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BSK (Subject) / Altklausurfragen (Lesson)

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• Nennen Sie zwei grundsätzlich unterschiedliche lastunabhängige äußere Volumenänderungen von Beton und erläutern Sie diese! Quellen/Schwinden: Volumenzunahme/-verminderung des erhärteten Zementsteins, die durch Wasseraufnahme/-verlust infolge Befeuchtung/Austrocknung verursacht wird. Wärmedehnung: Volumenveränderungen, die durch Hydratationswärme und deren Abklingen oder durch äußere Temperaturänderungen entstehen. Treiben: Volumenveränderungen durch chemische Reaktionen Schrumpfen: Volumenverminderung des Zementsteins nach Erstarrungsbeginn aufgrund der Tatsache, dass die Hydratationsprodukte im Zementstein kleiner sind als das Volumen der entsprechenden Ausgangsprodukte im Zementleim.
• Beim Kriechen von Zementstein wird zwischen Grundkriechen und Trocknungskriechen unterschieden. Erläutern Sie diese zwei Begriffe! Grundkriechen ist das Kriechen von Zementstein bei konstantem Feuchtegehalt. Trocknungskriechen ist das Kriechen von Zementstein beim Austrocknen. 
• Nennen Sie zwei Parameter, deren Zunahme das Trocknungskriechen des Betons vergrößert! Feuchtegehalt des Betons bei Belastungsbeginn Temperatur 
• Nennen Sie einen Parameter, dessen Zunahme sowohl das Grund- als auch das Trocknungskriechen des Betons vergrößert Temperatur 
• Welche zwei Bedingungen müssen beim Einsatz eines Massenbetons berücksichtigt werden? Wärmeentwicklung im Bauteil aufgrund der Hydratationswärme. Wegen großer Bauteilabmessungen sind besondere Einbauverfahren und/oder eine besondere Baustellenlogistik notwendig. 
• Begründen Sie, weshalb Gipsputz für Feuchträume nicht geeignet ist! Er ist nicht wasserbeständig 
• Klassifizieren Sie die in der folgenden Tabelle angegebenen Stoffe hinsichtlich ihres Angriffs auf unbewehrten Beton mit einem CEM I als Bindemittel! Magnesiumsulfat Batteriesäure lösender + treibender Angriff für beide
• Welche besondere Eigenschaft muss ein Zement haben, wenn die verwendete Gesteinskörnung größere Mengen an Flint und Opal enthält? einen niedrigen Alkaligehalt (NA als Kurzzeichen) 
• Nennen Sie zwei technologisch sinnvolle Einsatzbereiche für einen hüttensandreichen Zement (CEM III/B) und begründen Sie den Einsatz dieses Bindemittels! Massige Bauteile, niedrige Hydratationswärme sulfatbelastete Bauteile, niedriger C3A-Gehalt des Bindemittels 
• Nennen Sie zwei Ursachen, weshalb durch den Einsatz von Tausalzen Frostschäden verstärkt werden können! Durch den Eintrag von Salzen wird der Gefrierpunkt im Porensystem stark beeinflußt. Es kann zu schichtweisem Gefrieren im Beton kommen, wobei das gebildete Eis sich nicht in benachbarte Schichten „entspannen“ kann.   Salze in der Porenlösung bewirken eine Herabsetzung des Dampfdruckes. Hierdurch wird der Wassergehalt in den Poren erhöht.  
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• Erläutern Sie, weshalb Luftporen den Frostwiderstand von Beton verbessern! Der Eintrag von Wasser durch kapillares Saugen wird verringert. Die Luftporen dienen als Expansionsraum für das sich bildende Eis. 
• Nennen Sie neben dem Luftporengehalt zwei zusätzliche Parameter, die den Frostwiderstand eines Betons beeinflussen! Begründen Sie Ihre Antwort! Betonalter; der Beton muss vor dem ersten Frosteinwirken eine ausreichende Festigkeit besitzen und weitestgehend ausgetrocknet sein   w/z-Wert, mit steigendem w/z-Wert steigt die Menge an kapillar aufnehmbarem Wasser   konstruktive Gegebenheiten; das Abfließen des Wassers auf der Oberfläche darf nicht behindert werden, bzw. das Einwirken von Wasser auf die Oberfläche vermindert werden. 
