Staatliche Fachschule f端r Bau, Wirtschaft und Verkehr Gotha
Belegarbeit
ELU-Grundlagen
Fach:
Chemie-Baustoffe
Fachschullehrer:
Herr Dr. Ing. Liebezeit
vorgelegt von :
-Martick,Daniel - John, Lars - Gr端ttner,Thomas 3.Semester / Klasse 06D1
Gotha den 10. Februar 2008
Inhalt Aufgabenstellung: ................................................................................................................................... 3 Bestimmung des Ph-Wertes ................................................................................................................... 4 „Wechselwirkung“ der Bindemittel mit Kupfer, Aluminium und Blei ................................................. 6 Messung der Karbonatisierungstiefe ..................................................................................................... 7 Funktionstest Profometer ................................................................................................................ 8 Funktionstest Feuchtemessung CM- Gerät und IR-Waage ................................................................. 11 Härteuntersuchung an Leitungswasser................................................................................................ 13 Quellen/Hilfsmittel: .............................................................................................................................. 16 Selbständigkeitserklärung .................................................................................................................... 16
John ; Martick ; Grüttner
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Aufgabenstellung: Bestimmung des pH – Wertes Ermitteln Sie den pH – Wert der mineralischen Bindemittel Kalk, Gips und Zement. Füllen Sie dazu einige Gramm des jeweiligen Bindemittels in ein Reagenzglas, geben Sie etwas destilliertes Wasser zu und schütteln Sie die wässrige Lösung kurz auf. Danach tauchen Sie das Indikatorpapier (Einzel- und Tribox) ein und lesen den pH – Wert mit Hilfe der Verfärbung ab. Welche Schlussfolgerungen müssen in Bezug auf die Passivierung des Betonstahls in Mörteln und Betonen dieser Bindemittel gezogen werden? Messung der Karbonatisierungstiefe
Bestimmen Sie die vorhandene Karbonatisierungstiefen(nach 4 Wochen) der hergestellten Mörtel, Kalkputz; Kalkzementputz. Erläutern Sie anhand der gemessenen Verfärbungen das Untersuchungsergebnis und ziehen Sie daraus Ihre Schlussfolgerung. Funktionstest Profometer Machen Sie sich mit der Funktionsweise des Profometers bekannt. Überprüfen Sie dazu die Angaben des Eichprüfkörpers (minC = 15, 30, 60mm). Erläutern Sie die praktische Bedeutung dieses zerstörungsfreien Prüfverfahrens für die Bauwerksdiagnostik und Betonsanierung. Nutzen Sie dazu ggf. die in der Datei„Karbonatisierung-Formel.jpg“ aufgezeigten Zusammenhänge. Funktionstest Feuchtemessung CM und IR Stellen Sie ca. 500g Sand mit einer Eigenfeuchte von 8 M-% her. Mischen Sie die berechneten Bestandteile in einer feucht ausgewischten Schüssel bis eine homogene Verteilung vorliegt. Überprüfen Sie die Sandfeuchte mit dem CM-Gerät und der Infrarotwaage (IR) und diskutieren Sie Ihre Messergebnisse (Übereinstimmung). Wo und warum werden diese Verfahren praktisch eingesetzt? Härteuntersuchung an Leitungswasser Ermitteln Sie die Gesamt- (GH) und Karbonathärte (KH) von Gothaer Leitungswasser durch Titration mit 1/10n – HCl bzw. durch Teststäbchen. Informieren Sie sich in Ihren Unterrichtsmitschriften über die Prüfverfahren und deren praktische Bedeutung (Kalksinter, lösende Korrosion). Bestimmen Sie das Messergebnis in°d und stufen Sie es in die Härtegrade ein.
