auf die Wärmeleitzahl: Struktur: kleine Rohdichte ? große Porosität ? kleine Wärmeleitzahl große Rohdichte ? kleine Porosität ? große Wärmeleitzahl Feuchtigkeit: Die Wärmeleitzahl nimmt mit zunehmendem Feuchtegehalt zu, da die

Wärmeleitzahl des Wassers (0,6) im Verhälntis zur Wärmeleitzahl der Luft (0,022) erheblich größer ist. Außerdem wird ein Großteil der Wärme durch Wasserdampfdiffusion transportiert.

Temperatur: Zwischen 0°C und 100°C nimmt die Wärmeleitfähigkeit mit der Temperaturzunahme ebenfalls zu. Wegen der hohen Wärmeleitzahl des Eises (2,3) steigt die Wärmeleitzahl eines wassergesättigten porösen Baustoffes beim Gefrieren stark an.

Wärmedurchlaßzahl ? Wärmestromdichte bezogen auf die Temperaturdifferenz Der Kehrwert der Wärmedurchlaßzahl wird als der Wärmedurchlaßwiderstand bezeichnet und dient zur Beurteilung des Wärmeschutzes.

?=?/d Wärmedurchgangszahl (k-Wert) [W/m²K] Den Kehrwert der Wärmedurchgangszahl bezeichnet man als den Wärmedurchgangswiderstand 1/k . Wärmestromdichte q [W/m²] Bei rel. konstanten Außen- (? a) und Innentemperaturen (? i) stellt sich im Bauteil ein stationärer Zustand ein. Der Wärmestrom durch das Bauteil strömt dabei in Richtung der Normalen auf die Bauteiloberfläche. Die Wärmestromdichte (Wärmestrom je Flächeneinheit) beträgt: q=?.?? /d Temperaturleitzahl (Temperaturleitfähigkeit) a [104m²/h] beschreibt die thermische Trägheit bei Schwankungen der Außentemperatur a=?/c.? ?.....Wärmeleitfähigkeit c.? ...Wärmespeicherfähigkeit (Stoffwärme*Dichte) Wärmeeindringzahl b

Baustoffkennwerte 6

Die Wärmeeindringzahl nimmt mit steigender Rohdichte zu. Daher fühlen sich die schweren Baustoffe „kälter“ an als Holz oder Dämmstoffe. b=vc.? .?

FEUCHTIGKEITSEINFLÜSSE Rel. Feuchtigkeit ? [%] Im Sättigungszustand ist ?=100%. Ist in einem festen Luftvolumen die Dampfmenge geringer als die Sättigungsdampfmenge ms, so liegt ungesättigter Dampf vor. ?=(m/ms).100 Wasserdampfdiffusion (WDD) WDD-Leitzahl ? [g/mhPa] beschreibt diejenige Wasserdampfmenge in g, die stündlich durch ein 1 m dickes Bauteil bei einem Druckunterschied von 1 Pa hindurchfundiert. WDD-Durchlaßzahl ? Analog zur Wärmedurchlaßzahl läßt sich auch die WDD-Durchlaßzahl definieren. Ihren Kehrwert bezeichnet man als den WDD-Durchlaßwiderstand. ?=? /d WDD- Durchgangszahl kp Den Kehrwert von kp bezeichnet man als den WDD-Durchgangswiderstand. Die wichtigsten Werkstoffkennwerte im Überblick:

Rohdichte ? [kg/m³]

Druckfest. ? D[N/mm²]

Zugfest. ? Z [N/mm²]

E-Modul E [N/mm²]

Temp.leitzahl ? [W/mK]

Stoffwärme c [kJ/kgK]

Holz 600-800 45 95 6 000-17 000 0,15 1,5 Beton 2 000-2 800 8-150 1-8 20 000-40 000 >2 1

Leichtb

Holz 7

HOLZ Aufbau: (nach Abzug von 15-50% Wasser):

70% Gerüststoffe (fadenförmige Molekülketten aus Cellulose & Kohlehydraten) 25% Kittsubstanz (Lignin Raumnetzmoleküle, verbinden Gerüststoffe, vergilben am

Sonnenlicht) 5% Begleitstoffe (Harze, Fette, Wachse, Farbstoffe, Eiweiß-& Mineralstoffe)

NADELHOLZ LAUBHOLZ

Hauptzellen = Tracheiden (3-5mm, röhrenförmig), beim Frühholz zum Safttransport, beim Spätholz bewirken sie die Festigkeit. Parenchymzellen dienen zur Nährstoffspeicherung („Holzstrahlen“) max. Rohdichte und somit die max. Druckfestigkeit im Splint

Holzfaserzellen (40-75%) = Festigungsgewebe Tracheen (10-30%) = Leitungsgewebe max. Rohdichte und somit die max. Druckfestigkeit im Mark

FICHTE ? -leicht, elastisch und zäh

-hohe Druck-u. Biegfestigkeit -gute Spaltbarkeit

-gerad-u. längswüchsig -gut zu beizen u. färben

? -weich u. fäulnissanfällig -hohes Schwindmaß

-schwer zu imprägnieren A: Dachstühle, Zwischenwandkonstr.,

Schalungen

EICHE ? -hohe Festigkeit

-sehr dauerhaft -leicht spaltbar

-schwindet wenig ? schwer zu imprägnieren, beizen und färben A: Innenausbau, Möbelbau,

Eisenbahnschwellen

KIEFER (FÖHRE) ? -harzreicher als Fichte, daher weniger

fäulnisempfindlich ? -nicht so geradwüchsig A: Wasserbau, Möbel

BUCHE ? -relativ fest

-sehr biegsam -hoher Heizwert

? -sehr fäulnisempfindlich -schlecht bearbeitbar

A: Innenausbau, Möbel, Brennholz LÄRCHE ? -fest und dauerhaft

-arbeitet wenig -harzreich (ohne Harzfluß), daher kaum

Fäulnis oder Wurmfraß ? teuer

Holz 8

A: Innenausbau, Wasserbau GÜTEBEDINGUNGEN (nach ÖNORM B 4100/2. Teil) -keine Erkrankungen -keine bis wenige Beschädigungen -keine Drehwüchsigkeit -Faserneigung auf 2m Länge nicht über 1:10 -Astigkeit - auf 15cm Länge je Seitenfläche darf die Summe der Astdurchmesser max. 2/3 d.

Breite betragen, darf allerdings keinesfalls 7cm überschreiten.

EIGENSCHAFTEN Feuchtigkeit Holzfeuchte = Wasser in den Zellwänden und den Zellhohlräumen Mit ansteigender Holzfeuchte steigt auch die Bruchdehnung an, die Zugfestigkeit sinkt. Berechnung der Holzfeuchte: w = 100.(mw- mo)/ mo

w.....Holzfeuchte in % mw...Feuchtmasse mo...Trockenmasse

Feuchtigkeitsbereiche: -Wassersättigung (w = 35-50%) alle Hohlräume sind mit Wasser gefüllt und die Fasern gesättigt -Bereich zw. Wasser- und Fasersättigung (w>30%) Hohlräume sind teilweise mit Wasser gefüllt, die Fasern gesättigt -Fasersättigung (w~30%) in den Hohlräumen ist kein Wasser vorhanden, die Fasern sind gesättigt - Bereich zw. Fasersättigung und Darrzustand (w = 0-30%) Gebundenes Wasser in den Fasern (?nicht gesättigt), Schwinden setzt ein -Darrzustand (w = 0%) In der Praxis: waldfrisch w > 35% angetrocknet w = 25-35% lufttrocken w = 8-18% Schwinden setzt ein, sobald der Feuchtigkeitsgehalt zur Fasersättigung nicht mehr ausreicht (w = 20-30%) und beträgt -tangential 10%

-radial 5% -in Faserrichtung 0%

Berechnung der Längenänderung infolge des Schwindens bzw. des Quellens: ?ls = (? .?w.l) /100

?ls.... Längenänderung ? ...... Schwind – und Quellmaß ?w... Änderung der Holzfeuchte in % l........ Länge des Bauteils

Holz 9

-Druckfestigkeit Nimmt mit der Rohdichte und dem sinkenden Feuchtigkeitsgehalt zu (bis w = 25-30%, danach keine Änderung) -Zugfestigkeit Im Gegensatz zur Druckfestigkeit ist der Einfluß von Feuchtigkeit viel kleiner, dafür aber die Abhängigkeit von der Lage der Kraft zur Faserrichtung größer. -Biegefestigkeit Da die Druckfestigkeit wesentlich kleiner ist als die Zugfestigkeit, erfolgt das Nachgeben zuerst auf der Druckseite.

BESTÄNDIGKEIT Witterungsbeständigkeit -Wechsel von trocken und feucht stellt die idealen Lebensbedingungen für Holzschädlinge dar

? Schutzmittel erforderlich -UV- Strahlen bewirken eine Verfärbung bei ungeschütztem Holz, kombiniert mit

Niederschlägen führen sie zur Ausbleichung und Verrauhung der Oberfläche sehr dauerhaft: Lärche, Eiche zieml.dauerhaft: Fichte, Kiefer, Tanne wenig dauerhaft: Ahorn, Birke, Pappel

Mechanische Beanspruchung Die Wiederstandsfähigkeit steigt mit der Rohdichte und abnehmender Holzfeuchte. Temperatur 100°C-bei bei längerer Einwirkung kaum meßbare Festigkeitsverluste 150°C-nach einigen Wochen Festigkeitsverluste, gegebenenfalls Entzündung 200°C- spontane Entzündung 200-300°C-brennendes Holz entwickelt an der Oberfläche eine Holzkohlenschicht, die mit

ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit (?~0,03W/mK) die Abbrandgeschwindigkeit verringert

Flammschutz ist bei unter Dach verbautem Holz unbedingt nötig. Arten von Flammschutzmitteln:

-salzhaltige Mittel ? Wärmeentzug, Schutzschicht, Förderung der Holzkohlenbildung -schaumschichtbildende Mittel ? Schutzschicht

Brandverhalten: B1 – schwerbrennbar

Bauholz und Holzwerkstoffe mit Flammschutzmittel B2 – normalbrennbar

Bauholz und Holzwerkstoffe Q1 – scwachqualmend

Holz und Holzwolle-Leichtbauplatten mit mineralischen Bindemitteln Q2 – normalqualmend

Holzwerkstoffe Nichttropfend

Holz 10

Holz, Holzfaserplatten, Sperrholz, Holzwolle, Leichtbauplatten mit mineralischen Bindemitteln

Holzschädlinge -pflanzliche (Pilze & Mikroorganismen)

-die für die Pilze idealen Lebensbedingungen bestehen ab pH = 7 und einem Feuchtigkeitsgehalt >20% bei 20°C. Eine Austrocknung tötet die Pilze nicht ab, sondern versetzt sie in die „Trockenstarre“. Die Schäden durch Mikroorganismen sind kaum nennenswert, da sie nur Zellulose und kein Lignin abbauen.

