Beton nach DIN EN 206 / DIN 1045-2 - Teil 2 Flashcards
Wie erfolgt die Karbonatisierung von Beton? (Lebenszyklus Beton)
Kalkstein/Ton > Brennen > Zement > Anmachen mit Wasser > Hydratation > Zementstein > CO2 aus Luft > Karbonatisierung > Kalkstein
Wie erfolgt die Korrosion von Stahl? (Lebenszyklus Stahl)
Eisenerz > Hochofen > Eisen/ Stahl > Sauerstoff & Feuchtigkeit > Korrosion > Rost
Was versteht man unter der Passivierung und Depassivierung des Bewehrungsstahls?
Passivierung:
- Porenlösung durch Kalziumhydroxyd stark alkalisch (pH = 12,5)
- Dünne & dichte Schutzschicht aus Eisenoxid bildet sich auf Stahloberfläche in diesem
Milieu aus
- Eisenionen können sich nicht ablösen –> Korrosion unterbunden
Depassivierung:
- pH < 9,5 durch Karbonatisierung (CO2 neutralisiert Schicht) oder eindringende Chloride
- Schutzschicht Stahl zerfällt –> offen für Korrosion durch Wasser
Was passiert bei der Karbonatisierung?
Kalziumhydroxyd im Porenwasser bindet CO2 –> Es entsteht Kalkstein und Wasser
Was sind die Folgen einer Karbonatisierung?
- pH-Wert sinkt > Zerstörung der Passivschicht > Korrosionsgefahr steigt
- Kalkstein = 6% Volumenzunahme > Porensystem wird verfeinert > Karbonatisierung kommt in ca. 15-20mm zum Stillstand
Was hilft bei Karbonatisierung?
- Eine genügend dicke und dichte Überdeckung zum Schutz der Bewehrung vor
Korrosion - Niedriger w/z-Wert
- gute Nachbehandlung
Wie wirken sich folgende Einflussparameter auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit aus?
- große Kapillarporosität (großer w/z-Wert, schlechte Nachbehandlung)
- hoher Zementgehalt
- ständig trockene Luft
- unter Wasser
- hoher CO2-Gehalt der Luft
- abwechselnde Durchfeuchtung/Austrocknung
- rel. Luftfeuchtigkeit 60-80%
- große Kapillarporosität = groß > CO2 dringt leicht ein
- hoher Zementgehalt = klein > hoher CO2 Bedarf
- ständig trockene Luft = 0 > Wasser für chem. Reaktion nötig
- unter Wasser = 0 > kein CO2 Eindringen möglich
- hoher CO2-Gehalt der Luft = hoch
- abwechselnde Durchfeuchtung/Austrocknung = hoch
- rel. Luftfeuchtigkeit 60-80% = hoch
Wie kann man die Karbonatisierungstiefe prüfen?
- 3% Phenolphthaleinlösung
> keine Verfärbung = karbonatisierter Beton
rote Verfärbung = nicht-karbonatisierter Beton
Wie kann man die Karbonatisierungstiefe tc errechnen?
Übliche Bezeichnungen:
[tc = karbonatisierungstiefe (mm) | k = const. | t = Zeit (monate) | tb = Betonalter (monate) | cü = Überdeckung (mm)]
Berechnung:
tc = k * wurzel(t) ———–> (Zukunftsprognose)
k = tc / wurzel(tb) ————> (hier gemessene tc mitteln)
t = (cü/k)²
Was sind die Voraussetzungen für Bewehrungskorrosion?
- Passivschicht durch Karbonatisierung oder Chloride zerstört
- Elektrischer Widerstand des Betons durch hohen Feuchtegehalt stark reduziert
- Sauerstoff kann in ausreichender Menge zur Bewehrung vordringen
Wie verhält sich die Bewehrungskorrosion bei folgenden Zuständen?
