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Baustoffkunde

Übungsblatt

Übung 04An.

Datum Qf, Sem.-Gruppe

Name, Vorname

ÜBUNG 4 : Betonherstellung (Erstprüfunq)

Erforderliche Literatur; Baustoffkunde Lehrbuch (z.B. „Härig/Klausen/Hoscheid"),DIN EN 206-1, DIN 1045-2, DIN EN 12350, DIN EN 12390

vorgegebene Baustoffe: Gesteinskörnungen, getrocknet zusammengesetzt aus% der Korngruppe 0/4 mm% der Korngruppe 4/8 mm% der Komgruppe 8/16 mm

..% der Komgruppe 16/32 mm

Sieblinienbereich Körnungsziffer k =Rohdichte = kg/dm^

Zement

CEM (p = kg/dm^)

Versuchsdurchführung: Herzustellen ist ein Stahlbeton nach jeweiliger Angabe derExpositionsklasse

4.1 RECHNERISCHE ERMITTLUNG DER BAUSTQFFMENGEN FÜR 1 m^VERDICHTETEN BETON (MISCHUNGSBERECHNUNG1

Vergleich mit Mindestzementgehalt nach DIN 1045Ermittlung des Mehlkorngehaltes

4.2 ERMITTLUNG DER BAUSTOFFMENGEN FÜR DIE PROBEKÖRPER:

Ix (20/20/20) 2 X (15/15/15) 1 Balken (15/15/70)1 X (10/10/10) 1 X (20/20/12) 1 Zylinder (h =30 : d =15) (Maße in cm)

4.3 AM FRISCHBETON SIND FOLGENDE PRÜFUNGEN VORZUNEHMEN UND MIT DEN

SOLLWERTEN ZU VERGLEICHEN

Konsistenz durch Ausbreitmaß, Verdichtungsmaß und (evtl. Setzmaß), fallserforderlich mit Zementleim nachdosieren; Luftporengehait; Frischbetohrohdichte.

4.4 HERSTELLEN DER PROBEKÖRPER

4.5 ERMITTLUNG DER TATSÄCHLICHEN MISCHUNGSZUSAMMENSTELLUNG AUS

4.6

DER FRISCHBETONROHDICHTE

ABSCHLIEßENDE BEURTEILUNG DER ERSTPRÜFUNG

4.1 Rechnerische Ermittlung der Baustoffmengen für Im'verdichteten Beton(Mischungsberechnung)

4.1.1 Festlegung der Expositionsklassen und die Bestimmung der Anforderungenund Eigenschaften der Betonzusammensetzung

Die Expositionsklassen legen nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 die Anforderungen an dieBetonzusammensetzung fest. Die Grundlage für diese Anforderungen leitet sich aus derAnnahme einer beabsichtigten Nutzungsdauer von mindestens 50 Jahren unter üblichenInstandhaltungsbedingungen ab.

Die Expositionsklassen sind in folgende Kriterien unterteilt:- Zulässige Arten und Klassen von Ausgansstoffen- Höchstzulässiger Wasserzementwert

- Mlndestzementgehalt

- Mindestdruckfestigkeitsklasse des Betons

- Mindestluftgehalt des Betons

Die Expositionsklassen und Anforderungen können aus Tabellenwerken entnommen werden.

Beispiel

Die folgenden Beispiele beziehen sich auf die Erstellung eines Betonrezepts für eine Schallschutzwandan einer Bundesstraße mit einem definierten Abstand zum Straßenrand.

P-

V'i

+DD

•> Ermittlung der benötigten Expositionsklassen und der daraus resultierenden Anforderungen

Max W/Z

DF

MinZ

XC4

0,60

C25/30280

XDl

0,55

C30/37

300

XF2

0,50

C35/45

320

WA

nach dem erstellen dieser Tabelle wird jeweils der niedrigste W/Z - Wert, die höchste Festigkeit, der

höchste Zementwert ausgewählt

4.1.2 Umrechnung der Betonfestigkeitsklasse auf Trockenlagerung

Nach DIN EN 12390-2 beziehen sich die Betonfestigkeitsklassen auf eine 28-Tage-Wasserlagerung der Probekörper, in Deutschland werden die Probekörper jedochüblicherweise 7 Tage feucht und 21 Tage an der Luft gelagert. Da sich aber die Walzkurvenauf fc,dry.cube beziehen, muss die Würfeldruckfestigkeit mit einem Faktor von 0,92 auf dieTrockenlagerung umgerechnet werden.

Beispiel

fc, dry, cube = 45/0,92 = 49 N/mm^

fc, cube — 0,92- fc, dry, cube

fc, dry, cube - fc, cube/0,92

4.1.3 Bestimmung des maximalen W/Z - Wertes

Der für die Druckfestigkeit erforderliche W/Z - Wert wird mit Hilfe des Waizkurvendiagrammsermittelt und mit dem maximalen W/Z - Wert der Expositionsklassen verglichen.

