Chemie des Bauwesens

1 Anorganische Grundlagenchemie.- 1.1 Grundbegriffe.- 1.1.1 Atom und Atombau.- 1.1.2 Atommasse.- 1.1.3 Periodensystem.- 1.1.4 Gruppen des Periodensystems.- 1.1.5 Übersicht über die Elemente.- 1.1.6 Chemische Verbindungen.- 1.1.7 Oxidationszahl.- 1.2 Oxide.- 1.2.1 Sauerstoff.- 1.2.2 Wasser.- 1.2.3 Kohlendioxid.- 1.2.4 Kohlenmonoxid.- 1.2.5 Magnesiumoxid.- 1.2.6 Aluminiumoxid.- 1.2.7 Siliciumdioxid.- 1.2.8 Schwefeltrioxid.- 1.2.9 Schwefeldioxid.- 1.2.10 Calciumoxid.- 1.3 Hydroxide der Metalle.- 1.3.1 Basen allgemein.- 1.3.2 Natrium-und Kaliumhydroxid.- 1.3.3 Calciumhydroxid.- 1.3.4 Weitere Metallhydroxide.- 1.4 H?droxide der Nichtmetalle (SäuerstoffsSäuren).- 1.4.1 KohlensSäure.- 1.4.2 KieselsSäure.- 1.4.3 SchwefelsSäure.- 1.5 Hydride der Nichtmetalle.- 1.5.1 Methan.- 1.5.2 Ammoniak.- 1.5.3 Schwefelwasserstoff.- 1.5.4 Fluorwasserstoff.- 1.5.4.1 Siliciumtetrafluorid.- 1.5.5 Chlorwasserstoff.- 1.5.6 Hydride insgesamt.- 1.6 pH-Wert.- 1.7 Salze.- 1.7.1 Sulfate.- 1.7.1.1 Natriumsulfat.- 1.7.1.2 Magnesiumsulfat.- 1.7.1.3 Calciumsulfat.- 1.7.1.4 Ammoniumsulfat.- 1.7.1.5 Sulfate allgemein.- 1.7.2 Carbonate.- 1.7.2.1 Natriumcarbonat.- 1.7.2.2 Magnesiumcarbonat.- 1.7.2.3 Calciumcarbonat.- 1.7.2.4 Calcium-Magnesiumcarbonat.- 1.7.2.5 Carbonate allgemein.- 1.7.3 Silikate.- 1.7.3.1 Natriumsilikat.- 1.7.3.2 Kaliumsilikat.- 1.7.3.3 Calciumsilikat.- 1.7.3.4 Aluminiumsilikat.- 1.7.3.5 Silikate allgemein.- 1.7.4 Chloride.- 1.7.4.1 Natriumchlorid.- 1.7.4.2 Magnesiumchlorid.- 1.7.4.3 Calciumchlorid.- 1.7.4.4 Chloride allgemein.- 1.7.5 Fluoride.- 1.7.5.1 Kalium-und Natriumfluorid.- 1.7.5.2 Calciumfluorid.- 1.7.6 Fluate.- 1.7.7 Ergänzendes zu den Salzen.- 1.8 Hydrolyse.- 1.9 Dissoziation.- 1.10 Elektrolyse.- 1.11 Aggregatzustände.- 1.11.1 Gaszustand.- 1.11.2 Flüssigkeit.- 1.11.3 Feststoff.- 1.12 Stoffsysteme.- 1.12.1 Flüssige Stoffgemische.- 1.12.1.1 Lösungen.- 1.12.1.1.1 Löslichkeit.- 1.12.1.1.2 Lösungskälte.- 1.12.1.1.3 Lösungswärme.- 1.12.1.1.4 Lösungstemperatur.- 1.12.1.1.5 Diffusion -- Osmose.- 1.12.1.2 Kolloide.- 1.12.1.2.1 Gele allgemein.- 1.12.1.2.2 Wasserbindung der Gele.- 1.12.1.2.3 Schrumpf ung der Gele.- 1.12.1.2.4 Quellung der Gele.- 1.12.1.3 Dispersionen.- 1.12.1.4 Emulsionen.- 1.12.2 Feststoffe.- 1.12.2.1 Kristallgitter.