HOLZ 2

WERKSTOFFE
ALGEMEIN .......................................................................................................................................... 1
Natursteine ............................................................................................................................................ 1
BETON ................................................................................................................................................. 4
HOLZ 1 ................................................................................................................................................. 5
HOLZ 2 ................................................................................................................................................. 6
ALGEMEIN
-
Eigenschaften Werkstoffe: Farbe, Struktur, Textur (Oberfläche)
Struktur, Textur folgt: Verarbeitung und Bearbeitung
Gestalt, Konstruktion: Bindung eines Stoffes, Fügen eines Stoffes
Bauphysik: die Anforderungen die man an ein Bauteil stellt FOLGE: Bauteil muss Anforderung
erfüllen
- Bauteil muss sich vor Witterung schützen (z.B. Abdichtung gegen Wasser, Abd. Gegen Wasser,
Abd. Gegen Wasserdampf
- Gestaltungsaspeckte der Werkstoffe:
1.Natursteine: Marmor, Granit, etc.
2.Beton
3.Bindemittel: Leim, Zement (bei Beton), Kalke, Gips
4.Wandbausteine: Ziegel
5.Holz: Eichenholz, Fichte, Buche
6.Stahl und Glas
Natursteine
- Festigung eines Stoffes/Tragwerks abhängig von: Druckkräfte(werden von Baugrund gehalten) und
Zugkräfte (mit Auflager in den Baugrund geleitet)
- Gesteinsarten, Gesteinsgruppen:
- Trockenmauerwerk: Gesteinsmaterial wird aufeinander geschichtet; Querschnitt trapezförmig; pro
Stein mind. 3 Auflager
- Bearbeitete Steine: bessere Lager, die Dicke bleibt gleich
- Genau bearbeitete Steine
- Stabilität der Wand abhängig vom Eigengewicht
- Freistehende Wände: Resultierende muss die Grundfläche schneiden
- Mörtel: Stabilität durch Bindemittel
- Fuge rückt in den Vordergrund
- Ansichtsfläche mit Putz begleitet FOLGE: Witterungsschutz (Wasser läuft schneller ab, kann nicht
aufgesaugt werden)
- FOLGE: Naturstein ist heute ungeeignet: hat gute Wärmeleitung, hoher Materialaufwand
- Mehrschalige Wandbauteile:
- Glyptothek: außen Mauerwerk, innen Ziegelsteine FOLGE: Ziegelschale steht mit NatursteinMauerwerk-Gefüge im Verbund
- Heutige Wand: Innenschale = Ziegelmauer
- Außenseite Wärmedämmung, Freiraum, Naturstein, Vertikale Lasten werden von einen Fundament
gemeinsam aufgenommen
- Horizontale Lasten werden in das Mauerwerk geleitet
- Bsp.: Naturstein vor einer massiven Wandstruktur werden an die Wand gehängt
- Platten dahinter Stahlkonstruktion (vor allem in Großstätten gebraucht wegen Platzeinsparung)
-
-
-
Naturstein in Gadionen (Stahlkörper= Drahtkorb)
Stahlbeton, Wärmedämmung, Stahlbeton mit eingelagerter Natursteinwand (darüber betoniert)
Bei Fundament: Bündigkeit zwischen Fenster und Außenwand
Bruchsteinmauerwerk als Wandhülle: 1.erstellen einer Skelettstruktur 2.Wand mit dünner
Ziegelwand von Innen
Natursteine:
BILD EINFÜGEN:
Magmatite: 95%
Sedimente: 1%
Metarmorphite: 4%
Textur: Gestaltung der Oberfläche
Struktur: geht in die Tiefe
Magmatite: molekulare Bindung (feste, dicht Bindungen)
Sedimente: Bindung durch Bindemittel mit unterschiedlichen Eigenschaften
Mineralien: Molekularketten mehrere Elemente: Feldspat, Hornblende,…..