-tierische (Insekten & Tiere) -Käfer, Holzwespen, Ameisen, Schmetterlinge (Larven), Muscheln & Krebse

Chemische Beanspruchung Nur bei pH10 (stark basisch) kommt es zu einer Holzzersetzung, falls die Bedingungen länger anhalten

HOLZSCHUTZ Bauliche Maßnahmen Das Holz sollte stets so verbaut sein, daß

-die Holzfeuchte an keiner Stelle den Wert w = 30% für die Dauer von 6 Monaten übersteigt.

-die Insekten keinen Zutritt zu nicht einsehbaren Holzoberflächen haben Chemische Maßnahmen -wasserlösliche Schutzmittel: wässrige Lösungen / Emulsionen von Salzen, für trockenes oder

halbtrockenes Holz (Arsenate, anorganische Borverbindungen, Chromate, Hydrogenfluoride, Siliconfluoride, Kupfersalze)

-ölige Schutzmittel:- Teeröle –nur bei trockenem Holz im freien

- Lösungsmittelhaltige Schutzmittel bestehend aus Lösungsmitteln (Alkohole, Ester, aromatische oder chlorierte Kohlenwasserstoffverbindungen) und Insektiziden, beziehungsweise Fungiziden

Gefährdungsklassen: GK0 statisch beachspruchte Hölzer im Innenbereich, Holzfeuchte

Holz 11

SCHNITTARTEN Kantholz und Latten Markstück markdurchschnittenes doppelt markfreies S. Riftstück

Stück mit Streifmark markdurchscnittenes Stück mit Streifmark

Bretter Markbrett Riftbrett Halbriftbrett Seitenbrett markgetrennte Schwarten-

brett; besäumt

SCNITTKLASSEN Scharfkantiges Bauholz: hat an jeder Stelle den vollen Querschnitt über der gesamten Länge Vollkantiges Bauholz: hat an max. 2 Kanten Baumwalzen von max. 1/8 der größten

Querschnittsbreite

Fehlkantiges Bauholz: Hat Baumwalzen an allen Kanten von max. 1/3 d. größten

Querschnittsbreite nicht über 1/3 der gesamten Holzlänge.

Baumkantiges Bauholz: hat auf jeder Seite über die ganze Schnittlänge über 5cm breite

Schnittflächen

Holz 12

HOLZWERKSTOFFE Brettschichtholz: mind. 3 Einzelbretter werden an den Breitseiten verleimt (Brettdicke ab 20-40mm). Bei bindebreiten über 20cm werden 2 Bretter versetzt und die Längsstöße keilverzinkt Längen bis 35m, Höhen bis 2,2m Anwendung: bei Trägern mit großen Spannweiten, Hallenbauten, Brücken, Holzskelettbauten Furnier: dünne Platte aus edlerem Holz; 0,5-8mm Sperrholz: -Paneel- oder Tischlerplatten (Ti), Mittellage aus Holzleisten + Deckfurniere -Sperr- oder Furnierplatten (Fu), mind. 3 Lagen Furnier (immer ungerade Schichtenzahl) kreuzweise verleimt, aus gleichen oder verschiedenen Hölzern Holzspanplatten: plattenförmiger Werkstoff aus Hölzspänen oder anderen holzartigen Faserstoffen mit einem Bindemittel (Kunstharz) unter Druck und Wärme verleimt -Flachpressplatten (FP).Späne // Plattenebene (standard) -Strangpreßplatten (SV od. SR mir Röhren)-Späne - Plattenebene Verleimung: V20 Plattenfeuchtigkeit 18%; bei Außenverwendung mit stärkerer Beanspruchung (G bedeutet mit Zusatz von Holzschutzmittel)

Holzfaserplatten: zusammengepreßte und entwässerte Holzfasern -poröse (weiche)-HFD ? ? 450kg/m3 -mittelharte – HFM 450? ? ? 900kg/m3 -harte HFH ? ? 900kg/m3 Massivholzplatten: -einschichtige (14-60mm), Holzteile ab 18mm Breite verleimt -mehrschichtige (12-60mm), 2 Decklagen + Mittellage Dämmplatten: -Holzwolle-Dämmplatten (HWL oder WW) werden aus Holzwolle mit mineralischen Bindemitteln (Zement, Magnesiabildner) hergestellt und bei hoher Temperatur gepreßt und getrocknet -Holzspan- Dämmplatten (HSL oder WS) aus mineralischen Spänen oder mineralischen Bindemitteln

Bindemittel 13

BINDEMITTEL

GIPS = schwefelsaures Calcium, kommt in der Natur als Calciumsulfat –Dihydrat CaSO4.2H2O oder Anhydrit CaSO4 vor. Aus dem Rohgips (Calciumsulfat –Dihydrat) entstehen durch Entwässern (Brennen) kristallwasserarme Halbhydrate bzw. kristallwasserfreie Anhydrite HALBHYDRAT ANHYDRIT CaSO4.2H2O ? CaSO4.1/2H2O + 1½ H2O ? –Halbhydrat

dichte, kristalline Form, hohe Druckfestigkeit, entsteht beim nassen Brennen unter Dampfeinwirkung

?–Halbhydrat flockigere Kristallform, weniger fest (Stückgips) entsteht beim trockenen Brennen im Drehofen

CaSO4.2H2O ? CaSO4 + 2H2O Anhydrit I

„totgebrannter Gips“ entsteht durch Brennen bei 1000°C

Anhydrit II völlig entwässert und schwer löslich, entspricht natürlichem CaSO4 entsteht durch Brennen bei > 300°C

Anhydrit III enthält nur geringe Reste von Kristallwasser, entsteht durch Brennen bei > 180°C

Abbinden und Erhärten sind reine Kristallationsvorgänge, es finden keine chemischen Umwandlungen statt, bei der Erhärtug kommt es allerdings zu einer Raumvergrößerung durch Kristallwasseraufnahme. Gips bleibt immer wasserlöslich, nimmt überschüssige Luftfeuchtigkeit auf (wirkt klimaregulierend); das Kristallwasser hat eine gute Feuerschutzwirkung. Die Gipserhärtung läßt sich durch Zusätze von Glaubersalz Na2SO4.10H2O, Natriumsulfat Na2SO4 und durch Wärmeeinwirkung beschleunigen bzw. durch Kälte, Zucker, Wasserglas und Kalkmilch verzögern. Baugips -Stuckgips: Gemisch aus ? -Halbhydrat und Anhydrit II

? D>6N/mm2, ? Z>2,5N/mm2 rasch versteifend (20-60min), wasserlöslich, nicht wetterbeständig Anwendung: Stuckarbeiten, Innenputze, Bauplatten

-Putzgips: Anhydrit III + II + Halbhydrat, bei höheren Temperaturen gebrannt; schnellere

Versteifung (? 7min) -Estrichgips: Anhydrit II + geringe Kalkanteile (bei 800°C gebrannt) wenig wasserlöslich,

wetterbeständig, Versteifungszeit 6-20 Std.; ßD = 16-25 N/mm2

Bindemittel 14

Für widerstandsfähige Putze und schwimmende Estriche werden Anhydritbinder verwendet (Anhydrit + salzhaltiger oder basischerAnreger) Durch Mischung mit Zementen od. hydraulischen Kalken kann es zu einer Gefügezerstörung durch Treiben kommen. Weiters ist Gips durch sein starkes Sorptionsverhalten stark Korrosionsfördernd? alle Eisenteile, die in Verbindung mit Gips verbaut werden, müssen besonders geschützt werden (z.B. durch Verzinken)

KALK wird unterhalb der Sintergrenze (800-1400°C) aus Kalk-und Dolomitgesteinen gewonnen.

LUFTKALKE HYDRAULISCH ERHÄRTENDE KALKE erhärten nur an der Luft unter Aufnahme von CO2 (Carbonatisierung) CaCO? Brennen? CaO + CO2 CaO + H2O? Löschen? Ca(OH)2-Kalkhydrat Ca(OH)2 + H2O + CO2? Erhärten? CaCO3 + 2H2O Arten: -Weißkalk -Karbidkalk -Dolomitkalk (mit Graustich) Eigenschaften: schwer wasserlöslich sehr porös, daher große Wasserdampfdurchlässigkeit, nicht besonders widerstandsfähig -Kalkwasser =wässrige Lösung -Kalkmilch =Dispersion von festem Ca(OH)2 in gesättigter Ca(OH)2-Lösung, Grundlage für Kalkfarben

erhärten nach anfänglicher Luftlagerung auch unter Wasser Die Herstellung erfolgt aus Kalkmergel bei hoher Temperatur (1200°C), wobei neben Kalk auch Di-Calcium-Silikat 2CaO.SiO 2 (C2S) entsteht. Erhärtung: 2(2CaO.SiO 2) + 4H2O? 3CaO.SiO 2.3H2O + Ca(OH)2 paralell dazu verläuft bei Ca(OH)2-Überschuß die normale Lufthärtung ab. Festigkeit und Widerstandsfähigkeit sind besser als bei Luftkalk Arten: -Wasserkalkhydrat (ähnlich wie Weißkalk, allerdings etwas fester) -Hydraulischer Kalk (Mauer-& Putzmörtel) -Hochhydraulischer Kalk (wasserbeständig,

für Außenputze)

HYDRAULISCHE ZUSÄTZE (PUZZOLANE) bilden allein mit Wasser keine Mörtel, verleihen aber Kalk hydraulische Eigenschaften Die hydraulische Bindefähigkeit der Puzzolane ist latent („verborgen“) und wird erst durch einen Mörtelbinder wie Kalk wirksam. Die verbindungsfähigen Kieselsäuren verwandeln das Ca(OH)2 zum unlöslichen Calciumsilikat CaSiO 3 SiO2 + Ca(OH)2? CaSiO3.yH2O Puzzolanerde gebundenes Kristallwasser

-natürliche Puzzolane: (vulk. Ursprung): Puzzolanerde, Santorinerde, Tras -künstliche Puzzolane: Ziegelmehl, Tonerdesilikat, Hochofenschlacke, Silikatstaub, EFA-Füller (Elektrofilterasche aus Braun-oder Steinkohlenfeuerungen)

Bindemittel 15

MAGNESIABINDER -Herstellung: MgCO3? 800°C? MgO + CO2 bzw. MgCO3.CaCO3? 800°C? MgO + CaCO3 + CO2 Magnesit Magnesia Dolomit