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Bestimmung des Ph-Wertes Geräte:
- 3 Reagenzgläser - Indikatorpapier ( Universal- und Spezialpapier hier mit der Tribox)
Material:
- Kalk - Gips - Zement - destilliertes Wasser
Versuchsbeschreibung: -Es werden jeweils einige Gramm von Kalk, Gips und Zement in ein Reagenzglas gegeben. -Die Reagenzgläser werden zu ca. 2/3 des Materials mit destilliertes Wasser aufgefüllt -Die Gemische aus dest. Wasser mit Kalk, Gips und Zement werden gut geschüttelt. -In die entstandenen Lösungen wird im 1. Schritt das Universalpapier kurz eingetaucht, abgeschüttelt, kurz warten----Verfärbung mit der Farbskala vergleichen, und den Wert ablesen. -Anhand der angezeigten ph-Einheit, wird im 2. Schritt mit entsprechendem Spezialpapier analog zu Schritt 1 verfahren
ph 0-7 (sauer) = Säure pH 7 neutral pH 7-14 alkalisch (basisch) = Lauge
Universalpapier in ph-Einheiten von 1-11 (1. Schritt)
Spezialpapier (Tribox) in definiert kleineren 0,5 ph-Einheiten (2.Schritt)
1) Bestimmen des Ph-Wertes Kalk
(lösung) (abgebunden)
ph (uni) - 11 ph (uni) - 7
ph (tribox) - 11 ph (tribox) - 6,5
Zement
(lösung) (abgebunden)
ph (uni) - 11 ph (uni) - 11
ph (tribox) - 11 ph (tribox) - 12,5
Gips
(lösung) (abgebunden)
ph (uni) - 6-7 ph (uni) - 7-8
ph (tribox) - 6,5 ph (tribox) - 7
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Schlussfolgerung Beim absinken des Ph-Wertes durch Karbonatisierung (Kalk), Kristallisation (Gips) oder Hydratation (Zement), unter ph 10,5 und anwesenheit von feuchte, hebt sich die Passivierung (Schutz) auf. Dadurch kann es infolge von Korrosion des Bewehrungsstahls zu (Rost-)Sprengdruck führen, da Rost ein höheres Volumen (2,5 Fach)wie Stahl/Eisen besitzt. Kalk: Bei frischem Kalkmörtel ist die Passivierung (ph 11) noch gegeben. Nach der Erhärtung durch Karbonatisierung verliert der Kalkmörtel sein basisches Milieu (absinken des Wertes auf ph 6,5), und die Passivierung geht verloren. Erhärteter Kalkmörtel weist zudem eine hohe Porosität auf (im vergleich zu Zementmörteln), und feuchte sowie Luft kann an den Stahl gelangen und es zur Korrosion kommen. Zement: Der Zement weist einen Wert von ph 11 auf, ist somit leicht basisch und hat damit eine gewisse Passivierung. Durch den Erhärtungsprozess von Zement entsteht Zementstein (Kalziumhydroxid), durch diesen Prozess wird das basische Milieu erhöht (ph 12,5), was eine höhere Passivierung zur folge hat. Durch feuchte und Kohlendioxid kommt es nach und nach zur Karbonatisierung in den Randschichten des Zementsteins, was die wirksame Deckung verringert. Erreicht die Karbonatisierung den Stahl und ist feuchte vorhanden, korrodiert (rostet) der Stahl; Risse und Abplatzungen können die folge sein. Bei Verarbeitung zu Beton kann die Dauerhaftigkeit der Passivierung verlängert werden durch: -
wahl der richtigen Expositionsklasse ausreichende Betondeckung gute Nachbehandlung gute Verdichtung evtl. zusätzlich konstruktiven Schutz ausreichende Betonqualität
Durch Wahl einer besseren Betonqualität wird die Karbonatisierte schicht in einer vordefinierten Zeit geringer. Desweiteren ist Zement bei der Verwendung im Altbau gesondert zu beachten, da es im zusammenhang mit Sulfationen (im Altbau häufig zu finden) zu Sulfattreiben mit entsprechenden Schäden führen kann. Gips: Bei Gipsmörtel, erhärtet (ph 7) aber auch frisch/erneut durchfeuchtet (ph 6,5), ist keine Passivierung gegeben. Zum anderen enthält frischer oder erneut durchfeuchteter Gipsmörtel gelöste Sulfate, welche bei dem Stahl zu Korossion führen. Deshalb muss der Stahl in verbindung mit Gipsmörteln durch Verzinkung oder einer Kunststoff-Ummantelung geschützt werden.
