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BSK (Subject) / Altklausurfragen (Lesson)

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• In der folgenden Tabelle sind die chemischen Zusammensetzungen von drei verschiedenen Betonzusatzstoffen (industrielle Nebenprodukte) angegeben. Um welchen Stoff handelt es sich jeweils? A: HüttensandB: Flugasche (siliziumreich) C: Silikastaub 
• Aus welchen Ausgangstoffen besteht ein CEM II/A-LL? Portlandzementklinker Kalksteinmehl Sulfatträger
• Welche Zementfestigkeitsklassen gibt es und wie wird die Erhärtungscharakteristik bezeichnet? 22,5, 32,5, 42,5 und 52,5   Zusatz: R: schnelle Erhärtungsgeschwindigkeit N: normale Erhärtung  L: langsame Erhärtung
• Wie wird die Zementfestigkeitsklasse eines Zements experimentell überprüft? Bestimmung der Druckfestigkeit an Normmörtel
• Was bestimmt man mit den folgenden Prüfverfahren? Le Chatelier: Raumbeständigkeit Vicat-Versuch: Erstarrungszeiten 
• Ist die oben bestimmte Sieblinie eher fein oder grob? Antwort mit Begründung! Grob, da der Anteil der groben Gesteinskörnung überwiegt und nur wenige feine Körner vorhanden sind.
• Mit welcher Kenngröße lässt sich der Wasseranspruch einer Sieblinie abschätzen? Körnungsziffer k
• Wie wirken sich folgende Maßnahmen auf den Wasseranspruch von Gesteinskörnungen aus? Mögliche Antworten: steigt, sinkt, unverändert. Wechsel der Sieblinie von A nach B STEIGTVerwendung von Sieblinie A/B 32 anstelle von A/B 16 SINKTAnstieg der Krönungsziffer für gleiche Betonkonsistenz SINKT
• Das Rauchgas enthält einen hohen Gehalt an Schwefeloxiden. Welche treibende Phase kann durch die chemische Reaktion der Schwefeloxide mit dem Zementstein entstehen? Welche Eigenschaft von Zementen muss bei der Wahl des Zements berücksichtigt werden? 
 Welcher Unterschied in den Klinkerphasen besteht zwischen einem solchen Zement und einem normalen Portlandzement? Ettringit, Gips Sulfatwiderstand In den Zementen mit hohem Sulfatwiderstand (HS-Zemente) darf der C3A Gehalt 3 M-% nicht überschreiten (Al2O3-Gehalt < 5 M-%) 

• Welche obere Grenze sollte die Frischbetontemperatur nach DIN 1045-3 im Allgemeinen nicht überschreiten? + 30 °C 

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• Nennen Sie zwei Betoneigenschaften, die durch hohe Frischbetontemperaturen negativ beeinflusst werden! Mit zunehmender Frischbetontemperatur sinkt die:   · Verarbeitbarkeit (durch schnelles Ansteifen und Erstarren) · Endfestigkeiten (durch Änderung des C-S-H Kristallwachstums
• Nennen Sie zwei Möglichkeiten mit denen die Frischbetontemperatur im Rahmen der Betonherstellung reduziert werden kann! Zugabe von gemahlenem Eis Einblasen von flüssigem Stickstoff in den Frischbeton Anmachwasser kühlen 
• Nennen Sie zwei Betonzusatzmittel für Beton nach DIN EN 206-1, mit denen Sie die Verarbeitbarkeit und deren Dauer beeinflussen können, und erläutern Sie ihre Wirkung auf den Frischbeton! Betonverflüssiger (BV)    Verflüssigung des Frischbetons  Fließmittel (FM)               Verflüssigung des Frischbetons, stärkere Wirkung als BV
• Welche beiden Konsistenzmessverfahren werden in der Tabelle angesprochen? Ausbreitmaß Verdichtungsmaß
• Nennen Sie die 3 Bestandteile eines noch nicht vollständig hydratisierten Zementsteins. Zementgel Vg Nicht hydratisierter Zement Vnhz Kapillarporen Vk 
• Wodurch wird der Hydratationsgrad von Zementstein bestimmt? Nennen Sie 3 Haupteinflussgrößen. Temperatur Mahlfeinheit Alter 
• Warum verringert Zementstein bei der Hydratation sein Volumen? Aufgrund des chemischen Schwindens. Die Reaktionsprodukte haben ein kleineres Volumen als die Ausgangsstoffe.
