Regel der Technik: 1. Was ist eine Regel der Technik? 2. Was ist eine allgemein anerkannte Regel der Technik? 3. Sind folgende Regelungen stets Allgemein anerkannte Regeln der Technik? a: DIN Normen b: Richtlinien eines Industrieverbandes wie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton c: Richtlinie eines Industriebetriebs d: Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift. Genügt für die Verwendung eines nicht genormten Baustoffs für tragende Bauteile a: das Prüfzeichen des Instituts für Bautechnik, b: das Prüfzeugnis eines staatlichen Materialprüfamtes, c: das Prüfzeugnis einer Prüfstelle eines Herstellers? 4. Entspricht ein Produkt mit bauaufsichtlicher Zulassung den allgemein anerkannten Regeln der Technik? 5. Ist die Richtlinie eines Verbandes der Bauindustrie allgemein anerkannte Regel der Technik? 6. Ist die Bauproduktenrichtlinie bindend? 7. Wie hängen Bauprodukten Richtlinie und Bauproduktengesetz des Bundes und die Musterbauordnung bzw. die Bauordnungen der Länder zusammen? 8. Was ist ein CE Zeichen? 9. Was ist ein Ü - Zeichen? 10. Welche Aufgabe hat das DIN nach der Bauprodukten Richtlinie? 11. Welche Aufgabe hat das IfBt nach der Bauprodukten Richtlinie? Einheiten: 1. Wie ist die Druckeinheit Pa aufgrund von SI Basiseinheiten definiert? 2. Wie ist die Dichte aufgrund von SI Basiseinheiten definiert? Last und Bruchverhalten: 1. Wie unterscheidet sich Dauerstandsfestigkeit und Dauerschwingfestigkeit? 2. Was verstehen Sie unter Mittelspannung, Schwingungsamplitude, Oberspannung, Unterspannung? 3. Wie hängt die Schwingungsdauer und die Schwingungsfrequenz zusammen? 4. Nach wievielen Lastspielen nimmt man bei Stahl Dauerschwingfestigkeit an? 5. Was ist ein Wöhler Diagramm? 6. Wie wird der Biegezug geprüft? 7. Was ist eine Gleichmaßdehnung?
8. Berechnen Sie aus folgenden Festigkeitswerten, den Mittelwert, die Standardabweichung und die 5% Fraktile. 40 N/mm 2 ; 36 N/mm 2 ; 40 N/mm 2 ;38 N/mm 2 ; 42 N/mm 2 ; 44 N/mm 2 ; 39 N/mm 2 ; 42 N/mm 2 ;41 N/mm 2 ; 9. Was verstehen Sie unter Brinell-Härte? 10. Was bedeutet bei der Kerbschlagzähigkeit die Hochlage bzw. die Tieflage? 11. Erläutern Sie folgende statistischen Begriffe: Streuung, Varianz, Mittelwert, Fraktile, Normalverteilung. 12. Berechnen Sie die 5 % Fraktile für folgende Betonproduktionen und beurteilen Sie das Ergebnis: Mittelwert Std. Abw. 5% Frakt 40.13 N/mm^2 2.50 N/mm^2 36.00 N/mm^2 44.25 N/mm^2 5.00 N/mm^2 36.00 N/mm^2 40.43 N/mm^2 4.50 N/mm^2 33.00 N/mm^2 13. Was unterscheidet einen Sprödbruch von einem Verformungsbruch? 14. In welchem Fall beobachten Sie die größere Verformung - beim Sprödbruch oder beim zähen Bruch? 15. Was charakterisiert das Kriechen, was die Spannungsrelaxation? Worin unterscheiden sie sich? 16. Was ist Zeitstandsfestigkeit, Dauerstandsfestigkeit? 17. Berechnen Sie für folgende Bruchlasten aus einer Biegezugprüfung die Festigkeit, die mittlere Festigkeit und die Standardabweichung und die 5% Fraktile Abmessungen: Länge Höhe Stützweite 0.15 m 0.10 m 0.60 m 0 m 20,00 cm 0 m 60,00 cm 0 m 70,00 cm 0 m 10,00 cm Kraft Biegefestigkeit 14.9 kn 5.95 N/mm^2 20.0 kn 8.02 N/mm^2 15.6 kn 6.25 N/mm^2 19.6 kn 7.83 N/mm^2 16.7 kn 6.69 N/mm^2 17.2 kn 6.89 N/mm^2 16.9 kn 6.78 N/mm^2 19.9 kn 7.96 N/mm^2 15.1 kn 6.04 N/mm^2 18.7 kn 7.49 N/mm^2 18.0 kn 7.20 N/mm^2 Mittel 7.01 N/mm^2 s 0.75 N/mm^2 5% Frakt. 5.77 N/mm^2
