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Erklären sie den Begriff Expositionsklassen
- Um eine ausreichende Dauerhaftigkeit sicherzustellen, müssen Betonbauteile ausreichend widerstandsfähig gegenüber chemischen und physikalischen Einwirkungen aus ihrer Umgebung und Nutzung sein.
- Die Einwirkungen aus den verschiedenen Umweltbedingungen werden in Expositionsklassen eingeordnet, die auf den Beton, den Betonstahl oder metallische Einbauteile einwirken können und die nicht als Lasten bei der konstruktiven Bemessung berücksichtigt werden.
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Beschreiben Sie das Schema nachdem Expositionsklassen benannt werden
- Jeder Expositionsklasse wird eine dreistellige Abkürzung zugeordnet, sie beinhalten folgende Angaben:
- X : Expositionsklasse
- Art des Angriffs
- Abstufung nach Intensität des Angriffs
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Geben Sie die verschiedenen Expositionsklassen an
- X0 - kein Angriffsrisiko
- Bewehrungskorrosion verursacht durch:
- XC: Carbonatisierung
- XD: Chloride ohne Meerwasser
- XS: Meerwasser
- Betonangriff verursacht durch:
- XF: Frost- und Frost-Taumittel
- XA: chemischen Angriff
- XM: Verschleiß
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Beschreiben Sie den Beton, der als Korrosionsschutz dienen soll
- Keine Chloride (abhängig vom Wasser und der Wahl der Gesteinskörnung)
- Ausreichende Betondeckung (vollständige Verdichtung)
- Dichtes Porengefüge, z.B. durch:
- Hüttensandreiche Hochofenzemente
- Ausreichende Nachbehandlung
- Kleiner w/z- Wert
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Erläutern Sie den Frost- und Frost-Tausalz-Angriff auf Beton, der den natürlichen Schutz (die Alkalität des Porenwassers) des Betons aufheben kann
- Frost- und Frost-Tausalz-Angriff auf Beton:
- Wasser gefriert zu Eis -> Expansion wird behindert -> Spannungen bauen sich im porösen Gefüge auf -> überschreitet die Festigkeit des Zements -> Mikroeissystem bildet sich aus
- innere und äußere Schädigungen
- äußere: Absplitterungen, Abwitterungen
- Möglichkeiten zur Vermeidung:
- Einbringen von künstlichen Luftporen -> Expansionsraum für das Eis
- niedriger w/z-Wert -> unterbindet das kapillare Saugen
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Erklären Sie wie ein chemischer Angriff (hier:bezogen auf den lösenden Angriff) den natürlichen Schutz des Betons aufheben kann und welche Arten es gibt
- Teile des Zementsteins werden aus dem Beton herausgelöst
- Säureangriff (Betonkorrosion): Calciumhydroxid (Ca(OH)2) reagiert mit Säure unter Salzbildung, die Salze werden aus dem Zementstein ausgewaschen, Substanzverlust tritt ein, ist der Beton porös geht der Angriff rascher von sich
- Weiches Wasser (Hydrolyse): Betonoberflächen werden ständig mit weichen bzw salzfreien Wasser beaufschlagt, Konzentration der Porenlösung an der Betonoberfläche wird verdünnt
- Salze: Neutralisationsprodukte von Säuren (greifen den Beton i.d.R. nicht an), Ausnahmen sind jedoch die Sulfate und Salze von Magnesium-, Ammoniumchlorid und Calciumhydroxid, die den Beton ähnlich wie die Säuren angreifen
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Erklären Sie wie ein chemischer Angriff (hier:bezogen auf den treibenden Angriff) den natürlichen Schutz des Betons aufheben kann, wie er vermieden werden kann und welche Arten es gibt
- Sulfate (kommen in Böden,Grundwasser und Abgasen vor) können in gelöster Form in den Beton eindringen -> Volumenvergrößerung -> Schädigung und Zerstörung des Betons
- Schutz durch: herabsetzten des w/z-Wertes -> Betongefüge wird dichter
- Menge der reaktionsfähigen Bestandteile im Zement können durch Verwendung von HS-Zementteilen begrenzt werden
- Alkali-Kieselsäure-Reaktion: chem. Reaktion zwischen Formen der Alkalisäure aus den Betonzuschlägen und den Alkalihydroxiden der Porenlösung des erhärtenden Betons -> Wasseraufnahme ->Volumenvergrößerung ->Betonschäden
