Bauingenieurwesen (Fach) / Beton Wasserbau (Lektion)

Beton im Wasserbau, was zu beachten ist und was man wissen sollte

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• Nennen Sie mind. 3 direkte Kennwerte, mit denen die Dauerhaftigkeit von Beton eingeschätzt werden kann und erläutern Sie kurz deren Nachweis. 1. Wassereindringtiefe unter Druck, mittels Druckdifferenz zwischen Ober und Unterseite der Probe, nach 72 h spalten und Messung der Tiefe der eingedrungenen Wasserfront 2. Chloridmigrationskoeffizient, Widerstand gegen Chlorideindringen; Aufbringen eines elektrischen Feldes, Spalten der Probe, mittels Indikatorlösung = Silbernitratlösung besprühen, Eindringtiefe messen 3. Karbonatisierungstiefe, Spalten der Probe, Indikatorlösung = Phenolphthanleinlösung, Messen der Eindringtiefe 4. Verschleißwiderstand, Messung des Massenverlustes bei Verschleißversuchen 5. Frost- Tausalzwiderstand, Nachweis deskriptiv durch Festlegung von Mindestdruckfestigkeiten, w/z-Wert, Mindestzementgehalt, Mindestluftporengehalt; Eignungsprüfung mit CIF (Bestimmung der inneren Gefügeschädigung mit Ultraschalllaufzeitmessung) und CDF Test (Bestimmung der Abwitterung) 6. Sulfatwiderstand, Reakton von Calciumaluminat/ Calciumaluminathydraten zu Ettringit mit ca. 8facher Volumenzunahme - Rissbildung; Widerstand erhöhen mit Zementen mit hohem HS-Widerstand (wenig C3A) und geeignete Zuschläge
• Wie wird unbewehrter Beton durch Chloride geschädigt? Lösender Angriff (Auslaugung) - Bildung von leichtlöslichen Salzen (NaCl zu CaCl2) gebundene Chloride sind ungefährlich, frei hingegen im Porenwasserlösung verursachen Korrosion.
• Nennen Sie mind. 3 Einflussfaktoren auf die Diffusion von Chloriden in den Zementstein! a. Betonzusammensetzung --> je dichter desto besser b. Porosität c. Umgebungsbedingungen (Konzentrationsgefälle, Temperatur) d. Betondeckung e. w/z- Wert, muss gesenkt werden, denn so dichter ist das Gefüge f. Nachbehandlung g. ph-Wert h. Risse, Lunker i. Zeit (Hydrationsgrad, Einwirkungsdauer) j. Zementgehalt/ Zementart
• Chloride reichern sich in Abhängigkeit der äußeren Beanspruchung verschieden stark an Beton an. Es werden folgende Bereiche betrachtet: Kapillarzone, Dauertauchzone, Wechseltauchzone. In welcher Reihenfolge erfolgt eine qualitative Abstufung hinsicht Dauertauchzone 1,0 Wechseltauchzone 1,8 Kapillarzone 4,4
• Ein Fundamentbeton soll sulfathaltigen Grundwässern widerstehen. Wählen Sie Zemente für diesen Beton aus und begründen Sie ihre Auswahl! Bei starkem chem. Angriff sind Zemente mit einem hohen Sulfatwiderstand (HS) nach DIN 1164.1 zu verwenden. Bei diesen Zementen handelt es sich entweder um Portlandzemente mit einem C3A-Gehalt <= 3 M-% und einem Al2O3-Gehalt <= 5 M-% oder um Hochofenzemente mit mind. 65 M-% Hüttensand. Da die Diffusionsgeschwindigkeit der Sulfationen maßgeblich von der Dichtheit des Porengefüges bestimmt wird, werden nach DIN 1045 der w/z-Wert auf 0,50 und die Wassereindringtiefe auf 30 mm begrenzt.
• Definieren Sie den Begriff "Nachbehandlung" von Beton! Nennen Sie mind. 3 Maßnahmen zur Nachbehandlung von Beton. a. Die Nachbehandlung soll sicherstellen, dass auch in den oberflächennahen Bereichen des Betons ausreichen Wasser für die Hydratation des Zements zur Verfügung steht. b. Belassen in der Schalung. c. Abdecken mit Folien. d. Aufbringen wasserhaltender Abdeckungen. e. Aufbringen von flüssigen Nachbehandlungsmitteln. f. Kontinuierliches Besprühen mit Wasser.
• Nennen Sie Möglichkeiten für Maßnahmen zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Betonen. a. Nachbehandlung b. Korrekte Einschätzung der Expositionsklasse (Einwirkungsseite) c. Beton mit hohem Widerstand gegen: i. Frost- Tausalz Beanspruchung ii. Chloride/ Sulfate iii. Verschleiß d. Ausreichende Betondeckung e. Einhaltung der Anforderung an die Betonzusammensetzung (Widerstandseite)
• Was ist unter der Bezeichnung "Weiße Wanne" zu verstehen? a. Bei der weißen Wanne sind aufgrund ihrer Konstruktion keine zusätzlichen Dichtungsbahnen erforderlich. Bodenplatte und Außenwände werden als geschlossene Wanne und Beton mit hohem Wassereindringwiderstand nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 hergestellt. Diesen Beton nennt man auch wasserundurchlässigen Beton oder WU-Beton. b. Abdichtung und Tragwirkung wird vom Baustoff Beton übernommen.
• Nennen und beschreiben Sie kurz die wesentlichen Transportmechanismen von Flüssigkeit und Gasen in Baustoffen. a. Kapillares Saugen aufgrund Oberflächenkräfte b. Diffusion aufgrund Konzentrationsgefälle c. Permeation aufgrund Druckdifferenz d. (Osmose) = Diffusion an semipermeablen Membran
