FHA Baustoffkunde Übung 2 Datum: 30.10.07 Gesteinskörnung für Mörtel und Beton Sem.-Gruppe: A 3 Name: Michael Wild 2.1 Siebung der Korngruppen DIN EN 933-1 2.1.1 Zusammensetzung eines Zuschlaggemisches 2.1.2 Auswertung 2.1.3 Körnungsziffer 2.2 Gehalt an schädlichen Bestandteilen 2.2.1 Feinanteile DIN EN 933 2.2.2 Stoffe organischen Ursprungs DIN EN 1744-1 2.3 Stoffliche Beschaffenheit 2.3.1 Kornrohdichte (Verdrängungsverfahren) DIN EN 1097-6 2.3.2 Kornform DIN EN 933-3 2.3.3 Schüttdichte DIN EN 1097-3 2.4 Eigenfeuchtigkeit - 1 -
Vorgegebene Baustoffe: Feine Gesteinskörnung (Sand) 0/4 Grobe Gesteinskörnung (Kies) 4/8 Grobe Gesteinskörnung (Kies) 8/16 Grobe Gesteinskörnung (Kies) 16/32 Korngruppen: Bei der Ermittlung der Korngruppen werden die vorgegebenen Gesteinskörnungen durch Maschensiebe (0,125/0,25/0,5/1/2 mm) bzw. Quadratlochsiebe (4/8/16/32/63/125 mm) gegeben. Da jeweils zwei Prüfsiebe mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden, erhält man das Kleinst- und Größtkorn. Werden mehrere Korngruppen zu einem Gemisch vermengt, so spricht man von Zuschlag. Kleinstkorn in mm Größtkorn in mm ungebrochen gebrochen - 0,25 Feinstsand Feinstbrechsand - 1 Feinsand Feinbrechsand 1 4 Grobsand Grobbrechsand 4 32 Kies Splitt sdurchführung: 2.1 Siebung der Korngruppen DIN EN 933-1 Die einzelnen Siebungen sind jeweils auf Unter- und Überkorn zu untersuchen, wobei die Mindestprüfgutmengen gemäß DIN EN 933 zu beachten sind. Zuvor muss das Siebgut bei einer Temperatur von ca. 110 C (±5 ) bis zur Massenkonstanz getrocknet werden. Nun wird das getrocknete Material in das oberste und zugleich größte Sieb des Siebturms geschüttet und durch Rüttelbewegungen der immer feiner werdenden Siebe getrennt. Nachdem die Siebung durchgeführt wurde, werden die einzelnen Siebe nacheinander von oben nach unten abgenommen, von Hand nachgesiebt und auf mögliche Rückstände geprüft. Es ist darauf zu achten, dass hierbei kein Probenmaterial verloren geht. - 2 -
1. Siebung Korngruppe 0/4 mm (Mindestmasse der Messprobe 0,2 kg) Einwaage g Auswaage g 5,6 mm 373,4 373,5 365,2 295 157,9 116,9 76,3 7,9 0,7 Rückstand % 100,0 97,78 78,98 42,28 31,30 20,43 2,12 0,19 Durchgang % 0,0 2,22 21,02 57,72 68,70 79,57 97,88 99,81 2. Siebung Korngruppe 4/8 mm (Mindestmasse der Messprobe 0,6 kg) Einwaage g Auswaage g 11,2mm 772,2 771,5 753,8 76,3 565 21,2 0,0 Rückstand % 100,0 97,71 9,89 73,23 2,75 0,0 Durchgang % 0,0 2,29 90,11 26,77 97,25 100,0 3. Siebung Korngruppe 8/16 mm (Mindestmasse der Messprobe 2,6 kg) Einwaage g Auswaage g 22,4 mm 2829,5 2827,3 2529,3 1298,6 79,5 0,0 Rückstand % 100,0 89,46 45,93 2,81 0,0 Durchgang % 0,0 10,54 54,07 97,19 100,0 4. Siebung Korngruppe 16/32 mm (Mindestmasse der Messprobe 10 kg) Einwaage g Auswaage g 45,0 mm 10333,2 10333,0 8831,3 325,1 0,0 Rückstand % 100,0 85,47 3,15 0,0 Durchgang % 0,0 14,53 96,85 100,0-3 -
