Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe PDF
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Handbuch der Werkstoffprüfung Herausgegeben unter besonderer Mitwirkung der Staatlichen Materialprüfungsanstalten Deutschlands der zuständigen Forschungsanstalten der Hochschulen . der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft und der Industrie sowie der Eidgenössischen Materialprüfungs anstalt Zürich Von Erich Siebel Dritter Band: Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1941 Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe Bearbeitet von E. Brenner, Stuttgart · A. Dietzel, Berlin · K. Egner, Stuttgart WEißner,Ludwigshafen/Rh. ·W.Erdmann, Berlin · O.Graf, Stuttgart R. Grün, Düsseldorf · G.lfaegermann, Berlin · H. Hecht, Berlin A. Hummel, Berlin · F. Kaufmann, Stuttgart · F. Keil, Düsseldorf A. Kieslinger, Wien · F. Kollmann, Eberswalde · R. Korn, Berlin Th. Kristen, Braunschweig · J. Liese, Eberswalde · H. M alli so n Berlin · E. Mörath, Berlin · R. Nacken, Frankfurt am Main F. de Quervain, Zürich · H. Reiher, Stuttgart · W. Rodel, Zürich K.Stöcke, Berlin · R. Trendelenburg, München· A.Voellmy, Zürich H. Wagner, Stuttgart · K. Walz, Stuttgart · F. Weise, Ludwigsburg Herausgegeben von Otto Graf Mit 497 Textabbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1941 ISBN 978-3-662-35759-0 ISBN 978-3-662-36589-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-36589-2 Alle Rechte, insbesondere das der Ubersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. ©Springer-Verlag Berlin Heide1berg 1941 Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1941 Softcover reprint of the bardeover Ist edition 1941 Vorwort. Der vorliegende Band enthält eine Darstellung d~r Prüfverfahren für die nichtmetallischen Baustoffe. Diese Baustoffe sind sowohl nach ihrer Art als nach ihren Sorten sehr mannigfaltig. Außerdem hat jede Art der vielen Bau stoffe besondere Anwendungsgebiete und besondere Eigenschaften; deshalb sind auch die Prüfverfahren vielgestaltig. Dazu kommt, daß die Herstellung der Baustoffe sowie ihre Auswahl und ihre Beurteilung in weitverzweigten Industrien und Gewerben erfolgt und erfolgen muß und daß die Prüfung der Baustoffe dementsprechend vielseitig zu gestalten und zu entwickeln ist. Zunächst ist die Prüfung der seit alter Zeit viel gebrauchten Stoffe, nämlich der Hölzer, der natürlichen und der gebrannten Steine dargestellt; dann folgt die Prüfung der Kalke, der Gipse, der Zemente, der Mörtel und des Betons; hieran schließen sich die Prüfverfahren der Trasse, der Hochofenschlacken, der Magnesiamörtel, der Baugläser und der Anstriche. Es folgt die ·Beschrei bung der Papiere und der Pappen als Baustoffe, ferner der Leime und schließ lich der Teere und der Bitumen. Einzelne Abschnitte enthalten außerdem Prüfverfahren für Bauteile, soweit die zugehörigen Vorschriften Bedingungen für den Baustoff enthalten. Da alle in Betracht kommenden Sachkundigen seit langer Zeit durch ihre Berufsarbeit in außerordentlichem Maße in Anspruch genommen sind, war es nötig, die für das vorliegende Buch erforderliche Arbeit weitgehend zu verteilen. Ich habe bei dieser V~rteilung tatkräftige Bereitschaft gefunden. Die Aufgabe, durch Zusammenarbeit vieler Fachgenossen eine möglichst umfassende Dar stellung der jetzt geltenden und der zur Zeit zu beachtenden Prüfverfahren der Baustoffe zu erhalten, war naturgemäß unter den Verhältnissen der letzten Zeit nicht leicht, vor allem weil eine erhebliche Zahl der Mitarbeiter zum Wehr dienst einberufen worden ist. Es wird in der Zukunft an Hand des Buches möglich sein, leichter als bisher durch vergleichende Betrachtungen festzustellen, ob und wie gewisse Prüf verfahren zweckmäßig zu entwickeln sind; durch das Buch wird ferner angeregt, die Prüfungen auf benachbarten Gebieten sinngemäß abzustimmen. Mit der immer mehr hervortretenden Teilung der Aufgaben der Stoffprüfung entstehen nicht selten für verwandte Stoffe Unterschiede