Baustoffkunde Übung 2 FHA

Baustoffkunde
FHA
Übung 2
30.10.07
Datum:
Gesteinskörnung für Mörtel und Beton
Sem.-Gruppe:
Name:
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-
A3
Michael Wild
Vorgegebene Baustoffe:
Feine Gesteinskörnung (Sand)
Grobe Gesteinskörnung (Kies)
Grobe Gesteinskörnung (Kies)
Grobe Gesteinskörnung (Kies)
0/4
4/8
8/16
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
Feinstsand
Feinstbrechsand
-
0,25
-
1
Feinsand
Feinbrechsand
1
4
Grobsand
Grobbrechsand
4
32
Kies
Splitt
Versuchsdurchführung:
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)
Siebversuch DIN EN 933-1
Rückstand in g auf dem Sieb (Siebgröße in mm)
Versuch
0,000
0,063
0,125
0,25
0,5
1
2
4
373,5
365,2
295
157,9
116,9
76,3
7,9
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
Einwaage g
Auswaage g
373,4
8
16
31,5
63
31,5
63
5,6 mm
0,7
2. Siebung
Korngruppe 4/8 mm (Mindestmasse der Messprobe 0,6 kg)
Siebversuch DIN EN 933-1
Rückstand in g auf dem Sieb (Siebgröße in mm)
Versuch
0,000
Einwaage g
772,2
0,063
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
16
Auswaage g
11,2mm
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)
Siebversuch DIN EN 933-1
Rückstand in g auf dem Sieb (Siebgröße in mm)
Versuch
0,000
4
8
16
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
Einwaage g
Auswaage g
2829,5
0,063
0,125
0,25
0,5 1 2
31,5
63
22,4 mm
4. Siebung
Korngruppe 16/32 mm (Mindestmasse der Messprobe 10 kg)
Siebversuch DIN EN 933-1
Rückstand in g auf dem Sieb (Siebgröße in mm)
Versuch
0,000
Einwaage g
Auswaage g
10333,2
0,063
0,125
0,25
0,5
1 2 4 8
16
31,5
63
45,0 mm
10333,0
8831,3
325,1
Rückstand %
100,0
85,47
3,15
0,0
Durchgang %
0,0
14,53
96,85
100,0
-3-
0,0
2.1.1 Zusammensetzung eines Zuschlaggemisches
Siebergebnisse der Korngruppe
Durchgang in Masse-% Volumen-% durch die Siebe
Korngruppe mnm
Zuschlagart
0-4
NS
"4 - 8
Kies
"8 - 16
Kies
16 - 32
Kies
Sollsieblinie
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
16
31,5
2,2
21,0
57,7
68,7
79,6
97,9
100,0
100,0
100,0
2,3
26,8
97,3
100,0
100,0
10,5
54,1
97,2
100,0
14,5
68,5
100,0
50,0
71,0
100,0
1,0
5,0
11,5
18,0
25,5
35,0
Für die Herstellung eines Betons stehen o. g. Korngruppen zur Verfügung. Aus diesen 4 Korngruppen ist
durch Versuchsrechnung 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 %
0-4
35
"4 - 8
15
"8 - 16
21
16 - 32
29
Summe
Sollsieblinie
100
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
16
31,5
0,8
7,4
20,2
24,1
27,9
34,3
35,0
35,0
35,0
0,3
4,0
14,6
15,0
15,0
2,2
11,4
20,4
21,0
4,2
19,9
29,0
0,8
7,4
20,2
24,1
28,2
40,5
65,2
90,3
100,0
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. Versuchs:
(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.
Nr. der Flasche (Pyknometer)
Rohdichte
Flasche mit Aufsatz + Sollkörnung (trocken)
g
Flasche mit Aufsatz, leer
g
Gewicht der Sollkörnung trocken (110°C)
g
Flasche mit Aufs. + Sollkörnung (gesättigt 24 h) + Wasser
g
Wasser
g
Dichte des Wassers bei 22°C
g/cm³
Volumen der Flasche (Pyknometer)
cm³
Volumen Wasser
cm³
Volumen Sollkörnung
cm³
Rohdichte der Sollkörnung
g/cm³
10
2650
687,8
1000
962,2
1
1325,8
962,2
363,68
2,75
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
Rohdichte Gewicht an der Luft nach (24 h) Wasserlagerung
Wasserverdrängungs- Gewicht unter Wasser nach (24h) Wasserlagerung
verfahren Volumen
Rohdichte
g
g
cm³
g/cm³
-6-
1007,4
639,3
368,1
2,717
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-