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-\tLSO-
Baustoffkunde
Übungsblatt
Übung 04An.
Datum Qf, Sem.-Gruppe
Name, Vorname
ÜBUNG 4 : Betonherstellung (Erstprüfunq)
Erforderliche Literatur; Baustoffkunde Lehrbuch (z.B. „Härig/Klausen/Hoscheid"),DIN EN 206-1, DIN 1045-2, DIN EN 12350, DIN EN 12390
vorgegebene Baustoffe: Gesteinskörnungen, getrocknet zusammengesetzt aus% der Korngruppe 0/4 mm% der Korngruppe 4/8 mm% der Komgruppe 8/16 mm
..% der Komgruppe 16/32 mm
Sieblinienbereich Körnungsziffer k =Rohdichte = kg/dm^
Zement
CEM (p = kg/dm^)
Versuchsdurchführung: Herzustellen ist ein Stahlbeton nach jeweiliger Angabe derExpositionsklasse
4.1 RECHNERISCHE ERMITTLUNG DER BAUSTQFFMENGEN FÜR 1 m^VERDICHTETEN BETON (MISCHUNGSBERECHNUNG1
Vergleich mit Mindestzementgehalt nach DIN 1045Ermittlung des Mehlkorngehaltes
4.2 ERMITTLUNG DER BAUSTOFFMENGEN FÜR DIE PROBEKÖRPER:
Ix (20/20/20) 2 X (15/15/15) 1 Balken (15/15/70)1 X (10/10/10) 1 X (20/20/12) 1 Zylinder (h =30 : d =15) (Maße in cm)
4.3 AM FRISCHBETON SIND FOLGENDE PRÜFUNGEN VORZUNEHMEN UND MIT DEN
SOLLWERTEN ZU VERGLEICHEN
Konsistenz durch Ausbreitmaß, Verdichtungsmaß und (evtl. Setzmaß), fallserforderlich mit Zementleim nachdosieren; Luftporengehait; Frischbetohrohdichte.
4.4 HERSTELLEN DER PROBEKÖRPER
4.5 ERMITTLUNG DER TATSÄCHLICHEN MISCHUNGSZUSAMMENSTELLUNG AUS
4.6
DER FRISCHBETONROHDICHTE
ABSCHLIEßENDE BEURTEILUNG DER ERSTPRÜFUNG
4.1 Rechnerische Ermittlung der Baustoffmengen für Im'verdichteten Beton(Mischungsberechnung)
4.1.1 Festlegung der Expositionsklassen und die Bestimmung der Anforderungenund Eigenschaften der Betonzusammensetzung
Die Expositionsklassen legen nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 die Anforderungen an dieBetonzusammensetzung fest. Die Grundlage für diese Anforderungen leitet sich aus derAnnahme einer beabsichtigten Nutzungsdauer von mindestens 50 Jahren unter üblichenInstandhaltungsbedingungen ab.
Die Expositionsklassen sind in folgende Kriterien unterteilt:- Zulässige Arten und Klassen von Ausgansstoffen- Höchstzulässiger Wasserzementwert
- Mlndestzementgehalt
- Mindestdruckfestigkeitsklasse des Betons
- Mindestluftgehalt des Betons
Die Expositionsklassen und Anforderungen können aus Tabellenwerken entnommen werden.
Beispiel
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf die Erstellung eines Betonrezepts für eine Schallschutzwandan einer Bundesstraße mit einem definierten Abstand zum Straßenrand.
P-
V'i
+DD
•> Ermittlung der benötigten Expositionsklassen und der daraus resultierenden Anforderungen
Max W/Z
DF
MinZ
XC4
0,60
C25/30280
XDl
0,55
C30/37
300
XF2
0,50
C35/45
320
WA
nach dem erstellen dieser Tabelle wird jeweils der niedrigste W/Z - Wert, die höchste Festigkeit, der
höchste Zementwert ausgewählt
4.1.2 Umrechnung der Betonfestigkeitsklasse auf Trockenlagerung
Nach DIN EN 12390-2 beziehen sich die Betonfestigkeitsklassen auf eine 28-Tage-Wasserlagerung der Probekörper, in Deutschland werden die Probekörper jedochüblicherweise 7 Tage feucht und 21 Tage an der Luft gelagert. Da sich aber die Walzkurvenauf fc,dry.cube beziehen, muss die Würfeldruckfestigkeit mit einem Faktor von 0,92 auf dieTrockenlagerung umgerechnet werden.
Beispiel
fc, dry, cube = 45/0,92 = 49 N/mm^
fc, cube — 0,92- fc, dry, cube
fc, dry, cube - fc, cube/0,92
4.1.3 Bestimmung des maximalen W/Z - Wertes
Der für die Druckfestigkeit erforderliche W/Z - Wert wird mit Hilfe des Waizkurvendiagrammsermittelt und mit dem maximalen W/Z - Wert der Expositionsklassen verglichen.
