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BSK (Fach) / Altklausurfragen (Lektion)

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• Erläutern Sie den Unterschied der Spannungs-Dehnungslinien eines Leicht- und eines Normalbetons! Die Spannungs-Dehnungslinien von Leichtbeton sind im aufsteigenden Ast weniger gekrümmt als die von Normalbeton, da die Bildung der Mikrorisse anders abläuft. Bei Normalbeton bilden sich bereits bei verhältnismäßig niedrigen Verhältnissen σ/fc Haftzugrisse in Lastrichtung zwischen Korn und Matrix, die sich bei höheren Spannungen zu durchgehenden Rissen verbinden. Dadurch sind die Spannungs-Dehnungslinien von Normalbeton verhältnismäßig stark gekrümmt. Bei Leichbeton bilden sich dagegen erst bei höheren Verhältnissen σ/fc die ersten Risse und zwar in Lastrichtung, aber in der Zugzone der Matrix oberhalb und unterhalb der Körner. Die Spannungs-Dehnungslinie ist daher mehr linear. 
• Nennen Sie eine Faserart und ihr typisches Einsatzgebiet! Stahlfasern                                → Spritzbeton, Industrieböden Glasfasern                                 → Industrieböden Kunststofffasern                       → Brandschutz 
• Nennen Sie drei Parameter, von denen die Porosität eines Festbetons bestimmt wird. Wasserzementwert Zementgehalt Nachbehandlung Karbonatisierung Alter Art der Gesteinkörnung 
• Erläutern Sie, weshalb durch konstruktive Maßnahmen zur Wasserableitung Betonschäden vermieden bzw. verringert werden können. Für chemische Reaktionen unter Normalbedingungen (keine hohe Temperatur, kein hoher Druck) ist Wasser als Transportmittel, Lösemittel und Reaktionsmilieu notwendig. In trockenen Baustoffen können daher baustoffschädliche Stoffe in der Regel nicht transportiert werden bzw. sie können nicht reagieren. Biogener Bewuchs benötigt einen feuchten Untergrund.
• Weshalb wird Kalksteinmehl zur Herstellung von Portlandkalksteinzementen verwendet? Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Frischbetons Einsparung von Energie und Rohstoffen, Minderung der CO2-Emission
• Wie heißen die 4 Klinkerminerale eines Portlandzements? Geben Sie Namen und Kurzbezeichnungen an! C3S:        Tricalciumsilikat C2S:        Dicalciumsilikat C3A:        Tricalciumaluminat C4AF:      (Tetra-)Calciumaluminatferrit
• Nennen Sie 3 Hydratationsprodukte eines Portlandzements! CSH, CAH, CAFH, CH
• Nennen Sie zwei Kriterien für die Wahl des Größtkorns der Gesteinskörnung eines Bauteils aus Stahlbeton Bauteilabmessungen Bewehrungsabstand
• Durch die Zugabe von Fließmittel kann eine weichere Konsistenz des Betons erzielt werden. Nennen Sie 4 weitere betontechnologische Einflussgrößen auf die Frischbetonkonsistenz und beschreiben Sie, ob durch eine Erhöhung dieser Einflussgröße bei ansonsten unveränderter Zusammensetzung die Konsistenz steifer oder weicher wird! Zementleimgehalt höher                                          weicher Höherer Wasserzementwert                                    weicher Mahlfeinheit Zement höher                                      steifer Mehlkorngehalt höher                                              steifer