der Prüfverfahren, die nicht nötig sind. Das vorliegende Buch soll allen, die an der Prüfung der Baustoffe interessiert sind, als Nachschlagebuch dienen, zunächst um die vorhandenen Erfahrungen in einfacher Weise nutzbar zu machen, weiterhin um die Grundlagen für die Entwicklung der Prüfverfahren festzuhalten, ferner um Anregungen für die Ausfüllung der Lücken unserer Erkenntnisse zu geben. Nicht zuletzt wird auf merksam gemacht, daß die Prüfverfahren zur Beurteilung der Eignung der Stoffe im Bauwerk geeignet sein müssen und daß diese Eignung immer wieder nachgewiesen werden muß. Stuttgart, im Herbst 1940. ÜTTO GRAF o. Professor an der Techn. Hochschule Stuttgart Inhaltsverzeichnis. Seite Einleitung: Über die Bedeutung und über die Entwicklung der Prüfverfahren für nichtmetallische Baustoffe. Von o. Professor OTTO GRAF, Technische Hochschule Stuttgart. 1. Prüfung der Bauhölzer . . . . . . 2 2. Die Prüfung der natürlichen Steine. . . . . . 3 3· Prüfung des Zements . . . . . . . . . . . . 4 4· Prüfung des Straßenbetons auf Biegezugfestigkeit 5 5· Prüfung der künstlichen Steine auf Frostbeständigkeit 6 6. Bestimmung der Größe feinster Teile . . 6 7· Leime und Leimverbindungen . . . . . 6 8. Beurteilung des Teers und des Asphalts. 7 9. Prüfgeräte . . . . . . . . . . . . . . 7 10. Zuverlässigkeit der Zahlenwerte der Prüfung. Abschätzung der Fehler grenzen. Zahl der Proben für eine Prüfung. Bedeutung der Abweichungen der Einzelwerte einer Prüfung. Ungleichmäßigkeit der Eigenschaften eines Baustoffes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ·. . . . . . . 7 11. Über die Feststellung der Ursachen von Mißerfolgen . . . . . . . 8 12. Zur Beurteilung und Anwendung der Ergebnisse der Stoffprüfung 9 I. Die Prüfung der Bauhölzer. A. Verfahren zur Unterscheidung der Hölzer. Beurteilung des Holzgefüges. Von Professor Dr. REINHARD TRENDELENBURG, Holzforschungsstelle der Tech nischen Hochschule München. 1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 o 2. Die für die Unterscheidung der Hölzer und die Beurteilung ihres Gefüges wichtigen Baumerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 o 3· Unterscheidungsmerkmale am Stamm für wichtige Bauhölzer 15 4· Unterscheidungsmerkmale am Holz . . . . . . 16 a) Makroskopische (und Lupen-) Bestimmung . 16 b) Mikroskopische Bestimmung. . . . . . . . 19 5· Beurteilung des Gefüges gesunder und kranker Hölzer 20 a) Gesunde Hölzer . . . . . . . . . . . . zo b) Kranke Hölzer. . . . . . . . . . . . . . . . 23 oc) Farbe S. 23. - ß) Geruch S. 24. - y) Festigkeit S. 24. - ö) Raumgewicht und Wasseraufnahme S. 24. - e) Mikroskopische Untersuchung S. 24. B. Bestimmung technisch wichtiger Wuchseigenschaften der Hölzer. Von Dozent Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Institut für die Materialprüfungen des Bauwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Allgemeines . . . . . . . . . . 25 2. Bestimmung der Ästigkeit . . . . . . . 25 3· Bestimmung des Faserverlaufes ..... 25 4· Bestimmung der mittleren Jahrringbreite 26 Inhaltsverzeichnis. VII Seite C. Ermittlung des Feuchtigkeitsgehaltes der Hölzer. Von Dozent Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Institut für die Materialprüfungen des Bauwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2. Ermittlung des im Holz enthaltenen Wassers durch Entfernung desselben 28 a) Ort der Entnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 b) Art der Entnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 c) Feststellung der Feuchtigkeitsverteilung im Querschnitt 30 d) Trocknung der Feuchtigkeitsproben 30 e) Extraktion der Feuchtigkeitsproben 31 3· Messung der Luftfeuchtigkeit. . . . . . 32 a) Grundlagen der Verfahren. . . . . 32 b) Messung mit Hilfe von Hygrometern. 32 c) Messung durch hygroskopische Salze . 33 4· Messung elektrischer Eigenschaften . . . . 34 a) Grundlagen der Verfahren. . . . . . 34 b) Messung der Dielektrizitätskonstante . 34 c) Messung des OHMsehen Widerstandes. 