Beton nach DIN EN 206/ DIN 1045-2 und Beton für besondere Verwendungszwecke Flashcards

Question

Was ist Karbonatisierung? Und was sind die Folgen?

Answer 1

Karbonatisierung ● Kalziumhydroxyd Ca(OH)2 im Porenwasser des Zementsteins bindet CO2 aus der Luft an sich, es entsteht Kalkstein CaCO3 und Wasser. => Folgen ● durch den Abbau des Ca(OH)2 Gehalts des Betons sinkt der pH-Wert der Porenwasserlösung unter 9,5 Passivschicht des Stahls wird zerstört, wenn die Betondeckung bis zur Stahloberfläche karbonatisiert ist. ● Das in den Kapillarporen neu entstehende CaCO3 (Kalkstein) ist mit ca. 6% Volumenzunahme verbunden. Hierdurch Verfeinerung des Porensystems (Poren „wachsen zu“), d.h. die Betondeckung wird dichter und fester! Folge: Karbonatisierung kommt in ca. 15 bis 20 mm Tiefe zum Stillstand ● An Rissen oder sonstigen Fehlstellen in der Betondeckung lokal größere Karbonatisierungstiefe, evtl. bis zur Bewehrung.

Answer 2

Einflussparameter Geschwindigkeit große Kapillarporosität, d.h. großer groß, da CO2 (bei entsprechenden w/z-Wert, schlechte Nachbehandlung Umweltbedingungen) leicht eindringen kann hoher Zementgehalt klein, da es mehr Ca(OH)2 gibt, welches sich mit CO2 verbinden muss, ehe pH  9 wird ständig trockene Luft etwa 0, da Wasser für die chemische Reaktion nötig unter Wasser etwa 0, da dann kein CO2 eindringt hoher CO2-Gehalt der Luft hoch abwechselnde Durchfeuchtung / Austrocknung oder rel. hoch Luftfeuchtigkeit 60...80 %

Answer 3

Karbonatisierungtiefe tc : tc = k · √ t mit: k = const. t = Zeit Bestimmung der Konstanten k gegeben: Betonalter tb k= tc/Wurzel tb gemessen: Karbonatisierungstiefe tc Abschätzung: Wann erreicht die Karbonatisierungstiefe die Bewehrung? t= (cü/k)² Überprüfung der Karbonatisierungstiefe tc Einsprühen einer frischen Bruchfläche mit 3%-iger Phenolphthaleinlösung => Keine Verfärbung = karbonatisierter Beton => Färbung rot: = nicht-karbonatisierter Beton In der Praxis: Bohren und das aus verschiedene Tiefen gewonnene Bohrmehl mit Phenolphthalein-Lösung besprühen.

Answer 4

Korrosion der Bewehrung I Beton trocken hoher elektrischer Widerstand (kein Elektrolyt) => keine Korrosion, selbst wenn Passivschicht zerstört ist und Sauerstoff Zugang zur Bewehrung hat II Beton unter Wasser kein (bzw. kaum) Sauerstoff vorhanden => keine (kaum) Korrosion, selbst wenn elektrischer Widerstand klein (Elektrolyt vorhanden) und wenn Passivschicht zerstört ist III gefährlich abwechselnde Durchfeuchtung und Austrocknung, oder rel. Luftfeuchtigkeit zwischen ca. 60 … 80%, denn dann können zumindest zeitweise alle drei Voraussetzungen für Korrosion gleichzeitig auftreten.