• a) Bei der Druckfestigkeit von Betonprüfkörpern spielen die Faktoren Prüffeuchte, Probengröße und Schlankheit eine wichtige Rolle. Beschreiben Sie den jeweiligen Einfluss auf die Druckfestigkeit und begründen Sie Ihre Antworten. Prüffeuchte: Höhere Feuchte des Probekörpers bei der Prüfung führt zu einem leichteren Gleiten der Zementgelpartikel. Lagerung unter Wasser führt zwar zu besserer Hydratation, ist aber untergeordnet --> niedrigere Druckfestigkeit  Probengröße: Mit zunehmender Probengröße nimmt die Wahrscheinlichkeit von Fehlstellen zu --> geringere Druckfestigkeit   Schlankheit: Querdehnungsbehinderung nimmt in der Mitte des Probekörpers bei größerer Schlankheit ab  --> niedrigere Druckfestigkeit 
• Nennen Sie 2 Verformungsanteile die bei Beton auftreten können und nennen Sie jeweils eine Haupteinflussgröße! Chemische Dehnung w/z-Wert Elastische Dehnung E-Modul
• Nennen Sie jeweils einen Vorteil und einen Nachteil, der sich bei der Anwendung der nachfolgenden Verfahren ergibt! Trockenspritzverfahren: Nassspritzverfahren: Vorteil:
 Flexibilität auf der Baustelle Nachteile: geringe Spritzleistung Vorteile: hohe Spritzleistung Nachteil:
 sehr hohe Geräteinvestition
• Nennen Sie vier typische Bauwerke/Bauteile, bei deren Bau Massenbetone zum Einsatz kommen könnten! Staudämme Wasserbauwerke (z. B. Schleusen) Fundamente für Hochhäuser / Kraftwerke Tunnelbauwerke
• Nennen Sie stichwortartig vier Aspekte, die bei der Konzeption einer Rezeptur eines hochfesten Betons beachtet werden müssen! Wasserbindemittelwert < 0,4 Verwendung eines Zementes mit einer Festigkeitsklasse von mindestens 42,5 R Zementgehalt > 400 kg/m3 Verwendung von hochwirksamen Fließmitteln
• Nennen Sie vier wesentliche Punkte, die bei der Konzeption einer Sichtbetonrezeptur berücksichtigt werden müssen! Ausreichend hohen Mörtel- und Leimgehalt verwenden.  Einen Wasserzementwert von w/z = 0,55 möglichst nicht überschreiten. (Praxiserfahrungen haben gezeigt, dass Schwankungen des Wasserzementwertes von w/z = ± 0,02 bereits zu deutlich erkennbaren Abweichungen im Farbton führen können.) Außerdem sollte ein Wassergehalt von ca. 200 l/m3 bei hohem Mehlkorngehalt nicht überschritten werden. Kein Einsatz von Restwasser und Restbeton. 
• Nennen Sie zwei Maßnahmen, mit denen ein Normzement mit erhöhtem Sulfatwiderstand hergestellt werden kann. Geringer oder kein C3A-Gehalt im Portlandzementklinker. CEM III/B; Zement mit hohem Hüttensandgehalt. 
• Welche besondere Eigenschaft muss ein Zement haben, wenn die Gesteinskörnung einen hohen Anteil an Opalsand besitzt und der herzustellende Beton für ein Außenbauteil verwendet wird. Welche Maßnahme können Sie zusätzlich durchführen? Einen niedrigen Gehalt an wirksamen Alkalien (NA-Zement) w/z-Wert reduzieren 
• Wodurch sind Gesteinskörnungen mineralogisch gekennzeichnet, die alkaliempfindlich sind? Sie enthalten amorphe (reaktive) Kieselsäure. 
• Beschreiben Sie das Schadensbild durch einen AKR-Schaden! Welche Möglichkeiten haben Sie die Schäden einzudämmen? Netzrisse, Ausblühungen, (ggf. Abplatzungen) Wasser abschirmen Bauteil ersetzen 
• Nennen Sie jeweils ein Beispiel für die folgenden Ursachen eines Betonangriffes: physikalisch: Frost chemisch: Säure biologisch: Schwefelwasserstoffkorrosion
• Klassifizieren Sie die in der folgenden Tabelle angegebenen Stoffe hinsichtlich ihrer Betonschädlichkeit. Salzsäure Chloride Magnesiumsalz-Lösung Schwefelsäure lösender Angriff keine direkte Betonschädigung lösender Angriff lösender + treibender Angriff 
• Nennen Sie vier Parameter, von denen der Frostwiderstand von Beton beeinflusst wird. Luftporengehalt Wasserzementwert Betonalter Nachbehandlung 
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• a) Durch Zugabe von Wasser zum Zement entsteht Zementleim. Wieviel Wasser müssen sie zu 100 g Portlandzement zugeben, um diesen vollständig zu hydratisieren? Für eine vollständige Hydratation von 100 g Portlandzement sind ca. 42 g Wasser notwendig. 
