Baustoffkunde Übung 01 Protokoll zum Seminar Gruppe B1

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1 Baustoffkunde Übung 01 Protokoll zum Seminar Gruppe B1 1.1 Klassifizierung verschiedener Mauerziegel (DIN 105) Ziegelart, Abmessungen, Lochung, Maßhaltigkeit, Masse Rohdichte 1.1.2a Ziegelrohdichte 1.1.2b Scherbenrohdichte Bestimmung der Druckfestigkeit und der Druckfestigkeitsklasse Klassifizierung 1.2 Wasseraufnahme- und abgabefähigkeit von Mauersteinen Wasseraufnahme in siedendem Wasser Wasserabgabefähigkeit bei Raumtemperatur (20 C) 1.3 Frostbeständigkeit 1/12

2 1.1 Klassifizierung verschiedener Mauerziegel (DIN 105) Die Klassifikation verschiedener Mauerziegel erfordert die Bestimmung einiger definierter Kenngrößen zur genaueren Unterscheidung. Grundsätzlich sind folgende Daten gefragt: Druckfestigkeitsklasse Rohdichteklasse Format (Länge, Breite, Höhe) Um die genauere Unterscheidung der Mauerziegelarten zu erlangen, sind jedoch noch weitere Details notwendig, die im Laborbetrieb mit größtenteils einfachen Untersuchungsmethoden ermittelt werden können Ziegelart, Abmessungen, Lochungen, Maßhaltigkeit und Masse Es werden in diesem Seminar fünf unterschiedliche, künstliche Mauerziegel untersucht. Diese Ziegel sind eingeteilt in: Mauerziegel Vormauerziegel Kalksandstein Porenbeton Bimsbeton Jeder dieser Steine wird mittels Messlehre / Schublehre ausgemessen und die Werte einer Liste zugefügt. Ergebnisse aus dieser ersten Untersuchung sind die Lagerfläche, das Volumen, die Lochanzahl und deren Volumen. Weiter kann mit einer Waage das Gewicht des Steins ermittelt werden. Diese nun bekannten Kenngrößen sind Grundlage für weitere Berechnungen, wie z.b. Steinvolumen ( ohne Löcher) = Steinvolumen Volumen der Löcher Lochfläche gesamt cm² Lochfläche zur Lagerfläche in % = 100 Lagerfläche cm² Ziegelrohdichte Baumaterialien können auch auf ihre Dichte untersucht werden. Die Dichte eines Stoffes wird generell ermittelt durch die Formel rho = Masse Volumen 2/12

3 1.1.2a Ziegelrohdichte: Die Ziegelrohdichte wird aus der Masse des getrockneten Ziegels und dem Volumen einschließlich aller Hohlräume errechnet. Die Ziegel werden einer Rohdichteklasse zugeordnet, die nach dem oberen Wert bezeichnet wird, der vom Mittelwert nicht überschritten werden darf. Einzelwerte dürfen die Klassengrenzen um nicht mehr als 0,10 kg/dm³ überschreiten (Hochlochziegel HLzW und Planziegel bis Rohdichteklasse 1,0: 0,05 kg/dm³, Wärmedämmziegel WDz: 0,03 kg/dm³) 1 Gewicht ( trocken) in Rohdichte = Volumen in cm³ g 1.1.2b Scherbenrohdichte: Für einzelne Ziegelarten wird die Scherbenrohdichte vorgegeben. Bei Voll- und Hochlochklinker muss sie im Mittel mindestens 1,90 kg/dm³, bei Keramikklinker mindestens 2,0 kg/dm³ betragen. Für Leichthochlochziegel HLzW nach DIN bzw. Hochlochziegel HLzW und Wärmedämmziegel WDz nach DIN V darf eine vorgegebene Scherbenrohdichte dann nicht überschritten werden, wenn eine geforderte Lochreihenzahl in Richtung der Wanddicke (Ziegelbreite) unterschritten wird. 1 Scherbenro hdichte = Gewicht ( trocken) in g Steinvolumen ( ohne Löcher) in cm³ Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Scherbenrohdichte ergibt sich aus dem Vergleich der Massen durch Tauchwägung. Bei dieser Untersuchungsmethode wird das Gewicht des Prüfkörpers an der Luft und anschließend unter Wasser ermittelt. Die im Prüfkörper eingeschlossene Luft der Poren verursacht unter Wasser einen spezifischen Auftrieb. Die Differenz beider Werte ergibt ein weiteres Volumen in cm³, daraus lässt sich wiederum die Scherbenrohdichte ermitteln Bestimmung der Druckfestigkeit und Druckfestigkeitsklasse Ein weiterer wichtiger Bereich der Ingenieurtätigkeit ist die Untersuchung auf Festigkeit und Materialversagen. Zwei Ursachen für Baubedingte Schäden sind möglich: Instabile Konstruktion Verformung Konstruktion gibt nach Materialermüdung Materialversagen Ersteres ist nicht Teil der Festigkeitslehre, aber durchaus Ernst zu nehmen und in der Planung von Bauwerken zu berücksichtigen. Materialermüdung kann durch Prüfaufbauten simuliert werden und die Werkstoffe durch deren Ergebnisse klassifiziert werden. Die Druckfestigkeit der Baustoffe errechnet sich aus der im Druckversuch erreichten Höchstlast und der Probenquerschnitts- bzw. -lagerfläche. Die Einordnung der Ziegel in Druckfestigkeitsklassen erfolgt nach dem kleinsten Einzelwert und dem Mittelwert einer Prüfserie von mindestens 3 gleichwertigen Ziegelsteinen. 1 Härig / Klausen / Hoscheid, Technologie der Baustoffe, Heidelberg, C.F. Müller Verlag, 2003, S /12