Answer 5

(1) Passivschicht durch Karbonatisierung der Betondeckung bis zur Stahloberfläche oder lokal durch eingedrungene Chloridionen zerstört (2) elektrischer Widerstand des Betons durch hohen Feuchtegehalt stark reduziert, d.h. Porenlösung stellt einen Elektrolyt dar (3) Sauerstoff kann in ausreichender Menge zum Bewehrungsstahl vordringen

Answer 6

1. Chlorid-Ionen 2. Feuchtigkeit 3. Voraussetzungen zur Einstellungen des "Lochfraß"-Potentials 4. Sauerstoff

Answer 7

Um die Dauerhaftigkeit von Stahlbeton zu gewährleisten muss Korrosion der Bewehrung verhindert werden. Dies geschieht durch eine genügend dicke Überdeckung und eine genügende Dichtigkeit des Betons an der Oberfläche des Bauteils. DIN EN 1992 inkl. NAD legt daher Mindestanforderungen an die Überdeckung und an die Betonzusammensetzung fest, und zwar abhängig vom Gefährdungsgrad der Bewehrung durch Umwelteinflüsse. Diese werden durch Expositionsklassen dargestellt.

Answer 8

● 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)

Answer 9

1. Schwachpunkt der Gesteinskörnung => Abplatzung über Gesteinskörnung, Gesteinskorn wird sichtbar 2 Schwachpunkt Zementstein => Abplatzungen im Zementstein plattig, flächig

Answer 10

Frostangriff auf Zementstein ● Zementstein hat Kapillarporen, welche teilweise oder völlig mit Wasser gefüllt sind. ● nur ein Teil des Porenwassers kann gefrieren (gefrierfähige Wassermenge), wobei zunächst das Wasser in den gröberen Poren gefriert. Das Wasser in den feineren Poren gefriert erst später, bei zunehmend tieferen Temperaturen. => es gibt also stets gleichzeitig Wasser und Eis im Porensystem ● gefrierendes Wasser: ca. 9% Volumenvergrößerung ● durch Volumenvergrößerung der Eiskristalle in den groben Poren wird Kapillarwasser verdrängt. Wenn das verdrängte Wasser nicht in leeren Poren aufgenommen werden kann, oder wenn der Druckausgleich nicht schnell genug erfolgt (feine Poren = langsame Strömungsgeschwindigkeit!), baut sich in den feinen Poren ein hydraulischer Druck auf. → Folge: innere Gefügezerstörung (Sprengwirkung)

Answer 11

● Grad der Durchfeuchtung ● Größe und Beschaffenheit des Kapillarraums (Verteilung der Porengrößen) ● Häufigkeit der Frost-Tauwechsel => Abkühlgeschwindigkeit

Answer 12

Einige Gründe hierfür: ● Gefrierpunktserniedrigung der Porenwasserlösung. Dadurch gefriert das Wasser in den gröberen Poren bei ähnlich tiefen Temperaturen wie das Wasser in den feinen Poren. => Ausgleich des Eisdrucks weniger schnell als bei reiner Frosteinwirkung. ● Salzlösung dringt leichter in das Porensystem ein als Wasser, dadurch größere Wassersättigung der Poren. ● die gefrierfähige Wassermenge ist bei Einwirkung einer Salzlösung größer als bei Wasser. ● Salzlösung hat im Vergleich zu Wasser eine geringere Neigung, sich zu bereits gebildetem Eis (z.B. in den groben Poren) hinzuziehen. => weniger ausgeprägte Entwässerung der feinen Poren ● Taumittel entzieht dem Beton Schmelzwärme, dadurch schnellere Abkühlung.

Answer 13

Die Wirkung von LP-Mitteln Wirkung von definierten, kugeligen, künstlich erzeugten Luftporen ● unter bestimmten Bedingungen (Größe, Form, Verteilung im Gefüge) bilden künstlich erzeugte kugelige Luftporen mit Durchmesser 0,02 … 0,3 mm ein Ausgleichs- volumen zur Aufnahme des durch Eisdruck verdrängten Porenwassers. ● Diese künstlichen Luftporen sind selbst nicht mit Wasser gefüllt, weisen aber einen Wasserfilm auf ihrer Wandung auf, welcher zuerst gefriert. ● Begünstigt wird die Wirkung der künstlichen Luftporen (zumindest bei Abwesenheit von Taumitteln) durch die Eigenschaft des Wassers, sich zu bereits gebildetem Eis (also Wandung der LP) hin zu ziehen. Dadurch werden die feinen Poren entwässert. ● Die künstlichen Luftporen unterbrechen die Kapillarporen, wodurch ihre kapillare Saugkraft stark herabgesetzt wird. => geringere Wassersättigung des Porensystems