• b) Nennen Sie die Hydratationsprodukte die sich aus den Klinkermineralien eines Portlandzementes üblicherweise bilden! C2S, C3S: CSH (Calciumsilicathydrat) + CH (Calciumhydroxid) C3A: CAH (Calciumaluminathydrat) C4AF: CAFH (Calciumaluminatferrithydrat) 
• c) Verhält sich ein Zementleim sauer, neutral oder alkalisch? Welches Hydratationsprodukt, das bei der Zementhydratation gebildet wird, ist für dieses Verhalten verantwortlich? Zementleim ist eine alkalische Lösung, die einen pH-Wert von mehr als 13 aufweist.  Calciumhydroxid (Portlandit) ist neben den Alkalien (Natrium und Kalium) verantwortlich für die hohe Alkalität des Zementleims. 
• Definieren Sie die folgenden Begriffe! Klinker: Zement: Produkt des Brennprozesses des Rohmehls (z. B. Kalkstein, Ton, Mergel) bei der Zementherstellung.   Klinker wird mit Zumahlstoffen/weiteren Hauptbestandteilen und dem Sulfatträger in einer Mühle gemahlen. Zement ist ein hydraulisches Bindemittel, das mit Wasser gemischt erhärtet. 
• Nennen Sie jeweils ein Beispiel für einen inerten, puzzolanischen, hydraulischen und latent hydraulischen Bestandteil eines Zements! puzzolanisch:                            Flugasche, Trass, Silicastaub inert:                                            Kalksteinmehl latent hydraulisch:                     Hüttensand hydraulisch:                               Zementklinker, Ölschiefer  
• Gesteinskörnung bildet mengenmäßig den Hauptbestandteil von Beton. Geben Sie einen ungefähren Wert an, wieviel Vol.-% Gesteinskörnung in Normalbeton enthalten ist! 70-80 Vol.-% 
• a) Ordnen Sie die folgenden vier Gesteinskörnungen jeweils der passenden Stelle in der Tabelle zu! Lavakies, Betonsplitt, Baryt, Blähbims natürlich leicht; künstlich normal; natürlich schwer; künstlich leicht
• Nennen Sie für schwere Gesteinskörnung ein typisches Bauwerk/Bauteil als konkretes Anwendungsbeispiel. Strahlenschutzbeton für Röntgenräume, z. B. in Krankenhäusern 
• c) Bei Ausführung der Baumaßnahme werden zwei mögliche Änderungen diskutiert: Auf dem Flachdach soll Kies ausgestreut werden 
 Auf eine Entwässerung soll verzichtet werden 
 Was müssen Sie beim Betonentwurf beachten? Begründen Sie Ihre Antwort bzgl. Expositionsklasse und geben Sie ggf. eine Möglichkeit an, die in Aufgabe b) konzipierte Rezeptur an diese Nutzungsänderung anzupassen! 1) Kies: Es muss nichts beachtet werden, da sich die Expositionsklasse und die begleitenden Mindestanforderungen nicht ändern. 2) Verzicht der Entwässerung: Bei Dachflächen ohne Entwässerung kann es zu einer hohen Wassersättigung des Betons kommen. Hier ist mit einem verschärften Frostangriff zu rechnen. Damit ändert sich die Expositionsklasse von XF1 zu XF3. Der konzipierte Beton kann die Anforderung von der Expositionsklasse XF3 nicht erfüllen. Eine von folgenden Maßnahmen kann getroffen werden, um die Rezeptur den neuen Anforderungen anzupassen: -  Zugabe von Luftporenbildnern (wenn w/z-Werte in Aufgabe b) ≤ 0,55) 
 -  Wahl einer höheren Druckfestigkeitsklasse des Betons (niedrigerer w/z-Wert oder Zement 
mit höherer Festigkeitsklasse) 

• Nennen Sie drei betontechnologische Einflussgrößen auf die Frischbetonkonsistenz und werten Sie deren Einfluss, bei einer jeweiligen Erhöhung in ansonsten unveränderter Zusammensetzung des Betons. Zementleimgehalt                                                                      weicher Wassergehalt (w/z-Wert)                                                             weicher Mahlfeinheit Zement                                                                    steifer Mehlkorngehalt                                                                             steifer Feinere Sieblinie                                                                           steifer