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„Wechselwirkung“ der Bindemittel mit Kupfer, Aluminium und Blei Aluminium: Chemische Beständigkeit Gegenüber Einflüssen der Atmosphäre ist Aluminium beständig, durch die Bildung einer natürlichen Patina. Die natürliche, graugetönte und dichte Oxidhaut verstärkt sich im Laufe der Zeit, wodurch die Schutzwirkung noch erhöht wird: bei evtl. Verletzungen bildet sie sich unverzüglich neu. Die undurchdringliche Oxidschicht macht reines Aluminium sehr korrosionsbeständig, dies kann durch Legierungen oder durch Eloxieren noch weiter Verbessert werden. http://www.klempnerhandwerk.de/
Durch Legierungen wird die Festigkeit meist erhöht, die Korrosionsbeständigkeit dagegen erniedrigt. Quelle: Nachschlagebücher für Grundlagenfächer Chemie
Blei: Blei ist korrosionsbeständig, jedoch Alkalien aus frischem Beton oder Mörtel wirken aggressiv auf Blei. Deshalb ist Blei vor Alkalien zu schützen.
Dieser Schutz kann durch einen porenfreien Bitumenanstrich oder eine Abdeckung mit Dachpappe, Kunststoff-Folie oder Glasvliesbahnen erfolgen. Selbst bei abgebundenem Beton können Alkalienausschwemmungen vorkommen, wenn Feuchtigkeit eindringt. http://www.klempnerhandwerk.de/
Kupfer:
Die bisherigen Beobachtungen und Versuche zeigen, dass bei direktem Kontakt von Kupfer mit Gips, Kalkmörtel und Beton praktisch keine Korrosionserscheinungen auftreten. Nur durch Korrosion verursachte Schadensfälle aus der Praxis sind nicht bekannt. Bei chloridhaltigem Beton tritt bei gleichzeitiger Verlegung von Kupfer und Stahl eine verstärkte Korrosion bei Stahl auf, während das Kupfer nicht angegriffen wird. Werden bei Mörtel und Beton Zusätze verwendet (z. B. Schnellbinde- oder Frostschutzmittel) so muss für jeden Einzelfall festgestellt werden, ob sie aggressive Stoffe enthalten und ob diese Stoffe bei Kupfer Korrosionserscheinungen hervorrufen können. Betonzusatzmittel, die Amine (von Ammoniak abgeleitete organische Basen) oder Ammoniak enthalten, können bei Kupfer Korrosion verursachen, da es bei Gegenwart von Sauerstoff aufgrund der Komplexsalzbildung angegriffen wird. http://www.kupfer-institut.de
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Messung der Karbonatisierungstiefe
Erhärtung durch Hydratation und Karbonatisierung (Kalk-Zementmörtel)
Erhärtung auschleisslich durch Karbonatisierung (Kalkmörtel)
Herstellen des Mörtels: 1. Kalkputz -
es wird ein Kalkputz hergestellt im Mischungsverhältnis 1: 3(1 RT Kalk zu 3 RT Sand)
-
nun wird die erstellte Mörtelmasse auf den Untergrund(Porotonziegel) aufgebracht
-
die Karbontisierungstiefe wurde nach 4 Wochen gemessen
2. Kalkzementputz -
es wird ein Kalkzementputz hergestellt im Mischungsverhältnis 3:1: 12(3 RT Zement zu 1 RT Kalk zu 12 RT Sand)
-
nun wird die erstellte Mörtelmasse auf den Untergrund(Porotonziegel) aufgebracht
-
die Karbontisierungstiefe wurde nach 4 Wochen gemessen
Ergebnisse am 9.1.2008(nach 4 Wochen): -
bei beiden Versuchsmörteln wird eine frische Bruchfläche geschaffen
-
nun wir diese mit destillierten Wasser benetzt
-
Danach mit dem Indikator( Phenolphthalein )besprüht
-
Phenolphthalein hat einen Umschlagbereich von pH-Wert 9, liegt der pH-Wert oberhalb von 9 zeichnet sich eine rot bzw. Violette Schicht, am zu untersuchenden Baustoff(Bruchstelle), ab
-
Die karbonatisierte Schicht zeigt keine Verfärbung durch den Indikator an
-
liegt der pH-Wert unterhalb von 9 wird keine Verfärbung sichtbar, somit ist der Baustoff erhärtet