4 Druckfestigkeitsklassen 2 2 Ziegelforum, Gunther Abt, Ziegellexikon, München, o.v., 2004, S. 13 4/12

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6 1.1.4 Klassifizierung Nach Ermittlung der geforderten Werte ist es nun möglich, die Prüfkörper entsprechend der zugrunde liegenden DIN-Normen einzuteilen. Klassifikation der Lochung; Rohdichtetabelle; Ziegelformate 33 Bemaßung der Ziegel: Ausgehend von einem Meter Bauwerk ermittelt sich das Grundmaß durch die Aufteilung in 8 Ziegelsteine (1/8 = 12,5 cm). Wird nun noch die Mörtelfuge subtrahiert, so ergibt sich das allgemeingültige Dünnformat (DF) mit 24 x 11,5 x 5,2 mm (L, B, H), die Ausgangsbasis aller Formatgrößen. 3 Ziegelforum, Gunther Abt, Ziegellexikon, München, o.v., 2004, S. 13 6/12

7 Klassifikation der Ziegelarten 44 4 Ziegelforum, Gunther Abt, Ziegellexikon, München, o.v., 2004, S. 10 f. 7/12

8 Protokoll der ermittelten Werte Steine Länge mm 241,00 242,00 242,00 239,00 240,00 239,00 242,00 242,00 242,00 Breite mm 174,00 173,00 173,00 112,00 112,00 112,00 118,00 118,00 118,00 Höhe mm 113,00 115,00 113,00 113,00 113,00 112,00 72,00 71,00 71,00 Lagerfläche mm² 41934, , , , , , , , ,00 Volumen cm³ 4738, , , , , , , , ,47 Gewicht trocken in g 4818, , , , , , , , ,00 Rohdichte g/cm³ 1,02 1,00 1,02 0,97 0,96 0,97 1,79 1,76 1,79 Rohdichte Mittel g/cm³ 1,01 0,97 1,78 Lochabmessung 12x14 11x11 13x12 dia 17 dia 15 dia 18 23x11 10x23 10x22 Anzahl Löcher 14,00 14,00 14,00 48,00 48,00 48,00 14,00 14,00 14,00 Fläche cm² 1,68 1,44 1,56 2,27 1,77 2,54 2,53 2,30 2,20 Lochabmessung 26x14 23x12 23x13 Anzahl Löcher 32,00 32,00 32,00 Fläche cm² 3,64 2,76 2,99 Lochabmessung 80x38 79x36 78x35 Anzahl Löcher 1,00 1,00 1,00 Fläche cm² 30,40 28,44 27,30 Lochfläche gesamt cm² 170,00 136,92 145,00 109,00 84,80 122,00 35,42 32,20 30,80 Best. der Volumen der Löcher in cm³ 255,00 228,60 218,70 Scherbenrohd. Steinvolumen ohne Löcher in cm³ 1801, , ,80 durch Messen Gerechnete Scherbenrohdichte in g/cm³ 2,05 2,03 2,00 größte Einzellochfläche cm² 3,64 2,76 2,99 2,27 1,77 2,54 2,53 2,30 2,20 Lochfl. zur Lagerfläche % 41,00% 33,00% 34,00% 41,00% 32,00% 44,00% 12,40% 11,30% 10,80% Bruchlast kn 561,50 674,30 790,10 355,60 422,60 370,00 Druckfestig. N/mm² 13,40 16,10 18,87 13,30 15,72 13,80 Druckfestig. Mittel N/mm² 16,10 14,27 Best. der Gewicht über Wasser in g 3793, , ,00 Scherbenrohd. Gewicht unter Wasser in g 2035, , ,00 unter Auftrieb Volumen in cm³ 1,76 1,75 1,70 durch Versuch Scherbenrohdichte in g/cm³ 2,08 2,09 2,14 Steine 1-3 Steine 4-6 DIN 105 HLZ B ,2-3DF DIN 105 HLZ A ,0-2DF Steine 7-9 DIN 105 KK ,8 - NF 8/12

