Baustofftechnologie an der Hochschule Karlsruhe

Karteikarten und Zusammenfassungen für Baustofftechnologie an der Hochschule Karlsruhe

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Erklären Sie wie die Kapillarleitung funktioniert

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Nennen Sie Beispiele für eine Beanspruchung durch chemische und/oder physikalische Einwirkungen

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Was beeinflusst das Schmelzen auf das Gefüge?

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Wie ist der E-Modul definiert?

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Definieren Sie homogen und heterogen sowie Isotrop und Anisotrop

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Welche Voraussetzungen müssen erfüllt werden, damit es zu einer vollen Löslichkeit kommen kann?

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In welchen Fällen verformt sich Beton? Definieren Sie alle möglichen Formänderungen des Betons
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Was ist die Vorraussetzung für eine Kalt- und Warmverformung eines Werkstoffes?

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Definieren Sie Suspension

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Definieren Sie Emulsion

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Was beeinflusst die Porosität in einem Werkstoff?
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Was beeinflusst der w/z-Wert?

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Baustofftechnologie

Erklären Sie wie die Kapillarleitung funktioniert
- Wasserfaden wird innerhalb der Kapillarpore durch Kapillarspannung hochgezogen -> Kapillare Steighöhe Hk
- Oberfläche des Wasserfaden leicht gewölbt, da adhäsive Kräfte vorhanden, schließt mit dem Benetzungswinkel u  an die Kapillarwand an (Seitliche Hochwölbung = Ausblühungen eines Meniskus)
- Umfangskraft, die aus der Oberflächenspannung des Wassers gebildet wird, nimmt unter der Neigung des Benetzungswinkels u  entlang Berührungslinie von Meniskus und Kapillarwandung nimmt Gewicht des Wasserfandens auf
- Steighöhe umso größer, je kleiner der Durchmesser der Kapillarpore ist ( siehe z.B. fein poröse Stoffe) Begründung: siehe Gleichgewichtsbedingungen unter Beachtung der geometrischen Zusammenhänge.

Baustofftechnologie

Nennen Sie Beispiele für eine Beanspruchung durch chemische und/oder physikalische Einwirkungen
-Chloride (elektrochemischer Einfluss)
-Sulfate
-kalklösende Kohlensäure
-Schall
-Temperatur
- Frost

Baustofftechnologie

Was beeinflusst das Schmelzen auf das Gefüge?

- Volumenänderung (Schrumpfen=chemisches Schwinden)
-> verursacht ein Absinken des Oberflächenspiegels der Schmelze und gegebenfalls die Bildung von Hohlräumen<- das ist zu verhindern
- Die Schmelze kann gelöste Gase enthalten, deren Löslichkeit mit sinkender Temperatur abfüllt
-> Ausscheiden von Gasen beim Erstarren
-> Bildung von eingeschlossenen Gasblasen<- dies ist zu verhindern

Baustofftechnologie

Wie ist der E-Modul definiert?
Der Elastizitätsmodul ist die Proportionalitätskonstante zwischen Spannung σ und Dehnung ε eines festen Werkstoffes im linear elastischen Bereich.
Kurz: Werkstoffkenngröße, welche die Verformungsfähigkeit angibt.


Einfaches Beispiel:

Das Material Gummi besitzt einen viel geringeren E-Modul als der Werkstoff Stahl.

Das bedeutet, bei gleicher Belastung und Geometrie wird ein Bauteil aus Gummi viel stärker nachgeben als ein Bauteil aus Stahl. 


Baustofftechnologie

Definieren Sie homogen und heterogen sowie Isotrop und Anisotrop
-homogen: Werkstoff, der in seinem Aufbau gleichmäßig ist

-heterogen: Werkstoff, der aus verschiedenen, in Struktur und Zusammensetzung unterschiedlichen Bereichen besteht

-Isotrop: Werkstoff, der bei Beanspruchung in verschiedenen Richtungen die gleiche Eigenschaften besitzt (z.B Stahl, Beton)

-Anisotrop: Werkstoff, der bei Beanspruchung in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Eigenschaften besitzt (z.B Holz)


Baustofftechnologie

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt werden, damit es zu einer vollen Löslichkeit kommen kann?
- Stoffe haben gleiche Struktur
- Stoffe haben verträgliche Ladungen und
- Stoffe haben gleiche Anzahl an Valenzelektronen (= Außenelektronen)

Baustofftechnologie

In welchen Fällen verformt sich Beton? Definieren Sie alle möglichen Formänderungen des Betons

Frisch- und Festbeton sind keine volumenbeständigen Baustoffe, sondern verändern ihre Form bei Belastungen und äußeren Einwirkungen. Dies geschieht bei Temperaturveränderungen, WasserentzugHydratation und statischer Beanspruchung durch kurze oder längere Lasteinwirkung. In der Folge kommt es zu unterschiedlichen Formänderungen, die mehr oder weniger ausgeprägte Risse im Beton entstehen lassen.

Schrumpfen
Das Schrumpfen ist eine Folge aus der Volumenverringerung, die mit der Hydratation verbunden ist. Das Volumen der Hydratationsprodukte im Zementstein ist größer als das Volumen von Zement und Wasser im Zementleim. Es kommt zu einer ungleichmäßigen Volumenverteilung. Das Schrumpfen ist statisch ohne Bedeutung.