Gesteine: wenn Magma langsamer erhärtet gibt es größere Kristallstrukturen
Je fester ein Gestein desto besser ist es zu bearbeiten
Polierfähigkeit eines Gesteins abhängig von Dichte und Porosität
Steinschnitt: mit dem Lager, gegen das Lager geschnitten
Gesteinsarten:
Marmor: Sediment, Paragestein: weiße kristalline Körnung, sehr fein zu bearbeiten, gute Bindung
der Körner (molekulare Bindung), kann transluzent sein (lichtdurchlässig), entsteht aus
Metamorphose aus kalkhaltigen Sedimentgestein
Gneis: Ausgangsgestein: Granit, nicht wie Granit amorph sondern gerichtet, Unterscheidung: ortho
Gneis, para Gneis
Schiefer: platten Struktur, geschichtete Struktur
Granit: Tiefengestein, Zusammensetzung: Feldspan, Quarz, Glimmer, beständiges Gestein,
wetterfest, uneingeschränkt einsetzbar im Hochbau
Basalt: grau, schwarzes Ergussgestein, besteht aus Augit, dicht u. richtungsloses Gefüge, wetterfest,
hohe Druckfestigkeit, extrem schwer zu bearbeiten
Sandstein: Trümmergestein, besteht aus 0,02-0,2mm Quarzkörner, zementiertes Bindemittel, (rot,
gelb, braun, grün), Festigkeit, Wasseraufnahmefähigkeit, Frostbeständigkeit abhängig vom
Bindemittel, geringe Abriebfestigkeit (daher guter Bodenbelag)
Kalkstein: chemisches Ablagerungsgestein, bildet sich ursprünglich im Wasser, besteht aus
Kaltiumbonat, (gelb, graubraun, rot, weiß), geringe Chemikalienbeständigkeit
- Gesteinsgruppen: 1.:Erstarrungsgestein (Magmatite):
a) Tiefengestein (Plutonite): -Auskristallisation in Erdkruste
- allmähliche Abkühlung FOLGE: gleichmäßiges, richtungsloses, dichtes
Gefüge
- je nach Zusammensetzung der Mineralien: Granit, Diorit, Gabbro
- hohen Druck- und Verschleißfähigkeit
- Granit: Felspart, Quarz: härtestes Mineral, grau, milchig Glimmer:
schwarz milchig
- Granit ist amorph daher keine Lagerstruktur
b) Ganggestein (Mikroplutonite) : -bildet sich innerhalb der Erdkruste durch
Einfliesen von dünnflüssiger Lava in Gesteinspalten
- Struktur ähnlich Tiefengestein allerdings durch schnellere Abkühlung
unregelmäßige Kristallisierung
- können Einsprenglinge enthalten
- Bsp.: Pegmatite, Aplite, Lamprophyre
- porphyre Struktur
c) Ergussgestein (Vulkanite): - schnelle Abkühlung FOLGE feinkrsitalline
Struktur bzw. fast keine
- teilweise Aufschmelzen der umliegenden Gesteine FOLGE: stark
differenzieret Erscheinungsformen
- Bsp.: Diabas, Basalt (im Strafenbau verwendet, schwarz) Rhyolit
2.:Ablagerungsgesteine (Sedimente):
a) Klastische Sedimente: - Entstanden durch Ablagerung, Verwitterung
- bestehen aus mechanisch zertrümmerten Teilchen des Ausgangsgesteins
- je nach Partikelgröße Unterscheidung: Brockengesteine (>2mm) ,
Sandsteine (2-0,02mm), Tongesteine (<0,02mm)
- Bsp.: Sandstein viele kleine Körnchen gleicher Größe untereinander
gebunden durch Kalk, Tone (Gemisch aus Kalk und Felspatt) mit Wasser
gebunden das danach entzogen wird, Verwendung: Ornamente
b) Chemische Sedimente (Biogene): - besteht aus Kalk (Korallen), chemische
Reaktion mit anderen Gesteinen durch Druck verfestigt
-sind Niederschläge
