Staatliche Fachschule f端r Bau, Wirtschaft und Verkehr Gotha
Belegarbeit
Lehm
Fach:
Chemie-Baustoffe
Fachschullehrer:
Herr Dr. Ing. Liebezeit
vorgelegt von :
-Martick,Daniel - John, Lars - Gr端ttner,Thomas 3.Semester / Klasse 06D1
Gotha den 25. Januar 2008
Inhaltsverzeichnis
Aufgabenstellung: ................................................................................................................................... 3 Allgemeines:............................................................................................................................................ 4 Zielstellung der Untersuchung: .............................................................................................................. 4 Handprüfverfahren: ................................................................................................................................ 4 Färbung................................................................................................................................................ 4 Geruchstest: ........................................................................................................................................ 4 Reibe-/Waschtest ................................................................................................................................ 4 Salzsäuretest: ...................................................................................................................................... 5 Kugelfalltest ......................................................................................................................................... 5 Sedimentationstest ............................................................................................................................. 6 Wasserzerfalltest ................................................................................................................................. 6 Normprüfverfahren ................................................................................................................................ 7 Prüfverfahren „Achterling“Zerreißprobe ............................................................................................ 7 Längschwinden .................................................................................................................................... 8 Fazit: ........................................................................................................................................................ 9 Schlussfolgerung:................................................................................................................................. 9 Verwendung: ....................................................................................................................................... 9 Quellen/Hilfsmittel: .............................................................................................................................. 10 Selbständigkeitserklärung .................................................................................................................... 10
John ; Martick ; Grüttner
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Aufgabenstellung: Ermitteln und Bewerten Sie die Eigenschaften, der ihnen übergabenen Lehmprobe. Erläutern Sie dessen Eignung anhand ihrer Ergebnisse.
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allgemeines zu Lehm Zielstellung der Untersuchungen
Handprüfverfahren: -
Färbung Wasch-/Reibetest Salzsäuretest Kugelfalltest Wasserzerfalltest Sedimentationstest
Normprüfverfahren: -
Prüfverfahren Achterling (Zerreissprüfung) Längsschwindprüfung
Fazit
John ; Martick ; Grüttner
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Allgemeines: -
Lehm ist ein Verwitterungsprodukt von Urgestein. Lehm ist ein Gemisch aus Tonmineralien und sandigen bis steinigen Bestandteilen, die körnungen bilden das Mineralgerüst. Der Ton ist das natürliche Bindemittel im Lehm. Die Bindekraft eines Lehms ist von Art und Anteil der Tonminerale abhängig, und werden anhand dieser als mager oder fett eingestuft, ab einer bestimmten Bindekraft des Tones.
Der uns übergebene Lehm war bereits aufbereitet, dh. der Lehm war feucht und ihm wurde ausreichend Zeit zum Maucken gegeben. Dies wurde vorbereitet durch unseren Fachlehrer Herr Dr. Ing. Liebezeit. Zielstellung der Untersuchung: Lehm ist ein Naturprodukt mit verschiedenen Eigenschaften, aufgrund unterschiedlicher Zusammensetzung, was durch seine verschiedenen Lagerstätten/ Abbaugebiete, aber auch durch eine vorherige Verwendung begründet ist. Je nach der Verwendung des Lehms werden unterschiedliche Anforderungen, dh. Zusammensetzung, an diesen gestellt. Daher ist Lehm vor dessen Verwendung bzw. Wiederverwendung auf seine Eigenschaften zu Prüfen, um Rückschlüsse auf dessen künftige Eignung, für die Herstellung von Lehmbaustoffen, oder notwendig zusätzliche Zuschläge zuzulassen.
Handprüfverfahren: Färbung (anhand von feuchten Lehm): Unsere Probe weist eine Ocker-Färbung auf, dies setzt sich zusammen aus brauner und gelber Verfärbung. Dies deutet auf Mangan-Anteile (bräunlich) und Kalk-Anteile (gelblich) im Lehm hin. Geruchstest: Die uns überreichte Probe war Geruchsneutral, demnach besitz dieser Lehm keine bzw. keine nennenswerten organischen Bestandteile, welche zu einer bräunlich-schwarzen Färbung führen und nicht erwünscht wären. Näheres wird durch einen Sedimentationstest überprüft. Reibe-/Waschtest Hierzu wird die feuchte Lehmprobe zwischen Finger und Handfläche zerrieben. Kriterium für den Tongehalt ist das Verhalten des Lehms beim abreiben nach dem abtrocknen an der Handfläche. Unsere Probe klebte an der Hand und ließ sich im trockenem Zustand nicht ohne abwaschen entfernen, was auf einen hohen Tongehalt schliessen lässt.