• Nennen Sie zwei Parameter, von denen der Gefrierpunkt des Wassers im Beton bestimmt wird! Porenradius Salzgehalt der Porenlösung 
• Welche vier Hauptphasen enthält ein Portlandzementklinker? Tricalciumsilikat (C3S) Dicalciumsilikat (C2S) Tricalciumaluminat (C3A) Calciumaluminatferrit (C4AF)  
• Beschreiben Sie die puzzolanische Reaktion! Der amorphe Anteil der Puzzolane reagiert mit Calciumhydroxid zu CSH-Phasen. Glasanteil + Ca(OH)2 → CSH-Phasen. 
• Nennen Sie vier Porenarten, die im Zementstein enthalten sind! Der Zementstein enthält Gel-, Schrumpf-, Kapillar-, Luft- und Verdichtungsporen. 
• Ordnen Sie die folgenden vier Gesteinskörnungen jeweils der passenden Stelle in der Tabelle zu! Blähton, Rheinkies, Magnetit, Lavakies leicht künstlich, normal natürlich, schwer natürlich, leicht natürlich
• a) Ermitteln Sie die Haufwerksporigkeit (PH in Vol.-%) einer Gesteinskörnung mit einer Reindichte von ρ = 3.000 kg/m3, einer Schüttdichte von ρs = 1.700 kg/m3 und einer Kornporigkeit von PK = 9,3 Vol.-% (bezogen auf Kornvolumen)! b) Eignet sich diese Gesteinskörnung für die Herstellung von Schwerbetonen? Begründen Sie Ihre Antwort! PK =(1-ρRg /ρ) ⇒ 0,093=(1-ρRg /3000) ⇒ ρRg =2.721kg/m3(Kornrohdichte) PH =(1-ρs /ρRg ) ⇒ PH =(1–1700/2721) ⇒ PH =0,375 ⇒ Haufwerksporigkeit PH = 37,5 Vol.-%
 Nein! Diese Gesteinskörnung mit der Kornrohdichte von ρRg = 2.721 kg/m3 ist der Gruppe der normalen Gesteinskörnungen zuzuordnen. Für die Herstellung von Schwerbetonen müssen schwere Gesteinskörnungen mit einer Kornrohdichte größer als 3.000 kg/m3 verwendet werden. 
• Nennen Sie zwei Kriterien für die Wahl des Größtkorns der Gesteinskörnung eines Bauteils aus Stahlbeton! Bauteilabmessungen Betondeckung Bewehrungsabstand 
• Sie stellen fest, dass die Gesteinskörnung Regen ausgesetzt war. Welche praxisnahe Maßnahme ergreifen Sie? Der Wassergehalt der Gesteinskörnung ist zu ermitteln. Das in der Gesteinskörnung enthaltene Wasser muss vom Zugabewasser abgezogen werden, damit der w/z-Wert eingehalten wird. 
• Was müssen Sie bei einer Betonzusammensetzung beachten, wenn Sie anstelle einer herkömmlichen Gesteinskörnung (Rheinkies) Blähschiefer verwenden? Nennen Sie zwei Punkte! Betonrohdichte wird geringer. Zugabewassermenge muss um den Anteil der Wasseraufnahme der leichten Gesteinskörnung erhöht werden. 
• Auf einer Baustelle beobachten Sie als verantwortlicher Bauleiter, wie eine Betoniermannschaft einen Beton der Konsistenzklasse F2 durch leichtes Stochern verdichten möchte. Ist dieses Vorgehen korrekt? Antwort mit Begründung Nein! Ein Beton der Konsistenzklasse F2 bedarf einer höheren Verdichtungsenergie. Durch leichtes Stochern wird der Beton nicht ausreichend verdichtet und nahezu alle Festbetoneigenschaften werden ungünstig beeinflusst. 
• An Ihrem ersten Arbeitstag als verantwortlicher Bauleiter auf einer Baustelle ist für die Herstellung einer Bodenplatte ein Beton vorgesehen, der durch die Zugabe von Fließmittel eine weiche Konsistenz aufweisen soll. In welchen Grenzen ist dies zulässig und wird durch die Zugabe der Wasserzementwert erhöht? Antwort mit Begründung! Die Zugabemengen von Fließmittel sind bezogen auf den Gesamtwassergehalt im Beton in der Regel gering und der Wasseranteil des Fließmittels muss meist nicht auf den Wasser- zementwert angerechnet werden. Erst ab einer Zugabemenge von 3 l/m3 ist eine Anrechnung vorgesehen. Der Polier hätte nur unter dieser Voraussetzung Recht. 
