Band 2: Beton, Mauerwerk

Transkript

1 1 Baustoffe für tragende Bauteile Band 2: Beton, Mauerwerk (Nichtmetallisch-anorganische Stoffe) Herstellung, Eigenschaften, Verwendung, Dauerhaftigkeit 3., völlig neubearbeitete und erweiterte Auflage von Prof. em. Dr.-Ing. Karlhans Wesche unter Mitarbeit von Dr.-Ing. Peter Schubert BAUVERLAG GMBH WIESBADEN UND BERLIN

2 Inhaltsverzeichnis Abkürzungen 16 Formelzeichen 19 Hauptzeichen 19 Nebenzeichen 20 Nebenzeichen, dem Hauptzeichen vorangestellt 22 D Beton 23 Begriffe 27 Dl Bindemittel 39 1 Baukalk Luitkalk Hydraulisch erhärtender Kalk Gebrannter Kalk Zusammengesetzter Kalk Kalkarten Handelsformen und Kennzeichnung Eigenschaften und Anwendung 44 2 Zement - Arten, Herstellung, Zusammensetzung Portlandzement <PZ) Zumahlstoffe Hüttenzement Andere genormte oder bauaufsichtlich zugelassene Zemente Sonstige Zemente Chemische Zusammensetzung 54 3 Zement - Eigenschaften Mahlfeinheit Dichte und Schüttdichte (Litergewicht) Fließverhalten von Zementleim Wasserabsondern (Bluten) Erhärtung und Festigkeitseigenschaften Erstarren Erhärtungsverlauf der Portlandzemente Wasser-Zement-Wert 0 und Zementsteinporenmum p m,, Besonderheiten der Erhärtung anderer Zemente Hüttenzemente Sulfathüttenzemcnt Puzzolanzemente mit Traß, Flugasche, Lavamehl oder Phonolith 80

3 Portlandkalksteinzement Tonerdezement Verformungseigenschaften Spannungs-Dehnungs-Linie und Elastizitätsmodul Feuchtedehnung Kriechen Wärmedehnung Chemische Dehnung Treiben (Raumbeständigkeit) Schrumpfen Hydratations wärme Dichtheit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen Wasserundurchlässigkeit Carbonatisierung Dauerhaftigkeit Zusammenfassung wichtiger Eigenschaften 96 4 Andere Bindemittel Putz-und Mauerbinder (PM-Binder) nach DIN Hydraulischer Tragschichtbinder (HT-Binder) nach DIN Anhydritbinder nach DIN D2 Betonzuschlag 99 1 Arten Kiessand (Abb. D 2.1a) Brechsand und Splitt (Abb. D 2.1b) Betonsplitt Künstlich hergestellter Zuschlag Natürlicher Leichtzuschlag (Abb. D2.1d) Schwerzuschlag (Abb. D 2.le) Anforderungen und Bezeichnung Eigenschaften Gesteinsbeschaffenheit Dichten Schüttdichte p$ Kornrohdichte prg Dichte p Porenraum Kornform und Kornoberfläche Feuchte Feuchtedchnung Thermische Eigenschaften Widerstandsfähigkeit gegen Frost Kornfestigkeit 119

4 3.9 Verschleiß und Polierbarkeit Schädliche Bestandteile Abschlämmbare Bestandteile Stoffe organischen Ursprungs Erhärtungsstörende Stoffe Schwefelverbindungen Stahlangreifende Stoffe Alkalilösliche Kieselsäure Besondere Anforderungen an gebrochene Hochofenstückschlacke nach DIN 4301 und an künstlich hergestellten Leichtzuschlag Kornzusammensetzung Bestimmung und Darstellung Betontechnologische Sieblinien Stetige Sieblinien Unstetige Sieblinien (Ausfallkörnungen) Zuschlagkennwerte Sieblinienwerte Wasseranspruchszahl (A-Wert nach [2.10]) Spezifische Oberfläche Beispiel für die Berechnung der Kennwerte Zuschlagkennwerte für die Regelsieblinien Zusammensetzung sich überschneidender Korngruppen (Sieblinienverbesserung) Werkgemischter Betonzuschlag (WBZ) Probenahme zur Prüfung von Zuschlag 142 D3 Betonzusätzc Betonzusatzstoffe Puzzolane Steinkohlenflugasche (FA) Silicastaub (Silica Fume, SF) Pigmente Fasern Betonzusatzmittel Verflüssigende bzw. wassereinsparende Zusatzmittel Zusatzmittel mit anderen Wirkungen auf Frischbeton oder Frischmörtel In die Hydratation eingreifende Zusatzmittel Zusatzmittel mit Wirkung auf den Festbeton 156

5 D4 Frischbeton Zusammensetzen Zement und Zementgehalt Zuschlag Wasser Wassergehalt und Zugabewasser Wasserbedarf w Zusätze Zusatzmittel Zusatzstoffe Herstellen und Verarbeiten Dosieren und Mischen Verarbeitbarkeit und Konsistenz Verarbeitbarkeit Konsistenz Prüfung der Konsistenz Ansteifen Fördern Einbauen Verdichten Eigenschaften Wasserabsondern (Bluten) Frischbetonrohdichte Luftporengehalt Frischbetonzusammensetzung Frischbetontemperatur (Ausgangstemperatur) Grünstandfestigkeit Nachbehandeln Hydratationsverlauf Nachbehandlung Temperatureinfluß Wärmebehandlung 211 D5 Festbcton Zementsteinporenraum junger Beton Rohdichte Festigkeitseigenschaften Druckfestigkeit Festigkeitsentwicklung Festigkeitsklassen 221