John ; Martick ; Grüttner
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Salzsäuretest: Dient dem Nachweis des Kalkgehaltes im Lehm. Grössere Kalkgehalte im Lehm bewirken, das auch Tonreiche Lehme kaum Bindekraft haben. Hierzu wurde eine 10%-ige Salzsäure auf die Lehmprobe geträufelt. Je nach Stärke und Dauer des Aufschäumens (durch Verdrängungsreaktion verursacht), kann der Kalkanteil bestimmt werden. Nach dem Beträufeln unserer Lehmprobe kam es zu einem deutlichen Aufschäumen, was auch länger anhielt, daher ist die Reaktion als „Stark/anhaltend“ einzustufen und deutet somit auf einen Kalkgehalt > 5 % hin. Reaktion des Aufschäumens Kalkgehalt Kein Aufschäumen Schwach/kurzweilig Deutlich/kurzweilig Stark/anhaltend
<1% 1–2% 3–4% >5% Quelle: ZHD-Handprüfverfahren 2.doc
Die Tabelle bezieht sich auf das beträufeln mit 20%-iger Salzsäure, wir hingegen haben bereits ein starkes/anhaltendes Aufschäumen bei der Verwendung von 10%-iger Salzsäure festgestellt. Stark Humusreiche, jedoch Kalkfreie Lehme können ebenfalls ein aufschäumen aufzeigen, unser Geruchstest zeigte aber, dass unsere Probe kein bzw. keinen nennenswerten Humusanteil besitzt.
Allgemein gilt, das Lehme mit Kalkgehalten ab 4 – 5 % nicht mehr als Baulehm geeignet sind (trifft auf unsere Probe zu), da der Kalkgehalt die Bindekraft des Lehmes herabsetzt, dies wird genauer durch die Bindekraftprüfung (Normprüfverfahren) erfasst. Quelle: ZHD-Handprüfverfahren 2.doc
Kugelfalltest -Lehm Erdfeucht aufbereiten und mit dem Hammer bearbeiten (--- bis Normsteife) -Kugel mit Ø 5 cm Formen -trocknen lassen (heizung/luft(~ 20°C)--- nicht im trockenschrank) -aus 2m höhe fallen lassen in je mehr teile diese Kugel dann zerfällt, desto weniger Bindemittel (Ton) ist vorhanden
Bei dem Kugelfalltest Zerfiel unsere Probe in 3 größere Teile, dies beschreibt einen hohen Tonanteil unserer Probe. Bruchbild ≈ beurteilung des Tongehaltes: bindig (viel Ton) …… …… nicht bindig
John ; Martick ; Grüttner
Zerfall in 2-3 größere Teile bzw. wegspringen
Zerfall in viele kleine Einzelstücke
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Sedimentationstest Beschreibung Versuch Lehm intensiv zerkleinern und lange wässern Lehm + 2/3 ∙ Höhe Wasser in einen Standzylinder einfüllen und mehrfach schütteln Wird Lehm mit viel Wasser in einem Glas aufgeschlämmt, setzen sich die Kies-und Sandbestandteile sehr viel schneller als die feinen Schluff - und Tonpartikel am Boden des Glases ab. Aus der Schichtung kann abgeschätzt werden, wieviel Fein– und Grobbestandteile im Lehm vorhanden sind. In der Regel werden mehrere Schichten optisch erkennbar. Dabei entspricht die untere Schichthöhe dem Sand-, die mittlere dem Schluff - und die obere dem Tonanteil. Die jeweiligen Anteile können nach ca. 24 h abgeschätzt werden.
-Laut Internationaler FachliteraturArbeitsblatt von ZHD Fulda (ZHD-Handprüfverfahren 2.pdf) geht jedoch von einem anderen Sachverhalt aus, welcher in verschiedenen Versuchen bestätigt wurde.
Bewertung: -
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die Ablesung erfolgte nach ca.3 Wochen. an der Wasseroberfläche befinden sich organische Bestandteile (Stroh- und Holzstücken) in sehr geringen Mengen. es ist keine Schichtenbildung erkennbar (homogene Masse) aufgrund dieser Homogenität und der Tatsache das Lehm aus mehreren Bestandteilen (Ton, Schluff, Feinstsand ) besteht können die jeweiligen Anteile jedoch nicht abgeschätzt werden. aufgrund der Homogenität scheint es sich um einen sehr Tonreichen Lehm zu handeln, mit geringen Anteilen an Schluff und evtl. Feinstsand. unser Sedimentationstest scheint den in ZHDHandprüfverfahren 2.pdf sachverhalt zu bestätigen.