- 1.12.2.1.1 Atomradius.- 1.12.2.1.2 Ionenradius.- 1.12.2.2 Kristallsysteme.- 1.12.2.3 Kristallbindungen.- 1.12.2.3.1 Ionenbindung.- 1.12.2.3.2 Atombindung.- 1.12.2.3.3 Metallbindung.- 1.12.2.3.4 Wasserstoffbindung.- 1.12.2.3.5 van der Waalssche Bindung.- 1.12.2.4 Härtefester.Körper.- 2 Anorganische Bauchemie (Verschiedenes).- 2.1 Wasser im Bauwesen.- 2.1.1 Kreislauf des Wassers.- 2.1.1.1 Wasserverdunstung.- 2.1.1.2 Wasserdampfsättigung.- 2.1.1.3 Niederschlagsbildung.- 2.1.1.4 Taupunkt.- 2.1.1.5 Wasserkreislauf und Wasserverteilung.- 2.1.2 Wasser als Lösungsmittel.- 2.1.2.1 Meerwasser.- 2.1.2.2 Trinkwasser.- 2.1.2.3 Härte des Wassers.- 2.1.2.4 Enthärtungsverfahren.- 2.1.2.6 Mineralwässer.- 2.1.3 Wasser als Bindemittel.- 2.1.3.1 Oberflächenspannung des Wassers.- 2.1.3.2 Haftspannung des Wassers.- 2.1.3.3 Bedeutung der Wasserbindung.- 2.2 Gestein und Verwitterungsprodukte.- 2.2.1 Geochemie.- 2.2.2 Urgestein.- 2.2.3 Verwitterung.- 2.2.3.1 Böden.- 2.2.3.2 Quarzsand und Quarzkies.- 2.2.4 Ton.- 2.2.4.1 Kristallstruktur des Tons.- 2.2.4.2 Quellung des Tons.- 2.2.4.3 Ton als Dichtungsmaterial.- 2.2.4.4 Wasserbindung des Tons.- 2.2.4.5 Bodenstabilisierung.- 2.2.4.6 Entwässerung des Tons.- 2.2.4.7 Verfestigung des Tons.- 2.2.4.8 Schwindung des Tons.- 2.2.4.9 Lehmbau.- 2.3 Keramische Baustoffe.- 2.3.1 Vorgänge beim Tonbrennen.- 2.3.2 Ziegelwaren.- 2.3.2.1 Rohstoffe.- 2.3.2.2 Herstellung und Eigenschaften.- 2.3.3 Klinkerbaustoffe.- 2.3.4 Steinzeug.- 2.3.5 Schamotte.- 2.3.6 Steingut.- 2.3.7 Vergleich der keramischen Baustoffe.- 2.3.8 Blähton.- 2.4 Quarz und Glas.- 2.4.1 Siliciumdioxid.- 2.4.1.1 Kristallstruktur des Quarzes.- 2.4.1.2 Vorkommen und Eigenschaften.- 2.4.2 Natürliche Silikate.- 2.4.3 Glas.- 2.4.3.1 Wasserglas.- 2.4.3.2 Bauglas.- 2.4.3.3 Glasfasern.- 2.4.4 Überblick über die silikatischen Erzeugnisse.- 3 Gips, Kalk, Magnesiabinder.- 3.1 Gips.- 3.1.1 Vorgänge beim Erhitzen.- 3.1.2 Gipssorten.- 3.1.2.1 Halbhydratgips (Stuckgips).- 3.1.2.2 Mehrphasengips (Putzgips).- 3.1.2.3 Hochbrandgips (Estrichgips).- 3.1.3 Anhydritbinder.- 3.1.4 Erhärtung durch Kristallisation.- 3.1.5 Eigenschaften des Gipses.- 3.2 Magnesiabinder.- 3.3 Luftkalk.- 3.3.1 Kalkbrennen.- 3.3.2 Kalklöschen.- 3.3.3 Erhärtung des Luftkalks.- 3.3.4 Eigenschaf ten und Anwendung des Luftkalks.