Baustoffkenngrößen

kristallin: Moleküle regelmäßig und periodisch in einem Kristallgitter, Bsp.: Metalle, Salze, Quarz

amorph: unregelmäßig, ungeordnet, weiter Schmelzbereich, Bsp.: Glas, Kunststoff

homogen: einheitliche Zusammensetzung und Struktur über ganzes Volumen

heterogen: Werkstoffe aus mehreren Phasen oder Bestandteilen mit unterschiedlicher Struktur

isotrop: in allen Richtungen die gleichen physikalischen Eigenschaften

anisotrop: richtungsabhängige Eigenschaften, die sich je nach Belastungsrichtung unterscheiden

anorganisch mineralisch

Natursteine, Beton, Glas

anorganisch metallisch

Stahl, Kupfer, Gusseisen

organisch

Holz, Kunststoff

Mischform

Asphalt, Zement-Holzfaserplatten

Rohdichte: Masse eines Stoffes je Volumeneinheit, einschließlich vorhandener Poren und Hohlräume

Reindichte: Masse eines Stoffes je Volumeneinheit ohne Porenvolumen

Schüttdichte: Masse einer Stoffmenge je Volumeneinheit, inklusive aller Poren und Zwischenräume

Scherbenrohdichte: Masse eines Stoffes je Volumeneinheit, wenn er in Scherben geschlagen wäre, also ohne Löcher, aber mit Poren

Atombindung: Nichtleiter, sehr schlechte Wärmeleitung, niedriger Schmelzpunkt, 400kJ/mol Bindungsenergie

Ionenbindung: Ionenleiter, schlechte Wärmeleitung, hoher Schmelzpunkt, 1600kJ/mol Bindungsenergie

Metallbindung: Elektronenleiter, gute Wärmeleitung, 200kJ/mol Bindungsenergie

Van-der-Waals-Bindung: sehr schwache Bindung

Porösität = Verhältnis von Porenvolumen zu Probenvolumen, Fehlstellen im Gefüge

Kapillarporen (offen, durchströmbar)

Zellporen (geschlossen)

Haufwerksporen

kontinuierliche / verbundene Porenräume

disperse Poren (sehr kleine Hohlräume)

gasgefüllt oder flüssigkeitsgefüllt oder luftgefüllt

Bei hoher Porösität…

• Dichte (außer Reindichte)

  • nimmt ab

• Festigkeit

  • nimmt ab

• Elastizitätsmodul

  • nimmt ab

• hygrisches Verhalten

  • Wassertransport, Formänderung durch Feuchtegehalt nimmt zu

• Dauerhaftigkeit

  • Frostbeständigkeit und Widerstand gegen Eindringen von chemischen Stoffen nimmt ab

• Wärmeleitfähigkeit

  • nimmt ab

    
    

1. Wärmeleitung

   Wechselwirkungen zwischen Molekülen, die sich selbst nicht bewegen

   -> koduktiv: direkte Teilchenkollision

2. Wärmemitführung durch Konvektion

   Wärme durch Bewegung eines Fluids oder Gases übertragen, immer entlang temperaturinduzierter Dichteunterschiede (von kalt zu warm)

3. Wärmestrahlung

   Austausch elektromagnetischer Wellen zwischen zwei Oberflächen, nicht an stoffliche Träger gebunden

   
   

• Feuchtegehalt bezeichnet den tatsächlichen Anteil an Wasser im Werkstoff, meist bezogen auf die Masse des Trockengewichts.

• Ausgleichsfeuchte ist der Feuchtegehalt eines Werkstoffs, bei dem er im Gleichgewicht mit der Umgebungsfeuchte steht, also weder Wasser aufnimmt noch abgibt.

• Sättigungsfeuchte ist der maximal mögliche Feuchtegehalt eines Werkstoffs, bei dem alle Poren vollständig mit Wasser gefüllt sind.

• Kapillarität beschreibt die Fähigkeit eines Werkstoffs, Flüssigkeiten durch feinste Poren oder Spalten entgegen der Schwerkraft aufzunehmen und zu transportieren.