35 D. Ermittlung von Wasserabgabe und Wasseraufnahme. Schwinden und Quellen der Hölzer. Von Dozent Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Institut für die Materialprüfungen des Bauwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . 2. Prüfverfahren und Größe der Probekörper 3· Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung E. Bestimmung des Raumgewichtes des Hölzer. Von Professor Dr.-Ing. FRANZ KOLLMANN, Direktor des Mechanisch-techno- logischen Instituts der Reichsanstalt für Holzforschung, Eberswalde. 1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . 42 2. Wägung . . . . . . . . . . . . . . 43 3· Messung des Rauminhaltes. . . . . . 43 4· Berücksichtigung der Holzfeuchtigkeit 44 5· Beurteilung der Meßergebnisse . . . . 45 F. Ermittlung der Festigkeitseigenschaften der Hölzer. Von Dozent Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Institut für die Materialprüfungen des Bauwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2. Ermittlung der Druckfestigkeit in Faserrichtung . 46 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . 46 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . . . . . 46 c) Probenform und Probengröße . . . . . . . 46 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 48 e) Beurteilung der Bruchformen . . 50 3· Ermittlung des Druckwiderstands quer zur Faserrichtung. 51 a) Allgemeines . . . . . . . . . . 51 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . 51 c) Probenform und Probengröße . . 52 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 55 e) Beurteilung der Bruchformen 56 4· Ermittlung der Knickfestigkeit . . 56 a) Allgemeines . . . . . . . . 56 b) Prüfverfahren . . . . . . . 57 c) Probenform und Probengröße 59 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 6o 5· Ermittlung der Zugfestigkeit in der Faserrichtung . 61 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . 61 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . 61 c) Probenform und Probengröße . . . 63 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 67 e) Beurteilung der Bruchformen . . . 71 VIII Inhaltsverzeichnis. Seitt: 6. Ermittlung der Zugfestigkeit quer zur Faserrichtung 71 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . 71 b) Prüfverfahren, Probekörperform und -größe. 72 7. Ermittlung der Biegefestigkeit 72 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . 72 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . 7 4 c) Probenform und Probengröße . . . 75 d) Prüfverfahren und Probenabmessungen bei Bauhölzern 77 e) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 78 f) Beurteilung der Bruchformen 82 8. Ermittlung der Scherfestigkeit 83 a) Allgemeines . . . . . . . . 83 b) Prüfverfahren . . . . . . . 83 c) Probenform und Probengröße 85 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 87 9· Ermittlung der Schlagbiegefestigkeit 88 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . · 88 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . 89 c) Probenform und Probengröße . . . 91 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 92 e) Beurteilung der Bruchformen 93 10. Ermittlung der Spaltfestigkeit . . . 93 a) Allgemeines . . . . . . . . . 93 b) Prüfverfahren, Probenform und Probengröße 93 c) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 94 1 1. Ermittlung der Drehfestigkeit 94 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . 94 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . 94 c) Probenform und Probengröße . . . 94 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 95 12. Ermittlung der Dauerfestigkeit . 95 a) Allgemeines . . . . . . . . . . . 95 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . 95 c) Probenform und Probengröße . . . 97 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 97 13. Bestimmung der Härte 98 a) Allgemeines . . . 98 b) Prüfverfahren . . 