-
mit dem Zollstock kann die Tiefe der karbonatisierten Schicht messen
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Karbonatisierungsvorgang:
Ca(OH)2 + H2O + CO2
CaCO3 + 2H2O
Der Richtwert für diesen Vorgang ist ca.1mm Putzschichtdicke pro Tag. 1. Kalkputz
-
-
es ist eine Karbonatisierung von ca. 3 - 4 mm erkennbar (durch die im Labor vorherschenden Bedingungen [XC1] ist der Kalkputz, trotz der ausreichenden Standzeit – siehe Richtwert -, noch nicht vollständig durchkarbonatisiert) die dünne rosa Schicht ist die nicht karbonatisierte Schicht
Der Kalkputz erhärtet auch durch seine höhere Porosität, gegenüber dem Kalkzementputz, schneller. Der Kalkputz erhärtet ausschließlich durch Karbonatisierung (Oberflächenprozeß). Im nicht erhärteten Zustand ist es eine Base(pH-Wert 12-13) im harten Zustand ein salz(pH-Wert 7-8), der Kalkputz ist also fast vollständig Durchkarbonatisiert. 2. Kalkzementputz - im oberen Bereich wird eine ca.1 mm dünne farblose Schicht(karbonatisiert) sichtbar - Der Kalkzementputz erhärtet durch Karbonatisierung und Hydratation. Bei dem Kalkzementputz ist das Gefüge etwas dichter als beim reinen Kalkputz und ist deshalb nur ca.1mm an der Oberfläche karbonatisiert. Die Karbonatisierung begann nach dem Erhärten des Zementanteils durch hydratation, da der Erhärtungsprozess durch hydratation schneller als durch karbonatisierung stattfindet.
Funktionstest Profometer Geräte
- Profometer – Bewehrungssucher (Stahl) - Punktsonde - Tiefensonde - Eichprüfkörper
Versuchsbeschreibung An einem geeichten Prüfkörper werden je 15 Messungen vorgenommen. -mit einer Punktsonde (C 30 mm, 60 mm und 90 mm) -mit einer Tiefensonde (C 60 mm und 90 mm) Die Sonden werden langsam über den Prüfkörper gefahren, bis ein Ton zu hören ist. Dieser Ton gibt an das ein Bewehrungsstahl gefunden wurde. Auf dem Display wird die Tiefe (C) in mm angezeigt. Der angezeigte Wert wird manuell über einen Tastendruck abgespeichert.
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Das Profometer wurde so eingestellt, das mehrere Messungen erfolgen und nach Abschluss eine Statistik der vorgenommenen Messungen angezeigt wird (Mittelwert). Der gemittelte Wert verringert die Gefahr von Messfehlern.
Ergebnisse der Messungen C = Betondeckung Mittelwert/min/max in mm
n = Anzahl Messungen fettgedrucktes = geeichter Wert am Prüfkörper
C = 30mm mit Punktsonde n = 15
Mittelwert = 30
min/max = 30/30
C = 60mm mit Punktsonde n = 15
Mittelwert = 63
min/max = 60/68
C = 90mm mit Punktsonde keine Werte erhalten C = 60mm mit Tiefensonde n = 15
Mittelwert = 68
min/max = 67/68
C = 90mm mit Tiefensonde n = 15
Mittelwert = 106
min/max = 102/110
Auswertung Die Messungen mit der Punktsonde ergaben; -
das bei C = 30mm die ermittelten Werte genau sind, jedoch bei C = 60mm bereits Ungenauigkeiten aufweisen, bei C = 90mm keine Werte mehr ermittelt werden konnten.
(Mittelwert = 30) (Mittelwert = 63)
Messungen mit der Tiefensonde; -
bei C = 60mm sind ungenau, (Mittelwert = 68) und bei C = 90mm sind die ermittelten Werte ebenfalls ungenau, (Mittelwert = 106) jedoch mit einer geringerer Differenz; betrachtet man jedoch den Wert bei min/max (102/110), so sind größere Schwankungen bei den einzelnen Messvorgängen zu erkennen.
Bei Untersuchungen an einem Betonprüfkörper stellten wir 2-3 Stähle fest, welche nicht parallel zu den Betonkanten verlaufen möglich ist auch das ein/oder 2 stähle nicht gerade sondern gebogen hineingelegt worden.