→Aufgrund des Arbeitsblattes ZHD-Fulda, bleibt dieser Test bei unserer Auswertung unberücksichtigt, da sich keine genaue Zusammensetzung des Lehmes hieraus ergibt Wasserzerfalltest
Beschreibung Versuch: - Lehmprisma wurde mit Normsteife erstellt - an dem Lehmprisma vom Schwindversuch wird ein dünner Draht befestigt - ein Wasserglas mit ca.3/4 Wasser füllen - das Lehmprisma wird ca. 5 cm in das Wasserglas gehängt, dabei ist darauf zu achten das der Prüfling gerade im Becherglas hängt und den Boden nicht berührt -die Zerfallsgeschwindigkeit erlaubt Rückschlüsse zur Bindigkeit wie auch zur Witterungsbeständigkeit des zu untersuchenden Lehms - es bildet sich eine sogenannte Lehmzunge - bei höherer Bindigkeit darf sich diese erst nach > 30 min einstellen
John ; Martick ; Grüttner
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Bewertung: -
bei dem zu untersuchenden Lehm stellten wir schon nach ca.1 Min. die beginnende Ablösung fest, und die somit beginnende Zungenbildung es ist eine starke Ablösung am Lehmprisma zu erkennen eine Zungenbildung war nach 20 Min. sehr deutlich ausgebildet und damit der Versuch für uns abgeschlossen somit schließen wir auf eine geringe Bindigkeit (Beginn des Zerfalls nach 1 Minute) und somit eine geringe Witterungsbeständigkeit Kalkbestandteilen im Lehm haben ein verringertes Wasserbindungsvermögen zur folge vorhandene Kalkanteile (siehe Salzsäuretest)
Normprüfverfahren Hierzu wird der Lehm für die Prüfverfahren in Normsteife geschlagen, damit die Bindigkeit vom Tongehalt und nicht mehr vom Wassergehalt abhängt. Die Prüfung auf Normsteife ergab, durch die Messung der Abplattung von 50mm. Somit wurde die geforderte Normsteife erreicht/erwiesen. Prüfverfahren „Achterling“Zerreißprobe - mit diesem Prüfverfahren wird die Bindigkeit des Lehms festgestellt - Bindigkeit ist der Widerstand den plastische Lehme bei Zerreißversuch leistet - die Bindigkeit ist abhängig vom evtl. Kalkgehalt und von der Zusammensetzung, diese sollte eine ausgeglichene Korngrößenverteilung haben - der natürlich vorkommende Lehm hat meist hohe Ton- und Feinstsandanteile, für die Verwendung im Bau sollte der Tongehalt größer 10% und d max. 1/3 betragen
Beschreibung Versuch: -Lehm mit Normsteife in 3 Lagen in die Prüfform Achterling einstampfen -Formoberfläche mit einem Messer oder ähnlichem Gegenstand abziehen - aus der Form ausschalen - nun den Prüfling in die Prüfvorrichtung einspannen und belasten - bei einer gleichmäßigen Lastzugabe von Bleikügelchen wird die Zerreißbelastbarkeit bis zum Abbriß geprüft - diese wird in g/ cm² angegeben - das Eigengewicht des unteren Teils wird nicht berücksichtigt - der Kennwert ergibt sich aus dem Mittelwert der beiden Messungen (Δg/5cm² < 10%) (der Mittelwert ist laut -Lehmbauregeln- Dachverband Lehm e.V. aus 3 Messungen zu bilden, aus Zeitgründen sollten für uns jedoch 2 Messungen ausreichen.) Bewertung: - 1.Gewichtung: - 2.Gewichtung:
385 g/ 5cm² 399 g/ 5cm²
Mittelwert aus beiden Messungen :
392 g/ 5cm²
→ 78,4 g/ cm²
Die Abweichung liegt unterhalb 10% John ; Martick ; Grüttner
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quelle: Lehmbau Regeln Dachverband Lehm e.V., ISBN 3-528-02558-1