• Welche Methode zur Konsistenzbestimmung von Frischbeton ist eher für einen sehr steifen Beton geeignet und welche eher für einen sehr fließfähigen? Sehr steifer Beton → Konsistenzklasse C0: Die Prüfung der Konsistenz über das Verdichtungsmaß wird bei steiferen Betonen sinnvoll angewendet Sehr fließfähiger Beton → Konsistenzklasse F6: Es eignet sich die Prüfung der Konsistenz über das Ausbreitmaß
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• Nennen Sie 4 Nachbehandlungsverfahren! Abdecken (Matten, Folien, Planen) Besprühen Nachbehandlungsfilm Beton in nichtsaugender Schalung lassen Saugende Schalung feuchthalten
• Welcher Bestandteil der Betonzusammensetzung beeinflusst den E-Modul des Betons maßgeblich? Gesteinskörnung
• Geben Sie einen ungefähren Wert für die Größenordnung des E-Moduls von Normalbeton an! 30.000-50.000 N/mm2
• Wie wird der statische E-Modul nach Din 1048-5 bestimmt? Beschreiben Sie den versuch und zeichnen Sie den Versuchsverlauf in untenstehendes Diagramm! Kennzeichnen Sie darin die Punkte, die für die Berechnung des E-Moduls relevant sind! Prüfung erfolgt i.d.R. an Zylindern. Probekörper wird im Druckversuch zuerst bis zu einer Oberspannung σo = 1/3 * fc belatet und anschließend wieder bis zu Unterspannung von σu = 0,5 N/mm2 entlastet. Zum Abbau von plastischen Verformungen geschieht dies zweimal. Die Verformung wird über Wegaufnehmer aufgezeichnet. Bei einer nochmaligen Belastung werden die Kennwerte zur Berechnung des E-Moduls ermittelt, der sich wie folgt berechnet: E = Δσ / Δε = (σo-σu) / (εo-εu)
• Definieren Sie folgende Bergriffe! Quellen/Schwinden: Kriechen: Relaxation: Quellen/Schwinden:               Formänderungen ohne äußere Lasteinwirkung, hervorgerufen durch Änderungen im Feuchtehaushalt Kriechen:                                   Zeitabhängige Verformungszunahme unter andauernden Spannungen  Relaxation:                                Spannungsabfall bei konstant gehaltener Dehnung
• Nennen Sie einen Vor- und Nachteil zur Prüfung der Druckfestigkeit mit Zylindern im Gegensatz zu Würfeln! Vorteil:                        gleichmäßige Verformung über den Querschnitt                                    Geringe Querdehnungsbehinderung Nachteil:                    obere Druckfläche ist nicht glatt und muss nachbearbeitet werden
• Nennen Sie vier mineralische Bindemittel außer Zement! Luftkalk Hydraulischer Kalk Lehm Sulfat- und Magnesiabinder (Gips)
• Welche der Klinkerphasen zeigt die höchste Hydratationswärme? Calciumaluminat (C3A)
• Nennen Sie drei Beispiele für Sonderzemente! Tonerdezemente Quellzemente Schnellzemente Sulfathüttenzemente Feinstzemente
• Nennen Sie für die leichte und schwere Gesteinskörnung jeweils ein typisches Bauwerk/Bauteil als konkretes Anwendungsbeispiel! Leichte Gesteinskörnung: Herstellung von Leichtbeton für leichte Deckenkonstruktionen in Hochhäusern oder für Wände zur Wärmedämmung. Schwere Gesteinskörnung: Herstellung von Strahlenschutzbeton für Röntgenräume z.B. in Krankenhäusern.  