Zwang, Verformungsverhalten: 1. Geben Sie Beispiele für Zwang und Last. 2. Ein Stahlstab Durchmesser 10 mm und ein Bleistab Durchmesser 40 mm werden mit einer Masse von 800 kg auf Zug belastet. Material E-Modul m Stahl 210 Gpa 0,31 Blei 17 GPa 0,43 Berechnen Sie für eine Stablänge von 50 cm: - Die Dehnung - Die Längenänderung - Die Volumenveränderung 3. Ein Metallstab von 1m Länge ist fest eingespannt. Wie groß wird die Spannung, wenn er sich um 30 K abkühlt? Berechnen Sie dies jeweils für Stahl und Aluminium. Material Therm. Ausdehnungskoeffizient a t E-Modul Dehnung Spannung (10-6 1/K) (GPa) (mm) (MPa) Aluminium 23 70 Stahl 12 210 4. Was ist wahre Spannung, was technische Spannung? 5. Was verstehen Sie unter Viskosität? 6. Ein Glycerin-Wasser Gemische haben folgende dynamische Viskositäten h Glyzerin Temperatur Masse% 20 C 80 C 0 1,006 mpas 0,357 mpas 20% 1,76 mpas 0,635 mpas 100% 1412 mpas 31,9 mpas Berechnen Sie für einen Abstand von 1 cm, 1 mm und für die Schubspannung 10 N/m 2 die Verformungsgeschwindigkeit. 7. Ein plastisches Material (Thermoplast) hat folgende (stark vereinfachte) mechanischeeigenschaften: Fließgrenze t 0 = 5 N/mm 2 Schubmodul G = 100 N/mm 2 Plastische Viskosität h pl = 200 MPas Geben Sie an, wie sich das Material zeitabhängig verformt, wenn Sie eine Schubspannung von 4 N/mm 2, bzw. 6 N/mm 2 für 1 Minute anlegen. 8. Auf einer Ebene gleitet eine quadratische Platte von 0,5 m Kantenklänge auf einem Flüssigkeitsfilm von 1 mm Stärke. Welche Kraft ist erforderlich, um sie mit 2,5 km/h zu bewegen, wenn Sie folgende Flüssigkeiten benutzen:
Material Wasser 20 C Glyzerin 20 C Glycerin 0 C Pentan 20 C Dyn. Viskosität 1,002mPas 1480mPas 12100mPas 0,232mPas Dichte: 1. Berechnen Sie die Porosität P eines Betons mit der Rohdichte 2,30 kg/dm 3 und der Reindichte 2,42 kg/dm 3. 2. Eine Zuschlagschüttung hat die Rohdichte von 2,30 kg/dm 3 und ein Hohlraumvolumen von 36 %. Wie groß ist die Schüttdichte? 3. Ein Sandgemisch verändert seinen Hohlraumgehalt mit der Eigenfeuchte (Gew.%). Der Hohlraumgehalt ist das reine luftgefüllte Volumen. Die Rohdichte des trockenen Sandes beträgt 2,65 kg/ltr. Der Hohlraum verändert sich wie folgt: Feuchte 0% 2% 4% 6% 8% 10% 14% 18% Hohlraum 30% 31% 31% 30% 29% 28% 22% 15% - Berechnen Sie die Rohdichte des feuchten Sandes, wobei sie den Wassergehalt zum Zuschlag zurechnen. - Berechnen sie die Schüttdichte des Sandes. - Berechnen sie den Volumensanteil von Hohlraum und Wasser. Spannungsdehnungsdiagramm: 1. Geben Sie in einem Spannungsdehnungsdiagramm an: - den Bereich für die elastische Verformung. - die Festigkeit - die Bruchlast 2. Geben Sie die charakteristischen Spannungsdehnungslinien (Arbeitslinien) für einen metallischen, einen keramischen und einen polymeren Werkstoff an. Charakterisieren Sie darin den elastischen, den plastischen bzw. den Fließbereich. Atomaufbau: 1. Welche Elektronenkonfiguration der äußersten Elektronenschale weisen die Elemente Neon, Argon und Krypton auf? 2. Welche chemischen Eigenschaften leiten sich aus dieser Elektronenkonfiguration ab? - Wie heißt die Gruppe dieser Elemente? - Was ist die Abkürzung dieser Elemente? - Was ist ihre relative Atommasse? 3. Beantworten Sie die gleiche Frage für die Elemente Natrium-Kalium und Magnesium-Kalzium, sowie Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff-Schwefel und Fluor-Chlor.