- Verschleiß: Masseverlust (Oberflächenabtrag) einer Stoffoberfläche durch
- Schleifende Beanspruchung (Rutschen von Schuttgütern)
- Rollende Beanspruchung
- Schlagende und kratzende Beanspruchung (Spikereifen, Schneeketten, Schneepflüge)
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Erläutern Sie die Passivierung der Stahloberfläche
- Stahl ist durch die Alkalität des Porenwassers (pH=12,5 ... 13,5) vor Korrosion geschützt
- im Bereich solcher pH-Werte bildet sich eine mikroskopisch-dünne Oxidationsschicht aus, welche anodische Eisenauflösung praktisch unterbindet
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Nennen Sie die Voraussetzungen, die gegeben sein müssen, damit eine Korrosion stattfinden kann
- Vorhandensein eines Elektrolyts (Wasser, feuchter Beton)
- Sauerstoff-Zufuhr an den Stahl
- Vorhandensein von Potentialunterschieden zwischen Bereichen der Metalloberfläche (immer gegeben) und die Aufhebung der Passivschicht der Bewehrung durch Co2 und Chloride
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Erläutern Sie den Begriff Depassivierung
Verlust des Korrosionsschutzes von Stahleinlagen in Betonbauteilen, bedingt durch Carbonatisierung der Betondeckung oder Belegung der Stahloberfläche mit Chlorionen
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Beschreiben Sie den Chemischen Vorgang, der bei der Stahlkorrosion abläuft
- Die Passivität und damit der Korrosionsschutz, kann örtlich begrenzt oder großflächig verloren gehen durch:
- Absinken des pH-Wertes der Porenlösung durch Carbonatisierung des Betons auf Werte unter etwa 10
- Überschreiten eines kritischen Grenzwerts für den Chloridgehalt an der Stahloberfläche durch eindringende Chloridionen
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Warum müssen Stahleinlagen in einem laufwerksporigen Beton besonders geschützt werden?
Poriges Gefüge (<- hoher w/z-Wert) -> erhöhtes Eindringen von Salzen (Chloriden) -> alkalisches Porenwasser ist nicht mehr gegeben
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Welche Umgebungsbedingungen unterliegt eine Betontreppe im Außenbereich und welche Maßnahmen können zur Dauerhaftigkeit des Objekts beitragen?
- XC4- die Treppe ist ein Außenbauteil mit direkter Begegnung (wechselnd nass und trocken)
- XF4 - Es ist davon auszugehen dass die Treppe im Winter mit Taumitteln behandelt wird (->hohe Wassersättigung)
- Maßnahmen: Niedriger w/z-Wert (max 0,5), Mindestzementgehalt von etwa 300, Festigkeitsklasse C30/37, wegen Tausalzbeanspruchung Einsatz von Luftporenbildner
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Schätzen Sie den Karbonatisierungsfortschritt eines unter Wasser befindlichen Betonbauteils gegenüber eines im Freien gelagerten Betonbauteils ein und skizzieren Sie ihn (y-Achse: Carbonatisierungstiefe; x-Achse: Alter)
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Wie wird die Güte und Dauerhaftigkeit von Beton gewährleistet?
- zweckmäßige Zusammensetzung
- einwandfreie Verarbeitung und Verichtung
- sorgfältige Nachbehandlung
- gleichmäßiges, dichtes und festes Gefüge
- umhüllt und bedeckt die Stahlbewehrung ausreichend
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Erläutern Sie die Karbonatisierung von Beton
- Infolge des Eindringen des in der Luft befindlichen CO2 wird der Beton von außen nach innen fortschreitend neutralisiert
- -> Das CO2 reagiert mit dem im Porenwasser befindlichen Ca(OH)2 zu CaCo3 und Wasser, wodurch der ph-Wert unter 9 fällt
- Karbonatisierungsfortschritt am größten bei relativer Luftfeuchtigkeit von 50-70%
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Was kann passieren, wenn der pH-WErt des Porenwassers unter 11,5 fällt?
- Passivierend der Stahlbewehrung wird aufgehoben
- -> Stahl rostet -> es bildet sich FeO(OH)
- -> Volumenvergrößerung
- -> Abplatzen der Betonüberdeckung
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