-Erhärtung: 5MgO + MgCl2 + 12H2O?MgCl2.5Mg(OH)2.7H2O (MgO wird mit wässriger Magnesiumchloridlösung angemacht) -Eigenschaften: Magnesia-Estrich (Grundstoff MgO + Füllstoffe wie Sägespäne, Kalkmehl...) ?zäh, federnd, trittschalldämmend, gleitsicher ?Neigung zum Schwinden und Quellen, el. leitend, über Decken mit Spannbeton unzulässig, da die Cl-Ionen stark korrosionsfördernd sind (Metalleinlagen benötigen spez. Schutz), weiters kann es durch eindringende MgO-Lösung im Beton zum Magnesiatreiben kommen

-Magnesia-Mörtel: aufgrund seiner Eigenschaft, an Holzfasern anzubinden, zur Herstellung von Holzwolle-Dämmplatten geeignet

ZEMENT = feingemahlenes, hydraulisches Bindemittel, ? ~3,1g/cm3; E=6 000-30 000N/mm2; ßD? 25 N/mm2 (höhere Festigkeit Hauptunterschied zu anderen Bindemitteln) Rohstoffe: Kalkstein (CaCO3, Calciumkarbonat)

Sande (SiO2, Kieselsäure) Ton, Mergel (Al2O3, Tonerde) eisenoxidische Minerale(Fe2O3 Eisenoxid)

? werden mehlfein zermahlen und getrocknet, danach folgt das Brennen bei ~1450°C zu Portlandzementklinker. Der Klinker wird nach Austritt aus dem Ofen gekühlt und unter Zugabe von Gips und ggf. Zumahlstoffen zu Zement feingemahlen. Brennvorgang: ab 100°C Feuchte & Wasser verdampfen ab 600°C chem. gebundenes Wasser entweicht, Entsäuerung von CaCO3?CaO + CaO2? ab 1280°C Schmelzen ab 1450°C AL2O3 & Fe2O3 sind vollständig gelöst, Anteil der Schmelze

~25%, d. Überschuß an CaO reagiert mit dem Dicalciumsilikatzu Tricalciumsilikat

Kühlung Erstarrung unter Ausscheidung von Kristallen Zugaben: Hüttensand: aus Kalk-Tonerde-silikatischer, schnell abgekühlter Hochofenschlacke, die feingemahlen latenthydraulisch ist. Flugasche: durch mechanische oder elektrostatische Abscheidung von staubartigen Partikeln aus Rauchgasen von Feuerungen mit gemahlener Kohle erhalten Füller: anorganische, mineralische Stoffe, die sich positiv auf die physikalischen Eigenschaften von Zement auswirken.

Bindemittel 16

Zementarten: unterscheiden sich nach dem Anteil von Portlandzementklinker und Zugabenvon Hüttensand oder puzzolanischen Stoffen (5-35%) I-Portlandzement II-Portlandzement, -silicatstaubzement, -puzzolanz., -flugaschenz., -schieferz., -kalksteinz., -kompositionszement. Klinkerphasen: C3S - Tricalciumsilikat (3CaO.SiO 2)

verleiht dem Zement die wesentlichen Eigenschaften, erreicht schnell große Festigkeiten bei großer Hydratationswärme (500J/g)

C2S - Dicalciumsilikat (2CaO.SiO 2) erreicht dieselbe Festigkeit wie C3S, erhärtet aber langsamer und hat daher eine geringere Hydratationswärme (250J/g)

C4AF - Tetracalciuminatferrit (4 CaO.AL2O3.Fe2O3) trägt nur wenig zur hydraulischen Erhärtung bei, Hw =420J/g

C3A - Tricalciumaluminat (3CaO.AL2O3) reagiert sehr schnell mit Wasser und versteift rasch, Hw =1340J/g ? beeinträchtigt die Verarbeitbarkeit, Gipszusätze bis 5% nötig

unerwünschte Begleiter: CaO & MgO, max. 5%, sonst kommt es zum Treiben Hydratationsablauf: I Zunächst bilden sich Calciumhydroxid & Trisulfat, was nur zu einer geringen Versteifung

führt; nach 1-3h bilden sich lange Trisulfatnadeln, der Zementeleim wird steif. II nach 4-5h bilden sich langfaserige CSH-Kristalle (CaO.SiO 2.H2O), die das Grundgefüge

bilden, die Erstarrung setzt ein. III nach 4-12h sind 15% des Zements hydratisiert (Erstarrungsende) danach setzt das Erhärten

ein, das mehrere Monate bis Jahre dauert (die meisten Reaktionen sind allerdings nach 28 Tagen abgeschlossen).

Hydratationswärme: je feiner ein Zement gemahlen ist und je höher die Anteile von C3A & C3S sind, umso schneller wird Wärme bei der Hydratation frei. Sie sollte bei niedriger Außentemperatur möglichst hoch sein, bei Massenbeton möglichst niedrig sein. Wasserzement ? =W/Z W =0,4 vollständige Hydratation der Zementkörner, keine Kapillarporen, theoretisch

optimale Zementfestigkeit W >0,4 Festigkeitsverminderung durch Porenzunahme wegen verdunstetem

Überschußwasser. W

Bindemittel 17

Chemische Widerstansfähigkeit -Säuren - alle Säuren (außer Oxal- und Weinsäure, die Ca -Salze bilden), überführen die

Bestandteile des Zementes in leicht lösliche Salze. -stark angreifend: Mineralsäuren (Salz-, Fluß-, Salpeter-, Schwefelsäure) -schwach angreifend: organ. Säuren (Ameisen-, Milch-, Fett- und Kohlensäure)

-Basen - schwache bis 10%-ige bas. Lösungen (z.B. Lösungen v. Calcium-, Kalium & Natriumhydroxid) greifen den Zementstein nicht an. Konzentrierte Natrium- und Kaliumlaugen greifen die Calciumaluminathydrate an.

-Salze - bilden leicht lösliche Verbindungen mit dem Kalk des Zementsteins. -Fette & Öle - unschädlich, sofern sie keine organischen Säuren enthalten. Festigkeitsklassen: PZ275 ßBZ~5N/mm2; ßD~27N/mm2 PZ 275 HS –mit stark erhöhtem Wiederstand gegen Sulfatanangriff.....5% PZ 275 (H) –Hüttensand.........................................................................6-20% PZ 275 (F) –Flugasche...........................................................................6-20% PZ 275 (K) –Kalkstein...........................................................................6-20% PZ 275 (C) –Mischung v. Hüttensand, Flugasche & Kalkstein.............6-20% EPZ 275 –Eisenportlandzement.......................................................21-35% FAZ 275 –Flugaschenzement...........................................................21-35% CMZ 275 –Compositzement...............................................................21-35% HOZ 275 –Hochofenzement...............................................................36-80% PZ 375 ßBZ~N/mm2; ßD~37N/mm2 Untergruppen mit Zumahlstoffen wie bei PZ 275 PZ 475 ßBZ~7N/mm2; ßD~47N/mm2 –ohne Zumahlstoffe! -Faustformel für die Zementfestigkeit: ßD (Z 275 nach 28 Tagen) = ßD (Z 375 nach 7 Tagen) = ßD (Z 475 nach 3 Tagen) -Einfluß der Lagerung auf die Festigkeit: offen liegender Zement nimmt Feuchtigkeit & Kohlensäure aus der Luft auf, was zu einer Minderung seines Erhärtungsvermögens führt; bei sachgemäßer Lagerung tritt nach 3 Monaten eine Festigkeitsverminderung von 10% auf. ? Z 275 & Z 375 sollten nicht über 2 Monate, Z 475 nicht über 1 Monat gelagert werden. Sonderzemente Schnellzement (PZ mit hohem Aluminium-, und ggf. Fluorgehalt, nur für nichttragende

Bauteile, Verarbeitungszeit ~30min.) Weißzement (eisenoxidfrei, für weiße Sichtbetonoberflächen oder für farbigen Beton, enthält

kein C4AF und entspricht PZ 475) Quellzement (Mischung aus PZ, aluminat- und gipsreichen Komponenten und

Hochofenschlacke; beim Erhärten treten Quelldehnungen auf - geeignet für das satte Verschließen von Öffnungen)

Bindemittel 18

Bautechnische Eigenschaften Kalktreiben: tritt auf, wenn Freikalk im Zement enthalten ist. Da das Zementklinkerkorn gesintert und sehr dicht ist, kann CaO vor der Erhärtung nicht ablöschen, sondern erst, wenn das Wasser bei der Hydratation in die entsprechende Tiefe vorgedrungen ist. Die Reaktion von Kalk und Wasser ist mit einer 17-fachen Ausdehnung verbunden, was bei dem weitgehend erhärtendem Zementstein zu inneren Zusgpannungen und ggf. zur Zerstörung des Zementsteins führt. Magnesiatreiben: wird durch die Hydratation des MgO hervorgerufen, der viel langsamer und mit einer größeren Ausdehnung (2,2-fach) hydratisiert. Daher macht sich der Treibvorgang erst nach Jahren bemerkbar, führt aber zur größeren Zerstörung des Zementsteins als das Kalktreiben. Gipstreiben: wird der dem Zement zur Erstarrungsregelung zugesetzte Gips (~3,5%) nicht verbraucht, so kann er nur noch mit dem durch das Calciumaluminatsulfathydrat geschützten Zementkorn reagieren, was zu einer 8-fachen Volumensvergrößerung führt. Außerdem kann Gipstreiben durch äußere Beanspruchung mit sulfathaltigem Wasser hervorgerufen werden. Bluten: (Wasserabsondern) = Sedimentation vor dem Erstarren, wobei die Feststoffteile absinken und das Anmachwasser aufsteigt. Schrumpfen: Das Wasser wird während der Hydration in das Kristallgitter der CSH-Kristalle eingebaut, was zu einer Volumenkontraktion von 25% führt. Daraus ergibt sich das Schwindmaß für Zement von ~6cm3/100g. Schwinden & Quellen: Volumenänderungen, die infolge von Austrocknung bzw. Durchfeuchtung auftreten und teilweise reversibel sind. Wärmedehnung: bei äußeren Temperaturänderungen oder aufgrund der Hydratationswärme, falls der Wärmeabfluß behindert ist. Der Wärmedehnungskoeffizient gilt für den völlig ausgetrockneten und gesättigten Zustand und beträgt ~10.10-61/K. Ansonsten überlagern sich Feuchte- und Wärmebedingungen. Kriechen & Relaxation: Kriechen ist die zeitabhängige Verformung unter konst. Last bei konst. Umgebungsbedingungen; es geschieht durch Lageveränderung von festen Teilchen und Verdrängung des Wassers zwischen den Gelteilchen. Ab einer Luftfeuchte von 40% steigen die Kriechdehnungen und die Krichgeschwindigkeit stark an. Ausgetrockneter Zementstein kriecht praktisch nicht.