Answer 14

Die Wirkung von LP-Mitteln ``` LP-Bildung wird begünstigt durch ● hohen Anteil an Körnung 0,25 bis 1,0 mm in der Gesteinskörnung ● hohen w/z-Wert ● schnell laufenden Mischer ● niedrige Frischbetontemperatur ● langes Mischen ``` LP-Bildung wird vermindert durch ● hohen Anteil an Körnung 0 bis 0,25 mm in der Gesteinskörnung ● hohen Zementgehalt (→ niedriger w/z-Wert) ● hohe Frischbetontemperatur ● Pumpbeton

Answer 15

(1) Wässer und Böden können Beton angreifen, wenn sie … - freie Säuren, - Sulfide oder Sulfate, - Magnesiumsalze, - Ammoniumsalze oder - bestimmte organische Verbindungen (Öle, Fette, etc.) enthalten. (2) Wässer können darüber hinaus Beton angreifen, wenn sie besonders weich sind. (3) Gase können in Verbindung mit Feuchte Beton angreifen, wenn sie … - Dihydrogensulfid (Schwefelwasserstoff), - Schwefeldioxid oder - Hydrogenchlorid (Chlorwasserstoff) enthalten.

Answer 16

Anforderungen an den Beton bei Expositionsklassen der Gruppe „Betonangriff“ Sonderregelungen bei massigen Bauteilen (Dicke > 0,80m): bei XF2 ohne künstliche Luftporen: ≥ C 30/37 statt C 35/45 min z = 300 kg/m³ statt 320 kg/m³ bei XD2 und XD3: min z = 300 kg/m³ statt 320 kg/m³ bei XD2 und XD3 (*) : ≥ C 30/37 statt C 35/45, trotzdem bei LP-Beton eine Festigkeitsklasse tiefer (also C 25/30) (*) nur bei Verwendung von CEM I I/B-V, CEM III/A oder CEM III/B bzw. bei Verwendung anderer zulässiger Zemente mit mindestens 20% Flugasche bezogen auf (z+f) => DAfStb-Richtlinie „Massige Bauteile aus Beton“

Answer 17

Die Rolle des Mehlkorns im Beton ● Als Mehlkorn wird derjenige Teil der Gesteinskörnung (sowie Zement und ggf. Zusatzstoffen) bezeichnet dessen Korndurchmesser ≤ 0,125 mm liegt. Natürlich gerundetes Kiessandmaterial sollte einen Mehlkornanteil zwischen 3 und 8 % aufweisen. ● Für Betone mit besonderen Eigenschaften (insbesondere für Pumpbeton), Sichtbetone und für Selbstverdichtenden Beton (SVB) wird empfohlen, den Mehlkornanteil über 350 kg/m³ zu halten. (Zement wird ebenfalls zum Mehlkorn gezählt.) ● Natursande werden häufig gewaschen. Deshalb fehlt dem Kiessand oft ein Teil der benötigten Mehlkornmenge. Sie lässt sich durch Zement, Flugasche oder Gesteinsmehl ergänzen. Ein optimaler Mehlkorngehalt wirkt sich besonders auf die Frischbeton- eigenschaften aus. Erfahrungsgemäß gilt unter anderem: ● mehlfeine Stoffe erhöhen die Schmier filmmenge ohne nennenswerte Er höhung der Anmachwassermenge ● Mehlkorn verbessert die Verarbeit barkeit ● Mehlkorn verbessert das Wasserrückhaltevermögen ● Mehlkorn vermindert die Entmischungs tendenz beim Einbringen und erleichtert das Verdichten.