- 3.4 Hydraulische Härtung des Luftkalks.- 3.4.1 Puzzolane allgemein.- 3.4.2 Reaktion des Kalks mit Puzzolanen.- 3.4.3 Puzzolanhaltige Kalkbindemittel.- 3.4.4 Hydraulische Wirkung vonTonmaterialien.- 3.5 Hydraulische Kalke.- 3.5.1 Chemie der hydraulischen Kalke.- 3.5.2 Arten der hydraulischen Kalke.- 3.5.3 Eigenschaften der hydraulischen Kalke.- 3.5.4 Anwendungsgebiete der hydraulischen Kalke.- 3.5.5 Putz-und Mauerbinder.- 4 Zement.- 4.1 Geschichte des Zements.- 4.2 Zementherstellung.- 4.2.1 Aufbereitung.- 4.2.2 Brennen des Zements.- 4.2.3 Mahlen des Zements.- 4.3 Chemische Zusammensetzung.- 4.3.1 Mineralische Zusammensetzung.- 4.3.2 Eigenschaften der Klinkermineralien.- 4.4 Portlandzemente.- 4.4.1 Normaler Portlandzement.- 4.4.2 Frühhochfester Portlandzement.- 4.4.3 Langsam härtender Portlandzement.- 4.4.4 Niedrigwärme -- Portlandzement.- 4.4.5 Sulfatbeständiger Portlandzement.- 4.4.6 Weißer Portlandzement.- 4.4.7 Gipszusatz zum Zement.- 4.5 Hochofenschlacke als hydraulischer Zusatz.- 4.5.1 Entstehung und Zusammensetzung der Hochofenschlacke.- 4.5.2 Wirkungen der Hochofenschlacke.- 4.6 Tra? als hydraulischer Zusatz.- 4.7 Normzemente.- 4.8 Tonerdezement.- 4.9 Zusammenfassung der hydraulischen Bindemittel.- 4.10 Mischbarkeit von Zement, Gips und Kalk.- 5 Zementstein.- 5.1 Hydratation der Zementmineralien.- 5.1.1 Hydratation der Silikate.- 5.1.2 Calciumsilikathydrat (CSH)-Phase.- 5.1.3 Festigkeit von Gelmassen.- 5.1.4 Erhärtungstheorien.- 5.1.5 Struktur der Hydratationsprodukte.- 5.1.6 Hydratation der Aluminate und Ferrite.- 5.2 Festigkeitsentwicklung des Zementsteins.- 5.2.1 Wasser/Zement-Verhältnis.- 5.2.2 Zeitabhängigkeit der Hydratation.- 5.2.3 Mahlfeinheit und Festigkeitsentwicklung.- 5.2.4 Chemische Zusammensetzung und Festigkeit.- 5.2.4.1 Einfluß der Klinkermineralien.- 5.2.4.2 Einfluß hydraulischer Zusßtze.- 5.2.5 Reaktionswärme (Hydratationstemperatur).- 5.3 Erhärtungsbedingungen.- 5.3.1 Feucht-bzw. Trockenlagerung.- 5.3.2 Erhärtungstemperatur.- 5.3.2.1 Niedrigtemperaturhärtung (1bis 10°C).- 5.3.2.2 Ansteigende Erhärtungstemperatur.- 5.3.2.3 Erhärtung bei erhöhter Temperatur (> 25 °C).- 5.3.2.4 Temperatureinfluß auf erhärteten Beton.- 5.4 Wasserdurchlässigkeit des Zementsteins.- 5.5 Raumbeständigkeit des Zementsteins.