Beton 19

BETON Beton =Zement + Wasser + Zuschläge

ZUSCHLAG (Hauptbestandteil) -Leichtbeton: -feine Natursande

-Naturbims (vulk. Auswurfmasse, feinzellig) -Lavakies (rauh, viele Einzelporen) -Holzspäne & -wolle (mineralisiertes Nadelholz) -Blähton, -schiefer & -perlit -Ziegelsplitt -Polystyrolschaumkugeln

-Normalbeton: -Flußsand & Kies

-Splitt & Schotter -Metallschlacken -Glasfasern (mit Zusatz v. Zirkondioxid) -Stahl- & Kunststoffasern -Carbonfasern (beste Qualität, daher teuer)

-Schwerbeton: -Magnetit (Fe3O4)

-Schwerspat (BaSO4) -Stahlschrott, -späne & -sand -Sintererze -Schwermetallschlacke

Verwendungsklassen: I fest u. frostbeständig

II fest III bis 20% Mürbkorn

Die Zuschläge müssen frei von Nitraten (greifen Stahlbewehrungen an), wasserlöslichen Schwefelerbindungen (führen zum Treiben) und organischen Stoffen (stören den Erhärtungsvorgang) sein. Der Zuschlag wird in Kornklassen unterteilt, z.B. 4/8 (der Großteil der Körnung fällt durch das 8mm-Sieb, bleibt aber auf dem 4mm-Sieb liegen). Durch Zusammenfassung mehrerer Kornklassen entstehen Korngruppen. Für die Herstellung von Beton werden meist mehrere Korngruppen zusammengesetzt, um ein optimal verdichtbares Gefüge zu erhalten. Man unterscheidet: -Einkorn – Körner nahezu gleicher Größe -Sperrkorn – Zwischengröße, verhindert die gegenseitige Berührung von Einkorn –Kugeln -Füllkorn – paßt gerade in die Zwickel zwischen den nächstgrößeren Körnern Das Größtkorn ist so zu wählen, daß es nicht größer ist als: -1/4 der kleinsten Bauteilabmessung -bei Bauteilen mit einlagiger Bewehrung das 1,25-fache des kleinsten lichten Abstandes der

Stahleinlagen und/oder der Überdeckung -bei mehrlagiger Bewehrung das 0,8-fache des kleinsten lichten Abstandes der Stahleinlagen

und/oder der Überdeckung.

Beton 20

Durch theoretische Überlegungen wurden optimale Kornzusammensetzungen (? Idealsieblinien) und noch zulässige Kornzusammensetzungen (? Grenzsieblinien) gefunden. Als einfachste Idealsieblinie ergibt sich die Fullerparabel. Dabei wird von einem Kiesgemenge ausgegangen, das in einem Drucktopf verdichtet wird, wobei die Kieskörner z.T. zerbrechen. Die Kornverteilung läßt sich dann durch die folgende Formel beschreiben: A=100.(d/D)n A...Anteil einer Korngruppe in %

D... Größtkorndurchmesser d....beliebiger Korndurchmesser zwischen 0 und D n....Exponent (0,25? n? 0,7)

Für n=0,5 ergibt sich die Fullerparabel, bei n=0,4 erhält man das hohlraumärmste Korngemenge. Nach der ÖNORM B3304 sind die Regelsieblinien A, B u. C angegeben, wobei B die Idealsieblinie darstellt. Als Sieblinienbereich ergeben sich somit AB (günstig) u. BC (brauchbar). -Bezeichnung der Körnungen:

Rundkorn, Kantkorn RK, KK Verwendungsklasse I, II, III Kornzusammensetzung -Kleinstkorn, Größtkorn

-Sieblinienbereich AB, BC, AC -0/Größtkorn (erweiterter Sieblinienbereich) -S (Korngemisch nach Sieblinie)

Bspl. RK 2 AB 32 S =Rundkörnung der Verwendungsklasse 2, günstiger Sieblinienbereich,

32mm Größtkorn, Korngemisch nach Sieblinie.

ANMACHWASSER =Zugabewasser + Oberflächenfeuchte des Zuschlags Als Anmachwasser kann generell jedes in der Natur vorkommende Wasser verwendet werden, das nicht verunreinigt ist und dessen Salzgehalt nicht über 3,5% liegt. Beispiele für betonschädliche Wasser sind – Moorwasser (Humin- & Schwefelsäure)

– Murwasser mit hohem Salzgehalt (Alkalichloride & Magnesiumsulfat)

Da Leichtzuschlagstoffe rel. porig sind, nehmen sie auch viel von dem Zugabewasser auf. Daher sollten diese vorher im Wasser gelagert werden (etwa 3min.). Das in dieser Zeit aufgenommene Wasser bezeichnet man als Annäßwasser.

Beton 21

FRISCHBETON Konsistenzbereiche: K1 (steif) –für massige und unbewehrte Bauteile, da es durch den geringen Zementbedarf nur

zur geringen Wärmeentwicklung beim Erhärten kommt; schwindet wenig. K2 (steif-plastisch) –für unbewehrte oder größere, weitmaschig bewehrte Bauteile K3 (plastisch) – für alle unbewehrten und bewehrten Bauteile, sofern sie nicht besonders

feingliedrig bzw. dicht bewehrt sind, Pump- & Sichtbeton. K4 (wiech) –für dicht bewehrte und feingliedrige Bauteile, Sichtbeton K5 (sehr weich) –Unterwasserbeton, Fließbeton für alle bewehrten und unbewehrten, schlecht

zugängliche Schalungen Zusatzmittel (0,5-3%) -BV-Betonverflüssiger, verbessert die Verarbeitbarkeit, erhöht Schwinden. -LP-Luftporenbildner, verbessert die Verarbeitbarkeit, führt zur Festigkeitsminderung. -DM-Betondichtungsmittel, vermindert das Eindringen von Wasser, führt zum Schwinden. -VZ-Erstarrungsverzögerer, Nachteil: Schwinden -ST-Stabilisierer, verbessert das Zusammenhaltevermögen & die Verarbeitbarkeit. -BE-Erstarrungsbeschleuniger, Nachteil: Festigkeitsminderung. -FM-Fließmittel, bessere Verarbeitbarkeit bei weniger Wasser, führt zum Schwinden. -EH-Einpreßhilfen, verbessern das Fließen. Um die Gefahr des Entmischens zu verringern, muß der Mehlkorngehalt zw. 300 u. 500 kg/m3

betragen. Nachbehandlung -Naß-Nachbehandlung: Feuchthalten des frischen Betons, langsames Austrocknen vermindert

Schwinden -Abdecken: bei starker Sonnenstrahlung, sonst zu schnelles Austrocknen. -Nachbehandlungsfilme: hauptsächlich im Straßenbau, verhindern rasche Austrocknung durch

Verdunstung. -Aufsprühen von Wasser: bei Beton mit höherer Temp. (massige Bauteile), Wassertemperatur

muß der Betontemperatur entsprechen. Die seitl. Schalung darf nach Ablauf der nach ÖNORM B 4200/10.T festgelegten Fristen bzw. nach Erreichen einer Druckfestigkeit von 3N/mm2 entfernt werden. Bei der Gleitbauweise wird der Beton in Lagen von ca. 20cm Höhe eingebracht. Arbeitsfugen sollten zahlenmäßig beschränkt sein und an Stellen geringer Beanspruchung angelegt werden. Zum Korrosionsschutz bei Bewehrung und beim wasserdichten Beton müssen sie so dicht wie der Beton selbst sein. Betonieren bei niedrigen Temperaturen Beim Erfrieren vom frischen Beton, der die Druckfestigkeit von 5N/mm2 noch nicht erreicht hat, bilden sich Eislinsen, die das Gefüge zerstören. Gegenmaßnahmen: Erwärmen des Anmachwassers & des Kiessands, Verwendung von

Zement höherer Güteklassen, minimale Anmachwassermenge, Zugabe von Frostschutzmitteln, Abdeckung & Warmhaltung.

Betonieren bei hohen Temperaturen Bei sehr schnellem Austrocknen treten Risse auf und der Beton „verdunstet“.

Beton 22

Gegenmaßnahmen: Kühlhalten von Wasser & Zuschlag, Zugabe von Erstarrungsverzögerern, keine Stehzeiten vor dem Einbau oder vor der Nachbehandlung, Feuchthalten.

NORMALBETON Betonsorten: SI-Sichtbeton innen – W/Z? 0,7

K3-K5 SA-Sichtbeton außen – mind. frost- u. witterungsbeständig WU-wasserundurchlässiger B. -Zuschläge der Verwendungskl. I, W/Z? 0,55

K1 bis K2, Eindringen des Wassers mit 7 Bar Höchstdruck nicht größer als 5cm.

FB-frost- u. witterungsbest. B. -Zuschläge der Verwendungskl. I, W/Z? 0,7, nach 50 Frost-Tau-Wechseln Abfall des stat. E-Moduls ? 25% Abfall des dynamischen E-Moduls? 15%

FTB-frost- u. tausalzbest. B. -Zuschläge der Verwendunkgsklasse I, W/Z? 0,5 Abwitterung vom 25. bis 50. Frost-Tausalz-Wechsel an keiner Stelle? 1mm.

LS-lösender Angriff schwach Erhöhte Überdeckung der Stahleinlagen, LST-lösender Angriff stark Zement mit erhöhtem Sulfatwiderstand, TS-treibender Angriff schwach säurebeständige Zuschläge bzw. kalkhaltiger Zuschlag TST-treibender Angriff stark Oberfläche geschlossen und glatt,

bei starkem Angriff W/Z? 0,45; fallweise Verkleidungen oder Beschichtungen.

MA-hoher Wiederstand gg. mechanische Angriffe: Festigkeitskl. mind. B30/B300 Größtkorn 32mm, Zementgehalt ? 350kg/m3 Zuschläge der Verwendungskl. I, mind. 14 Tage vor Austrocknen zu schützen.

UB-Unterwasserbeton: Größtkorn 32mm, Zementgehalt? 350kg/m3, W/Z? 0,4 Festigkeitskl. max. B30/B300, Ausbreitmaß max. 60cm.