2.1.1 Zusammensetzung eines Zuschlaggemisches Siebergebnisse der Korngruppe Durchgang in Masse-% Volumen-% durch die Siebe Korngruppe mnm Zuschlagart 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 31,5 0-4 NS 2,2 21,0 57,7 68,7 79,6 97,9 100,0 100,0 100,0 "4-8 Kies 2,3 26,8 97,3 100,0 100,0 "8-16 Kies 10,5 54,1 97,2 100,0 16-32 Kies 14,5 68,5 100,0 Sollsieblinie 1,0 5,0 11,5 18,0 25,5 35,0 50,0 71,0 100,0 Für die Herstellung eines Betons stehen o. g. Korngruppen zur Verfügung. Aus diesen 4 Korngruppen ist durch srechnung ein Gesamtzuschlagsgemisch zusammenzusetzen, das möglichst der vorher angenommenen Sieblinie (siehe DIN 1045) entspricht (Abweichung ± 1 M %). Sieblinie 1 Durchgang in Masse-% Volumen-% durch die Siebe Korngruppe mnm Anteil in % 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 31,5 0-4 35 0,8 7,4 20,2 24,1 27,9 34,3 35,0 35,0 35,0 "4-8 15 0,3 4,0 14,6 15,0 15,0 "8-16 21 2,2 11,4 20,4 21,0 16-32 29 4,2 19,9 29,0 Summe 100 0,8 7,4 20,2 24,1 28,2 40,5 65,2 90,3 100,0 Sollsieblinie 1,0 5,0 11,5 18,0 25,5 35,0 50,0 71,0 100,0 2.1.2 Auswertung - 4 -
2.1.3 Körnungsziffer Die Körnungsziffer k ist die Summe der in Prozent angegebenen Rückstände auf einem Siebsatz, geteilt durch 100. Das Ergebnis des Siebes mit der Maschenweite 0,125 mm wird bei der Berechnung nicht berücksichtigt. k = Summe aller Rückstände 100 Ermittlung der Körnungsziffer für die Sollsieblinie der Korngruppen: (95 + 88,5 + 82 + 74,5 + 65 + 50 + 29 + 0)/100 = 4,84 Ermittlung der Körnungsziffer für die Sieblinie des 1. s: (92,6 + 79,8 + 75,9 + 71,8 + 59,5 + 34,8 + 9,7 + 0)/100 = 4,24 2.2 Gehalt an schädlichen Bestandteilen Abschlämmbare Anteile, Stoffe organischen Ursprungs, erhärtungsstörende Stoffe, Schwefelverbindungen und stahlangreifende Stoffe (Chloride) gelten als schädliche Bestandteile eines Zuschlags. 2.2.1 Feinanteile DIN EN 933 Der Durchgang durch das 0,063 mm Sieb wird als Feinanteil bezeichnet. Sie treten häufig als Gesteinsmehl auf und können in größeren Mengen erhebliche Probleme bei der Verbindung zwischen Gesteinskorn und Bindemittel hervorrufen. Um den genauen prozentualen Feinanteil eines Zuschlags zu ermitteln, ist der Absetzversuch (bei Korngruppen bis 4 mm) durchzuführen. Dabei wird lufttrockener Zuschlag und Wasser in einen Messzylinder gegeben. Der Inhalt wird kräftig geschüttelt. Anschließend wird das Messglas an einem erschütterungsfreien Ort abgestellt. Eine Stunde nach dem Schütteln wird die Schichtdicke der abschlämmbaren Bestandteile abgelesen. 2.2.2 Stoffe organischen Ursprungs DIN EN 1744-1 Betonschädliche Stoffe organischen Ursprungs sind humose und sonstige organische Bestandteile im Zuschlag, die in feinverteilter Form Verfärbungen hervorrufen, oder durch Quellen Absprengungen an der Oberfläche des Betons verursachen, z. B. braunkohleartige Stoffe. Einen Hinweis auf das Vorhandensein von feinverteilten und das Erhärten störenden, organischen Stoffen gibt die Prüfung mit Natronlauge. Bei einer Verfärbung ist der Zuschlag nicht für die Betonzubereitung geeignet. - 5 -
2.3 Stoffliche Beschaffenheit Die unterschiedlichen Beschaffenheiten wie Kornform, Kornoberfläche und Kornzusammensetzung beeinflussen die Qualität des Betons erheblich. So ist Wasserbedarf, Festigkeit und Verdichtung des Frischbetons von der stofflichen Beschaffenheit der Gesteinskörnung abhängig. 