Answer 18

Weitere Anforderung: Begrenzung des Mehlkorngehalts Ausreichender Mehlkorngehalt ist wichtig für: ``` ● dichten Beton ● Beton mit hohem Wassereindringwiderstand ● Sichtbeton ● Pumpbeton ● dünnwandige, eng bewehrte Bauteile ``` Allerdings kann in einem Beton auch zu viel Mehlkorn vorhanden sein. Da sich dadurch der Wasseranspruch des Betons erhöht, verschlechtern sich Beton- eigenschaften, die vom Wassergehalt abhängen, also bspw. die Druckfestigkeit. Der Frischbeton wird klebrig oder teigig. Daher wird nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 der Mehlkorngehalt nach oben begrenzt.

Answer 19

Prinzip der Alkali-Kieselsäure-Reaktion ``` Einige Gesteinskörnungen enthalten alkalireaktive Kieselsäure. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es zu Reaktionen mit dem im Porenwasser gelösten Alkalihydroxid des Betons kommen. Dabei entsteht ein Alkalisilikat. Diese Reaktion führt zur Volumen- vergrößerung mit Schädigungen. ```

Answer 20

Maßnahmen zur Vermeidung von Alkali-Kieselsäure Reaktionen Allgemeines Anforderungen an die Verwendung von Gesteinskörnungen in Beton nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 bzgl. Alkali-Kieselsäure-Reaktion ● Vorsichtsmaßnahmen erforderlich bei empfindlich auf Alkalien reagierender Kieselsäure und Feuchte- zufuhr ausgesetztem Beton ● Beurteilung und Verwendung der Gesteinskörnungen nach DAfStb-Richtlinie „AKR“ bei - schädlichen Mengen alkalilöslicher Kieselsäure - Verdacht auf mögliche AKR-Reaktion ● Für hochfesten Beton sind ausschließlich hinsichtlich AKR unbedenkliche Gesteinskörnungen zu verwenden

Answer 21

Maßnahmen zur Vermeidung von Alkali-Kieselsäure Reaktionen DAfStb-Richtlinie „AKR“ – Teil 2 Opalsandstein und Flint ● E I → unbedenklich hinsichtlich AKR ● E II → bedingt brauchbar hinsichtlich AKR ● E III → bedenklich hinsichtlich AKR

Answer 22

Maßnahmen zur Vermeidung von Alkali-Kieselsäure Reaktionen DAfStb-Richtlinie „AKR“ – Teil 3 ● gilt nur für gebrochene Gesteinskörnungen - gebrochene Grauwacke, Quarzporphyr (Rhyolith) - gebrochener Kies des Oberrheins (Kiesedelsplitt) - rezyklierte Gesteinskörnungen - importierte gebrochene Gesteinskörnung ● E I-S → unbedenklich hinsichtlich AKR durch die zuvor genannten gebrochenen Gesteinskörnungen ● E III-S → bedenklich hinsichtlich AKR durch die zuvor genannten gebrochenen Gesteinskörnungen

Answer 23

Beton nach ZTV-ING Besondere Regelungen für Bauwerke nach ZTV-ING – Ingenieurbauwerke „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (ZTV-ING)“ ``` Aktuelle Ausgabe: 04/2019 → https://www.bast.de/ → Publikationen → Regelwerke → Ingenieurbau → Baudurchführung → ZTV-ING ``` ● Besteht aus 10 Teilen ● maßgebend bzgl. Betontechnik: =>Teil 3 „Massivbau“ → Abs. 1 „Beton“ Die ZTV-ING gelten für den Bau und die Erhaltung von Ingenieurbauwerken nach DIN 1076, jedoch nicht für Wasserbauwerke wie z.B. Schleusen, Hebewerke, Wehre und Düker (→ ZTV-W). In den Teilen werden zusätzliche Anforderungen an die Herstellung und Verarbeitung von Baustoffen, Baustoffsystemen und Bauteilen und an die fertige Leistung festgelegt und an deren Überwachung.