PB-Pumpbeton: K3, Mehlkorngehalt an der oberen Grenze. Festigkeitseingenschaften Zugfestigkeit ? 1/10 Druckfestigkeit? unbewehrt nur bei sehr geringen Zugspannungen Bruchmechanismus bei 1-achsiger, gleichmäßiger Druckbeanspruchung: Zuschlagkörner haben einen höheren E-Modul (=sind steifer) als die Mörtelmatrix, was einen Kraftfluß von Zuschlagkorn zu Zuschlagkorn bewirkt. Durch die räumliche Spannungsverteilung entstehen im Inneren beträchtliche Zugspannungen, vorwiegend zur äußeren Druckrichtung? Mikrorisse parallel zur äußeren Druckkraft. ? Tragverhalten bis zum Bruch: -elastisch-plastische Verformung der Zementzwischenschichten ohne Rißbildung

Beton 23

-Mikrorißbildung im Bereich des Haftverbundes -Längsrisse durch den gesamten Betonkörper ? Stabbündelartiges Gebilde -Ausknicken und Abscheren der einzelnen Stäbe Einflußgrösen auf die Betonfestigkeit (proportional): +W/Z-weit (siehe Zement) +Alter +langsame Austrocknung +geringerer Sandgehalt im Zuschlag +gute Verdichtung -Biegezugfestigkeit = 4-10% der ßD -Spaltzugfestigkeit

Beton 24

? ? nicht rein elastisch Be- & Entlastungslinie fallen nicht zusammen, Bruch auch bei vollständiger Entlastung ist eine geringfügige bleibende Dehnung vorhanden ? ?bleibend ?elastisch

Elastische Verformung Der E-Modul soll für Konstruktionsbeton hoch sein, da hier jegliche Verformungen unerwünscht sind, während er für Massenbeton & Betonstraßen eher niedrig sein sollte, um hohe Spannungen bei Dehnungsbehinderungen zu vermeiden. Bei hohen Temperaturen fällt der E-Modul im Gegensatz zur Druckfestigkeit stark vom Anfang der Erwärmung ab, was zu großen Verformungen bei Bränden führt (bei 300°C bis 50%). Außerdem ist der E-Modul beim wärmebehandelten Beton bei gleicher Festigkeit um ca. 20% kle iner. Mit der steigenden Feuchtigkeit des Betons steigt steigt auch der E-Modul an, da die mit Wasser gefüllten Poren inkompressibel sind und dieses Wasser beim Druckversuch nur langsam bis gar nicht abfließen kann. Bei sehr niedrigen Temperaturen (unter –100°C) steigt der E-Modul von feuchtem Beton um bis zu 50% an. -Kriechen: (Viskoelastische Verformung unter Dauerlast) Entlastung ? Kriechgeschwindigkeit unmittelbar nach eel Belastungsbeginn am größten, klingt dann ab und nähert e ef sich einem Grenzwert. eV Nach der Entlastung verzögerte el. Verformung = anela- ev stische Verformung eel t Ef –bleibende Verformung Kriechen Ev –verzögert el. Verformung Der Beton kriecht umso mehr und umso länger, je feuchter der Zementstein bei Belastungsbeginn ist und je schneller er während der Belastung austrocknet. ? Kriechen kann durch wasserdampfliche Anstriche oder Wasserlagerung vermindert werden. ?t –Kriechzahl nimmt zu mit -Belastungsdauer

-Zementsteinmenge -W/Z –Wert (Porosität) -Austrocknung -Schlankheit des Bauteils

?K = ?el.? t = ? 0/E.? t

Beton 25

Besondere Prüfungen -Carbonatisierungstiefe Das Wasser in den Zementsteinporen bildet alkalische Lösung des Calciumhydroxids mit einem pH-Wert von 12 bis 13 (basisch). ? Im Bereich pH=10-13 findet keine abtragende Korrosion der Bewehrung statt. Das in der Luft enthaltene CO2 diffundiert allerdings langsam durch die Betonporen und bildet Calciumkarbonat (Sauer). Ca(OH)2+CO2+H2O?CaCO3+2H2O ? pH sinkt ggf. unter 10 Carbonatisierungstiefe x = Abstand von der Betonoberfläche, innerhalb dessen der pH-Wert

unter 9,6 abgesunken ist. Abhängig von: CO2-Gehalt in der Luft

Luftfeuchtigkeit Dichtigkeit des Betons Betongüte

Prüfung: auf frische Bruchfläche wird eine 0,1%-ige alkalische Phenolphtaleinlösung aufgetragen. Nicht carbonisierter Beton verfärbt sich rot-violett.

-Chloridgehalt Chloride, die besonders Stahlaggressiv sind, gelangen durch Ausgangsstoffe, Industrie- und Meeresatmosphäre und durch PVC-Brände in den Beton; nur ein Teil wird im Zement gebunden und so unschädlich gemacht. Gegenmaßnahmen: dicke & dichte Betondeckung

Epoxidharzbeschichtung des Stahls Prüfung: an Bohrkernen, Ausbruchstücken oder Bohrmehl

1%-bei Korrosion Instandsetzung+Verhinderung des weiteren Zutritts

-Haftzug-oder Abreißfestigkeit wichtig bei Aufbringen von Beschichtungen Prüfung: eine Metallplatte wird aufgeklebt und abgezogen -Hohlstellen in Spannkanälen bei Verdacht Aufschlußbohrungen

Beton 26

LEICHTBETON Hauptmerkmal = geringe Rohrdichte Leichtbetonsorten: -Gefügedichter Leichtbeton: besitzt dichtes Gefüge aus porigem Zuschlag

-Haufwerksporiger Leichtbeton: Wegfall ganzer Kornklassen (z.B.Einkornbeton)

? Zuschlaghaufwerk mit höherem Lückenanteil, Verkittung der Körner erfolgt hauptsächlich an ihren Berührungsstellen, der Großteil der Lücken wird nicht mit Zementleim ausgefüllt, da keine vollständige Verdichtung erfolgt

-Porenbeton: entsteht durch Porosierung des Bindemittels (Zement) durch Gasbildner

(? Gasbeton) oder Schaum (? Schaumbeton) Bspl. -Gassilikatbeton (? ? 800kg/m3, ?~0,2W/mK) - auf dem Übergang zu

Dämmstoffen auf der Basis von Kalk als Bindemittel -Schaumbeton (aus Feinmörtel, besitzt schneeartige Konsistenz und läßt

sich leicht verarbeiten)

Lastabtragung über Mörtelgerüst bei gefügedichten Leichtbeton Festigkeitsentwicklung Wegen der geringeren Wärmeleitung der Zuschläge kann die Hydratationswärme nur langsam abgeführt werden, was zu einer höheren Anfangserhärtung und zu einer geringeren Nacherhärtung führt. Zug –und Druckfestigkeit um ~25% niedriger als beim Normalbeton. Am Beginn der Erhärtung kann es teilweise zum Quellen kommen, weil ein Wasseraustausch zwischen den Zuschlägen und dem Zement erfolgt. ? Schwinden setzt erst dann ein, wenn die Verdunstung größer ist als die Abgabe von Kernporenwasser an den Zement. Sonstige Eigenschaften Leichtbeton liegt mit seinem Wärmedämmverhalten günstiger als Leichtbeton, im selben Bereich wie Holz und Ziegel. Daher ist auch die Feuerwiderstandsfähigkeit um 30% höher als beim Normalbeton.

Beton 27

BETONBAUSTEINE -Hohlblocksteine : großformatige Mauersteine aus Beton mit im allgemeinen 5-seitig geschlossenen und zur Lagerfläche offenen Kammern, Lochanteil 25-35%. ßD? 12N/mm2 (Steinklassen Hbl. 1-12). ? = 1800kg/m3, Schalldämmung 56 dB, Wärmedämmung d/? = 0,4m3 K/W Durch Zusätze von Dämmmaterial wie z.B. Blähton können wärme –und gleichzeitig auch schalldämmende Baustoffe hergestellt werden („Lecaton“) Mantelsteine Schalungskörper aus wärmedämmenden Stoffen für die Ausführung von Mantelbetonwänden; sie sind schwer brennbar und dürfen im Brandfall nicht stark qualmen oder toxische Gase entwickeln. Sie bestehen aus Leichtbeton, fallweise mit mineralisch gebundenen Holzspänen („Holzbeton“). Die Wärmedämmung und das Diffusionsverhalten können durch asymmetrische Wanddicken zusätzlich verbessert werden. Betondachsteine aus Betonzuschlägen der Verwendungsklasse I für die Deckung von geneigten Dächern. Sie werden durch Zusatzstoffe vollständig durchgefärbt oder mit gefärbten Schichten bzw. Granulat versehen. Ihre Abmessungen sind meist größer als die der Bausteine. Porenbetonsteine aus Zement, Kalk, feinem Quarzsand, Wasser & Treibmittel wird zunächst ein feiner Mörtel hergestellt. Das Treibmittel, meist Aluminatpulver, reagiert mit dem Calciumhydroxid und bläht den Mörtel auf. Durch eine anschließende Dampfdruckerhärtung bei ~1700°C wird eine sehr hohe Frühfestigkeit und ein geringes Nachschwinden erreicht (hydrothermale Verfestigung). Die einzelnen Steine werden durch Sägen in sehr maßgenaue Produkte eingeteilt. Weitere Vorteile der Porenbetonsteine sind leichte Verarbeitbarkeit und gute Dämmfähigkeit. ßD = 2-8N/mm2 –relativ klein (Festigkeitskl.2-8), nimmt mit der Feuchte ab. ßZ = 8 ßBZ –relativ groß. Hohe Dampfdurchlässigkeit (? = 3-6) und Frostwiderstand. Kalksandsteine 90% Quarzsand, 10% Kalk Die Erhärtung erfolgt durch eine chemische Umsetzung des Quarzes mit dem gelöschten Kalk zu Kalkhydrosilikaten. Die Kalksandsteine sind wasserbeständig und haben eine höhere Festigkeit als bei der Lufterhärtung; sie werden als Voll- oder Lochsteine hergestellt.

Keramik 28

KERAMIK Der wesentliche Bestandteil aller keramischen Baustoffe ist der Ton. Die Tonminerale bestehen überwiegend aus Aluminium-Silikaten, in denen Hydratwasser angelagert ist. (z.B. Kaolin Al2O3.2SiO2.2H2O). Ihre feine Blattstruktur ermöglicht die Aufnahme von Wasser zwischen den Kristallebenen (? pl. Verformbarkeit) und läßt auf der Oberfläche Haftkräfte entstehen.

IRDENGUT (Brenntemperatur 800°-1300°C) Ziegelsteine Ausgangsstoffe: mit Sand abgemagerte Tone, tonhaltige Rohmassen oder Lehme Herstellung: Die Ziegel werden mit der Strangpresse hergestellt, die einen endlosen Strang preßt, der durch einen Draht in Stücke geteilt wird. Die so erhaltenen Formlinge werden bei ~200°C getrocknet und danach im Tunnelofen bei ~1000°C gebrannt. Beim Erreichen einer Temperatur von ~600°C werden die Wasserbeständigkeit und die Druckfestigkeit erhöht. Bis zur Sinterung (~1000°C) werden die Poren geschlossen, was diese Werte noch weiter erhöht. Zusätzliche Abdichtung wird erreicht mit -Engoben (feinkörnige Tonmassen, werden vor dem Brennen durch Tauchen oder Sprühen

aufgebracht) -Glasuren (wässrige Aufschlämmungen von z.B. Feldspat, Marmor oder Magnesit, als dünne

Überzüge aufgebrannt) Für die Ziegeln ist die rote Farbe deshalb so charakteristisch, weil das braune Eisen-(III)-Oxidhydrat Fe2O3.3H2O in vielen Sedimenten zu finden ist. Es verliert beim Brennen das Wasser und wird in das rote Eisen-(II)-Oxidhydrat Fe2O3.2H2O überführt. Im reduzierten Feuer entsteht das blaugrüne Eisen-(2)-Oxidhydrat. Ist neben Eisen auch Kalk vorhanden, entsteht beim Brand eine gelbe Ziegelfarbe. Durch die Zugabe von Mangan kann man eine graue Tönung erzielen.