• Beim Einbringen des Frischbetons in vertikale Schalungen können diverse Probleme auftreten. Nennen Sie eins dieser Probleme und eine Möglichkeit zu dessen Vermeidung! Entmischungen, Bildung von Kiesnestern Vermeidung: keine hohen Fallhöhen intensives Verdichten der eingebrachten Schichten Versagen der Schalung durch zu hohen Schalungsdruck Vermeidung: Anpassen der Betoniergeschwindigkeit an die Konsistenz 
• Nennen Sie zwei Parameter, deren Zunahme das Grundkriechen des Betons vergrößert! Wasserzementwert Zementsteingehalt Puzzolangehalt Temperatur Spannung 
• Nennen Sie zwei Anwendungsgebiete für Unterwasserbeton! Sohlabdichtung von Baugruben Schlitzwände Bohrpfähle 
• Mit welchem Verfahren kann man Unterwasserbeton einbringen? Contractor-Verfahren 
• Nennen Sie den Mindestmehlkorngehalt für Unterwasserbeton, um eine ausreichende Fließfähigkeit zu gewährleisten! 400 kg/m3 
• Es ist folgende Betonrezeptur gegeben: CEMIII/B 32,5, N-LH (früher NW)/HS 270 kg/m3 Flugasche 120 kg/m3 Wassergehalt 165 kg/m3 a) Für welche Bauteile können Sie diesen Beton bevorzugt verwenden? Begründen Sie ihre Antwort! Was ist beim Einbau dieser Betone zu beachten? b) Berechnen Sie für die o. g. Betonrezeptur den maximalen äquivalenten Wasserzementwert. Massenbeton Es werden niedriger Zementgehalt und Zement mit niedrigen Hydratationswärmeentwicklung verwendet. Dadurch Wärmeentwicklung im Bauteil niedriger. Bei Bauteilen, die mit Massenbeton hergestellt werden, Bauteilabmessungen so groß, dass besondere Einbauverfahren und Baustellenlogistik notwendig sind.  b)  w/(z+0,4⋅0,33⋅z) = 165/(270+0,4⋅0,33⋅270) = 0,54

• Nennen Sie zwei Möglichkeiten, einen normgerechten Zement mit niedrigem C3A-Gehalt herzustellen! Das Rohmehl so zusammensetzen, dass beim Brennen des Klinkers kein oder nur weinig C3A gebildet wird. (Den C3A-Gehalt des Klinkers muss ≤ 3,0 M.-% sein.  Klinker durch Hüttensand ersetzen (CEM III/B bzw. CEM III/C). 
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• Bewerten Sie folgende Aussagen mit r = richtig oder f = falsch! (Jede falsche Antwort gibt Punktabzug!) C2S bildet sich bei niedrigeren Temperaturen als C3S. Die Endfestigkeit von C3S ist erheblich höher als die von C2S. Die Hydratationswärme von C3S ist größer als die von C2S. Im C2S ist mehr Calciumoxid gebunden als im C3S. Die Frühfestigkeit von C3S ist größer als die von C2S. r f r f r
• Nennen Sie drei Zusatz-/Zumahlstoffe, und ordnen Sie diese den in der folgenden Tabelle aufgeführten Eigenschaften zu! Puzzolanisch Latent-hydraulisch Intert Puzzolanisch                            Ölschiefer, Trass, Silikastaub, Steinkohlenflugasche Latent-hydraulisch                 Hüttensand Intert                                            Kalkstein
• Nennen Sie einen Einsatzbereich für Feinstzemente! Bodenverfestigung Rissverpressung 
• Geben Sie für jede der drei Gesteinskörnungsarten ein Beispiel aus natürlichen Gesteinskörnungen an! Leichte Gesteinskörnung Normale Gesteinskörnung Schwere Gesteinskörnung Leichte Gesteinskörnung      Lavakies, Naturbims, Lavasand, Kieselgur, Schaumlava   Normale Gesteinskörnung    Kies, Kalkstein, Granit   Schwere Gesteinskörnung     Schwerspat, Magnetit, Hämatit, Limonit, Ilmenit, Serpentin 
• Nennen Sie zwei Kriterien für die Wahl des Größtkorns der Gesteinskörnung eines Bauteils aus Stahlbeton! Bauteilabmessungen Bewehrungsabstand Betondeckung 
• Nach DIN EN 206-1 werden die Betone nach ihrer Druckfestigkeit in Festigkeitsklassen eingeteilt. a) Nennen Sie drei Gründe für die Wahl dieser Kenngröße zur Gruppierung des Baustoffs Beton! Die häufigste Beanspruchung für Bauteile aus Beton ist Druckkraft bzw. Druckspannung. Druckfestigkeit ist leicht zu bestimmen. Druckfestigkeit kann auf andere Betoneigenschaften (z. B. Verformung) umgerechnet werden. 