• Die verwendete Gesteinskörnung aus Aufgabe 3 wird in einem offenen Sternsilo gelagert. Ihre ermittelte Wasseraufnahme beträgt 0,5 M.-%. Nach einem verregneten Wochenende zeigt die erste hergestellte Mischung am Montag morgen eine deutlich weichere Konsistenz als am Freitag vor dem Wochenende. Eine umgehende Bestimmung des Feuchtegehaltes der Gesteinskörnung ergibt 2,5 M.-%. Am Freitag morgen betrug der Feuchtegehalt der Gesteinskörnung noch 1,0 M.-%. Berechnen Sie: a) den effektiven w/z-Wert dieser Mischung. b) Wie reagieren Sie auf diese Situation? Begründen Sie Ihre getroffenen Maßnahmen? wirksamer Wassergehalt = Zugabewasser + Wassergehalt der Gesteinskörnung abzüglich Wasseraufnahme der Gesteinskörnung: neu: 2,5 – 0,5 = 2,0 M.-% alt: 1,0 – 0,5 = 0,5 M.-% neu – alt = zusätzliches Wasser= 1,5 M.-% v. Gesteinskörnung dieses Wasser (in L/m3) zu dem Wassergehalt aus Aufgabe 3 addieren und (w/z)eff.berechnen  Vergleich (w/z)eff alt mit (w/z)eff neu Anforderungen gem. Aufgabe 3 nicht mehr erfüllt. Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, bspw: Korrektur der Menge des Zugabewassers, notwendige neue Stoffraumrechnung (da Masse der Gk nun geringer ist) Erhöhung Zementgehalt in den zul. Grenzen der Aussteuerung der Rezeptur (± 15kg/m3) 
• Hinweis: Nutzen Sie Ihre Werte aus Aufgabe 3! Haben Sie Aufgabe 3 nicht bearbeitet, dann treffen Sie sinnvolle Annahmen! a) Der Elastizitätsmodul (E-Modul) wird z. B. im Stahlbetonbau zur Berechnung der Bauwerksverformung benötigt. Geben Sie eine Größenordnung für den E-Modul für einen Beton der Druck- festigkeitsklasse C35/45 an! 30.000 N/mm2 
• Wie kann der E-Modul des in Aufgabenteil a) angegebenen Betons gesteigert werden, ohne die Druckfestigkeit zu beeinflussen? Gesteinskörnung mit höherem E-Modul wählen 
• Nennen Sie zwei Maßnahmen, durch die die Zugfestigkeit von Beton bei gleichbleibender Druckfestigkeit erhöht werden kann! Verwendung von gebrochener Gesteinskörnung Verwendung von (Stahl-) Fasern 
• Was ist für den jeweiligen Beton maßgebend für die Festigkeit? Beim Leichtbeton ist die Festigkeit hauptsächlich von der Festigkeit der Gesteinskörnung abhängig. Beim Normalbeton hingegen wird die Festigkeit maßgeblich von der Festigkeit der Zementsteinmatrix bestimmt. 
• Vor welcher Umwelteinwirkung sollten Wandflächen aus Sichtbeton möglichst geschützt werden? Begründen Sie ihre Antwort und nennen Sie zwei mögliche Gegenmaßnahmen! Sichtbetonflächen sollten vor direkter Beregnung und ablaufendem Regenwasser geschützt werden. Durch das Regenwasser können sich Schmutzpartikel an der Oberfläche ablagern. Als Gegenmaßnahmen kommen konstruktive Maßnahmen (Anordnung einer Mauerkrone) oder die Verwendung einer unempfindlicheren, strukturierten Oberflächenausbildung in Frage. 
• Welche Grundvoraussetzung muss vorhanden sein, damit baustoffschädliche Stoffe, die in direktem Kontakt mit Beton stehen, diesen schädigen können? Begründen Sie Ihre Antwort! Voraussetzung: Es muss Wasser vorhanden sein Begründung: Wasser ist Transport- und Reaktionsmedium  
• Nennen Sie die Porenart, in der die Transportvorgänge überwiegend stattfinden, und den Größenbereich ihrer Porendurchmesser! Kapillarporen Porendurchmesser μm-Bereich (Ø 10 nm – 100 μm) 
• Welche der folgenden Stoffe können eine schädigende Wirkung auf den Beton ausüben (schädlich /unschädlich)? CSH-Phase / Meerwasser / Essig / Mikrosilika / Bewehrung / Opal schädlich: Meerwasser, Essig, Opal
• Beschreiben Sie die schädliche Wirkung von Sulfaten auf Beton! C3A bzw. dessen Hydratationsprodukte (Aluminate, Monosulfat) und Sulfat reagieren zu Ettringit im Festbeton. Der Platzbedarf des Ettringits im Festbeton ist hoch, so dass es zu einem treibenden Angriff kommt. Es kommt zu Abplatzungen und zu Rissbildungen. 

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