Mauerziegel Grobkeramik, Ziegel für tragende, aussteifende & ausfachende Wände; NF 25 x 12 x 6,5 Man unterscheidet: -Vollziegel (MZ) -Vollziegel gelocht (MZ-gelocht)-Lochanteil 25% - Lagerfläche -Langlochziegel (LLZ)-Lochanteil >25% - Lagerfläche -Sichtziegel-gelocht od. ungelocht Lochkände - Lagerfläche -Vollklinker (Klinker-V) -Kleinlochklinker (Klinker-KL)-Lochanteil 15% - Lagerfläche Ziegelrohdichte: 1-2 kg/dm3 (=Masse eines trockenen Ziegels bezogen auf das Volumen

einschließl. der Hohlräume, ohne Hohlräume = Scherbenrohdichte) Druckfestigkeit: 4-50 N/mm2 (f. Klinker 60 N/mm2) Wärmeleitfähigkeit: ? = 0,29-1W/mK Diffusionswiderstandsfaktor: ? = 2,5-9 (f.Klinker ? =40)

Keramik 29

Ziegel schaffen durch ihre Wasserdampfdurchlässigkeit ein gutes Raumklima und dämpfen dank des Wärmespeichervermögens Temperaturschwankungen ab.

Dachziegel Grobkeramik, werden mit Engoben oder Glasuren versehen -Strangdachziegel: unverfalzt (Biberschwanzzigel, Hohlpfannen)

verfalzt (Strangfalz-, Biberfalzzigel) -Preßdachzigel: Preßfalzzigel

Pfannenziegel Steingut Feinkeramik, meist aus hellfärbigen, tonfeinen Mörtel gepreßt. Durch Einstreuen von z.B. (Koch-)Salz während des Brandes in die Flamme wird eine dichte Kochsalzglasur erzeugt. Man kann auch stattdessen im 2. Brand eine Glasurmasse aufbrennen. Steinguterzeugnisse (Wandfliesen, Sanitärsteingut) sind i. allg. nicht frostbeständig, da die feinkörnigen, kristallinen und porösen Stellen durch die Glasur nur vom Spritzwasser geschützt werden und rel. viel Wasser aufnehmen können.

SINTERZEUG (Brenntemperatur 1200°-1450°C) Steinzeug Feinkeramik, Rohmaterial wie beim Steingut, allerdings höherer Feldspatgehalt. Die dichten, grauen bis braunen Scherben werden mit einer Kochsalzglasur überzogen, feines Steinzeug erhält eine Feldspatglasur. Steinzeugerzeugnisse (Bodenfliesen, Sanitärsporzellan, Kanalisationsrohre) weisen gesinterte und nicht saugende Scherben auf und sind hart, frost-, laugen- und säurebeständig. Porzellan Feinkeramik, wird aus feinstem Kaolin (Porzellanerde, Al2O3.2SiO2.2H2O) mit Quarz als Magerungsmittel und Feldspat als Flußmittel durch zweimaligen Brand bis zum Sintern hergestellt. Auf diese Weise entsteht ein verglaster, durchscheinender und hellklingender Scherben, der nach dem Aufbrennen der Farben mit einer Glasur versehen wird.

Hartporzellan Rohstoffe: 50% Kaolin, 25% Quarz, 25% Feldspat wird bei 90°C „rohgebrannt“ und nach dem Eintauchen in einen dünnflüssigen Glasurbrei in einem wesentlich stärkerem Feuer (~1500°C) fertiggebrannt („Garbrand“).

Weichporzellan Rohstoffe: 25% Kaolin, 45% Quarz, 30% Feldspat -kann infolge des größeren Flußmittelgehaltes bei niedrigeren Temperaturen (~1300°C) gebrannt werden, wodurch die größere Verzierungsfähigkeit des Weichporzellans bedingt wird. (Die meisten Porzellanarten halten die Brenntemperatur des Hartporzellans nicht aus).

Keramik 30

FEUERFESTSTOFFE (Brenntemperatur 1300°-1800°C) Schamotte Grobkeramik, werden durch Brennen bei 1450°C aus einer Mischung von rohem, plastischem Ton und stark gebranntem, grobkörnig zerkleinertem, feuerfestem Ton hergestellt und ertragen Temperaturen bis 1700°C ohne bleibende Deformation. Hochfeuerfeste Steine wie Kohlenstoff und Siliziumkarbidsteine haben eine Erweichungstemperatur von ~1800°C.

Mörtel 31

MÖRTEL Gemisch aus einem oder mehreren Bindemitteln, Zuschlägen (Kornanteil 0,125-8 mm), Wasser und fallweise Zusatzmitteln/-stoffen.

MAUREMÖRTEL Aufgaben: - Kraftschlüssige Verbindung zwischen Mauersteinen

- vollflächige Füllung der Zwischenräume zwecks Feuchtigkeits-, Wärme-, Schall- & Brandschutz.

- Ausgleichen der Maßabweichungen der Steine

Anforderungen: ? D ? BZ ?

MO (MGI) - - - M3 (MGII) ? 3 N/mm2 ? 1 N/mm2 ? 1,2 kg/dm3 M5 (MGIIa) ? 5 ? 1,5 ? 1,2 M10 (MGIII) ? 10 ? 2,5 ? 1,2 MO – kann aus allen Kalken und PM-Bindern hergestellt werden, Festigkeitsentwicklung

verläuft sehr langsam, nach 28 Tagen liegt sie zwischen 0,5 und 1 N/mm2 (nicht genormt), es können nur Druckspannungen aufgenommen werden.

M 3 – aus Zement und Kalk, Anfangsfestigkeit wesentlich höher als bei MO, weiterer Zuwachs jedoch geringer.

M 5 – wie M3, etwas höhere Festigkeit M10 – Zement + Kalkhydrat, Traß oder mineral. Stoffe. Anfangsfestigkeit noch höher als bei

M5, weiterer Zuwachs noch geringer, für alle Mauerwerkskonstruktionen zugelassen außer für Verblendschalen und zweischaliges Mauerwerk ohne Luftschicht. Verarbeitungseigenschaften (Geschmeidigkeit, Fugenausfüllung) schlechter als bei anderen Mörtelgruppen.

Ausgangsstoffe - Bindemittel: -Baukalk für MO, M3 & M5, in Verbindung mit Zement für M3 & M5, in

kleinen Mengen zur besseren Verarbeitung von M10. -Zement –für M10 und mit Baukalk für M3 & M5 -Putz- & Mauerbinder

- Zuschlag: -Normalzuschlag (Sand, gemischtkörnig) Körnungen -Leichtzuschlag 0/2 und 0/4

- Zusätze: -Mörtelzusatzstoffe (Steinmehl, Pigmente, Traß, Flugasche, Hochofenschlacke) -Mörtelzusatzmittel (Luftporenbildner, Wasserrückhaltmittel, Abbinderegel,

Haftmittel) - Anmachwasser: -Temp. ? 25°C

Konsistenz so einzustellen, daß vollfugig gemauert werden kann ? M3: W/Z ? 2,2; M5: W/Z ?1,8; M10: W/Z ?1,3

Konsistenzbereiche: KM1 – steif, Ausbreitmaß ? 14cm KM2 – plastisch, Ausbreitmaß 24 – 20 cm KM3 – weich, Ausbreitmaß ? 20 cm

Mörtel 32

PUTZMÖRTEL = Gemisch aus einem oder mehreren Bindemitteln, Zuschlägen, (Kornanteil 0,1-0,4 mm), Wasser und fallweise Zusatzmitteln/stoffen. Nach der ÖNORM B2210 wird zwischen Außenputz, Innenputz und Feuchtraumputz unterschieden. -Gruppen (nach der ÖNORM B3340) Mörtelgruppe A,B (nicht hydraulisch erhärtende) ? D ? 1; ? BZ ? 0,4

” C (hydraulisch erhärtende) ? D ? 2,5; ? BZ ? 1 Mörteluntergruppe 0 (ohne spez. Wirkung) ” 1 (mit hohem Wärmedämmvermögen) ” 2 (mit Farbgleichheit) ” 3 (wasserabweisend) ” 4 (mit erhöhter Haftfestigkeit)

Putzsorten (nach den Bindemitteln) - Gips- und Kalk-Gipszusatz: stabilisieren den Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft, bei ständiger

Feuchtigkeit kommt es zur Schimmelbildung. - Kalkputz: stabilisiert ebenfalls den Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft, bindet Schadtstoffe

aus der Luft ab und tötet Bakterien ab, kann auch in Feuchträumen verwendet werden (keine Schimmelbildung).

- Zement und Kalkzementputz: größere Wärmeeindringzahl, wirkt sich negativ auf das Raumklima aus.

- Wärmedämmputze (mit Perliten, Polystyrol, Kunstharz), haben schlechtere Sorptionseigenschaften, geben eventuell Schadstoffe (Lösungsmittel) ab, in therm. Hinsicht vorteilhaft als Außenputze.