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Schlussfolgerung Als Verfahren in der Bauwerksdiagnostik, ist das Protometer sehr gut geeignet um zerstörungsfrei und mit relativ wenig Aufwand die Lage und Tiefe von Bewehrungsstählen zu ermitteln. Der Durchmesser* von den gefundenen Stählen lässt sich ebenfalls ermitteln, bei dem von uns verwendetem Gerät ist dies jedoch nur orientierend möglich, da wir bei mehrfachem Messen leicht unterschiedliche Ergebnisse bekamen.[ * http://www.proceq-europe.com/de/products/profometer5.php ] Um den Durchmesser der Verwendeten Stähle genau bestimmen zu können, sollte man den Stahl an mind. einer Stelle, durch Stemmen, freilegen. Unsere Messungen ergaben, dass die Punktsonde nur bis zu einer gewissen Tiefe (≈ C = 60mm ) verwendet werden kann und man danach eine Tiefesonde verwenden muss.
http://www.proceq-europe.com/de/products/pdf/Checking%20Concrete%20Cover%20During%20Construction_d.pdf
Bei Messungen an einem Beton-Probekörper, stellten wir fest , das sich die Ermittlung von Lage und Anzahl vorhandener Bewehrung, ohne jeglichen Anhaltspunkt, als schwierig gestaltet. Um genaue Ergebnisse zu erzielen ist es ratsam vorhandene Bewehrungspläne bei Untersuchungen mit einzubeziehen. Messungen an mehren Stellen und ein gewisses Maß an Erfahrung mit dem Gerät sind von Vorteil um genaue Ergebnisse erzielen zu können. Praktische Bedeutung dieses zerstörungsfreien Prüfverfahrens -
orten von Bewehrung (Matten, Stäben, Bügeln) mit Lage, Anzahl, Tiefe, Verlegerichtung Ermittlung der Betondeckung (ob diese ausreichend ist) [siehe Mindestbetondeckung *] Durchmesser Bestimmung (orientierend, in unserem Fall)* Überprüfung auf Fachgerechte Ausführung (bzw. aufspüren von Mängeln) Kontrolle bei Bauabnahme Beurteilungsgrundlagen für Sanierung
Ebenfalls lässt sich die Dauer bzw. das Vorhandensein der Passivierung (Schutz) von Bewehrung, ermitteln/nachweisen. Hierzu sind jedoch mehrere Daten, wie Betondeckung, Herstellungsdatum, verwendeter Beton sowie ein Karbonatisierungstest (mit Phenolphtalein), notwendig.
http://www.proceq-europe.com/de/products/pdf/Checking%20Concrete%20Cover%20During%20Construction_d.pdf
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*
Die Mindestbetondeckung (Cmin) bezeichnet die Überdeckung des Bewehrungsstahls durch Beton. Eine Mindestbetondeckung ist aus mehreren Gründen notwendig. Sie dient zum einen der Sicherung des Verbundes zwischen Bewehrung und Beton. Zum anderen schützt sie die Bewehrung vor Korrosion (Rosten—und dadurch Gefahr der Zerstörung durch Sprengdruck) und gegen Brandeinwirkungen (Hitze). Die Mindestbetondeckung ist abhängig vom Stabdurchmesser des Bewehrungsstahls und der Expositionsklasse.
Funktionstest Feuchtemessung CM- Gerät und IR-Waage Um bei einer Sandmenge von 500g auf eine Masse feucht von 8% zukommen haben wir 40g Wasser zugeführt was zu einer Gesamtmasse von 540g führt. Versuchsbeschreibung: 1.CM- Verfahren: Das CM-Verfahren ist ein Oberflächenprüfverfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes insbesondere von mineralischen Materialien wie Beton, Estrich, Putzen usw. Nach der Entnahme und sorgfältigen Zerkleinerung des zu prüfenden Materials wird eine genau abgewogene Menge in das CM-Gerät gefüllt und trockenes Kalzium-Carbid, welches sich in einer Glasampulle befindet, hinzugegeben, ebenso drei genormte Stahlkugeln. Nachdem Verschluss der Druckflasche wird die Glasampulle durch kräftiges Schütteln des CM-Geräts durch die darin befindlichen Stahlkugeln zerstört und das Carbid freigesetzt. Durch die danach ablaufende chemische Reaktion des KalziumCarbids (es entsteht Acetylengas) steigt der Druck im CM-Gerät an. Über ein an der Druckflasche montiertes Manometer kann der Druck abgelesen werden. Die Größe dieses entstehenden