• Von welchen Größen hängt die Wasserundurchlässigkeit des Zementsteins ab? a. Betonqualtität - Niedriger w/z- Wert - Zementgehalt - Festigkeit b. Rissbreiten (aus z.B. Hydratationswärme) c. Bauteildicke d. Druckgefälle
• Wie wird Beton mit hohen Wassereindringwiderstand die erforderliche Dichtigkeit nach geltendem Regelwerk sichergestellt? Nennen Sie die wesentlichen Voraussetzungen! a. Begrenzung des w/z-Wertes max. 0,6 <= 40 cm Bauteildicke; max. 0,7 > 40 cm Bauteildicke b. Mindestdruckfestigkeitsklasse C 25/30 c. Mindestzementgehalt 280 kg/m3
• Was ist unter Selbstheilung von Beton zu verstehen? Beschreiben Sie kurz das Phänomen und nennen Sie die wesentlichen Ursachen und Einflussgrößen! a. Selbstheilung = Kleinere, anfänglich durchfeuchtete Risse im Beton schließen sich unter bestimmten Voraussetzungen b. Chemisch/ physikalische Prozesse i. Neubildung von Calciumcarbonat (> 75 %) ii. Nachhydration des Zementsteins (< 15 %) iii. Quellen des Zementsteins ( < 10 %) c. Mechanisches Zusetzen i. Feinststoffe im Wasser ii. Lose Partikel aus dem Beton
• Erläutern Sie allgemein den Begriff "Verschleiß"! Fortschreitender Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers, hervorgerufen durch mechanische Ursachen d.h. Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers
• Nennen Sie mind. 3 Einflussgrößen für den Verschleißvorgang allgemein bezogen auf den beanspruchten Stoff! a. Härte --> Eindringwiderstand b. Verformungsverhalten c. Festigkeit --> gegenüber Spannungen d. Stoßverhalten e. Dichte f. thermische Eigenschaften g. Oberflächenbeschaffenheit h. Atomare Struktur
• Nennen Sie nicht baustoffbezogene Einflussgröße (Einwirkungsseite) für Verschleiß von Beton im Wasserbau. a. Anstrahlwinkel/ Anprallwinkel b. Schleifend/ prallend/ hüpfend c. Fließgeschwindigkeit d. Belastungsdauer e. Härte/ Form/ Größe Sediment
• Welche betonspezifischen Parameter bestimmen den Verschleißwiderstand? a. Zuschlag (Sieblinie, Kornform) b. (Begrenzung des) Zementgehalts c. (Absenken des) w/z-Wert d. Nachbehandlung e. Zusatzmittel zur Verbesserung der  Matrix/ Zementsteins (Mikrosilika) f. Zusatzstoffe: Stahlfasern g. Zuschlagsform, Zuschlagsgröße, Zuschlagshärte --> Dichte Packung
• Nennen Sie zwei wesentliche Gründe für die Herstellung von Faserbeton und nennen Sie mögliche Anwendungsgebiete! a. Rissbreitenbegrenzung (Zunahme der Zugfestigkeit) - Korrosionsschutz bei Sanierung von Betonbauwerken b. geringe Dichte - leichtere Konstruktionen (Verankerungen in weniger tragfähigem Untergrund bei der Sanierung) c. Feuerwiderstand - Zugabe von Fasern bei Spritzbeton aus Auskleiderung im Tunnelbau
• Wie entstehen Kapillarporen im Zementstein? Welche Bedeutung für die Betoneigenschaften haben der Kapillarporenraum? Kapillarporen entstehen, wenn mehr Wasser vorhanden ist als für die Hydratation benötigt wird. --> Wasser verdunstet und lässt Poren zurück. Bei steigendem w/z-Wert steigt auch der Kapillarporenanteil. Je geringer die Kapillarporenzahl, desto höher die Dauerhaftigkeit, Dichtigkeit, Festigkeit
• Nennen Sie je ein Messverfahren zur Bestimmung des Gesamtporenvolumens und der Porengrößenverteilung im Beton. 1. Luftporenanalysator "Rapid Air" Bei der Messung wird die Probe mit einer CCD-Kamera und einem Mikroskop-Objektiv abgetastet - spezifische Auswertung zur Bestimmung des Porengehaltes 2. Quecksilberdruckporosimetrie
• Welche Porenarten liegen im Beton vor? Ordnen Sie diese Poren nach ihrer Größe. - Gelporen, entstehen reaktionsbedingt, sind immer vorhanden und haben keinen negativen Einfluss - Kapillarporen - Luftporen, entstehen durch das Mischen
• Bei einem Frost-Tausalz-Angriff wird die Zerstörung des Betons durch gefrierendes Wasser in den Kapillarporen verursacht. Was bewirkt in diesem Falle die Zugabe von LP-Mitteln oder künstlichen vorgefertigten Luftporen? Gewollte mikrofeine Luftporen, die sollen Kapillarwirkung der vorhandenen Kapillaren verhindern und bilden Expansionsraum für die Ausdehnung von Wasser. Durchmesser < 300 µm
• Die Nachbehandlungsdauer für Beton ist in der Richtlinie des DAfStb festgelegt. Warum wird in der ZTV-W 215 (Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton) eine längere Nachbehandlungsdauer gefordert? Es wird eine längere Nachbehandlungsdauer aufgrund der erhöhten Beanspruchung durch Frostangriff im WB gefordert. mind. 2 d länger, hauptsächlich Oberflächenbereich
• Welche technologischen/ stofflichen Maßnahmen gibt es, um einen Beton Frost-Tausalz-beständig herzustellen? Technologie: Einbringen, Verdichten, länger nachbehandeln Zugabe von LP-Mittel Zugabe von SAP max. w/z Wert, Mindestbetondeckung

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