• Beurteilen Sie in der folgenden Tabelle, wie sich die genannten Maßnahmen auf die Druckfestigkeit von Beton auswirken! Ermittlung an Würfeln mit 200 mm Kantenlänge statt 100 mm. Ermittlung an Zylindern mit 150 mm Durchmesser und 150 mm Länge statt Würfeln mit 150 mm Kantenlänge. Erhöhung der Prüfgeschwindigkeit. Ermittlung an wassergelagerten statt an Luft gelagerten Prüfkörpern. Wird kleiner Bleibt gleich wird größer Wird größer
• Beurteilen Sie die folgenden 5 Aussagen zum Kriechen von Beton mit r = richtig oder f = falsch! (Punktabzug bei falschen Antworten!) Geringere Querschnittsabmessungen vermindern das Kriechen Gesteinskörnungen mit größerem E-Modul vergrößern das Kriechen. Höhere Außentemperaturen vermindern das Kriechen. Eine kleine relative Luftfeuchte vermindert das Kriechen. Größeres Zementsteinvolumen erhöht das Kriechen. f f f f r
• Durch die Verwendung von frostbeständiger Gesteinskörnung wird der Frostwiderstand von Beton verbessert. Nennen Sie eine weitere Maßnahme bei der Betonherstellung, durch die der Frostwiderstand des Betons positiv beeinflusst wird! Beschreiben Sie, weshalb diese Maßnahme den Frostwiderstand verbessert! Maßnahme: Verwendung von Luftporenbildnern.   Wirkungsweise der Maßnahme: Die kapillare Wasseraufnahme von Beton wird reduziert. Die Luftporen dienen als Expansionsraum für Eis, hierdurch treten keine Spannungen auf. 
• Nennen Sie zwei Parameter, von denen der Gefrierpunkt des Porenwassers abhängig ist! Porenradius Gehalt an gelösten Stoffen 
• Wird Beton durch eine Magnesiumsulfatlösung geschädigt? Begründen Sie Ihre Aussage! Beton wird durch die Magnesiumsulfatlösung geschädigt, weil: Magnesium einen lösenden Angriff Und Sulfat einen treibenden Angriff auslösen. 
• a) Auf was sind die Schäden an den Nachbildungen aus Beton, die in dem folgenden Bild dargestellt sind, zurückzuführen? Alkalizuschlag-Reaktion; AKR Zuschläge (Gesteinskörnungen) aus amorpher Kieselsäure (z. B. Opal, Flint) reagieren mit Alkalien des Zementsteins und führen zu Treiberscheinungen. 
• b) In welchen Regionen Deutschlands besteht eine erhöhte Gefahr, dass die in dem Bild dargestellten Schäden an Betonbauteilen auftreten können (Alkalizuschlag-Reaktion; AKR)? In Norddeutschland (Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern, Hamburg, Teile von Niedersachsen und Brandenburg). 
• a) Nennen Sie zwei Stoffe, die einen indirekten Angriff auf Beton ausüben! b) Beschreiben Sie für einen der Stoffe, die einen indirekten Angriff auf Beton ausüben, die Schadensreaktion. Chlorid CO2-Gas  Das Chlorid dringt auch bei hoher Alkalität des Zementsteins durch die Passivschicht der Bewehrung. Der Stahl rostet. Die Rostprodukte üben einen Sprengdruck aus, so dass das Gefüge oberhalb der Bewehrung geschädigt wird. Durch CO2-Einwirkung karbonatisiert der Zementstein. Die Alkalität geht verloren und somit die Passivierung der Bewehrung. Der Stahl rostet. Die Rostprodukte üben einen Sprengdruck aus, so dass das Gefüge oberhalb der Bewehrung geschädigt wird.