• Wie verändert sich der Zementleimbedarf der Betonrezeptur, bei Änderung der in der linken Spalte der untenstehenden Tabelle angegebenen Einflussgrößen? Verändert wird nur eine Einflussgröße, die jeweils anderen Einflussgrößen bleiben konstant! Konsistenzklasse F4 statt F2 Größtkorndurchmesser 32 mm statt 8 mm A-Sieblinie statt C-Sieblinie C55/67 statt C25/30 steigt fällt fällt steigt
• Klassifizieren Sie die folgenden Stoffe hinsichtlich ihres Angriffs auf Stahlbeton und begründen Sie ihre Aussage! Magnesiumchlorid: Ammoniumsulfat: Magnesiumchlorid: Lösender Angriff auf den Zementstein, da Magnesiumsalze Mineralphasen des Zementsteins in wasserlösliche Salze umwandeln (direkter Angriff) Angriff auf die Bewehrung, da Chloride die Passivschicht auf dem Stahl zerstören (indirekter Angriff) Ammoniumsulfat:  Lösender Angriff auf den Zementstein, da Ammoniumsalze Mineralphasen des Zementsteins in wasserlösliche Salze umwandeln (direkter Angriff)  Treibender Angriff, da Sulfat mit Calciumaluminatphasen Ettringit bildet (direkter Angriff)
• Welche Eigenschaft muss ein Zement haben, der bei der Betonherstellung mit opalhaltiger Gesteinskörnung eingesetzt werden soll? Der Zement muss einen niedrigen Alkaligehalt aufweisen
• Für welche Betone soll das Betonzusatzmittel Luftporenbildner (LP) eingesetzt werden? Beschreiben Sie, welche Betoneigenschaft durch dieses Betonzusatzmittel beeinflusst wird und welche Auswirkungen diese Änderung auf die Dauerhaftigkeit von Beton hat! Einsatzbereich: Beton, der Frost bzw. Frost-Tausalz unterworfen wird Eigenschaftsänderung: In das Kapillarporensystem werden zusätzliche Luftporen eingebracht Auswirkung auf die Dauerhaftigkeit: Der Eintrag von Wasser durch kapillares Saugen wird verringert Die Luftporen dienen als Expansionsraum für das sich bildende Eis
• In DIN EN 206 bzw. in DIN EN 1045 wird die Einwirkung der Umgebungsbedingungen auf Beton nach Expositionsklasse eingeteilt. Nennen Sie die beiden Parameter, die für die Zuordnung in eine bestimmte Expositionsklasse maßgebend sind! Art der Betonschädigung Umgebungsbedingungen insbesondere Feuchte
• Ordnen Sie in der folgenden Tabelle die dort angeführten Betonzusatzstoffe/Zementhauptbestandteile den angeführten Bindemitteleigenschaften zu. puzzolanisch: Traß, Flugasche, Silikastaub latenthydraulisch: Hüttensand inert: Kalksteinmehl, Kunststoffdispersion
• Bewerten Sie die Aussagen in der folgenden Tabelle mit richtig oder falsch (r = richtig/f = falsch). C3S bildet niedrigere Temp. als C2S Im üblichen Portlandzementklinker ist d. Anteil von C3S größer als der ANteil von C2S Hydrationswärme von C3S größer als C2S Frühfestigkeit hydratisiertem C3S größer als hydratisiertem C2S f r r r
• Bei Verwendung von Gabelstaplern mit Elastomer- oder Stahlbereifung gilt nach DIN 1045-2 eine weitere Anforderung. Welche? Es muss eine Hartstoffeinstreuung vorgenommen werden, um den Abrieb zu verringern. 
• Was versteht man unter einer "puzzolanischen Reaktion"? Reaktion von amorpher Kieselsäure mit Calciumhydroxid und Wasser zu CSH-Phasen 
• Nennen Sie je ein Beispiel für künstliche und natürliche Puzzolane! künstliche: Flugasche, Silikastaub, Ziegelmehl natürliche: Trass, Phonolith 
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• Aus welchen chemischen Hauptbestandteilen besteht das Klinkermaterial? CaO, Al2O3, Fe2O3, SiO2 
• Durch welche Zusatzbezeichnung wird die Eignung eines Zementes gekennzeichnet, der bei hoher Sulfatbelastung eingesetzt werden darf? HS 
• Welche zwei Möglichkeiten bestehen, im Zementwerk einen Normzement herzustellen, der bei einer hohen Sulfatbelastung des Mörtels/Betons eingesetzt werden darf? Verwendung eines Zementklinkers mit keinem oder sehr geringem C3A-Gehalt (≤ 3 M.-%) Substitution von mindestens 65 M.-% des Klinkers durch Hüttensand 
• Nennen Sie vier Kriterien, nach denen Gesteinskörnungen für Beton klassifiziert werden! Dichte (leichte, normale und schwere Gesteinskörnung) Herkunft / Gewinnungsart (natürlich, künstlich) Kornform (rund, gebrochen bzw. Kies, Splitt) Porosität (gefügedicht, offenporig) 
• Bei der Anlieferung auf der Baustelle wird festgestellt, dass die Konsistenz des Betons zu steif ist. Welche Gegenmaßnahme dürfen Sie ergreifen? Zugabe von Fließmittel in das Mischfahrzeug, sofern eine Eignungsprüfung vorliegt.