- 5.5.1 Wasserabsondern.- 5.5.2 Chemische Schwindung (Schrumpfung).- 5.5.3 Schwinden und Quellen des Zementsteins.- 5.5.3.1 Schwindung und Lagerungsbedingungen.- 5.5.3.2 Schwindung und W/Z-Wert.- 5.5.3.3 Schwindung und Zuschläge.- 5.5.3.4 Schwindung und Klinkermineralien.- 5.5.3.5 Schwindung und Mahlfeinheit.- 5.5.3.6 Schwindung und hydraulische Zusätze.- 5.5.3.7 Folgerungen für die Praxis.- 5.5.4 Kriechen des Betons.- 5.5.5 Kolloidchemische Ursachen des Schwindens und der Wasserdurchlässigkeit.- 5.5.5.1 Deutung des Schwindens.- 5.5.5.2 Deutung der Wasserdurchlässigkeit.- 5.5.6 Treibvorgänge im Zementstein.- 5.5.6.1 Kalktreiben.- 5.5.6.2 Magnesiatreiben.- 5.5.6.3 Gipstreiben.- 5.5.6.4 Alkalitreiben.- 5.5.6.5 Nichtschwindender Zement und Quellzement.- 5.5.7 Ausblühungen.- 5.5.7.1 Ausblühungen an jungem Beton.- 5.5.7.2 Aussinterungen an Altbeton.- 5.5.7.3 Ausblühungen an keramischen Baustoffen.- 5.5.7.4 Mauersalpeter.- 5.6 Einwirkung extremer Temperaturen.- 5.6.1 Frosteinwirkung auf Frischbeton.- 5.6.2 Frostbeständigkeit von erhärtetem Beton.- 5.6.3 Hohe Temperaturen (>100°C).- 5.6.4 Feuerbeständiger Beton.- 5.7 Hitzebehandlung des Betons.- 5.7.1 Dampfbehandlung des Betons.- 5.7.2 Druckdampfhärtung (Autoklavhärtung).- 6 Zementstein-Zusätze.- 6.1 Zusatzstoff e zu Zement.- 6.1.1 Zementreaktive Zusatzstoffe.- 6.1.1.1 Hochofenschlacke und Puzzolane.- 6.1.1.2 Flugasche.- 6.1.2 Nichtreaktive Zusatzstoffe.- 6.1.3 Verbund zwischen Zementstein und Zuschlägen.- 6.2 Spezialbaustoffe aus Kalk und Zement.- 6.2.1 Asbestzement.- 6.2.2 Autoklavgehärtete Baustoffe auf Kalk-Quarz-Basis.- 6.2.2.1 Kalksandstein.- 6.2.2.2 Silikatbeton.- 6.2.3 Autoklavgehärtete Baustoffe auf Zement-Quarzmehl-Basis.- 6.2.3.1 Gasbeton.- 6.2.3.2 Schaumbeton.- 6.2.3.3 Übersicht über die autoklavgehärtetenKalk-Silikat Baustoffe.- 6.2.3.4 Bautechnische Eigenschaften.- 6.3 Betonzusatzmittel.- 6.3.1 Betonverflüssiger (BV).- 6.3.2 Luftporenbildner (LP).- 6.3.3 Dichtungsmittel (DM).- 6.3.3.1 Hydrophobierende Dichtungsmittel.- 6.3.3.2 Quellende Dichtungsmittel.- 6.3.4 Erstarrungsbeschleuniger (BE).- 6.3.5 Erstarrungsverzögerer (VZ).- 6.3.6 Einpreßhilfen (EH).- 6.3.7 Haupt-und Nebenwirkungen von Betonzusatzmitteln.- 7 Korrosion des Zementsteins.- 7.1 Lösender Angriff.- 7.1.1 Weiches Wasser.