2.3.1 Kornrohdichte (Verdrängungsverfahren) DIN EN 1097-6 Die Kornrohdichte ist das Verhältnis der Masse des Zuschlags zu dem von der Kornoberfläche begrenzten Volumen unter Einschluss der Korneigenporen. Die Kornrohdichte ist durch das Pyknometer- und das Wasserverdrängungsverfahren zu ermitteln. Pyknometerverfahren: Beim Pyknometerverfahren wird das Volumen von der zu untersuchenden Substanz durch Wägung bestimmt. Dabei wird das Pyknometer bis zu einer bestimmten Marke mit Wasser gefüllt. Dann wird durch Wägung die Gesamtmasse bestimmt. Darauf wird ein Teil der Flüssigkeit entfernt und die zu messende Substanz in das Pyknometer gebracht. Füllt man dann das Pyknometer wie vorher bis zur selben Marke, dann lässt sich die Gesamtmasse feststellen. Rohdichte Nr. der Flasche (Pyknometer) 10 Flasche mit Aufsatz + Sollkörnung (trocken) g 2650 Flasche mit Aufsatz, leer g 687,8 Gewicht der Sollkörnung trocken (110 C) g 1000 Flasche mit Aufs. + Sollkörnung (gesättigt 24 h) + Wasser Wasser g 962,2 Dichte des Wassers bei 22 C g/cm³ 1 Volumen der Flasche (Pyknometer) cm³ 1325,8 Volumen Wasser cm³ 962,2 Volumen Sollkörnung cm³ 363,68 Rohdichte der Sollkörnung g/cm³ 2,75 g Wasserverdrängungsverfahren: Das Wasserverdrängungsverfahren ist im Vergleich zum Pyknometerverfahren nicht so aufwändig. Dabei wird lediglich die Menge des verdrängten Wassers nach der Zugabe der Prüfsubstanz gemessen. Gewicht an der Luft (trocken) g 1007,4 Rohdichte Gewicht an der Luft nach (24 h) Wasserlagerung g Wasser- Gewicht unter Wasser nach (24h) Wasserlagerung g verdrängungs- verfahren Volumen cm³ 368,1 639,3 Rohdichte g/cm³ 2,717-6 -
2.3.2 Kornform DIN EN 933-3 Mit Hilfe einer Kornformschieblehre wird der Anteil (in M-%) der günstig sowie der ungünstig geformten Zuschlagskörner festgestellt. Zuschlagkörner gelten allgemein als ungünstig, wenn das Verhältnis von Länge zu Dicke größer als 3:1 ist. 2.3.3 Schüttdichte DIN EN 1097-3 Bei der Bestimmung der Schüttdichte wird der Zuschlag lose bis zum Rand eines Gefäßes eingefüllt. Nun wird der Zuschlag, ohne ihn im Messgefäß zu verdichten, bündig mit der Gefäßoberkante abgestrichen. Bei groben Korngruppen (etwa ab 16 mm) wird überstehender Zuschlag abgenommen. Um die Schüttdichte zu berechnen, wird der Inhalt gewogen und durch das Volumen des Gefäßes geteilt. 2.4 Eigenfeuchtigkeit Die Eigenfeuchtigkeit hat einen großen Einfluss bei der Bestimmung des Wassergehaltes und der Schüttdichte des Zuschlags. Zur Ermittlung der Eigenfeuchtigkeit gibt es mehrere Verfahren. Darrprobe: Das Oberflächenwasser des Zuschlags wird auf beheizten Blechen bei 105 C verdampft. Der Anteil der Oberflächenfeuchte wird durch Wiegen in M-% vor und nach dem Trocknen ermittelt. Abflamm-Methode: Hierbei übergießt man das Zuschlaggemisch mit flüssigem Brennstoff, den man anzündet. Auf Grund die freiwerdende Wärme verdunstet das Oberflächenwasser. Durch die Bestimmung des Gewichtsunterschiedes der feuchten zur trockenen Probe errechnet man den Feuchtegehalt. Carbid-Methode: Die Baustoffproben werden in ein metallisches Druckgefäß gefüllt. Man gibt Stahlkugeln und eine Glasampulle mit Calciumcarbid dazu. Das Gefäß wird mit einem Manometer verschlossen und geschüttelt. Die Eisenkugeln zerstören die Glasampulle, so dass das Calciumcarbid mit der feuchten Baustoffprobe in Berührung kommt und in Acetylen umgesetzt wird. Das entstehende Acetylengas verursacht einen Druck, der am Manometer gemessen wird. Aus einer Eichkurve kann dann direkt der Feuchtegehalt der Baustoffprobe entnommen werden. - 7 -