Gasdrucks ist ein Maß für die auf der Oberflache der Materialprobe befindliche Feuchtigkeit (je mehr Feuchtigkeit, desto höher der entstehende Druck). Die Feuchtemessung mit dem CM-Gerät nach DIN 18365 entspricht den anerkannten Regeln der Technik (kein gerichtsrelevantes Verfahren!). Besonders bewährt hat sich das CM-Verfahren bei folgenden Stoffen: • mineralische Baustoffe, • alle Stoffe, die selbst nicht mit Calciumcarbid reagieren und sich gut zerkleinern lassen, • Salze und Mineralien sowie • Brennstoffe. Die Carbidmethode beruht auf dem Prinzip, dass trockenes Carbid mit Wasser unter Bildung von Acetylengas reagiert, es läuft folgende chemische Reaktion ab: CaC2 + 2H2O
Ca(OH)2 + C2H2
2. IR-Waage: Die Infrarot Waage ist ein Labor Verfahren was die Gesamtfeuchte der Probe ermittelt. Sie vereinfacht die Arbeit erheblich da es nicht mehr notwendig ist die Arbeitsschritte wie Probeneinwaage, Probenerwärmung, Rückwägung und Berechnung der Gewichtsdifferenz durchzuführen. Bei der Erwärmung handelt es sich um eine Absorptionstrocknung, bei der die Probe elektromagnetischer Strahlung aus dem Bereich des infraroten Wellenlängenbereiches ausgesetzt wird. Die Messzeit beträgt je nach Probe ca. 5 bis 50 min. Hat die Masse eine konstante Feuchtigkeit erreicht (bei einer Temp. von 105 C°) wird die Messung automatisch beendet. Es kann immer nur 1 Probe getestet werden. John ; Martick ; Grüttner
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Ergebnisse der Messungen: 1. Messung mit dem CM-Gerät
Mit der Pendelwaage wurde eine Probemenge von 10g abgewogen. Mit dieser Probe wurde dann, nach dem in Punkt 1 aufgeführten Schritten verfahren. Das Manometer zeigte einen Druck von 0,77 bar an was auf der Anzeigetafel des CM-Gerätes als 0,8 einzuordnen war. Aus dem Druck von 0,8 bar, und der Probemenge von 10 g lässt sich eine Feuchte von 8 M-% feststellen. Die Messung mit einer zweiten Waage (Digital) ergab das die Probe 10g wiegt. Diese zweite Messung der Probe war notwendig, da es mit der Pendelwaage zu einer Ungenauigkeit von bis zu 2 g kommen kann. Dies hängt mit der Ungenauigkeit des Ablesens zusammen. 2. Messung mit der IR-Waage Auf dem Ausdruck der IR-Waage wurde folgendes abgelesen: -
Temperatur des Trocknens 105 C Zeit 3min. 30 sec. Masse Prozent 7,2 entspricht 0,19g Wasser in 2,83g Sand
Bei der Messung mittels des CM Gerätes kamen 8% Masse feucht heraus (aufgerundet). Die IRWaage zeigte einen Wert von 7,2 % an; dieser Wert liegt etwas unterhalb des CM –Wertes. Dies liegt daran, das dieses Wasser nicht in der kurzen Zeit komplett in das Korn eindringen konnte. Das Genauere der beiden Verfahren ist das IR-Verfahren. Die Werte unserer Proben lagen jedoch dicht beieinander, eine größere Ungenauigkeit des CM- Verfahren wäre aufgetreten, hätte die feuchte genug Zeit gehabt sich in das innere des Korns Einzudringen. Eine weitere Ungenauigkeit des CM Gerätes stellt die Pendelwaage dar. Diese Ungenauigkeit kann durch die Verwendung einer geeichten, digitalen Waage minimiert werden. Da wir die Probe selbst angemischt haben, können wir eine Verfälschung der Ergebnisse durch Anhydrit-bildung (ab 105°C) ausschliessen. Anwendungsbereiche 1. CM- Verfahren: Direktes Baustellenverfahren was eine Schnelle erste Diagnose hinsichtlich der Belegreife von Oberflächen erlaubt z.b. Putze, Estriche, Fließen, Beläge mit Naturstein Platten. Das Verfahren ist schnell durchzuführen und gibt einen Relativ genauen Wert der Oberflächenfeuchte weiterhin ist es nicht so teuer wie eine IR-Waage jedoch ungenauer. Allerdings entspricht es den anerkannten Regeln der Technik und ist somit für Baustellen ausreichend. Ist ein Baustellenverfahren und wird nur orientierend eingesetzt für Einzelbestimmungen, z. b . zum Prüfen von Putz- und Estrichbelägen eingesetzt.