• Welche weiteren Möglichkeiten haben Sie, wenn das Konsistenzproblem schon bei den Eignungsprüfungen bekannt ist? Verwendung einer gröberen Sieblinie Erhöhung des Zementleimgehalts 
• Die Frischbetontemperatur beeinflusst das Erstarren und damit die Verarbeitbarkeit des Betons. Welche Frischbetontemperatur sollte der Beton beim Einbau mindestens haben und welche Temperatur darf er höchstens aufweisen? Welche Auswirkungen hat eine hohe Frischbetontemperatur (4 Nennungen)? Frischbetontemperatur: +5°C≤TFrischbeton ≤+30°C Auswirkungen: schnelles Ansteifen und Erstarren schlechtere Verarbeitbarkeit höhere Frühfestigkeiten geringere Endfestigkeiten schnelleres Austrocknen 
• Nennen Sie zwei mögliche negative Wirkungen von Fließmitteln auf die Frischbetoneigenschaften! stärkere zeitliche Veränderung der Konsistenz geringere Stabilität des Frischbetons übermäßige Lufteinführung in den Frischbeton verzögertes oder beschleunigtes Erstarren
• An einer vollständig verdichteten Zementsteinprobe (ohne Luftporen) mit einem Volumen von 1 cm3 wurde eine Kapillarporosität von 38 % festgestellt. Die Probe wurde mit einem CEM I 32,5 N und einem w/z-Wert von 0,50 hergestellt. Der Prüfkörper wurde bis zur Prüfung bei einer Temperatur von 20 °C in Wasser gelagert. Bitte beachten Sie den Anhang am Ende des Aufgabenbereiches 5! a) Tragen Sie in das untenstehende Diagramm die zeitliche Entwicklung des Hydratationsgrades m für zwei Zementsteine mit unterschiedlichen Zementen (CEM I 32,5 N und CEM I 52,5 R) bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C ein. (Der w/z-Wert beträgt 0,50). Begründen Sie den von Ihnen dargestellten Kurvenverlauf! Begründung: Bei Verwendung des höherfesten Zementes (52,5 R) ist im frühen Alter (ab 1 d) ein deutlicherer Anstieg des Hydratationsgrades zu verzeichnen als bei Verwendung des Zementes mit der Festigkeitsklasse 32,5 N. Der Zement der Festigkeitsklasse 52,5 R bildet aufgrund seiner chemisch-mineralogischen Zusammensetzung und seiner hohen Mahlfeinheit schneller festigkeitsbildende CSH-Phasen, wobei ein höherer Hydratationsgrad deutlich früher erreicht wird. Der Zement kann jedoch nur dann vollständig hydratisieren, wenn der Zementleim mit einem w/z-Wert von > 0,42 hergestellt wurde. Der Volumenanteil des Zementes, der zu einem bestimmten Zeitpunkt hydratisiert ist, wird durch den Hydratationsgrad bestimmt. 
• Aus welchem betontechnologischen Grund werden Massenbetone eingesetzt? Massenbetone werden eingesetzt, um die Wärmeentwicklung im Bauteil aufgrund der Hydratationswärme des Zements zu senken. 
• Sichtbeton kann hinsichtlich seiner Oberfläche in verschiedene Arten eingeteilt werden. Nennen Sie zwei verschiedene Arten! Betonoberflächen ohne Bearbeitung, die die Struktur der Schalung zeigen Betonoberflächen, die mechanisch bearbeitet werden (z. B. Waschbeton) 
• Nennen Sie jeweils zwei technische Vor- und Nachteile von hochfesten Betonen! Vorteile:
hohe Festigkeiten durch hohe Dichte hohe Dauerhaftigkeit Nachteile: sprödes Bruchverhalten geringerer Feuerwiderstand  starke Selbstaustrocknung
• Beschreiben Sie stichwortartig, wie Kalkaussinterungen (Kalkfahnen) an der Unterseite von Parkdecks in einem Parkhaus entstehen! Wasser dringt durch Risse in den Beton ein, löst Calciumhydroxid aus der Bindemittelmatrix des Betons und transportiert es zur Deckenunterseite. Das Wasser verdunstet und das Calciumhydroxid reichert sich an der Deckenunterseite an. Durch die Karbonatisierung des Calciumhydroxids bildet sich das schwerer lösliche Calciumkarbonat. 