Werkstoffeinteilung: 1. Benennen Sie die 4 Werkstoffgruppen. 2. Charakterisieren Sie die Gruppen in Hinblick auf: - elektrische Leitfähigkeit - Thermisches Verhalten - Chemische Beständigkeit - Chemische Bindung 3. Geben Sie an welche Art der Bindung die folgenden Elementkombinationen eingehen können. (möglichst in chemischer Schreibweise): Eisen - Eisen; Natrium - Natrium; Sauerstoff - Sauerstoff; Wasserstoff - Wasserstoff; Eisen - Sauerstoff; Natrium - Sauerstoff; Kohlenstoff - Wasserstoff; 4. Wodurch ist die metallische Bindung charakterisiert? 5. Bilden Metalle kristalline oder amorphe Festkörper? 6. Erläutern Sie, weshalb aufgrund der Besonderheiten der metallischen Bindung Metalle - duktil, - elektrisch leitfähig, - dicht sind. 7. Stellen Sie ähnliche Überlegungen für keramische Werkstoffe mit ionischer Bindung an. 8. Warum ist bei Stoffen mit kovalenter Bindung die sekundäre Bindung wichtig? Zustandsformen der Werkstoffe: 1. Was ist ein kristalliner Körper? 2. Was ist ein Glas? 3. Was ist ein Kolloid, ein Sol, ein Gel? 4. Kann ein Kolloid auch ein Gel sein? Kann ein Kolloid auch ein Sol sein? Kann ein Sol auch ein Gel sein? 5. Was bedeutet homogen, was isotrop? 6. Ist ein homogener Stoff stets isotrop? 7. Kennzeichnen Sie die folgenden Stoffe als homogen bzw. heterogen: Staub, Schaum, Luft, Quellwasser, Milch, schmelzendes Eis Phasenübergänge: 1. Was ist ein Phasenübergang? 2. Was charakterisiert einen Phasenübergang in Bezug auf die Wärme und die Längenänderung?
3. Gibt es einen Phasenübergang erster Ordnung zwischen einer Flüssigkeit und einem Glas? 4. Gibt es einen Phasenübergang erster Ordnung zwischen einer Flüssigkeit und einem Kristall? 5. Gibt es einen Phasenübergang erster Ordnung zwischen zwei Kristallstrukturen desselben Ausgangsstoffs? 6. Was verstehen Sie unter einer Phase? 7. Was ist ein Phasenübergang? Durch was ist ein Phasenübergang (1ter Ordnung) charakterisiert (Dehnung, Wärme)? Phasendiagramme: 1. Ein System besteht aus 2 Komponenten und zwei Phasen. Der Druck ist gegeben durch den Luftdruck. Sind Temperatur und Konzentration frei wählbar? (Begründung) 2. Was ist ein eutektischer Punkt, was ein eutektoider? 3. Skizzieren Sie das Eisen - Kohlenstoff - Diagramm (aus ihren Unterlagen). Tragen Sie die austenitische Phase, das zugehörige Peritektikum ein. 4. Skizzieren Sie das Phasendiagramm zweier Stoffe A (Wasser H 2 O) und B (Kalziumchlorid CaCl 2 ) mit folgenden Bedingungen: Es gibt ein Eutektikum bei -51 C und c B =29%. Bei + 20 C ist B in A bis zu c B = 32 % löslich. Der Schmelzpunkt von A ist 0 C. Bei -51 C ist B in der festen Phase von A bis c B = 2% löslich. - Markieren Sie die Liquiduslinie(n), die Soliduslinie(n) und das Eutektikum. - Zeichnen Sie Abkühlkurven für Konzentrationen c B = 0 %, c B = 10 %, c B = 20 %, c B = 29 % und c B = 40 %. 5. Was unterscheidet eine Kalziumchloridlösung von einer Natriumchloridlösung mit einem Eutektikum von c NaCl = 23,3% und -21 C? Molare Masse: 1. Berechnen Sie für folgende Formel die molaren Mengen: + NaOH Na + ( OH) + HCl + H2O H3O + Cl + + Na + ( OH) + ( H O) + Cl NaCl + 2H O 3 2 Zeichen Bezeichnung Atommassen g/mol H Wasserstoff 1,0 O Sauerstoff 16,0 Cl Chlor 35,5 Na Natrium 23,0 K Kalium 39,0 - Wieviel Gramm Natriumhydroxid und HCl ist erforderlich um 10 g Wasser neu zu erzeugen?