Die Zerreißprüfung deutet auf einen sehr mageren Lehm, und somit auf eine sehr geringe Bindigkeit. Diese geringe Bindigkeit kommt aufgrund seines Kalkgehaltes zustande. Längschwinden Um das Trockenschwindverhalten von Lehmmischungen vergleichen zu können, müssen die Mischungen entweder den gleichen Wassergehalt oder die gleich Plastizität (Formbarkeit, Steife) aufweisen. Da der zur Verarbeitung von Lehm notwendige Wassergehalt jedoch sehr stark vom Tongehalt und im geringern Maße auch von der Tonart abhängt, erscheint es sinnvoll, von einer Vergleichbaren Konsistenz des Lehms auszugehen. Nach DIN 18952 muß dafür die Normsteife hergestellt werden. -Lehm erhärtet durch Trocknung, d.h. er schwindet je nach Zusammensetzung(Zusätze) und dem Feuchtegehalt -ein fetter Lehm weist ein hohes, ein magerer Lehm ein geringeres Schwindverhalten auf -das Schwindverhalten ist ebenfalls vom Feuchtegehalt abhängig -dieses wird durch „Mauken“ positiv beeinflusst aufgrund geringerem Wasseranspruch Beschreibung Versuch: - Lehm wird in 3 Lagen mit einem Stampfer in die Prüfform eingestampft - Oberfläche des Prüfkörpers wird mittels eines Messers abgezogen und geglättet - die Messstrecke von 20 cm mit dem Lineal abgemessen und in den Prüfling eingeritzt - dieses Maß dient nach dem Trocknungsprozess als Schwindmaßkennwert in % oder mm/m (cm/m) -Prüfkörper aus der Form ausschalen und trocknen lassen
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01.11.07 2,5 cm
20 cm 22 cm
John ; Martick ; Grüttner
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Benennung Magerlehm Fast fetter Lehm Fetter Lehm Sehr fetter Lehm
in mm 2–5 4–7 6 – 10 8 – 20
Längenschwindung in % 1 – 2,5 2 – 3,5 3-5 4 - 10 Quelle: DIN 18952
Bewertung :
Das Längsprüfverfahren ergibt ein Schwindmaß von 7 mm, dies entspricht einem fast fettem bis fettem Lehm. Der Zielwert von 0,5 % für das Schwinden wurde nicht erreicht.
Fazit: - ein hoher Tongehalt wird in den Handprüfverfahren Reibe-/Waschtest, Kugelfalltest und im Sedimentationstest (unter Vorbehalt) -ein hoher Kalkanteil wurde durch die Farbprüfung, den Salzsäuretest bzw. durch die Wasserzerfallsprüfung festgestellt -das Normprüfverfahren Achterling (Zerreissprobe) ergab eine geringe Bindigkeit, was in dem hohen Kalkanteil begründet liegt, da dieser selbst bei Tonreichen Lehmen deren Bindigkeit herabsetzt. -Kalkgehalt > 5 % mit hilfe des Salzsäuretest´s Schlussfolgerung: Die uns übergebene Lehmprobe besteht Hauptsächlich aus Ton mit > 5% Kalkanteil; Schluff, Sand und Kies Anteile konnten nicht ermittelt/festgestellt werden. (keine Ermittlung der genauen Lehm-Zusammensetzung möglich) Abschließend können wir sagen, dass es sich um einen fetten oder fast fetten Lehm, mit geringer Witterungsbeständigkeit und einen sehr hohen Kalkanteil, handelt. Verwendung: Aufgrund des hohen Kalkanteils von > 5 % ist der Lehm unserer Probe nicht als Baulehm geeignet.
Es wäre jedoch zu prüfen wie hoch der genaue Anteil des Kalkes ist, und ob man durch Abmagerung des Lehms (Sand - /Kiesanteil erhöhen) unter einen Kalkgehalt von 5 % gelangt, und diesen dann als Baulehm verwenden kann. Desweiteren könnte das Schwindmass durch die Wahl von grösseren Bestandteilen (geringerer Wasseranspruch) und Faserzusätzen auf < 1 % erreicht werden. Nachfolgend ist eine erneute Prüfung nötig, danach kann über eine Verwendung entschieden werden.
John ; Martick ; Grüttner
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Quellen/Hilfsmittel: -
Unterrichtshefter Arbeitsblätter ZHD-Fulda Dateien des Fachlehrers Lehmbauregeln (2. Auflage) –Dachverband Lehm e.V.(Hrsg.) DIN 18952
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, 25.01.2008 __________
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John, Lars
John ; Martick ; Grüttner
Martick, Daniel
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__________ Grüttner, Thomas
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