- Beton trocken
- Beton unter Wasser
- Beton abwechselnd feucht und trocken
- Beton trocken = keine Korrosion > hoher elektrischer Widerstand
- Beton unter Wasser = keine / kaum Korrosion > Kein / Kaum Sauerstoff vorhanden
- Beton abwechselnd feucht und trocken = gefährlich !!! > alle Voraussetzungen für Korrosion erfüllt
Was sind die Mindestanforderungen an die Betonzusammensetzung?
- zulässige Ausgangsstoffe
- Mindestdruckfestigkeitsklasse
- höchstzulässiger w/z-Wert
- Mindestzementgehalt
- Mindestzementgehalt bei Anrechnung von Zusatzstoffen
- evtl. Mindestluft(poren)gehalt
- evtl. weitere Anforderungen (z.B. Frosttausalzwiderstand der Gesteinskörnung)
Wie errechnet sich die Mindestbetonüberdeckung?
Cmin = max( Cmin,b | Cmin,dur + delta Cdur,y - delta Cdur,st - delta Cdur,add | 10mm)
Cmin,b = Mindestwert für Verbund > Stabdurchmesser, jedoch <80mm
Cmin,dur = mindestwert für Dauerhaftigkeit
delta Cdur,y = Tab. NA4.4
delta Cdur,st = Verringerung bei Verwendung von nicht rostendem Bewehrungsstahl
delta Cdur,add = 10mm für EXPO XD, bei dauerhafter rissüberbrückender Beschichtung
Welche zwei möglichen Ursachen können Frostschäden an Beton haben?
- Schwachpunkt Gesteinskörnung = Abplatzung über Gesteinskorn
- Schwachpunkt Zementstein = plattig, flächige Abplatzung im Zementstein
Was sind Prüfmethoden für den Frost- bzw. Frost-Taumittel-Widerstand?
Frostwiderstand: - Frostprüfung an Gesteinskörnung \+ Frostversuch in Wasser - Frostprüfung an Beton (Alternativ) \+ Frostprüfung mit Wasser an einem Standardbeton
Frost-Taumittel-Widerstand: - Frostprüfung an Gesteinskörnung \+ Magnesium-Sulfat-Versuch \+ Prüfung in 1%iger NaCL-Lösung - Frostprüfung am Beton (Alternativ) \+ Frostprüfung mit 3%iger NaCL-Lösung an einem Standard-Luftporenbeton
Was passiert, wenn Wasser im Beton gefriert?
- grobe Kapillarporen gefrieren zuerst, die Feineren erst mit zunehmenden tieferen Temperaturen
- nicht alles Wasser gefriert –> also im Wasser und Eis gleichzeitig im Porensystem
- 9% Volumenzunahme bei gefrieren von Wasser
- Durch Volumenvergrößerung der Eiskristalle wird Wasser in den Kapillarporen verdrängt –> wenn Wasser nicht mehr in leeren Poren aufgenommen werden kann oder Druckausgleich zu langsam –> innere Gefügezerstörung (Sprengwirkung) durch hydraulischen Druck
Wovon hängt die Frostempfindlichkeit ab?
- Grad der Durchfeuchtung
- Größe und Beschaffenheit des Kapillarraums (Verteilung der Porengrößen)
- Häufigkeit der Frost-Tauwechsel –> Abkühlgeschwindigkeit
Warum wird beim zusätzlichen Angriff durch Taumittel der Schädigungsgrad erhöht?