Answer 24

Mehlkorngehalt ● Mehlkorngehalt (< 0,125 mm) bei gerundetem Kiessandmaterial nicht weniger als 350 kg/m³ ● bei gebrochener Gesteinskörnung oder rezykliertem Material (Ausbruch- / Abbruchmaterial) Erhöhung des Mehlkornanteils um 25 bis 50 kg/m³ ● fehlendes Mehlkorn nicht durch Erhöhung des Sandanteils ergänzen, sondern durch Einsatz von Zusatzstoffen (z.B. Mikorsilika, Flugasche, hydraul. Kalk o.ä.) oder (leichte) Erhöhung des Zementgehalts

Answer 25

Pumpbeton ● möglichst Flugasche zugeben ● möglichst < 20% gebrochene Gesteinskörnung ● weniger als 20% Gesteinskörnung im Bereich 2 - 8 mm ● möglichst stetige Sieblinie im Sandbereich ● Konsistenz > F3 bzw. mindestens C3 Bei Einhaltung der unten stehenden Richtwerte für die Zusammensetzung der Betone sind diese erfahrungsgemäß gut pumpfähig: Größtkorn 32mm 16mm Feinstmörtelgehalt <= 0,125mm, Angaben in Litern ca.300 ca.330 Mörtelgehalt <= 2mm, Angaben in Litern ca.530 ca.570 Siebdurchgang bei 2mm, Angabe in % ca. 33 ca. 38 Wasser + Zement + Zusatzstoffe + Gesteinskörner => Es sollten aber immer im Vorfeld Pumpversuche durchgeführt werden.

Answer 26

Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Anforderungen an Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Für Bauteildicke d ≤ 40 cm => Mindestens gemäß Expositionsklasse XC 4 Für Bauteildicke d > 40 cm => w / z ≤ 0,70

Answer 27

Anforderungen an Unterwasserbeton für tragende Bauteile w/z – Wert 1) w / z ≤ 0,60 bzw. geringer entsprechend der Expositionsklasse Mindest-Zementgehalt 350 kg / m3 ohne Zugabe von f bei Größtkorn 32 mm Mindest-Zementgehalt Exp.-Klasse XC1 bis XC3: 240 kg / m3 bei Zugabe von f Sonst: 270 kg / m3 aber stets z+f ≥ 350 kg / m3 Mehlkorngehalt keine obere Begrenzung Verarbeitbarkeit i.A. weiche Konsistenz. Beton muss beim Einbringen als zusammenhängende Masse fließen 1) bei Zugabe von Zusatzstoff Typ II (Flugasche) darf statt w/z der äquivalente Wasser-Bindemittelgehalt w / (z + 0,7 f) gesetzt werden

Answer 28

Beton für Bohrpfähle und Schlitzwände Anforderungen an Beton für Bohrpfähle und Schlitzwände w/z-Wert 1) w / z ≤ 0,60 bzw. geringer entsprechend der Expositionsklasse Mindest-Zementgehalt ohne Zugabe von f Grösstkorn 16mm 400 kg / m3 Grösstkorn 32 mm 350 kg / m3 Mindest-Zementgehalt bei Zugabe von f Grösstkorn 16mm 300 kg / m3 aber stets z+f ≥ 400 kg / m3 Grösstkorn 32 mm 270 kg / m3 aber stets z+f ≥ 350 kg / m3 Mehlkorngehalt: gemäß Regelung DIN 1045-2 Grösstkorn > 8 mm ≥ 400 kg / m3 Grösstkorn ≤ 8 mm ≥ 450 kg / m3 1) bei Zugabe von Zusatzstoff Typ II (Flugasche) statt w/z → äquivalenter Wasser-Bindemittelgehalt w/(z + 0,7 f)