- Bsp.: Kalkstein, Muschelkalk, Travertin
- Anwendung: Innenausbau (wegen vielfältigen Strukturen)
- bilden sich durch Ablagerung, Verwitterung und Abtragung älterer Gesteine
(siehe oben)
- werden durch Wasser, Gletscherbewegung forttransportiert und als Geröll, Kies,
Sand wieder abgelagert = sie wurden sedimentiert
- häufig Fossilien (Pflanzen, Tiere)
- Auflastdruck über Sedimente sorgt für Zusammenpressen der Einzelnen
Teilchen
- Zementation durch Wasser mit Bindemitteln (Quarz, Ton) versetzt
- Verfestigung der Sedimente = Diagenese
- Bsp.: Jura Kalk: Ablagerungen, Senken, Muschelkalk, Kalkpuff: porös, große
Lufteinschlüsse, nicht polierbar
3. Umwandlungsgestein (Metamorphite):
a) Orthogestein (aus Magmatite)
b) Paragestein (aus Sedimenten)
- gehen aus bestehenden Gesteinen hervor: abgelagert und neu gebildet,
aufschmelzen einer festen Masse
- bilden sich unter hohen Druck, Temperaturen und chem. Einflüsse
- nahezu holraumfreie Gefüge
- starke Textur oder deutliche Schichtungsmerkmale
- wichtige Umwandlungsgesteine: Schiefer, Marmor, Gneis
- Quarzit: neu aufgeschmolzener Quarz
BETON
- Beton ist ein aus Wasser , Kies/Sand und Zement künstlich hergestelltes, beliebig formbare
Gesteinmasse
- Normalbeton ein m³: 2000kg Kies, 250-400kg Beton, 150kg Wasser
- Eigenschaften:
- Wasserundurchlässigkeit, Druck- und Zugfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verarbeitung können alle
speziell auf die Anforderungen des zu erstellenden Bauteils abgestimmt werden
- Beton in gesamten Bauwesen traditionellen Anwendungsbereich
- Mergel: Ausgangsprodukt des Zements
- Unterscheidung: Mörtel – Beton
- Bei Zement: Reaktion mit Wasser FOLGE: nadelartige Kristallbildung FOLGE: Struktur entsteht
FOLGE Verfilzung
- Zement: Hydraulisches Bindemittel für Mörtel und Beton
- Verbindung von: Kalzium-, Aluminium-, Eisenoxid
- Kalk + Ton brennen FOLGE: Zementklinker dann fein mahlen FOLGE: Zement (Klinkergranulat)
- Hydration= Abbinden, Aushärten
- Nennwert= Festigkeit des Betons
- Zementwert(kg)= Wasserzementwert (beschreibt das Verhältnis der Wassermenge (in kg)zum
Zementgewicht in Prozent)
- Mörtel: Bindemittel, Wasser, Sand
- Bei Werksmörtel: Gemisch aus Kalk und Zuschlägen (auf Bauselle mit Wasser vermengt)
- Kann Schall- Wärme- und Brandschutz verbessern
- Maurermörtel: sorgt für schub- und druckfeste Verbindung
- Putzmörtel: schütz als dünner Belag Decke und Wände vor Witterung und mechanischen
Beanspruchungen
- Zuschläge für Mörtel und Beton: Kies, Sande (Unterschiede in deren Strukturierung)
- z.B. Material mit geringer Dicht (Pläton) verringert die Dichte des Betons/Mörtels
- Sieblinien: Prozentualer Anteil einer bestimmten Korngröße (insgesamt 3 Sieblinien)
- Betonarten:
- Ortbeton= wird an Ort verarbeitet
- Fertigbeton:
- Transportbeton: muss innerhalb von 12 Stunden verarbeitet werden
- Stahlbeton: Beton mit Stahl Bewährung: Stahl übernimmt hier die Zugkräfte(Druckkräfte übernimmt
der Beton)
- Sperrbeton: Zusätze sodass er wasserundurchlässig ist (beinahe)