98 IX) Verfahren nach ]ANKA S. 99. - ß) Verfahren nach BRr NELL S. 99. - y) Beurteilung der Prüfverfahren nach JA NKA und BRINELL S. 100. - 15) Vorschlag von KRIPPEL S. 100. - e) Verfahren von CHALAIS-MEUDON S. 100. - Cl Vorschlag von HoEFFGEN S. 101. 14. Prüfung des Abnützwiderstandes 101 a) Allgemeines . . . . . . . 101 b) Prüfverfahren . . . . . . 101 IX) Prüfung auf der Schleifscheibe S. 101.-ß) Prüfung mit dem SandstrahlgebläseS. 102.-y) Ermittlung der Seitenhärte S. 103. - 15) Prüfung durch Abreiben nach SACHSENBERG S. 103.-e) Prüfung durch Abreiben mit einer Schlupfvorrichtung S. 103. - C) Prüfung mit dem Abnützgerät nach KoLLMANN S. 104. G. Bestimmung der Elastizität der Hölzer. Von Dozent Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Institut für die Materialprüfungen des Bauwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1 . Allgemeines . . . . . . . . . 105 2. Prüfverfahren. . . . . . . . . . . 105 3· Probenform und Probengröße 107 4· Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung 108 Inhaltsverzeichnis. IX Seite H. Prüfung des Verhaltens des Holzes gegen Pilze und Insekten. Von Professor Dr. }OHANNES LIESE, Botanisches Institut der Forstlichen Hoch- schule Eberswalde und Dr. WERNER ERDMANN, Berlin. 1. Die wichtigsten Nutzholzzerstörer. . . . . . . . . . . 109 2. Chemischer Holzschutz . . . . . . . . . . . . . . . 109 3· Prüfung des chemischen Holzschutzes im allgemeinen 110 4· Mykologische Kurzprüfung von Holzschutzmitteln mit dem Röhrchen- verfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 5· Mykologische Kurzprüfung von Holzschutzmitteln mit dem Klötzchen- verfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 6. Bestimmung der Auslaugbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 116 a) Chemisches Verfahren zur Bestimmung der Auslaugbarkeit . . 116 b) Mykologisches Verfahren zur Bestimmung der Auslaugbarkeit. 117 7. Prüfung anderer Eigenschaften der Holzschutzmittel 11 7 8. Prüfung der Holzschutzmittel gegen den Hausbock . . . . . . . 118 9. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 119 J. Prüfung von Mitteln, welche die Entflammbarkeit der Hölzer ändern sollen. Von Oberingenieur FERDINAND KAUFMANN, Institut für die Materialprüfungen des Bauwesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Allgemeines über die Verbrennung von Holz 120 2. Über die Prüfung der Feuerschutzmittel . . . . . . . . . . 121 a) Die Art der Probekörper . . . . . . . . . . . . . . . 121 1. Verwendetes Holz S. 121. - 2. Form und Größe der Probe körper S. 122. b) Behandlung und Lagerung der Probekörper ............ 122 1. Auftragen der Schutzmittel S. 122. - 2. Lagerung der Probe körper S. 122. c) Feuereinwirkung auf das Holz. . ................ 123 1. Art des Feuers S. 123. - 2. Stärke der Feuereinwirkung S. 123. - 3· Dauer der Feuereinwirkung S. 123. d) Beobachtungen während der Versuche .............. 124 1. Zeit bis zur Entflammung des Holzes S. 124. - 2. Geschwindig keit des Weitertragens der Flammen S. 124. - 3· Geschwindigkeit der Verbrennung S. 124. - 4· Nachflammen und Nachglimmen S. 124. - 5· Endgewichtsverlust S. 124. e) Feststellungen über die schädlichen Wirkungen des Schutzmittels .. 124 1. Schädliche Wirkungen beim Verarbeiten des Schutzmittels S. 124. - 2. Korrosionsfördernde Wirkung auf Metalle S. 124. - 3· Entwicklung schädlicher Gase bei der Feuereinwirkung S. 125. f) Auswertung der Versuchsergebnisse. . . . . . 125 3. Beschreibung der wichtigsten Prüfverfahren . . . . . 12 5 a) Feuerrohrverfahren mit Stäben 1 X 2 X 100 cm. . 125 b) Verfahren mit zwei parallel gestellten Holztafeln 125 c) Lattenverschlagverfahren mit Dachlatten . . . . 126 d) Bretterwandverfahren. . . . . . . . . . . . . 128 4· Mängel der jetzigen Prüfverfahren und Vorschläge für die weitere Ent- wicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 a) Übertragung der Ergebnisse auf das Verhalten bei einem wirklichen Brand ............................. 128 b) Die Veränderung der Schutzwirkung in Abhängigkeit von der Zeit und den Raumverhältnissen .................. 