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2. IR-Waage: Dieses Verfahren ist genauer, da es die Gesamtfeuchte misst. An historischen Gebäuden ist dieses Verfahren zu empfehlen. Da meist Bruchstücke vorhanden sind und dieses Gerät präziser ist. Bei Rechtssprechungen ist dieses Gerät auch zu empfehlen. Weiterhin kann es durch Bohrungen auch tiefere Proben genauer Analysieren. Beide Verfahren sind nicht zerstörungsfrei auszuführen jedoch schont die IR-Waage die Substanz und ist wesentlich präziser. Ist ein Laborprüfverfahren mit dem man viele Einzelbestimmungen genau auswerten kann. Es ist nicht so Zeitaufwendig wie die CM - Messung.
Härteuntersuchung an Leitungswasser Ermitteln Sie die Gesamthärte (GH) und Karbonathärte (KH) von Gothaer Leitungswasser durch Titration mit 1/10n – HCL bzw. durch Teststäbchen. Informieren Sie sich in ihren Unterrichtsnitschriften über die Prüfverfahren und deren praktische Bedeutung (Kalksinter, lösende Korrosion). Bestimmen Sie das Messergebnis in °D und stufen Sie es in die Härtegrade ein.
Gesamthärte Als Härte eines Wassers wird sein Gehalt an Erdalkaliionen (Salze) bezeichnet, die werden von Regenwasser bei der Durchdringung des Bodens aus Gesteinen ausgewaschen. Die in Wasser gelöste Kohlensäure wandelt bei Kontakten mit kalkhaltigem Gestein das Calciumcarbonat in wasserlösliches Calciumhydrogencarbonat um. Auch andere Erdalkaliverbindungen, wie Calciumsulfat (Gips) lösen sich in geringem Umfange in Wasser und tragen zur Erhöhung der Wasserhärte bei. Die Größe der Wasserhärte wird also von den geologischen Gegebenheiten der Versickerungs- und Quellgebiete bestimmt. Die Werte der Wasserhärte unterscheiden sich daher regional sehr stark. Während man im Schwarzwald in Gegenden mit einem Gesteinsuntergrund aus Granit oder Gneis Wasser mit 1 - 2 °d findet, können Quellen in kalk- und gipsreichen Gebieten, wie im mittleren Muschelkalk Württembergs bis 100 °d und mehr erreichen, wobei allgemein zu Zeiten geringen Niederschlags die Härte noch zunimmt. Beim Kochen harten Wassers fällt der Teil der Calciumsalze, der als Hydrogencarbonat vorliegt, als Calciumcarbonat (Kesselstein) aus, da die Hydrogencarbonate nicht hitzestabil sind. Diesen Teil der Härte, der durch Kochen entfernt werden kann, bezeichnete man als Carbonathärte. Der andere Teil der Härte wird als Nichtcarbonathärte bezeichnet, derren Ionen nicht durch Kochen ausgefällt werden können. Die Summe beider Härten ergibt die Gesamthärte. Weiterhin teilt sich die Gesamthärte in Temporäre Härte (verschwindet beim Erhitzen) und Permanente Härte (bleibt beim Erhitzen bestehen)
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Härtegrade
Art des Wassers
0 - 4 °d
Sehr weich
4 - 8 °d
weich
8 - 12 °d
mittelhart
12 - 18 °d
ziemlich hart
18 - 30 °d
hart
30 °d und höher
sehr hart
Die Gesamthärte des Wassers ist die Summe der Konzentrationen der im Wasser gelösten Salze des Kalziums Ca 2+ und Magnesiums Mg 2+. Anfang des 20 Jahrhunderts einigte man sich in den führenden europäischen Ländern auf einheitliche Bezugsgrößen für die Wasserhärteberechnung, die Härtegrade °d (H). 1°d (H) = 10 mg Ca O/l 1°d (H) = 7,19 mg Mg O/l Versuchsbeschreibung: Härtebestimmung durch Titration mittels Digitalbürette. Das Gerät wird so lange heruntergefahren bis Keine Luft bzw Luftblase mehr vorhanden ist. Danach wird das Gerät auf 0 gestellt. 100 ml Wasser werden mit einem Messzylinder abgemessen und in einem Messbecher gefüllt. Der Probe werden 3 Tropfen Metylorange zugesetzt und gut verührt. Nun wird 10 % HCL Lösung zu titriert bis der Indikator von gelb ( ph > 4,3 ) nach orange-rot ( ph < 4,3 ) umzuschlagen beginnt. Ein besseres Ablesen wird durch ein weißes Blatt als Unterlage garantiert. Unsere 1 Messung ergab einen wert von 1,01 die 2 Messung 0,99 was zu einen mittelwert von 1,0 Führt. Dieser Meßwert wird mit 2,8 multipliziert und man erhält den Härte grad 2,828 d H was heißt das das wasser sehr weich ist. Da 1 ml der Säure 2,8 mg CaO entspricht muss man den Abgelesenen wert multiplizieren.
