HOLZ 2
Werbung
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 - 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 - 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 - - - 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 - - - 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 - Furnierschichtholz Bau- Furniersperrholzplatte Spanplatte OSB-Platte Mitteldichte Faserplatte: MDF