Beispiele:

u_m(Beton)=2,2%

u_m(Nadelholz)=9,6%

u_m(Gips)=0,4%

Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ

Gibt an, um wie viel mal mehr ein Baustoff die Diffusion im Vergleich zu einer gleich dicken ruhenden Luftschicht behindert.

Diffusion = Ausgleich von Konzentrationsunterschieden durch physikalische Prozesse

Dampfsperre (meist Folie) auf der Innenseite von Wänden soll durchdiffundieren der feuchtwarmen Raumluft verhindern, da der Wasserdampf sonst Schäden in der Luft verursachen kann.

Beispiele:

µ (Normalbeton) = 60-130

µ (Porenbeton) = 5-10

µ (Kunstofffolie) = 20.000

µ (Luft) = 1

Der charakteristische Festigkeitswert f_c ist ein statistischer Kennwert, der die Druckfestigkeit eines Werkstoffs angibt, bei dem nur 5 % der Proben einen niedrigeren Wert aufweisen -> 5%-Quantil

Wärmedurchgangskoeffizient U = Kehrwert von R

Beim Wärmedurchgangswiderstand müssen noch R_se (Außenwiderstand) und R_si (Innenwiderstand) dazuaddiert werden.

spezifische Wärmekapazität c

Beschreibt die diejenige Wärmemenge Q, die benötigt wird, um 1kg des Werkstoffes um 1°C zu erwärmen

-> Maß für die Wärmemenge, die ein Stoff speichern kann

-> je größer c, desto langsamer der Erwärmungsvorgang

Temperaturleitzahl a

Quotient aus dem Wärmedämmvermögen und der Wärmespeicherfähigkeit

-> kleines a bedeutet langsames Fortschreiten einer Temperaturwelle in dem Stoff

Fazit: Stoffe brauchen unterschiedlich viel Wärme um ihre Temperatur zu ändern

Menschen mögen keine Luftbewegung

Nach DIN 4102-1:

nach DIN4102-4:

F60 = Der Werkstoff hält einem Feuer 60min lang stand

-> Erhöhung des Brandschutzes durch Verkleiden oder Beschichten

1. Entzündung eines Bauproduktes

2. Anwachsen des Brandes bis zum Feuerüberschlag

3. alle brennenden Bauprodukte tragen zur Brandlast bei

R: Tragfähigkeit

Fähigkeit des Bauteils, unter festgelegten mechanischen Einwirkungen einer Brandbeanspruchung auf einer oder mehreren Seite(n) ohne Verlust der Standsicherheit für eine Dauer zu widerstehen.

E: Raumabschluss

Fähigkeit eines Bauteils mit raumtrennender Funktion in Bezug auf den Durchtritt von Flammen und heißer Gase.

I: Wärmedämmung Fähigkeit eines Bauteils eine signifikanten Übertragung von Wärme zu widerstehen.

Längenänderung

Differenz zwischen l und l_o

• Dehnung: Längenänderung bei Zug

• Stauchung: Längenänderung bei Druck (negative Dehnung)

Bei der Längsdehnung eines Baustoffs ändert sich dessen Querschnitt.

Querdehnzahl = Verhältnis Querdehnung zu Längsdehnung

Das Elastizitätsmodul (E-Modul) ist ein Maß für die Steifigkeit eines Werkstoffs und beschreibt, wie stark sich ein Material bei elastischer Verformung unter Spannung dehnt.

• Schwinden: Volumenverkleinerung, v.a. durch Feuchteabgabe

• Quellen: Volumenvergrößerung, v.a. durch Feuchteaufnahme

• Schrumpfen: Volumenverkleinerung, v.a. durch chemische Reaktionen

• Treiben: Volumenvergrößerung, v.a. durch chemische Reaktionen

Kriechen = elastische oder plastische Verformung unter konstanter Last

-> Spannung σ konstant, Dehnung ε steigt

Relaxation = Abnahme der Spannung bei konstanter Verformung

-> Dehnung ε konstant, Spannung σ sinkt

• abhängig von Zeit, Temperatur und E-Modul

links: Kriechen, rechts: Relaxation

Härte = Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen, härteren Körpers entgegenbringt

• Ritzen der Oberfläche

• Eindringen unter statischer Belastung

• Eindringen unter stoßartiger Belastung