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Baustellenverfahren (Carbonathärtetest C20) Carbonathärte: Testbesteck zur Bestimmung der Carbonathärte 1.) 2.) 3.) 4.) 5.) 6.) 7.)
Prüfröhrchen mehrmals mit der Wasserprobe ausspülen, dann bis zur Ringmarkierungfüllen. Leitungswasser Messbecher 5 ml abmessen einen Tropfen Indikator p hinzugeben und schütteln -> Rotfärbung ist nicht vorhanden also einen Tropfen Indikator m hinzugeben und schütteln nun die Lösung aufziehen -> höher als 0 -> nun bis 0 herunterdrücken Färbung rot wird erkennbar -> ablesen des Skalenwertes 1.Messung 3,6°dH ; 2.Messung 3,8°dH; Errechneter Mittelwert von 3,7°dH
Bestimmung der Gesamthärte (H 20 F):
1) grün bedeutet 0°dH (Färbung geht wieder von rot nach grün) 2) Indikator H20F -> rote Farbe bis Grünfärbung 3) 1.Messung 3,6°dH; 2.Messung 3,8°dH, Mittelwert 3,7°dH Aus beiden Verfahren geht heraus, daß es sich bei dem von uns geprüften Wasser um sehr weiches Wasser handelt. Praktische Bedeutung -
-
Bei der lösenden Korrosion wird der Kalkmörtel zwischen den Fugen der Steine aufgelöst und die vorhandene Bausubstanz wird zerstört weiches Wasser kann mehr Bestandteile aufnehmen und somit zu lösender Korrosion führen, also Kalk im Bauteil oder Kalkmörtel zwischen den Fugen der Steine auflösen und somit die vorhandene Bausubstanz zerstören diese aus dem Erdreich oder der Konstruktion gelösten Mineralien fallen an der Innenseite des Bauwerks bei Erwärmung(nicht erst Verdunstung) als Kalksinter aus in der Baupraxis muß also geprüft werden wo Wasser eindringt daraus lassen sich dann die Instandsetzungsarbeiten ableiten(z.b. Fugenabdichtung, horizontale Abdichtung)
des weiteren: - muß eine Gefahreneinschätzung für Bauwerke festgelegt werden - der Planer muß eine Expositionsklasse für das Bauwerk festlegen - diese beschreibt die zu erwartenden Umwelteinflüsse - vor Baubeginn ist eine Untersuchung des pH-Wertes notwendig - je saurer das angreifende Wasser oder der Boden ist, desto aggressiver ist auch der Angriff - ab einem pH-Wert >6,6 die Wässer nicht aggressiv, also im basischen Bereich - die Aggressivität steigt mit fallendem pH-Wert John ; Martick ; Grüttner
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Quellen/Hilfsmittel: -
Unterrichtshefter Internet Dateien des Fachlehrers ausgehändigte Dokumente zu vereinzelten Verfahren
Selbständigkeitserklärung Hiermit versichern wir, dass wir die vorliegende Arbeit selbständig und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Qellen/Hilfsmittel angefertigt haben. Alle Stellen, die wörtlich oder sinngemäß aus veröffentlichten und nicht veröffentlichen Schriften entnommen sind, sind als solche kenntlich gemacht. Die Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner anderen Institution vorgelegen.
Gotha, 13.12.2007 __________
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John, Lars
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Martick, Daniel
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