- Wakuumbeton: auf frische Betonfläche wird Folie gelegt und Luft abgesaugt FOLGE: ebene Fläche
- Pumpbeton: wird durch Bombe zur Schalung gebracht
- Fliesbeton: lange Fliesfähigkeit
- Sichtbeton: beinhaltet Weißzement (helle Farbe)
- Benennung Beton: B10 C50/60
- Benennung Zement: Z32,5 R (Portlandzement)
- Konsistenz von Beton: Steif (KS), Plastisch (KP), Weich (KR), Fließfähig (KF)
- Konsistenz kann durch Wassermenge (beschränkt) und Bindemittel bestimmt werden
- Man kann bis -5 Krad betonieren wegen der Abwärme
- Schalung: Bei selbstverdichtenden Beton kein Einsatz von Rüttlern FOLGE: Zementmilch setzt
sich nicht an Schalung ab FOLG: guter Abdruck der Schalung
- Rüstzeug= Schalung um die Konstruktion
-
Anker Halten die beiden Schalen
Egal wie groß die Korngröße Zementstein bildet den Abschluss Außen an der Schalung
Stahl sollte 40mm vom der Betonoberfläche im Beton versenkt sein
Spanschloss= hält die zwei Schalungsplatten Parallel, stützen sich gegenseitig
Probleme beim Giesen immer zischen zwei Bauabschnitten
Schaumglas zur Verringerung der Betondichte
Stöße immer zwischen zwei Schalungselementen
Abschleifen von Beton
Gespitzte Betonoberfläche: mit Spitzhacke bearbeitet
Bsp.: Tadao Ando, Church of Light, Weil am Rein: Kongresszentrum
Pantheon: Kuppel aus Beton
Gaudi: Sakra Familia Barcelona
Zara Hadid: Feuerwehrhaus
Audimax TUM, Leichtbetonbauweise
HOLZ 1
- Wesentliche Inhaltsstoffe: Zellulose (40-50%):für Zugfestigkeit; Hemizellulose (Halbzellulose) (2030%): verbessert die Druckfestigkeit; Lignin (Holzstoff) (20-30%): unelastisch FOLGE: Steifigkeit,
Druckfestigkeit
- Positive Eigenschaften: -nachwachsender Rohstoff
- Kohlenstoffspeicher
- Gute Ökobilanz
- Geringe Wärmeleitfähigkeit
- - Hohe Festigkeit bei geringen Gewicht olz besteht aus längsgerichteten Faserzellen: Aufgaben:
Nährstofftransport, Wasser leiten, Holz festigen
- Ausnahme: Holzstrahlen: verlaufen radial zum Stamm, Aufgabe: Nährstoffspeicher
- Stabilität: Fasern haben Verknüpfung in der Querrichtung (Bild: Büschel Strohhalme)
- Unterscheidung: Quer-, Längsbelastung= schlecht, gut
- Jahresringe: Sommer- Winterwachstum
- Höhere Dichte, kleines Volumen: Spähtholz
- Niedrige Dichte hohes Volumen: Frühholz
- Harzkanäle: nur Nadelhölzer (nicht die Tannen)
- Kammiumring = Zuwachsschicht
- Rinde außen
- Markstrahlen: Nahrungstransport (horizontal)
- Eichenholz: hat markante Markstrahlen erscheinen als glänzende Spiegel, sehr breit
- Hirnholz: nimmt viel Wasser auf (Röhrensystem, kapillare Wirkung)
- Kernbrett: wenig Verformung, Schwind
- Radialschnitt: in Radius verlaufend aufgeschnitten werden
- Wichtig beim Holz ist die Feuchtigkeit
-
-
-
Schrumpfungsprozess verläuft immer radial (wegen Kapillaren im Holz)
Je größer der Querschnitt ist desto größer ist die Gefahr von Rissen
Maßhaltiges Bauteil
Unterscheidung: Hirnholz – Kernholz
H. Markstrahlen erscheinen als Punkte im Längsschnitt Jahresringe verlaufen elypsenförmig
K. Markstrahlen verlaufen senkrecht zu ringen im Tangentialschnitt (siehe Script)