• Erläutern Sie die Abkürzungen und den Zahlenwert folgender Normbezeichnung für einen Zement gemäß DIN EN 197-1: CEM II/B-LL 32,5 R CEM II/LL                 Portlandkalksteinzement (Kompositzement mit Kalksteinmehl)   B                                höherer Kalksteinmehlgehalt (21 - 35 M.-%)   32,5                           Mindestdruckfestigkeit des Normmörtels im Alter von 28 d   R                                hohe Frühfestigkeit 
• Nennen Sie zwei Möglichkeiten, bei der Zementherstellung die Hydratationswärme des Zementes zu reduzieren. Verwendung von anderen Zementhauptbestandteilen als Klinker. Mahlfeinheit des Zementes reduzieren. Gezielte Rohmehlzusammensetzung und niedrige Brenntemperaturen, um den Gehalt an C3S zu reduzieren. 
• Nennen Sie die Konsistenzprüfverfahren nach DIN EN 206-1 bzw. DIN 1045-2 und erläutern Sie diese kurz! Ordnen Sie die einzelnen Konsistenzklassen für ein Konsistenzprüfverfahren zu und geben Sie dafür die zugehörigen Grenzwerte der einzelnen Konsistenzklassen an! Ausbreitversuch: Beton wird lose in eine Kegelstumpfform gefüllt (auf dem Ausbreit- tisch); die Form wird hochgezogen, der Ausbreittisch 15-mal bis zum Anschlag gehoben und fallengelassen. Anschließend wird der Durchmesser des „Betonkuchens“ auf den mm genau gemessen. Das Mittel aus zwei Werten wird auf 10 mm genau angegeben.   Beschreibung der Konsistenz über das Ausbreitmaß a = (a1+a2)/2; geeignet für die Konsistenzklassen F2 (plastisch), F3 (weich, Regelkonsistenz), F4 (sehr weich), F5 (fließfähig);   Richtwerte F2: a = 350 – 410 mm F3: a = 420 – 480 mm F4: a = 490 – 550 mm F5: a = 560 – 620 mm   Verdichtungsversuch: Beton wird lose in einen Behälter gefüllt. Anschließend wird solange verdichtet bis das Volumen nicht mehr abnimmt. Jeweils in der Mitte der Seitenflächen des Behälters wird der Abstand vom oberen Behälterrand bis zur Betonoberfläche gemessen und das mittlere Maß s in mm ermittelt.   Beschreibung der Konsistenz über das Verdichtungsmaß v = (h+s)/h; geeignet für die Konsistenzklassen C1 (steif), C2 (plastisch), C3 (weich);   Richtwerte C1: v = 1,45 – 1,26 C2: v = 1,25 – 1,11 C3: v = 1,10 – 1,04  
• Der Mehlkorngehalt ist nach DIN EN 206-1 begrenzt. Nennen Sie jeweils zwei Betoneigenschaften, auf die ein höherer Mehlkorngehalt einen günstigen bzw. einen ungünstigen Einfluss haben kann! günstig:                     ungünstig: Bluten, Pumpbarkeit ungünstig:                Wasseranspruch, Schwinden 
• Nennen Sie zwei zerstörungsfreie Prüfmethoden für Beton und erläutern Sie ihre Funktionsweise. Messung des Rückpralls R mit dem Rückprallhammer / Schmidthammer zur Abschätzung der Druckfestigkeit. Bei dieser Prüfung trifft ein Schlagbolzen, der von einer Feder beschleunigt wird, auf die Oberfläche des Betons. Die Schlagenergie wird durch den Eindruck in der Betonoberfläche und den Rücksprung des Schlaggewichtes verbraucht. Dynamischer E-Modul nach Steinkamp zur Abschätzung des E-Moduls. Bei dieser Schallprüfung wird ein Schallimpuls durch den Beton geschickt und die Schalllaufzeit zwischen Sender und Empfänger gemessen. Die Geschwindigkeit des Schallimpulses ist ein Maß für den E-Modul des Betons. 
• Nennen Sie zwei verschiedene Leichtbetonarten! haufwerksporig mit dichter Gesteinskörnung haufwerksporig mit poriger Gesteinskörnung gefügedicht mit poriger Gesteinskörnung Porenbeton 

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