Beispiel
Abgelesen:
Prüfung:
Gewählt:
W/Z-Wert = 0,430,43 <0,50
W/Z = 0,43
Abbildung 9.2.a: Betondruckfestigkeit fe,cfry.cui>« in Abhängigkeit vomw/z-Wert und der Zementdruckfestigkeit
Dargestellte 28-Tage-Dnjckfestig-keiten No« der Zemente;
; 32.5 N; 32.5 R 42,5 N/mm^42,5 N: 42.5 R 52,5 N/mm^52.5 N; 52.5 R 62.5 N/mm^
Hochfester Beton "
vgl. Beisin BTD-KapItel
CD 40
0.2 0.3 0,4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Wasserzementwert w/z
Bei hochfestem Beton verliert der Bnfhjss der Zementdruddestigkeitan Bedeutung.
4.1.4 Ermittlung des Wasseranspruchs für die Gesteinskörnung
Der Wasseranspruch der Gestelnskörnung hängt von der Körnungsziffer und dergewünschten Verarbeitungs-Konsistenz ab.
Beispiel
Ablesung: 180 !tr./m^ 2.7.3 Wasseranspruch (bezogen auf oberflächenb'ockeneGesteinskömung)
Abbildung 2.7.3.a: Wasseranspruch " in Abhängigkeit von k-Wert und Konsistenz(siehe Beispiel Tabelle 2.7.2.b)
650 D-Sunvne
4.0 3.5
3,75
Anhattswerte; tatsächlicher Wasseranspruch ergibt sich aus ErstprOfung.
2.5 k-Wart
4.1.5 Bestimmung des erforderlichen Zementgehaltes
Der Zementgehalt wird über folgende Formel bestimmt: z =~w~i
W/z 1
Danach wird der nun ermittelte Zementgehalt mit dem Mindestzementgehalt abgeglichen.
Beispiel:
1801tr./m^0,43
= 418 kg/m^
vorh. Z = 418 kg/m^ > min. Z = 320 kg/m^
4.1.6 Bestimmung des Gehaltes an Gesteinskörnung
Durch die Stoffraumberechnung lässt sich der Anteil der Gesteinskörnung berechnen.
Beispiel
Material Menge [kg] Dlchte[kg/m'] Volumen [Itr./m']Zement 419 3,05 137
Wasser ; 180 1,00 180
Gestein , 668
Zusatzmittel
Zusatzstoffe
Luft 1,5 % i"W/Z-Wert 0,43
15
löbö
4.1.7 Berechnung des Zugabewassers
Da die Oberflächenfeuchte der Gesteinskörnung sehr unterschiedlich sein kann muss dieserjeweils vom Wassergehalt abgezogen werden, um die Zugabewassermenge zu erhalten.
Beispiel
p = = 2495 kg/m^ f =2495
2430= 1,03
Stoffe Anteil Stoffraum Kornrohdichte Masse/GewichtGesteinskörnung J Stoffraum • % Anteil Gesteinskörnung
trocken mgd
[mm] [%] [dmVm^] [kg/dm^^ [kg/dm^]Sand 0/4 35 233,8 2,680 626,6 ■ f 643
Kies 4/8 15 100,2 2,728 273,3-f 281
Kies 8/16 19 126,9 2,775 352,2 ■ f 362
Kies 16/32 31 207,1 2,796 579,0 ■ f 594
Summe 100 668 10,979 1831
Zement 419-f 430
Wasser 180-f 185
Soll Frischbetonmasse {Gerechnete Rohdichte) 2430 2495
Stoffe Gesteinskörnung Oberflächenfeuchte (Wasser)Masse/Gewicht ■ % Anteil
[mm] [kg]
Sand 0/4 38,58
Kies 4/8 4,22
Kies 8/16 3,62
Kies 16/32 2,97
Summe 49,39
Zugabewasser: 185 - 49,36 = 135,64 Itr.»135 Itr.
4.1.8 Betonzusammensetzung
Aus den zuvor ermittelten werten kann die Zusammensetzung von 1 m^ Beton bestimmtwerden.
Beispiel
Zement: 418 kg
Gesteinskörnung: 2430 kgWasser: 180 Itr.
4.1.9 Mischanweisung
Für Betonmengen kleiner als 1 m® Beton sind die Stoffmengen mit einer Genauigkeit von ±3% der in der Mischanweisung vorgegebenen Menge zu dosieren
Beispiel
Zement: 418 kg
Gesteinskörnung: 2495 kg
Wasser: 135 Itr.