6 4.1.3 Abhängigkeit der Druckfestigkeit von der Betonzusammensetzung (Normalfall) Zusätzliche Einflüsse auf die Druckfestigkeit Zusatzstoffe Verbund zwischen Matrix und Zuschlag Nachweis der Betongüte Güteüberwachung Prüfung der Druckfestigkeit Prüfung der Betonfestigkeit im Bauwerk Druckfestigkeit bei besonderer Beanspruchung Hohe Betriebstemperaturen Tiefe Betriebstemperaturen Örtliche Beanspruchung Schlagfestigkeit Mehraxiale Druckbeanspruchung Dauerstandfestigkeit Dauerschwingfestigkeit Mischungsentwurf Festigkeit bei Zugbeanspruchung Zentrische Zugfestigkeit ßz Biegezugfestigkeit ßßz Spaltzugfestigkeit ßsz Oberflächenzugfestigkeit Schub- und Scherfestigkeit Verformungseigenschaften Spannungs-Dehnungs-Linie Elastizitätsmodul Einflüsse aus der Betonzusammensetzung Prüfung Querdehnung Kriechen und Relaxation Feuchtedehnung Wärmedehnung Thermische Eigenschaften Hydratationswärme Wärmeleitfähigkeit Reißneigung Dichtheit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen Wasserdichtheit, Wasserundurchlässigkeit Öldichtheit Gasdichtheit Verhalten bei niedrigen Temperaturen Beeinflussung der Festigkeitsentwicklung 307

7 9.2 Beeinflussung der Frischbetontemperatur Verhalten des sofort dem Frost ausgesetzten Frischbetons Verhalten des nach dem Erstarren dem Frost ausgesetzten Betons Ermittlung der erforderlichen Erhärtungszeiten Erhärtungszeit für die Gefrierbeständigkeit Erhärtungszeit für das Ausschalen des Betons 317 D 6 Besondere Betone Sichtbeton Massenbeton Beton für Fahrbahndecken Hochfester Beton Faserbeton Spritzbeton Strahlenschutzbeton Hitzebeständiger Beton (Feuerbeton) Beton mit Kunststoff 331 D7 Leichtbeton Möglichkeiten der Herstellung Kornporigkeit Matrixporigkeit Haufwerkporigkeit Konstruktionsleichtbeton Besonderheiten der Herstellung Rohdichte und Druckfestigkeit Rohdichteklassen Festigkeitsklassen Zusammenhang zwischen Matrix- und Zuschlageigenschaften Erforderliche Matrixdruckfestigkeit Festigkeitsentwicklung Mischungsentwurf für Leichtbeton mit geschlossenem Gefüge Druckfestigkeit bei örtlicher Beanspruchung Dauerstandfestigkeit Dauerschwingfestigkeit Festigkeit bei Zugbeanspruchung Verformungseigenschaften 354

8 2.4.1 Spannungs-Dehnungs-Linie Elastizitätsmodul Kriechen Schwinden Wärmedehnung Wärmeleitfähigkeit Verhalten gegenüber Wasser Wirtschaftlichkeit und Anwendung Leichter Leichtbeton Beton mit sehr leichten Zuschlägen Porenbeton (Gasbeton) Schaumbeton Kornporiger Leichtbeton mit poriger Matrix 366 D8 Dauerhaftigkeit Witterungseinflüsse Carbonatisierung Angriff durch Frost-Tau-Wechsel Besondere Beanspruchungen Angriff durch Taumittel Chemischer Angriff Lösender Angriff Säuren Austauschfähige Salze Basische Flüssigkeiten Weiches Wasser Fette und Öle Treibender Angriff Böden und Gase Beurteilung des Angriffgrades Widerstandsfähigkeit des Betons Einfluß von Zement und Zusatzstoff Betontechnologische Voraussetzungen Bauliche Voraussetzungen Verschleiß Angriff radioaktiver Strahlen Angriff durch Feuer Alkali-Zuschlag-Reaktion Korrosion des Stahles im Beton Fehlstellen und Risse Betondeckung Porenbeton (Gasbeton) Angriff durch Chloride 404

9 5 Schutz und Instandsetzung 407 D9 Mörtel Begriffe und Einteilung Allgemeine Eigenschaften Mauermörtel Arten, Einteilung und Zusammensetzung Anforderungen Eigenschaften der Mörtel nach DIN 1053 Teil Normalmörtel Andere Mörtelarten Besondere Mauermörtel Werkmörtel Einpreßmörtel Einpreßmörtel für Spannkanäle Zusammensetzung und Eigenschaften Einpressen Prüfung Zementinjektionen Vergußmörtel Estrichmörtel Zementestriche Hartstoffestriche Anhydritestriche Magnesiaestriche Fertigteile aus Mörtel 428 E Mauerwerk Einleitung Ausgangsstoffe Mauermörtel Mauersteine Aufgaben Eigenschaften Druckfestigkeit Spannungsverteilung im Mauerwerk Einfluß der Baustoffe nach der Vermauerung Zulässige Spannungen Verformungsverhalten Spannungs-Dehnungs-Linie 437

10 4.2.2 Elastizitätsmodul Andere Formänderungen Folgen von Formänderungen Beurteilung der Rißsicherheit Formänderungen überwiegend in vertikaler Richtung Formänderungen überwiegend in horizontaler Richtung Maßnahmen zur Verhinderung von Rissen Verhaken gegenüber Feuchtigkeit Bewehrtes Mauerwerk 449 Literatur Bücher Andere Veröffentlichungen 454 Technische Regelwerke Nonnen Richtlinien und Merkblätter 489 Stichwortverzeichnis 493