Brett: Gleiche Dicke, gleiche Breite
Dicke 30mm aufwärts ist eine Bohle
Breite: 15-16cm
Unterscheidung: sägerau – gehobelt = gesäumt – ungesäumt
Feder – Nut (Bsp.: Wandverkleidung)
Vorteil: Lasten werden auf nächstes Brett übertragen
Damit Holz quellen muss man Abstand zwischen den Hölzern einhalten
Rillen vermeiden schwindende Strecke wird unterbrochen keine so große
Kraft bei Verformung
Kantholz:
Latte – Leiste: ….- dünner als 25mm in der Breite
Balken. Verhältnis 2:1
Holzschutz: Holz= Nahrungsstoff für Pflanzen und Tiere Pilze:
Hausschwamm; Insekten: Termiten
Insekten und Pilze mögen es feucht FOLGE: Holschluss: a)alle
Holzquerschnitte sind luftzugänglich FOLGE: schnelles trocknen b) Wasser
muss vom Holz abgeleitet werden FOLGE: alle wagrechten Holzbauteile
brauchen eine Neigung c) durch Konstruktion Durchfeuchtung vermeiden
(Ableiten, Ablüften, Ableiten)
Holzschluss gegen Pilze und Insekten auf chemische Art und Weise durch
Gifte
Holzschutz Methoden: Anstrich, Tauchen, Spritzen, Kesseldruck
Imprägnieren (am wirksamsten)
Rohdichte (Verhältnis: Masse – Volumen): wichtiges
Unterscheidungskriterium bei Holz
Feuchtigkeit im Holz: gutes Raumklima, Schwinden – Quellen abhängig
vom (u.a.) von Lage im Baumstamm , Holz immer in später zu erwartender
Feuchte einbauen
Festigkeit: abhängig von: Rohdichte, Jahresringbreite, Astigkeit
Verbesserung der Eigenschaften bei: Abnehmende Holzfeuchte Abnehmende Temperaturen,
abnehmende Faser-Lastwinkel, zunehmende Rohdichte
Stat. Eigenschaften: Zugbeanspruchung: spröde; Druck- Biegebeanspruchung: plastische
Verformung dann Versagen; Zugfestigkeit doppelt so groß wie Druckfestigkeit
HOLZ 2
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Unterscheidung: Massivholz, natürlich gewachsenes Holz, Holzwerkstoffe
Holzwerkstoffe haben wegen Verleimung geringe Verformungen: Leimbindung statt Holzbindung
Bei Stammverwertung: 1/3 Abfall
Wenn Leime im Holz sind muss es als Sondermüll entsorgt werden
Durch Schwinde von Wasser entsteht im Holzquerschnitt ringförmige Spannungen
Das Gleiche passiert beim massiv Balken
Drei Schnittarten: Radial-, Tangential-, Querschnitt
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MASSIVHOLZ:
Splint: Wachstumsschicht direkt unter Rinde ohne Ringe
Kernholzbaum (Kirsche): eigen keinen Splint
Splintholzbaum(Eiche): unterschiedliche Verästlung: Splint ist außen und nicht verwertbar (innen
Kernholz)
Eiche: Markstrahlen sehr deutlich
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Porigkeit in den Jahresringen: Holzporen verlaufen parallel zu den Jahresringen
Bei Tangential- und Radialschnitt kommen sie als aufgeschnittene Ringe hervor
Kommen sehr regelmäßig vor
Mohreiche dunkelbraune Färbung: je nach Standort verschieden
Buche: Markstrahlen: nur kleine Spiegel (sehr kleine Flecken)
Bei Tangentialschnitt: kommen sie als Punkte heraus
Poren: dichtere Struktur
Linde: sehr viel leichter
Ahorn: sehr feinporig, sehr dichtes Holz, verformt sich kaum, nimmt kaum Wasser auf