Putzarten - geglätteter Putz (mit Glattkelle verrieben) - Reibputz - Kellenputz (fächer- oder schuppenförmig mit der Kelle verstrichen) - Spritzputz (dünnflüssiger Mörtel auf verriebenen Feinputz, nicht abriebfest) - Waschputz (Bindemittel vor Erhärtung ausgewaschen, Körnung sichtbar) - Steinputz (ausgesuchte Körnung, nach Erhärtung steinmetzmäßig bearbeitet) - Patschokk (dünnflüssiger Mörtel deckend angeworfen und mit Pinsel verrieben) - Schlämmput (Weißkalkmörtel auf Ziegelmauerwerk, Struktur sichtbar) - Edelputz (vorgemischter Fertigputz, durch Wasserzugabe verarbeitungsfertig) - Sgraffito (mehrlagiger Putz mit verschiedenfärbigen Schichten, durch Kratzen oder Schaben

werden Zeichnungen aus dem trockenen Putz herausgeschnitten) - Fresco (kleiner Stück der Wand mehrschichtig verputzt, wobei die letzte Schicht naß

übermalt wird ? Putz & Farbe verbinden sich zu einer untrennbaren Einheit) - Secco (Farbe wird auf den trockenen, abgebunden Putz aufgetragen) Ausgangsstoffe - Bindemittel – mineralische : (Baukalk, Zement, Gips, Anhydritbinder, hydraulische Mörtel-

binder) ? organische : (Polymersinterharze)

- Zuschläge – möglichst geringe Haufwerksporigkeit (? gemischtkörnige Sande) - Zusätze – Zusatzmittel (Luftporenbildner, Dichtungsmittel, Erstarrungsbeschleuniger,

Haftmittel, Farbzusätze) ? Zusatzstoffe (Gesteinmehl, Schlackenmehl, Traß)

- Anmachwasser

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Putzaufbau Putzgrund: -Putzträger (flächig ausgebildet, verbessern das Haften des Putzes bzw. machen ihn von der

tragenden Konstruktion weitgehend unabhängig) z.B. Metallputzträger, HWL, Rohrmatten

-Putzbewährung (Einlagen im Putz zur Verminderung der Rißbildung; aus Metall, mineral. Fassern, Kunststoffasern)

Putzlagen: -Unterputze I ohne spez. Eigenschaften (Maschinen (MPA-) Putze)

II wärmedämmend ? < 0,2 W/mK, ? < 600 kg/m3 - Perlitputze-mit Perlit (vulk. Glas) als Zuschlag - EPS-Putze-mit Polystyrol

III Sanierputze für feuchtes und salzhaftiges Mauerwerk; porös, geringe kapillare Leitfächigkeit (Hydrophobierung)

-Oberputze I ohne spez. Eigenschaften II wasserabweisende Edelputze ? Fassadenputz, mit zementechten Pigmenten

(Erdfarben) III Kunstharzputze - Grundierung nötig IV Silikatputze - Wasserglasgebunden, hohe Wasserdampfdurchlässigkeit (für

Althaussanierung) Vollwärmeschutzsystem EPS- Platten oder Steinwollemineralfaser- bzw. Korkdämmplatten mit spezielen Klebemörtel auf den Untergrund geklebt oder verdübelt und mit Klebemörtel verspachtelt. Zwischen den Klebemörtelschichten wird eine Lage Textilglasgitter eingelegt. Nach der Aufbringung von Grundanstrich wird ein Dünnputz auf der Basis von Kunstharz oder Wasserglas aufgebracht. Putzschäden Rissebildung: - Einzelrisse (wegen Setzungserscheinungen, konstr. Fehler) - Risse im Verlauf der Fugen des Putzuntergrundes (? mangelhafte Ausbildung der

Mauerwerksfugen, zu geringe Putzdicke, unsachgemäße Befestigung des Putzträgers) - Horizontale Strukturrisse (? weicher Mörtel bei dicker Putzlage) - Netzartige Risse (? zu hoher Bindemittelgehalt, zu schnelle Austrocknung, Oberputz fester

als Unterputz) Zerstörung des Mörtelgefüges: - Kraterförmige Aussprengungen (nachlöschende Kalkbestandteile, Kohleteilchen aus Sand) - Blasen bei zermörbtem Mörtelgefüge (nachlöschende Feinkalkbestandteile) - Blätterteigartige Schichtstruktur (Treiben, Frost, ausblühende Salze) Unzureichende Mörtelfestigkeit: - Absanden der Putzoberfläche (zu hoher Anteil an abschlämmbaren bzw. organischen

Bestandteilen des Sandes, zu geringer Bindemittelgehalt, saugender Untergrund) - Gipsputz nicht abriebfest (hoher Wasserzusatz bei der Mörtelzubereitung) - Loslösen von Putzuntergrund (saugender, glatter, verschmutzter oder gefrorener Untergrund,

zu große Putzdicke im 1. Arbeitsgang) Feuchtigkeitsschäden: - im Außenputz: Rüstlöcher als Kältebrücken, falsche Sockelausbildung, fehlende Ableitung. - im Inneren: Kondenswasser auf nicht saugfähigem Putz, fehlende Ableitung. Verfärbungen: - Fleckenbildung: ausblühende Salze, zu dünner Putz, Kältebrücken (Rüstlöcher) - Verschmutzung: rauher Putz, Regenfahnen durch konstr. Mängel, rostbraune Streifen wegen Schwefelkies im Sand.

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ESTRICHMÖRTEL Estrich = dünne Fußbodenschichten (1-8 cm) aus Mörtel (steif oder plastisch) entweder in fester Verbindung mit dem Unterboden (? Verbundestrich) oder auf einer besonderen Zwischenschicht (? schwimmende bzw. gleitende Estriche) - lastverteilend, wärme- & schalldämmend Belagsgruppen Hartbetonstoffe mit

A.............mindestens 50% Siliziumkarbid, für schleifende Beanspruchung B.............mindestens 25% Stahlspäne für schlagende Beanspruchung C.............Naturstein + Siliziumkarbid, Elektrorund, Metalle für mittlere

schleifende und/oder schlagende Beanspruchung.

Oberflächenbehandlungen - Fluatierung: Schließen von Oberflächenporen als Resultat der Verkieselung von freiem Kalk

durch Fluate (wässrige Lösungen von Salzen der Kieselfluorwasserstoffsäure) ? Verminderung der Staubwirkung bei geringer mechanischen Beanspruchung

- Imprägnierung: Festigung von Oberflächenteilchen ohne völlige Porenverschließung durch Tränkung mit dünnflüssigen Kunststoff- oder Kunstharzlösungen? Verankerung für Versiegelung & Beschichtung

- Versiegelung: Imprägnierung bis zum vollständigen Porenverschluß zuzüglich eines Oberflächenfilms (0,1-0,3 mm)

- Beschichtung: Weiterführen der Versiegelung bis 4 mm Dicke durch Kunststoffe, -harze & -dispersionen.

Konstruktiver Aufbau - Schwimmender E.: frei beweglich, durch eine Dämmschicht von mindestens 10 mm Dicke

vom Untergrund und durch eine mindestens 4 mm dicke Fuge von anderen Bauteilen getrennt.

- Gleitender E.: frei beweglich, durch Trennschichten (Folien, Bitumenpappe) vom Untergrund und durch eine mindestens 4 mm dicke Schicht von anderen Bauteilen getrennt.

- Verbundestrich: ein- oder mehrschichtiger Estrich, kraftschlüssig mit dem Untergrund verbunden.

- Bewehrter E.: mindestens 5 cm dick, mit geschweißten Bwehrungsmatten und/oder Stahlfasern ohne tragende Funktion.

Nachbehandlung wegen der geringen Dicke austrocknungsgefährdet

? Abdecken, Aufsprühen von flüssigen Nachbehandlungsmitteln.

Bezeichnung Bspl. E 300/17/C

- Festigkeitsklasse (E300) - Abriebklasse (17) ? max. zul. Verschleiß in cm3 je 50 cm2 - Belagsgruppe (C)

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Fugen zum Ausgleich von Längenanderungen so anzuordnen, daß sie quadratische Felder ergeben (innen 20-30 m2; außen 10 m2) - Dehnfugen: über Dehnfugen des Untergrundes, max. 15 mm, erzeugt durch Einlegen von

feuchten Leisten bzw. Durchschneiden. - Scheinfugen: zur Unterteilung der durch Dehnfugen abgegrenzten Feldern bei

unterschiedlichen oder großen Temperatureinfüssen entstehen durch Einschneiden auf 1/3 bis 1/2 der Estrichdicke.

- Randfugen: an angrenzenden Bauteilen oder Installationen, erzeugt durch Einschneiden oder Einlegen von Pappe, Styropor, Leisten.

Zementestrich trotz Nachteile wie längere Erhärtungszeit & Schwinden 80% Marktanteil (billig) Merkmale: hohe Festigkeit

hoher Abnutzungswiederstand gute Griffigkeit & Trittsicherheit Wasserundurchlässigkeit Beständigkeit gegen säurefreie Fette (Mineralöle, Benzin)

? Oberflächenschutz gegen Säuren & Salze notwendig Anhydrit- & Gipsestrich als schwimmende oder gleitende Estriche Vorteil: schnelle Erhärtung Magnesitestrich für alle Konstruktionsarten wegen ihres Chloridgehaltes müssen Magnesitestriche durch Sperrschichten von Stahlbetonbauteilen getrennt werden. Gußasphaltestrich thermopl. Masse aus Bitumen & Mineralstoffen ? bei hohen Lasten oder Temperaturen verformbar. Bei entsprechender Wahl von Zuschlägen hart, abriebfest, widerstandsfähig gegen chemische Einwirkungen. Kunstharzestrich beinhalten als Bindemittel zwei- oder Mehrkomponentenharze, eignen sich für schwerste Beanspruchung, hoher Abschleifwiderstand, können flüssigkeitsdicht hergestellt werden, neigen zur elektrostatischen Aufladungen.

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MAUERWERKSAUFBAU 1-schaliges Mauerwerk Eine einschalig gemauerte Wand besteht aus Hintermauerziegel (nicht frostbeständig im Verband gemauert) und Vormauersteinen im gleichen Format. Eine Schalenfuge (?2cm) verhindert bei eindringendem Wasser ein Durchschlagen auf die hintere Schale, das Wasser diffundiert durch Ziegel & Mörtel an die Oberfläche. Durch eine einschalige Außenwand soll der Wasserdampf möglichst ungehindert diffundieren können, weshalb auch der Fugenmörtel nicht dampfsperrend sein muß (z.B. Kalkzementmörtel) 2-schaliges Mauerwerk unterschiedliche Ziegelformate für die Schalen möglich - ohne Luftschicht: die Schalen werden durch eine 2 cm dicke Mörtelfuge getrennt, fallweise

Kerndämmung (feuchtigkeitsabweisend imprägniert) - mit Luftschicht: zwischen den Schichten sind 5 Edelstahlanker je m2 anzuordnen, die in der

Luftschicht eine Kunststoffscheibe zum Schutz gegen Wasserübertritt halten. Die Luftschicht verhindert an sichersten ein Durchschlagen der Feuchtigkeit und wird mit meist 150 cm2 Zu- und Abluftöffnung auf 20 m2 Wandfläche belüftet. Die Wärmedämmung kann durch eine zusätzliche Dämmschicht an der Außenseite der Innenschale verbessert werden. - max. Abstand der Schichten: 6-12 cm - übliche Dicke der Luftschicht: 2-4 cm

Druckbelastungen Da sich der Mörtel stärker als die Steine verformt, treten in ihm aufgrund der Dehnungsbehinderung durch die Steine Druckspannungen auf und aus Gleichgewichtsgründen in den Steinen Zugspannungen. Zugfestigkeit der Steine = 1/10 der Druckfestigkeit ? Die Mauerwerksfestigkeit kann niemals die Steinfestigkeit erreichen. Gemauerte Wände können aus folgenden Baustoffen hergestellt werden:

- Normalformat-, Langloch- & Hochlochziegel - Voll- oder Hohlblocksteine aus Beton - Gasbetonsteine

mit ? D > 3 N/mm2 (bei nur 1 Obergeschoß 2 N/mm2) Weiters dürfen Mörtel mindestens der Gruppe M3 verwendet werden. (bei 1 Obergeschoß auch Mörtel mit geringeren Druckfestigkeit, z.B. Kalkmörtel) Mindestdicke für tragende Wände = 17 cm Bemessung: Es muß gelten: Sd (aufzunehmende Kräfte)< Rd (aufnehmbare Kräfte)

Rd = ? zul . A A... Fläche des belasteten Bauteils

Ermittlung der zul. Druckspannung des Mauerwerks durch Berechnung Mauerwerksfestigkeit fK = 0,6 . fb0,65 . fm 0,25 fm- mittl. Mörtelfestigkeit

fb- mittl. Steindruckfestigkeit

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Verbände Allgemein gilt: Läufer: Binder: Verbände für Einsteinmauerwerke: - Läuferverband = Läufer um ½ Steinlänge gegeneinander verschoben - Binderverband = Binder um ¼ Steinlängegegeneinander verschoben Verbände für Verbandmauerwerke: - Blockverband = Läufer- & Binderschichten abwechselnd - Kreuzverband = wie Blockverband, Läufer um ½ Steinlänge gegeneinander verschoben - Holländischer V. = Binderschichten + gemischte Schichten aus Bindern & Läufern - Gotischer V. = Läufer- & Bindersteine abwechselnd, um ¾ Steinlänge gegeneinander

verschoben - Märkischer V. = 2-Läufer – 1 Binder, verschoben um 5/4 (auch ¼, ¾)

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STAHL = Metallegierung, Hauptbestandteil Eisen ? - höchste Festigkeitswerte und höchster E-Modul von allen Massenbaustoffen - günstiger Verhältnis von aufnehmbarer Last zum Konstruktionsgewicht - Industrieerzeugnis, daher relativ gesicherte Güte - kurze Bauzeiten und frühe Nützung - Stahlkonstruktionen sind veränderungsfähig, leicht zu reparieren und demontierbar - flüssigkeits- und gasdicht - ausgedienter Stahl wird recyclet ? - Korrosionsgefährdet (? Korrosionsschutz) - hohe Produktionskosten ( Spez. maschinelle Einrichtungen) - geringer Brandwiderstand (? Brandschutzmaßnahmen erforderlich)

HERSTELLUNG Roheisengewinnung aus Eisenerzen: - Magneteisenstein Fe3O4 , 65% Fe - Roteisenstein Fe2O3 , 50% Fe - Brauneisenstein 2 Fe2O3 3H2O , 50% Fe - Spateisenstein FeCO3 , 35 % Fe Verhüttung = Reduktion der Eisenoxide durch Entzug von Sauerstoff im Hochofen bei ?1600°C. Während dieses Prozesses werden verschiedene Zuschläge (z.B. Kalk) benötigt, um den Schmelzpunkt des Schlacke zu erniedrigen, damit sie flüssig abge führt werden kann. Das Roheisen enthält neben Mangan (Mn), Silicium (Si), Phosphor (P) & Schwefel (S) noch 2,5 – 5% Kohlenstoff. Man unterscheidet 2 Arten von Roheisen: - weißes (für Stahlgerstellung, wird im flüssigen Zustand zum Stahlwerk gebracht) - graue (für Gußeisenherstellung, erstarrt nach dem Austritt aus dem Hochofen zu Masseln.) Stahlherstellung Die Umwandlung des weißen Roheisens zu Stahl besteht hauptsächlich in der Verminderung bzw. Entfernung des Kohlenstoffs und der unerwünschten Eisenbegle iter (Mn, Si, P, S) durch Oxidation. Dieser Vorgang wird „Frischen“ genannt und erfolgt durch Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr mittels folgender Verfahren: Windfrischverfahren -Bessemerverfahren: (für Si-reiches Roheisen, die Ausmauerung des Bessemerbirne besteht

aus saurem Quarzmaterial, das durch der Kieselsäure SiO 2 nicht angegriffen wird)

-Thomasverfahren: (für P-reiches Roheisen, die Ausmauerung besteht aus dem basischen Dolomit, da die Phosphorsäure durch Hinzufügen von Kalk in eine basische Schlacke umgewandelt wird.)

Stahl 39

Der Nachteil des Windfrischverfahren liegt darin, daß ein Teil des Stickstoffs aus der Luft im Eisen gelöst wird, was die Stahleigenschaften wie das Verformungsverhalten verschlechtert. Aus diesem Grund ging man dazu über, statt Wind reinen Sauerstoff zuzuführen. Dadurch erreicht man einen niedrigen Stickstoffgehalt der Stähle. Weiters sind wegen der höheren Hitzeentwicklung durch O2 höhere Schrottzugabe & kürzere Blasezeiten möglich. Sauerstoffverfahren -LD-Verfahren: O unter Druck von oben eingeblasen. -LDAC-Verfahren: bei hohen P-Gehalten, mit O wird Kalkstaub eingeblasen. -OBM-Verfahren: O-Strahl mit Schutzmantel aus kohlenstoffhaltigem Medium wird durch

Düsen im Boden eingeblasen. Herdfrischverfahren -Siemens-Martin-Verfahren: Der Ofen wird von außen beheizt (~1700°C), wodurch ein

Schrottanteil bis 75% möglich wird. Die Verbrenungsgase läßt man über das Eisen streichen, was die Frischvorgänge bewirkt.

Elektrostahlverfahren wird in Lichtbogenöfen durchgeführt, wobei sich zwischen dem Schmelzgut & den Elektroden der Lichtbogen bildet, der als Heizquelle (für Entkohlung) dient. Bei diesem Verfahren gibt es daher keine Beeinträchtigung durch Gase. Da es allerdings sehr teuer ist, dient es hauptsächlich zur Herstellung von Edelstählen aus bereits gefrischten Stählen. Desoxidieren = Entfernen des Restsauerstoffs aus der Schmelze, nur bei erhöhten Qualitätsanforderungen - FU (unberuhigt vergossener Stahl) der flüssige Stahl wird in Formen (Kokillen) gegossen und diese nach dem Erstarren abgezogen (=Strippen). FU „kocht“ (wallende Bewegungen der Schmelze) beim Erstarren bei gleichzeitiger Volumsvergrößerung, da der gelöste O frei wird und mit C als CO entweicht. Der Block erstarrt von außen nach innen, wodurch sich an der Kokillenwand eine „Speckschicht“ guten Stahls bildet und dahinter eine mit Gasblasen durchsetzte Zone, die im Kern mit P&S angereichert ist (= Seigerungszone). -FN (beruhigt vergossener Stahl) Hochwerigeren Stählen werden Si, Mn od Al beigegeben, um die Seigerung zu vermeiden. Der Großteil von O wird von ihnen gebunden, wodurch die CO-Bildung verhindert wird. Sämtliche Verunreinigungen sammeln sich beim Erhärten am Kopfende in einem Hohlraum (Lunker) der vor der Weiterverarbeitung entfernt werden muß (= Materialverlust) -FF (besonders beruhigt vergossener Stahl) Durch erhöhte Al-Zugabe beim Vergießen werden Sauerstoff & Stickstoff gebunden (? Aluminiumnitride). Als Folge dessen kommt es zur Entstehung eines feinen Korns im Stahl ( Feinkornbaustähle), was die mechanischen Kennwerte verbessert und die Altersneigung verringert.

Stahl 40

FORMGEBUNG Stahlguß Stahlguß zu fertigen Formen ist bes. für den Maschinenbau von Bedeutung. Meistens wird Siemens-Martin-Stahl verwendet, bei höheren Anforderungen Elektrostahl beruhigt vergossen, danach geglüht oder vergütet, um die Bruchdehnung & Kerbschlagzähigkeit zu erhöhen. -Blockguß der Rohstahl erstarrt in Kokillen (je nach späterer Umformung) zu quadratischen für Profilherstellung oder zylindrischen für Rohrherstellung bzw. zu flachrechteckigen für Blech-& Bandherstellung Blöcken. -Strangguß (nur beruhigter Stahl) kontinunierliches Gußverfahren, bei dem die Stahlschmelze durch eine wassergekühlte, rinnenartige Durchlaufkokille fließt und dabei erhärtet. Der so entstehende „Stahlstrang“ kann in beliebige Längen unterteilt werden. Warmverformung Formgebung oberhalb des Rekristallisationstemperatur durch eine mechanisch bewirkte pl. Verformung. Bei hohen Temperaturen verwischen sich die Korngrenzen zwischen den Kristalliten, sodaß sich nach der Abkühlung ein neues Kristallgefüge ausbildet (= Rekristallisation) ? Vollkommen regelmäßiges Gefüge. -Walzen „ Kontinuerliches Schmieden“, in Tieföfen werden Blöcke auf Walztemperatur aufgeheizt (pl. verformbar gamacht) und dann durch sich gegenläufig bewegende Walzen getrieben, deren Abstand nach jedem Durchlauf verringert wird. -Schmieden & Pressen bei nicht walzbaren Stücken Die Blöcke werden in pl. verformbaren Zustand gebracht (900°-1200°C) und dann mit Hilfe von hydraulischen Pressen durch Schlagen bzw. Hämmern oder durch Ziehen in Form gebracht. Kaltverformung = Verformung bei 20°C (Bereich der Fließgrenze) ? techn. Eigenschaften wie Zugfestigkeit & Bruchdehnung werden verändert -Kaltwalzen: für dünne Bleche, Folien, Bandstahl, Rohre -Kaltpressen & -schlagen: für Schrauben, Muttern, Drahtstifte, profilierte Bleche -Kaltziehen & -recken: für Drähte, Profile, Rohre, Betonstahl -Verwinden (Tordieren): für Betonstahl Ursache der Kaltverfestigung: Metalle sind Vielkristalle, die eine Vielzahl von Gitterfehlern enthalten, weswegen es bei der Überschreitung der Streckengrenze zu Gleiterscheinungen & Verschiebungen innerhalb der Kristalle längs günstiger Gletebenen kommt (? Fließen). Dabei kommt es zu submikoskopischen Ausscheidungen von N-Atomen, was zu einer Versprödung & Versteifung führt. Durch das Recken kommt es anderseits zu einer Verzerrung und Verhakung innerhalb der Gleitbahnen, sodaß weitere Gleitungen erst durch eine Steigerung

Stahl