Beispiel

Abgelesen:

Prüfung:

Gewählt:

W/Z-Wert = 0,430,43 <0,50

W/Z = 0,43

Abbildung 9.2.a: Betondruckfestigkeit fe,cfry.cui>« in Abhängigkeit vomw/z-Wert und der Zementdruckfestigkeit

Dargestellte 28-Tage-Dnjckfestig-keiten No« der Zemente;

; 32.5 N; 32.5 R 42,5 N/mm^42,5 N: 42.5 R 52,5 N/mm^52.5 N; 52.5 R 62.5 N/mm^

Hochfester Beton "

vgl. Beisin BTD-KapItel

CD 40

0.2 0.3 0,4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Wasserzementwert w/z

Bei hochfestem Beton verliert der Bnfhjss der Zementdruddestigkeitan Bedeutung.

4.1.4 Ermittlung des Wasseranspruchs für die Gesteinskörnung

Der Wasseranspruch der Gestelnskörnung hängt von der Körnungsziffer und dergewünschten Verarbeitungs-Konsistenz ab.

Beispiel

Ablesung: 180 !tr./m^ 2.7.3 Wasseranspruch (bezogen auf oberflächenb'ockeneGesteinskömung)

Abbildung 2.7.3.a: Wasseranspruch " in Abhängigkeit von k-Wert und Konsistenz(siehe Beispiel Tabelle 2.7.2.b)

650 D-Sunvne

4.0 3.5

3,75

Anhattswerte; tatsächlicher Wasseranspruch ergibt sich aus ErstprOfung.

2.5 k-Wart

4.1.5 Bestimmung des erforderlichen Zementgehaltes

Der Zementgehalt wird über folgende Formel bestimmt: z =~w~i

W/z 1

Danach wird der nun ermittelte Zementgehalt mit dem Mindestzementgehalt abgeglichen.

Beispiel:

1801tr./m^0,43

= 418 kg/m^

vorh. Z = 418 kg/m^ > min. Z = 320 kg/m^

4.1.6 Bestimmung des Gehaltes an Gesteinskörnung

Durch die Stoffraumberechnung lässt sich der Anteil der Gesteinskörnung berechnen.

Beispiel

Material Menge [kg] Dlchte[kg/m'] Volumen [Itr./m']Zement 419 3,05 137

Wasser ; 180 1,00 180

Gestein , 668

Zusatzmittel

Zusatzstoffe

Luft 1,5 % i"W/Z-Wert 0,43

15

löbö

4.1.7 Berechnung des Zugabewassers

Da die Oberflächenfeuchte der Gesteinskörnung sehr unterschiedlich sein kann muss dieserjeweils vom Wassergehalt abgezogen werden, um die Zugabewassermenge zu erhalten.

Beispiel

p = = 2495 kg/m^ f =2495

2430= 1,03

Stoffe Anteil Stoffraum Kornrohdichte Masse/GewichtGesteinskörnung J Stoffraum • % Anteil Gesteinskörnung

trocken mgd

[mm] [%] [dmVm^] [kg/dm^^ [kg/dm^]Sand 0/4 35 233,8 2,680 626,6 ■ f 643

Kies 4/8 15 100,2 2,728 273,3-f 281

Kies 8/16 19 126,9 2,775 352,2 ■ f 362

Kies 16/32 31 207,1 2,796 579,0 ■ f 594

Summe 100 668 10,979 1831

Zement 419-f 430

Wasser 180-f 185

Soll Frischbetonmasse {Gerechnete Rohdichte) 2430 2495

Stoffe Gesteinskörnung Oberflächenfeuchte (Wasser)Masse/Gewicht ■ % Anteil

[mm] [kg]

Sand 0/4 38,58

Kies 4/8 4,22

Kies 8/16 3,62

Kies 16/32 2,97

Summe 49,39

Zugabewasser: 185 - 49,36 = 135,64 Itr.»135 Itr.

4.1.8 Betonzusammensetzung

Aus den zuvor ermittelten werten kann die Zusammensetzung von 1 m^ Beton bestimmtwerden.

Beispiel

Zement: 418 kg

Gesteinskörnung: 2430 kgWasser: 180 Itr.

4.1.9 Mischanweisung

Für Betonmengen kleiner als 1 m® Beton sind die Stoffmengen mit einer Genauigkeit von ±3% der in der Mischanweisung vorgegebenen Menge zu dosieren

Beispiel

Zement: 418 kg

Gesteinskörnung: 2495 kg

Wasser: 135 Itr.