Geeignet für unempfindliche Oberflächen
Ulme: im Möbelbau, regelmäßige Struktur in Tangentialschnitt kaum noch Jahresringe
Fichte: hat Harz Tanne: kein Harz u. weißeres Holz
Fichte: regelmäßiges Wachstum FOLGE: stehende Jahresringe, Sandartholz (Fenster, Türen)
Gleichmäßiges Holzbild
Splintholzarten: Birke, Erle, Pappel Stofftransport über gesamten Querschnitt
FOLGE: keine Farb- oder Feuchtigkeitsunterschiede im Stamm
Kernholzarten: Eiche, Kiefer, Kastanie, Lärche im Kern abgestorbene Holzzellen übernehmen
keine Transportfunktionen
FOLGE schweres, hartes Kernholz farblich vom Splint abgesetzt, trockener Kern
Reifholzarten: Buche, Fichte, Tanne, Linde heller Kern, anders als Splintholz (Farbe) im
Querschnitt, trockener Kern (nicht so sehr wie bei Kernholz)
Anisotropie (Richtung der Eigenschaften): bei Holz abhängig von: Wuchsrichtung (längs zu Faser
gut, quer schlecht),
Türe: Splintholzbaum
Fichte: Reifholzbaum also kein Splintholz, schnell wüchsig
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HOLZWERKSTOFFE:
Speerholz: mehrere gegeneinander geklebte/gerichtete Holzschichten, dicke und dünne Schichten
wechseln sich einander ab
Werden untereinander Verleimt
Furniere: dünne Holzschicht: weniger schwind- und rissanfällig als Vollholz
Messerfurnier: Baumstamm wird wie Brotscheibe abgemessert (Brett ähnlich)= volle Breite des
Holzes längs abgesägt, Anstellwinkel beeinflusst Erscheinungsbild
Sägefurnier: min. 1mm dick, hoher Verschnittanteil, Vorteil: Farbe u. Maserung bleibt erhalten,
sehr wertvoll für Möbelbau
Schälfurnier: Herstellung: Messer am rotierenden Stamm FOLGE: endloses Furnierband, Nachteil:
unnatürliche, unruhige Zeichnung, wird wie Orangenhaut abgehobelt
Vonier: Multiplatte: reagiert sehr empfindlich auf Temperaturen
Tischlerplatte/Stäbchenplatte: kl. Holzquer……
3.-5. Schichtplatten: 6-8mm Dicke, obere und untere Schicht in gleicher Richtung, Mitte quer,
Einsatz: Fußboden
Spanverbindungen: größere Späne FOLGE: größere Druckfestigkeit
OSB-Platte: hart, fest, Späne parallel zur Plattenoberfläche ausgerichtet, geringer Leimanteil, gute
statischer Einsatz, strukturierte Oberfläche, nicht Wasser resistent (l=75mm), kaum nagelbar,
besonders an Stirnseite wasserempfindlich (Fußbodenplatte, Beblankung)
MDF-Platte (Holzfaserplatte):Verfilzung einzelner Holzfasern durch Pressen
(Herstellung),homogenes Material, kein Strukturmerkmale, feine Spanplatten, : gut einsetzbar da
wasserresistent
Unterscheidung: Grobheit - Feinheit der Späne; Dichte: hartfaser, weichfaser Platten
3 Kategorien: abhängig von der Feuchtigkeitbeständigkeit
Bezeichnung: OSB – V20 ; OSB-V100; OSB-V100G
V20: nur innen verwendbar
V100 ach außen zeitweiße einsetzbar
V100G: auch in Außenbereich muss aber geschützt werden
E1: Emissionsklasse 1 je nach Verleimung
V20 V100 V100G; Innen -…-Außen
Bsp.: als Holzdämmung
Dreischichtplatte
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Furnierschichtholz
Bau- Furniersperrholzplatte
Spanplatte
OSB-Platte
Mitteldichte Faserplatte: MDF