129 K. Prüfung von holzhaltigen Leichtbauplatten. Von Professor Dr.-Ing. FRANZ KOLLMANN, Direktor des Mechanisch-techno- logichen Instituts der Reichsanstalt für Holzforschung, Eberswalde. 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 2. Bestimmung von Größe, Abmessungen, Maßabweichungen, Farbe . 130 3· Ermittlung des Raum- und Flächengewichts. . . . . . . . . . . 130 4· Bestimmung der Feuchtigkeit, Wasseraufnahme, Quellung 131 5· Ermittlung des Elastizitätsmoduls und der Zusammendrückbarkeit 132 6. Bestimmung der Biegefestigkeit, Zugfestigkeit und Druckfestigkeit 133 7· Bestimmung der Dauerfestigkeit und Schlagbiegefestigkeit 134 8. Bestimmung der Härte und des Abnützungswiderstandes . 134 9· Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit . . . . . . . . . . . 136 X Inhaltsverzeichnis. Seite 10. Ermittlung der Schalldämmung ... 136 11. Bestimmung des Widerstands im Feuer 136 12. Bestimmung der Schwammsicherheit 137 13. Sonstige Prüfungen . . . . . . . . . 137 II. Die Prüfung der natürlichen Bausteine. A. Prüfung der mineral-chemischen Gefügeeigenschaften natürlicher Gesteine. Von Dr.-Ing. habil. KURT STÖCKE, Wirtschaftsgruppe Steine und Erden, Berlin. Allgemeine Gesichtspunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 1. Die geologisch-petrographischen Untersuchungen im Feld. Vorkommen des Gesteins und Probenahme 139 a) Erstarrungsgesteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 b) Schichtgesteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 2. Die gesteinsbildenden Mineralien, deren Kennzeichen und die Untersuchungs- methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 3· Gesteinsgefüge und technische Eigenschaften ............. 151 4· Ausbau des mechanisch-mineral-optischen Verfahrens . . . . . . . . . . 158 8. Prüfung des Raumgewichts (der Rohwichte) und der Festigkeitseigenschaften der natürlichen Steine. Von Oberingenieur FRITZ WEISE, Institut für die Materialprüfungen des Bau- wesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Zweck der Prüfungen, Bedeutung und Bewertung der Prüfverfahren 158 2. Vorbereitung der Probekörper . . . . . . 159 3· Ermittlung des Raumgewichts (Rohwichte) 161 4· Ermittlung der Druckfestigkeit. . . . . . 161 5. Ermittlung der Biegezugfestigkeit. . . . . 163 6. Ermittlung der Zugfestigkeit . . . . . . . ·164 7· Ermittlung der Scherfestigkeit (Schubfestigkeit, Spaltfestigkeit) 164 8. Ermittlung der Schlagfestigkeit. 165 9. Ermittlung der Dauerfestigkeit . 166 a) Dauerschlagfestigkeit . . . 166 b) Dauerdruckfestigkeit . . . 167 c) Dauerbiegefestigkeit 167 10. Prüfung der Mauerwerksfestigkeit. 167 11. Ermittlung der Elastizität . . . 168 12. Prüfung des Abnutzwiderstandes 168 a) Abnutzung durch Schleifen 169 b) Abnutzung im Sandstrahl. 170 C. Bestimmung der Wasseraufnahme, der Wasserabgabe und der Wasser durchlässigkeit. Von Oberingenieur FRITZ WEISE, Institut für die Materialprüfungen des Bau wesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Wasseraufnahme . . . . . . . . . . . . . . 171 a) Wasseraufnahme bei normalem Luftdruck 171 b) Verschärfte Wasseraufnahme. . . . . . . 172 c) Beispiele für die Feststellung der Wasseraufnahme 173 2. Wasserabgabe. . . . . . . . . . . . . . . 173 3· Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit. . . . . . . . . 174 D. Feststellung der Längenänderungen der Gesteine. Von Oberingenieur FRITZ WEISE, Institut für die Materialprüfungen des Bau wesens an der Technischen Hochschule Stuttgart. 1. Messen der Längenänderungen, die beim Durchfeuchten und beim Aus- trocknen entstehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4 2. Messen der Längenänderungen beim Erwärmen ............ 175 E. Prüfung des Verhaltens der Gesteine bei hoher Temperatur. Von Oberingenieur FRITZ WEISE, Institut für die Materia,lprüfungen des Bau wesens an der Technischen Hochschule Stuttgart . . . . . . . . . . . . . . 17 5
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