- Wie nennt man die Reaktion in der obigen Formel? 2. In einen Behälter mit 1 Liter Wasser werden 3,9 g Natriumoxid NaO eingebracht und in einem 2ten Behälter mit 1 Liter Wasser 3,65 g HCl. Molmasse Natrium - Na: 23 g/ltr Molmasse Sauerstoff - O: 16 g/ltr Molmasse Wasserstoff - H: 1 g/ltr Molmasse Chlor - Cl: 35,5 g/ltr Welche Reaktion mit Wasser ist zu erwarten? 3. Welches Volumen hat 1 Mol eines Gases bei 20 C? R=8,31441 J/(K mol) Löslichkeitsprodukt und ph-wert: 1. Das Löslichkeitsprodukt von Kalziumhydroxyd Ca (OH) 2 beträgt 8 10-6. - Berechnen Sie den ph-wert einer 0,1 nullaren Natriumhydroxyd (NaOH)-Lösung und einer 0,1 nullaren Salzsäure (HCl). 2. Eisen hat folgende Löslichkeitsprodukte: Fe 2+ (OH) - : L = 2 [Fe2+ ] [OH - ] 2 = 5*10-6 Fe 3+ (OH) - : L = 3 [Fe3+ ] [OH - ] 3 = 6*10-38 In Wasser soll die Konzentration an Eisen auf k <= 0,1mg/ltr beschränkt werden. Wie hoch muß der ph-wert eingestellt werden, damit dies a) für zweiwertiges Eisen und b) für dreiwertiges Eisen zutrifft? 3. In einer gesättigten Calciumhydroxidlösung sind 1,26g/ltr Ca(OH) 2 gelöst. Wo liegt der ph-wert? Wie groß ist das Löslichkeitsprodukt? Chemische Reaktionen: 1. Teilen Sie die folgende Formel in den jeweiligen Oxidations- und Reduktionsschritt auf: 4Na + O 2Na O 2 2 Was ist im Beispiel das Oxidationsmittel, was das Reduktionsmittel? 2. Was verstehen Sie unter Oxidation? 3. Was verstehen Sie unter Reduktion? 4. Eisen oxidiert nach folgender Formel: a) 2Fe + O 2FeO 2 b) 4FeO + O 2 2Fe O 2 3
Charakterisieren Sie die Bindungsarten. - Welche Massen entstehen bzw. werden verbraucht, wenn 1 kg Eisen nach obigen Gleichungen rostet? - Welche Oxidationsstufen finden Sie? 5. Welche der folgenden Verbindungen ist eine starke, schwache Säure? Berechnen Sie den K S Wert. Bez. Formel pk S Salzsäure HCl«H + + Cl - -6,0 Essigsäure CH 3 COOH«H + + CH 3 COO - 4,7 Kohlensäure CO 2 + H 2 O«H + - + HCO 3 6,4 - HCO 3 «H + 2- + HCO3 Kathodischer und anodischer Prozess: 1. Was ist ein anodischer, was ein kathodischer Prozeß? 2. Wieviel Gramm Eisen werden von einem Strom von 1 Ampere in 3 Stunden transportiert (als Fe 3+ )? (Molmasse Fe 55,8 g/mol) 3. In einer Galvanischen Zelle sind eine Eisen- und eine Aluminiumelektrode enthalten. Wo findet der anodische und wo der kathodische Prozeß statt? Beschreiben und begründen Sie ihr Ergebnis kurz. Geben Sie die elektrochemische Normalspannung für o.g. Zelle an. 4. Beschreiben Sie den kathodischen Prozeß vom Sauerstofftyp (für ph>7). Korrosion: 1. Wann bildet sich auf Eisen in Beton eine Passivschicht aus und warum? 2. Wo korrodiert Eisen unter einer Wasserschicht zuerst - im belüfteten Bereich oder im sauerstoffarmen Bereich (warum)? 3. Was ist Spannungsrißkorrosion? 4. Was ist Lochfraß? (Beispiel) 5. Weshalb ist Chlorid in Beton gefährlich? 6. Was ist wetterfester Baustahl? 7. Was ist kathodischer Korrosionsschutz? 8. Beschreiben Sie ein Beispiel für passiven Korrosionsschutz (Vorgehensweise). 9. Was ist bei der Verbindung von verzinkten Stahlrohren und Kupferrohren zu beachten? 10. Darf man vollständig eingebettete verzinkte Bewehrungsstähle verwenden? 11. Darf man verzinkte Bewehrungsstähle zur Verankerung von vorgehängten Außenwandverkleidungen verwenden?