Schwinden
Durch das Austrocknen des Frischbetons zum Festbeton kommt es zu einer Volumenverringerung des unbelasteten Betons. Das Schwindmaß hängt von den Austrocknungsbedingungen, den Bauteilabmessungen, dem Wasserzementwert und dem Zementsteinvolumen ab. Bei langsamer Austrocknung gelten für Normalbeton Schwindmaße von 0,2 mm/m bis 0,5 mm/m.

Quellen
Das Gegenteil des Schrumpfens ist das Quellen, eine Volumenvergrößerung des Materials; dies erfolgt z.B. durch Wasseraufnahme.

Treiben
Treiberscheinungen gehen auf chemisch-mineralogische Reaktionen zurück, die im Festbeton unter Volumenzunahme ablaufen, z.B. Sulfattreiben.

Kriechen
Als Kriechen werden die bleibenden und/oder zeitabhängigen Formveränderungen von Festbeton unter Dauerlast bezeichnet. Das Kriechen wird auf die Bewegung und Umlagerung von Wasser im Zementstein zurückgeführt. Es ist eine Eigenschaft des Betons, die sich insbesondere bei Druckbelastung durch eine Gefügeumwandlung und Volumenverminderung äußert. Die Zunahme der Kriechverformungen wird mit der Zeit immer geringer und kommen erst nach mehreren Jahren nahezu zum Stillstand.
Das Kriechen zieht zwei Verformungsarten mit sich:

  • - Der reversible Verformungsanteil - nach einer möglichen Entlastung mit zeitlicher Verzögerung formt sich das Bauteil wieder in seinen ursprünglichen Zustand (Rückkriechen). Das Alter des Betons ist davon wenig beeinflusst und erreicht schon nach kurzer Zeit seinen Endwert.
  • - Der irreversible Verformungsanteil - bleibt nach Entlastung erhalten (Fließen) ist vom Betonalter abhängig und erreicht seinen Wert erst nach langer Zeit. Unter ungünstigen Randbedingungen kann die Endkriechzahl einen Wert von ungefähr 3,0 erreichen, d.h. die Betonverformungen durch Kriechen sind dreimal so groß wie aus der elastischen Verformung.

Baustofftechnologie

Was ist die Vorraussetzung für eine Kalt- und Warmverformung eines Werkstoffes?
Der Werkstoff muss plastisch (= bleibende Verformung) verformbar sein

Baustofftechnologie

Definieren Sie Suspension
Unlösliche Feststoffpartikel in Flüssigkeit fein homogen verteilt (z.B Lehm im Wasser, Lehmpartikel sind im Wasser dispengiert -> Dispersion)

Baustofftechnologie

Definieren Sie Emulsion
Zwei miteinander nicht oder nur geringfügig mischene Flüssigkeiten <-> die eine ist in der anderen in Form von kleinen Tröpfchen eingebettet (z.B. Milch, Tropfen von Milchfett in der wässrigen Phase eingebettet)

Baustofftechnologie

Was beeinflusst die Porosität in einem Werkstoff?
-Festigkeit (je mehr Poren, desto niedriger ist die Festigkeit)
-Rohdichte 
-Wärmeleitfähigkeit, Wärmedämmung
-Widerstand gegen das Eindringen von flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen, Korrosionswiderstand
(abhängig vom Porensystem:
- offenes oder geschlossenes Porensystem?
- sind die Poren mit Wasser oder Luft gefühlt?)
- Verformungsverhalten
- E-Modul
- Diffusionswiderstand ( je weniger Poren, umso höher der Diffusionswiderstand)
- Volumenstabilität ( je mehr Poren, umso geringer die Volumenstabilität)
- Wärmedehnung ( je mehr Poren, umso höher die Wärmedehnung)
- Gefrierverhalten 

Baustofftechnologie

Was beeinflusst der w/z-Wert?

Der Wasserzementwert (w/z-Wert) beeinflusst entscheidend die Qualität des Betons:

  • - Festigkeit: mit zunehmenden Wasserzementwert nimmt die Festigkeit des Betons ab; in der Regel liegt der w/z Wert im Bereich zwischen 0,4 und 0,75, bei hochfesten Betonen zwischen 0,2 bis 0,4

  • - Wasser- und Witterungseinflüsse: Betone mit hohem Wasserzementwert weisen zahlreiche verästelte Kapillarporen auf, sodass mehr Wasser aufgesaugt wird (Quellen des Betons); bei Stahlbewehrung steigt die Korrosionsgefahr, generell erhöht sich die Frostempfindlichkeit

  • - Sedimentation (BlutenFrischbeton mit hohem Wasserzementwert, also dünnflüssigem Zementleim, sondert Wasser ab, weil die Zementkörnchen sich absetzen 

  • - Schwinden: sowohl ein zu hoher Zement- als auch ein zu hoher Wassergehalt können das Schwinden und Austrocknen des Betons begünstigen; Risse sind die Folge

  • - Hydratation: ein zu niedriger w/z-Wert verhindert, dass alle Zementkörner mit Wasser versorgt werden; es besteht die Gefahr, dass die Bewehrung nicht vollständig von Beton umschlossen wird

  • - Betonfarbe: bei einem niedrigen Wasserzementwert ergibt sich eher eine dunklere Oberfläche, bei eine hohen w/z-Wert meist eine hellere

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