- 7.1.2 Fluß-und Quellwasser.- 7.1.3 Kohlensaures Wasser.- 7.1.3.1 Kohlensäureangriff und Wasserhärte.- 7.1.4 Säureangriff allgemein.- 7.2 Treibender Angriff durch Sulfate.- 7.2.1 Gipswässer.- 7.2.2 Meerwasser.- 7.2.3 Weitere Sulfateinwirkungen.- 7.3 Angriff durch Salze.- 7.4 Angriff durch Laugen.- 7.5 Angriff durch organische Stoffe.- 7.6 Ma?nahmen gegen Betonkorrosion.- 7.6.1 Betontechnologische Maßnahmen.- 7.6.2 Zemente mit erhöhter Aggressivbeständigkeit.- 7.6.2.1 Gegen lösenden Angriff.- 7.6.2.2 Gegen treibenden Angriff.- 7.6.2.3 Vergleich der Korrosionsbeständigkeit von Zementen.- 7.6.3 Schutzüberzüge auf Beton.- 7.7 Karbonatisierung des Zementsteins.- 7.7.1 Karbonatisierung durch CO2-Behandlung.- 7.7.2 Karbonatisierung durch Luft.- 7.7.2.1 Rostschutz der Bewehrung.- 7.7.2.2 Folgerungen für die Praxis.- 8 Metalle.- 8.1 Grundlegendes über Metalle.- 8.1.1 Atombau.- 8.1.2 Kristallstruktur.- 8.1.3 Dichte.- 8.1.4 Schmelztemperatur.- 8.1.5 Härte.- 8.1.6 Zugfestigkeit.- 8.1.7 Elektrische Leitfähigkeit.- 8.1.8 Wärmeleitfähigkeit.- 8.2 Nichteisen (NE)-Metalle.- 8.2.1 Herstellung der NE-Metalle.- 8.2.1.1 Grundlegendes zur Metallherstellung.- 8.2.1.2 Kupfer.- 8.2.1.3 Blei.- 8.2.1.4 Zink.- 8.2.1.5 Aluminium.- 8.2.1.6 Magnesium.- 8.2.1.7 Elektrochemische Metallabscheidung.- 8.2.1.8 Elektrolytische Raffination.- 8.2.2 Eigenschaften und Anwendung der NE-Metalle.- 8.2.2.1 Aluminium.- 8.2.2.2 Magnesium.- 8.2.2.3 Kupfer.- 8.2.2.4 Blei.- 8.2.2.5 Zink.- 8.2.2.6 Weitere NE-Metalle.- 8.3 Legierungen.- 8.3.1 Struktur.- 8.3.1.1 Mischkristallsystem.- 8.3.1.2 Eutektisches System.- 8.3.1.3 Gemischte Systeme.- 8.3.2 Eigenschaften von Legierungen.- 8.3.3 Kupferlegierungen.- 8.3.3.1 Messing.- 8.3.3.2 Bronze.- 8.3.3.3 Alubronze.- 8.3.3.4 Neusilber.- 8.3.4 Aluminiumlegierungen.- 8.3.4.1 Aushärtung.- 8.3.4.2 Eigenschaften.- 8.3.4.3 Schweißbarkeit.- 8.4 Eisen und Stahl.- 8.4.1 Herstellung des Roheisens.- 8.4.1.1 Eisenerze.- 8.4.1.2 Hochofenprozeß.- 8.4.1.2.1 Entschlackung.- 8.4.1.2.2 Reduktionsprozeß.- 8.4.1.3 Direktreduktion.- 8.4.1.4 Eigenschaften des Roheisens.- 8.4.2 Stahlgewinnung.- 8.4.2.1 Windfrischen.- 8.4.2.2 Sauerstoff-Frischen.- 8.4.2.3 Herdfrischen.- 8.4.2.4 Elektrostahlverfahren.- 8.4.3 Zusammensetzung der Rohstähle.- 8.4.3.1 Strukturen des Eisens.