- Gefrierpunktserniedrigung = Ausgleich des Eisdrucks weniger schnell
- Salzlösung dringt leichter in Poren ein als Wasser = erhöhter Wassergehalt in den Poren
- gefrierfähige Wassermenge bei Einwirkung einer Salzlösung höher
- weniger ausgeprägte Entwässerung der feinen Poren
- schnelleres Abkühlen durch Entzug der Schmelzwärme
Wie wirken LP-Mittel? (LP = Luftporen)
- Ausgleichsvolumen zur Aufnahme des durch Eisdruck verdrängten Porenwassers
- Wasserfilm an Wandung der Poren (Poren nicht gefüllt) gefriert zuerst
- ohne Taumitteleinsatz begünstigen die künstlichen Luftporen das anziehen von Wasser aus den feinen Poren an das Eis (am Rand der künstlichen Pore)
- unterbrechen kapillare Poren = kapillare Saugwirkung stark verringert = geringere Wassersättigung des Systems
Wie hoch soll der mittlere Luftporengehalt [Vol.-%] laut der DIN 1045-2 bei Folgenden Größtkörnungen des Zuschlaggemisches sein? 8 mm 16 mm 32 mm 63 mm
8 mm = > 5,5 Vol.-%
16 mm = > 4,5 Vol.-%
32 mm = > 4,0 Vol.-%
63 mm = > 3,5 Vol.-%
Wovon hängt die Wirkung von LP-Mitteln stark ab?
- Frischbetontemperatur
- niedrige T = hoher Anteil Luftporen
- hohe T = niedriger Anteil Luftporen
Wie dosiert man das LP-Mittel bei unterschiedlichen Frischbetontemperaturen? (Formel)
m(LP,T) = m(LP,20°C) + F(m)
F(m) = Diagramm ablesen
Wodurch wird die LP-Bildung begünstigt?
- hoher Anteil Körnung 0,25 - 1,0mm
- hoher w/z-Wert
- schnell laufender Mischer
- niedrige Frischbetontemperatur
- langes Mischen
Wodurch wird die LP-Bildung vermindert?
- hoher Anteil Körnung 0 - 0,25mm
- niedriger w/z-Wert (hoher Zementgehalt)
- hohe Frischbetontemperatur
- Pumpbeton
Wie unterscheidet sich die Auswirkungen der Frost-Tau-Wechsel bei Beton mit und ohne LP?
- mit LP = geringe Abwitterung bei hoher Anzahl Frost-Tau-Wechsel
- ohne LP = hohe Abwitterung nach nur wenigen Frost-Tau-Wechsel
Was versteht man unter einem “lösenden Angriff”?
Angriff durch:
- Organische Fette und Öle
- Weiches Wasser
- Säuren
Material wird abgelöst
“Erosionswirkung”
Was versteht man unter einem “treibenden Angriff”?
Angriff durch:
- Sulfate
Angriff geht nach innen und sorgt dort für Volumenveränderungen
“Sprengwirkung”
Wässer und Böden können Beton angreifen, wenn sie welche Stoffe enthalten?
- freie Säuren
- Sulfide und Sulfate
- Magnesiumsalze
- Ammoniumsalze
- bestimmte organische Verbindungen (Öle, Fette, etc.)
Wann können Wässer zudem besonders gefährlich für Beton sein?
- Wenn sie besonders weich sind
Gase mit welchen Inhaltsstoffen greifen Beton in Verbindung mit Feuchte an?
- Dihydrogensulfid (Schwefelwasserstoff)
- Schwefeldioxid
- Hydrogenchlorid (Chlorwasserstoff)
Was versteht man unter dem Begriff Mehlkorn?
- Korndurchmesser < 0,125mm
Welche Betone benötigen einen hohen Mehlkornanteil ( > 350kg/m³)
- Pumpbeton
- Sichtbeton
- Selbstverdichtender Beton (SVB)
Was kann man beton hinzugeben, wenn Natursande nach dem Waschen zu wenig Mehlkorn haben?
- Zement
- Flugasche
- Gesteinsmehl
Wie wirkt sich der optimale Mehlkorngehalt auf die Frischbetoneigenschaften aus?
- erhöhte Schmierfilmmenge ohne Erhöhung Anmachwassermenge
- Verbesserte Verarbeitbarkeit
- Verbessertes Wasserrückhaltevermögen
- Vermindert Entmischungstendenz beim Einbringen
- Erleichtert Verdichten
Wofür ist ein ausreichender Mehlkorngehalt wichtig?