4.1.10 Mehikorngehait berechnen

Gesamtmenge Zement

+ Gesamtmenge der pulverförmigen Betonzusatzstoffe

+ Gesteinskörnung bis 0,125 mm

Beispiel

Abbildung 2.7.1 .d: Sleblfnlen [Vol.-%] mit einem Größtkom von 32 mm

100

0 0.125 0,25 0.5 1 2 4 8 16 mm 31.5

Maschenweite Lochweite

Maschensiebe Quadratlochsiebe

418,00 kg Zement

+ 0,00 kg Betonzusatzstoffe

+124.75 kg Feinanteil

542,75 kg Mehlkorngehalt

{DIN ISO 3310-1) (DIN ISO 3310-2)

4.2 Ermittlung der Baustoffmengen für die Probekörper

Volumen Prufururfel

Menge Länge Breite Höhe Volumen

1 0,20 0,20 0,20 0,008

1 0,10 0,10 0,10 0,001

2 0,15 0,15 0,15 0,007

1 0,20 0,20 0,12 0,005

Volumen PrOfbalken

Menge Länge Breite Höhe Volumen

1 0,70 0,15 0,15 0,016

Volumen PrO^llnder

Menge Durchmesser Höhe Volumen

1 0,15 0,30 0,005

Volumen Gesamt: 0.042 m'

4.3 Am Frischbeton sind folgende Prüfungen vorzunehmen und mit den Soliwerten

zu vergleichen

4.3.1 Konsistenz durch Ausbreitmaß nach DiN EN 12350-5

Zuerst wird ein Ausbreittisch auf eine ebene, horizontale, feste und rückprallfreie

Oberfläche gestellt. Danach wird die Funktionsfähigkeit des Ausbreittisches uberprüft

und zusammen mit der Form leicht angefeuchtet. Die Form wird nun mittig auf den

Ausbreittisch gestellt. Anschließend wird die Form mit zwei gleichen Betonschichten

gefüllt. Dabei muss je ein Fuß auf die Laschen der Form gestellt werden um diese zu

Beschweren. Jede Schicht wird mit 10 leichten Stößen mit dem Stößel ausgeglichen.

Der Überstand wird anschließend ohne Verdichtungseinwirkung bündig abgestrichen.

Danach wird die Platte vom überschüssigen Beton gesäubert. Die Form wird ca. 30

Sekunden nach dem Abstreichen des Betons an den Handgriffen langsam, innerhalb

von 1 bis 3 Sekunden vertikal angehoben. Dann wird der Auf^eiirahmen über die

Trittbleche fixiert. Zum Prüfen wird anschließend die Platte am Handgriff 15-mai ruck

frei bis zum Anschlag angehoben und fei fallen gelassen. Jeder Einzelvorgang wird im

Abstand von 1 bis 3 Sekunden wiederholt. Nach diesem Vorgang wird der

Durchmesser des Betonkuchens 2mal parallel zu den Tischkanten gemessen.

4.3.2 Verdichtmaß / Setzmaß

Die Innenflächen des sauberen Behälters werden leicht angefeuchtet. Anschiießend

wird der Frischbeton mit einer Kelle ohne ihn zu verdichten nacheinander reihum

über alle 4 Oberkanten des Behälters eingefüllt. Der Überstehende Beton wird mit

dem Abstreichlineal in Sägebewegungen ohne Verdichtungswirkung über die

Oberkanten entfernt. Danach wird der Beton mit dem Rütteltisch oder mit dem

Innenrüttier solange verdichtet, bis sein Volumen nicht mehr abnimmt.

Nun wird an Jeder Seitenmitte des Behälters der Abstand zwischen Betonoberfläche

und Oberkante vom Behälter auf 1mm genau gemessen. Aus den 4 Messungen wird

dann der Mittelwert bestimmt.

4.3.3 Luftporengehalt

Der leere, saubere Topf des Druckmessgerätes wird leicht angefeuchtet und

anschließend gewogen. Dann wird der Beton in einer oder mehreren Schichten in

den Behälter eingefüllt. Der Beton wird nach dem einfüllen verdichtet. Nun wird der

Gefäßrand sorgfältig gesäubert und der Druckmesstopf mit der Betonprobe

gewogen. Nach dem wiegen wird das Oberteil des Prüfgeräts aufgesetzt und

befestigt. Mit einer Spritzfalsche wird Wasser durch eines der beiden Ventile

eingefüllt, bis es beim anderen Ventil luftblasenfrei wieder austritt. Durch leichtes

Klopfen wird die letzte Luft ausgetrieben. Anschließend wird die Pumpe gelöst und

solange Luft in die Luftkammer gepumpt, bis der sich der Zeiger mit der Eichmarke

deckt. Danach kann der Luftgehalt am Druckmesser abgelesen werden.

4.4 Herstellen der Probekörper

Die Probekörperformen werden mit dem Frischbeton befüllt und verdichtet.

Anschließend werden diese beschriftet und 24 Stunden zum Aushärten trocken

gelagert. Nach dem ausschalen werden die Probekörper in ein Wasserbad gelegt.