4.1.10 Mehikorngehait berechnen
Gesamtmenge Zement
+ Gesamtmenge der pulverförmigen Betonzusatzstoffe
+ Gesteinskörnung bis 0,125 mm
Beispiel
Abbildung 2.7.1 .d: Sleblfnlen [Vol.-%] mit einem Größtkom von 32 mm
100
0 0.125 0,25 0.5 1 2 4 8 16 mm 31.5
Maschenweite Lochweite
Maschensiebe Quadratlochsiebe
418,00 kg Zement
+ 0,00 kg Betonzusatzstoffe
+124.75 kg Feinanteil
542,75 kg Mehlkorngehalt
{DIN ISO 3310-1) (DIN ISO 3310-2)
4.2 Ermittlung der Baustoffmengen für die Probekörper
Volumen Prufururfel
Menge Länge Breite Höhe Volumen
1 0,20 0,20 0,20 0,008
1 0,10 0,10 0,10 0,001
2 0,15 0,15 0,15 0,007
1 0,20 0,20 0,12 0,005
Volumen PrOfbalken
Menge Länge Breite Höhe Volumen
1 0,70 0,15 0,15 0,016
Volumen PrO^llnder
Menge Durchmesser Höhe Volumen
1 0,15 0,30 0,005
Volumen Gesamt: 0.042 m'
4.3 Am Frischbeton sind folgende Prüfungen vorzunehmen und mit den Soliwerten
zu vergleichen
4.3.1 Konsistenz durch Ausbreitmaß nach DiN EN 12350-5
Zuerst wird ein Ausbreittisch auf eine ebene, horizontale, feste und rückprallfreie
Oberfläche gestellt. Danach wird die Funktionsfähigkeit des Ausbreittisches uberprüft
und zusammen mit der Form leicht angefeuchtet. Die Form wird nun mittig auf den
Ausbreittisch gestellt. Anschließend wird die Form mit zwei gleichen Betonschichten
gefüllt. Dabei muss je ein Fuß auf die Laschen der Form gestellt werden um diese zu
Beschweren. Jede Schicht wird mit 10 leichten Stößen mit dem Stößel ausgeglichen.
Der Überstand wird anschließend ohne Verdichtungseinwirkung bündig abgestrichen.
Danach wird die Platte vom überschüssigen Beton gesäubert. Die Form wird ca. 30
Sekunden nach dem Abstreichen des Betons an den Handgriffen langsam, innerhalb
von 1 bis 3 Sekunden vertikal angehoben. Dann wird der Auf^eiirahmen über die
Trittbleche fixiert. Zum Prüfen wird anschließend die Platte am Handgriff 15-mai ruck
frei bis zum Anschlag angehoben und fei fallen gelassen. Jeder Einzelvorgang wird im
Abstand von 1 bis 3 Sekunden wiederholt. Nach diesem Vorgang wird der
Durchmesser des Betonkuchens 2mal parallel zu den Tischkanten gemessen.
4.3.2 Verdichtmaß / Setzmaß
Die Innenflächen des sauberen Behälters werden leicht angefeuchtet. Anschiießend
wird der Frischbeton mit einer Kelle ohne ihn zu verdichten nacheinander reihum
über alle 4 Oberkanten des Behälters eingefüllt. Der Überstehende Beton wird mit
dem Abstreichlineal in Sägebewegungen ohne Verdichtungswirkung über die
Oberkanten entfernt. Danach wird der Beton mit dem Rütteltisch oder mit dem
Innenrüttier solange verdichtet, bis sein Volumen nicht mehr abnimmt.
Nun wird an Jeder Seitenmitte des Behälters der Abstand zwischen Betonoberfläche
und Oberkante vom Behälter auf 1mm genau gemessen. Aus den 4 Messungen wird
dann der Mittelwert bestimmt.
4.3.3 Luftporengehalt
Der leere, saubere Topf des Druckmessgerätes wird leicht angefeuchtet und
anschließend gewogen. Dann wird der Beton in einer oder mehreren Schichten in
den Behälter eingefüllt. Der Beton wird nach dem einfüllen verdichtet. Nun wird der
Gefäßrand sorgfältig gesäubert und der Druckmesstopf mit der Betonprobe
gewogen. Nach dem wiegen wird das Oberteil des Prüfgeräts aufgesetzt und
befestigt. Mit einer Spritzfalsche wird Wasser durch eines der beiden Ventile
eingefüllt, bis es beim anderen Ventil luftblasenfrei wieder austritt. Durch leichtes
Klopfen wird die letzte Luft ausgetrieben. Anschließend wird die Pumpe gelöst und
solange Luft in die Luftkammer gepumpt, bis der sich der Zeiger mit der Eichmarke
deckt. Danach kann der Luftgehalt am Druckmesser abgelesen werden.
4.4 Herstellen der Probekörper
Die Probekörperformen werden mit dem Frischbeton befüllt und verdichtet.
Anschließend werden diese beschriftet und 24 Stunden zum Aushärten trocken
gelagert. Nach dem ausschalen werden die Probekörper in ein Wasserbad gelegt.