- 8.4.3.2 Legierungsbestandteile von Stählen.- 8.4.3.2.1 Kohlenstoff.- 8.4.3.2.2 Mangan.- 8.4.3.2.3 Kupfer.- 8.4.3.2.4 Chrom.- 8.4.3.2.5 Nickel.- 8.4.3.2.6 Silicium.- 8.4.3.2.7 Aluminium.- 8.4.3.3 Nichtmetallische Begleitstoffe.- 8.4.3.3.1 Phosphor.- 8.4.3.3.2 Schwefel.- 8.4.3.3.3 Stickstoff.- 8.4.4 Weiterverarbeitung des Stahls.- 8.4.4.1 Kokillenguß.- 8.4.4.2 Strangguß.- 8.4.5 Vergütende Behandlung des Stahls.- 8.4.5.1 Metallverformung allgemein.- 8.4.5.1.1 Warmformgebung.- 8.4.5.1.2 Kaltformgebung.- 8.4.5.2 Vergütende Wärmenachbehandlung.- 8.4.5.2.1 Glühen.- 8.4.5.2.2 Abschrecken.- 8.4.5.2.3 Anlassen.- 8.4.5.3 Oberflächenhärtung.- 8.4.6 Stahlsorten.- 8.4.6.1 Baustähle.- 8.4.6.2 Betonstähle.- 8.4.6.3 Spannstähle.- 8.4.6.4 Nichtrostende und säurebeständige Stähle.- 9 Metallkorrosion.- 9.1 Chemische Korrosion.- 9.1.1 Sauerstoffkorrosion (allgemein).- 9.1.2 Atmosphärische Stahlkorrosion.- 9.1.2.1 Der Rostungsvorgang.- 9.1.2.2 Klimaeinfluß.- 9.1.2.3 Aggressive Atmosphäre.- 9.1.2.4 Einfluß der Stahlzusammensetzung.- 9.1.3 Hitzeoxidation (Verzunderung).- 9.1.4 Stahlkorrosion im Wasser.- 9.1.4.1 Trinkwasser.- 9.1.4.2 Meerwasser.- 9.2 Elektrochemische Korrosion.- 9.2.1 Elektrochemische Spannungsreihe.- 9.2.2 Formen der elektrochemischen Korrosion.- 9.2.2.1 Flächenkorrosion.- 9.2.2.2 Lochkorrosion.- 9.2.3 Korrosion durch Säuren und Laugen.- 9.2.3.1 Säurebeständigkeit der Metalle.- 9.2.3.2 Laugenbeständigkeit der Metalle.- 9.2.3.3 PH-Wert und Korrosion.- 9.2.4 Erdbodenkorrosion.- 9.2.4.1 Werkstoffeinfluß.- 9.2.5 Kontaktkorrosion.- 9.2.6 Kathodischer Rostschutz.- 9.2.6.1 Eigenstromverfahren mit Opferanode.- 9.2.6.2 Fremdstromverfahren.- 9.2.7 Streustromkorrosion.- 9.2.8 Spannungsrißkorrosion.- 9.2.9 Wasserstoffversprödung.- 9.3 Passivität von Metallen.- 9.4 Überblick über die Korrosionsbeständigkeit der wichtigsten Metalle.- 9.4.1 Elektrodenpotential und Korrosion.- 9.5 Anorganischer Korrosionsschutz der Metalle.- 9.5.1 Schmelztauchüberzüge.- 9.5.2 Spritzmetallüberzüge.- 9.5.3 Elektrolytisch erzeugte Metallschichten (Galvanotechnik).- 9.5.3.1 Galvanische Zinküberzüge.- 9.5.3.2 Galvanische Bleiüberzüge.- 9.5.3.3 Galvanische Nickelüberzüge.- 9.5.4 Chemische Umwandlung der Metalloberfläche.- 9.5.4.1 Phosphatieren.- 9.5.4.2 Rostumwandler.- 9.5.4.3 Eloxalverfahren.