• Erläutern Sie, weshalb das Einwirken von Chloriden auf Beton als indirekter Angriff eingestuft wird! Chloride schädigen den Beton nicht. Durch sie wird aber die Bewehrungskorrosion ermöglicht. Die sich hierbei bildenden Korrosionsprodukte des Stahls können Abplatzungen der Betondeckung verursachen. 
• Erläutern Sie, weshalb die Abtragungsrate (Korrosionsgeschwindigkeit) bei einem Angriff durch kalklösende Kohlensäure auf Beton durch die Verwendung von calcitischer Gesteinskörnung anstelle von quarzitischer Gesteinskörnung verringert wird! Da auch die calcitische Gesteinskörnung von der Kohlensäure angegriffen wird, wird die Kohlensäure verbraucht und steht nicht mehr für einen weiteren Angriff auf die Bindemittelmatrix zur Verfügung. 
• Geben Sie in der folgenden Tabelle an, ob durch die dort angegebenen Veränderungen der Frostwiderstand von Beton erhöht oder erniedrigt wird! jüngeres Betonalter Verringerung des Wasserzement-Wertes Erhöhung des Hüttensandanteils im Zement Erniedrigung Erhöhung Erniedrigung 
• Geben Sie in der folgenden Tabelle an, wie sich die angegebenen Eigenschaften des Wassers in einer Pore mit Verringerung des Porenradius verändern! Gefrierpunkt kapillare Steighöhe Erniedrigung Erhöhung 
• In dem folgenden Bild sind die Schäden an zementgebundenen Mauersteinen einer Kelleraußenwand dargestellt. Die Innenwände, die mit den gleichen Steinen hergestellt worden waren, wiesen zum gleichen Zeitpunkt keine Schäden auf. Worauf kann der Schaden zurückgeführt werden, wenn das Einwirken von Frost und eine zu hohe mechanische Belastung ausgeschlossen werden können? Nennen Sie die Schadensursache, und beschreiben Sie den Schädigungsmechanismus! Alkalisilikareaktion: Es wurde bei der Herstellung alkaliempfindlicher Zuschlag und kein Bindemittel mit niedrigem Alkaligehalt benutzt Ettringitbildung: Gips als Verunreinigung hat mit den Calciumaluminatphasen des Zementes Ettringit gebildet. Aufgrund des hohen Raumanspruches dieser neu gebildeten Mineralphase sind Treiberscheinungen aufgetreten, die zu einer Gefügezerstörung geführt haben. 
• Beurteilen Sie in der folgenden Tabelle, wie sich die genannten Maßnahmen auf das Schwindverhalten von Beton auswirken. Verlängerung d. Nachbehandlung von 10d auf 28d Geringere Umgebungsfeuchte d. Bauteils Vergößerung d. Bauteildicke Reduzierung Zementgehalt bei gleichem w/z-Wert Erhöhung w/z-Wert bei gleichem Zementgehalt Verwendung Gesteinskörnung mit höherem E-Modul werden kleiner werden größer werden kleiner werden kleiner werden größer werden kleiner
• Wie verändert sich die Konsistenz des Frischbetons bei Änderung der in der linken Spalte der untenstehenden Tabelle angegebenen Einflussgrößen? Verändert wird nur eine Einflussgröße, die jeweils anderen Einflussgrößen bleiben konstant! Verringerung Zementleimgehalt Rundlichere Kornform d. Gesteinskörnung Vergrößerung Mehlkorngehalt Verwendung C- anstelle A-Sieblinie wird steifer wird weicher wird steifer wird steifer

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