- dichter Beton
- hoher Wassereindringwiderstand
- Sichtbeton
- Pumpbeton
- dünnwandige, eng bewehrte Bauteile
Was für Auswirkungen hat ein zu hoher Mehlkorngehalt?
- erhöht Wasseranspruch
- klebrige und teigige Masse
Erläutern Sie das Prinzip der Alkali-Kieselsäure-Reaktion!
- manche Gesteine enthalten alkalireaktive Kieselsäure
- Alkalihydroxid gelöst in Porenwasser kann mit Kieselsäure reagieren
- Alkalisilikat entsteht
- Volumenvergrößerung durch Alkalisilikat –> Sprengwirkung
Wann sind Vorsichtsmaßnahmen bezüglich Alkali-Kieselsäure-Reaktion zu treffen?
- feuchtezufuhr ausgesetztem Beton mit entsprechend empfindlichen Gesteinen
- bedenkliche Gesteinskörnungen (Karte)
Was für Gesteine sind bei hochfestem Beton ausschließlich erlaubt?
- AKR unbedenkliche Gesteinskörnungen
Welche Gesteinsarten sind besonders bezüglich AKR zu betrachten?
- Opalsandstein
- Flint
- gebrochene Grauwacke
- Quarzporphyr (Rhyolith)
- gebrochener Kies des Oberrheins (Kiesedelsplitt)
- rezyklierte Gesteinskörnungen
- importierte gebrochene Gesteinskörnungen
Wofür steht ZTV-ING und was wird darin geregelt?
ZTV-ING = Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten
- zusätzliche Anforderungen an: \+ Herstellung \+ Verarbeitung \+ Fertige Leistung \+ Überwachung
Was sind die Anforderungen an den Mehlkorngehalt für Pumpbeton?
- bei gerundetem Kiessandmaterial
> 350kg/m³ - bei gebrochener Gesteinskörnung / rezyklierten Material
Erhöhung um 25 - 50 kg/m³ - fehlende Mehlkornmenge nie durch Erhöhung des Sandanteils ausgleichen !!!
Was sollte bezüglich Material und Konsistenz bei Pumpbeton beachtet werden?
- möglichst Flugasche zugeben
- möglichst < 20% gebrochene Gesteinskörnung
- Gesteinskörnung Bereich 2 - 8mm < 20%
- möglichst stetige Sieblinie im Sandbereich
- Konsistenz > F3 bzw. min. C3
Welche Zusammensetzungen der Betone gelten als gut pumpfähig?
- Größtkorn (Angabe in mm)
- Feinstmörtelgehalt / Mehlkorngehalt < 0,125mm (Angabe in Litern)
- Mörtelgehalt < 2mm (Angabe in Litern)
- Siebdurchgang bei 2mm (Angabe in %)
Größtkorn 32mm
- ca. 300l = Feinstmörtelgehalt / Mehlkorngehalt < 0,125mm
- ca. 350l = Mörtelgehalt < 2mm
- ca. 33% = Siebdurchgang bei 2mm
Größtkorn 16mm
- ca. 330l = Feinstmörtelgehalt / Mehlkorngehalt < 0,125mm
- ca. 570l = Mörtelgehalt < 2mm
- ca. 38% = Siebdurchgang bei 2mm
Welche Anforderungen gelten an einen Beton mit hohem Wassereindringwiderstand in Abhängigkeit von der Bauteildicke?
d < 40cm = min. gemäß EXPO XC4
d > 40cm = w/z-Wert < 0,70
Was sind die Anforderungen an Unterwasserbeton für tragende Bauteile bezogen auf:
- w/z-Wert
- Mindestzementgehalt ohne Zugabe von f
- Mindestzementgehalt bei Zugabe von f
- Mehlkorngehalt
- Verarbeitbarkeit
< 0,60
350 kg/m³
EXPO XC1-3: 240 kg/m³ / Sonst: 270 kg/m³
keine obere Begrenzung
i.A. weiche Konsistenz