9 Kennzeichnung der Ziegel in der Reihenfolge: DIN Hauptnummer Ziegelart (Kurzzeichen) Druckfestigkeitsklasse Rohdichteklasse Formatkurzzeichen Für verschiedene Ziegelarten gibt es Kurzzeichen, die sich nach Lochungsarten (Hochlochziegel HLz), Frostbeständigkeit (Vormauerziegel VMz, Vormauerhochlochziegel VHLz), Druckfestigkeitsklasse und Scherbenrohdichte (Vollklinker KMz, Hochlochklinker KHLz, Keramik-Vollklinker KK) einteilen. Druckfestigkeitsklassen werden durch den Mittelwert einer Prüfreihe sowie dem kleinsten Einzelwert bestimmt, wobei gilt: Es wird immer der den Ergebnissen entsprechende kleinere Wert angegeben. Die Rohdichteklasse wird durch den Mittelwert der Ziegelrohdichte bestimmt. Das Formatkurzzeichen wird durch die Abmessungen in Länge, Breite und Höhe bestimmt. Beispiel Prüfsteine 1-3: DIN 105 HLzB 12 1,2 3DF Dieser Ziegel entspricht der Normung nach DIN 105, ist ein Hochlochziegel mit der Lochungsvariante B, besitzt eine Druckfestigkeitsklasse von 12 (Mittelwert > 15,0 N/mm², kleinster Einzelwert > 12,0 N/mm²) und wurde anhand der Rohdichte von 1,01 1,20 g/cm³ der Rohdichteklasse 1,2 zugeordnet. Weiter wurde anhand der Abmessung bestimmt, das der Ziegel ein 3faches Dünnformat aufweist (3DF = 17,5 x 24,0 x 11,3 ) 9/12

10 1.2 Wasseraufnahme und -abgabefähigkeit von Mauersteinen Die zur Prüfung anstehenden Ziegelsteine sind Mauerziegel, Vormauerziegel, Kalksandsteine, Porenbetonsteine und Bimsbetonsteine. Der nachstehend erläuterte Versuch ist kein Normversuch, die Ergebnisse können nur jeweiligen, unter den normierten Prüfungsbedingungen, geprüften Steinen zugeordnet werden Wasseraufnahme in siedendem Wasser Die Wasseraufnahmefähigkeit von Werkstoffen hängt von ihrer Porosität und somit auch von der Scherbenrohdichte eines Materials ab. Die bei 105 C vorgetrockneten Steine werden zunächst abgewogen und die ermittelten Werte notiert. Dann werden sie in kochendes, destilliertes Wasser gestellt, wobei zu beachten ist, dass sie nicht vollständig bedeckt sein sollen. Nach einer Kochdauer von einer Stunde werden die Ziegel durch Aufgießen von destilliertem Wasser vollständig bedeckt und eine weitere Stunde gekocht. Nach der vorgeschriebenen Kochzeit werden die Ziegelsteine entnommen, überschüssiges Wasser der Oberfläche abgetupft und dann gewogen. Beide ermittelten Massen für feuchte und trockene Steine (m f, m t ) werden in folgende Gleichung eingesetzt: m f mt Feuchtigkeitsgehalt in % = 100 m t 10/12

11 1.2.2 Wasserabgabefähigkeit bei Raumtemperatur (20 C) Hierzu werden die Proben zugfrei bei gleich bleibender Raumtemperatur auf Dreikantleisten gelagert und der Gewichtsverlust 7 Tage lang täglich durch Gewichtsbestimmung überprüft und protokolliert. Die Messergebnisse sind nachstehend abgebildet: Name: Datum: Gruppe: Wasseraufnahme / Abgabe / in % 105 W.aufn. W.abgabe W.abgabe W.abgabe W.abgabe W.abgab e W.abgabe trocken na. 2 Std. 1. Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 6. Tag Mauerziegel W.aufn./abg. in % 8,59 3,00 1,09 0,62 0,27 0,27 0,33 Gewicht in g 3562, , , , , , , ,00 Vormauerziegel W.aufn./abg. in % 6,65 2,57 1,25 0,62 0,48 0,31 0,35 Gewicht in g 2844, , , , , , , ,00 Kalksandstein W.aufn./abg. in % 11,09 3,69 1,88 1,29 1,07 0,42 0,43 Gewicht in g 3687, , , , , , , ,00 Porenbeton W.aufn./abg. in % 51,81 7,25 5,96 4,98 5,02 4,46 4,43 Gewicht in g 1108, , , , , , , ,00 Bimsbeton W.aufn./abg. in % 29,79 5,90 3,87 4,03 3,94 2,36 1,83 Gewicht in g 2115, , , , , , , ,00 Wasseraufnahme und -abgabefähigkeit von Werkstoffen 4500, ,00 Gewicht 3500, , , , , ,00 500,00 0,00 Mauerziegel Vormauerziegel Kalksandstein Porenbeton Bimsbeton trocken na. 2 Std. 1. Tag 2. Tag 3. Tag 4. Tag 5. Tag 6. Tag Zeit 11/12

12 1.3 Frostbeständigkeit Die Frostbeständigkeit wird durch die genormte Einteilung der DIN 52252, Teil 1 näher bestimmt. Die nachfolgende Versuchsauswertung zeigt eine kontinuierliche Überwachung der Prüfsteine für 25 Tage und die entsprechenden Auswertungen. 12/12