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About this book

Das Buch ist nicht nur für den Studienanfänger eine wertvolle Hilfe, den Anforderungen eines Regelstudienganges Bauingenieurwesen oder Architektur zu entsprechen, es dient auch dem Baupraktiker als nützliches Nachschlagewerk. Neben den Grundlagen vermittelt der Autor spezielle chemische Kenntnisse zu Baustoffen und baurelevanten Prozessen verständlich und methodisch ausgewogen. Dabei orientiert sich die exemplarisch vorgenommene Auswahl von Verbindungen, Stoffen, Reaktionen und Prozessen an deren Praxisrelevanz für das Bauwesen unter Berücksichtigung moderner ökologischer Gesichtspunkte. Das Werk basiert auf langjährigen Lehrerfahrungen in der Hochschulausbildung von Bauingenieurstudenten und hebt sich deutlich von einer nur chemisch kommentierten Baustofflehre ab. Es kann sowohl als vorlesungsbegleitendes Lehrmaterial als auch im Selbststudium und im Rahmen einer Weiterbildung eingesetzt werden.

Table of Contents

Frontmatter

Kapitel 1. Allgemein-chemische Grundlagen

Zusammenfassung
Die Chemie ist eine noch relativ junge naturwissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Zusammensetzung und der Umwandlung von Stoffen befasst. Gegenstand dieses Wissenschaftsgebietes sind damit die Gesetzmäßigkeiten, die den strukturellen Aufbau und die wechselseitige Umwandlung der ungeheuren Vielfalt von Stoffen bestimmen. Die Chemie ist in erster Linie eine experimentelle Wissenschaft.
Roland Benedix

Kapitel 2. Atombau und Periodensystem der Elemente

Zusammenfassung
Die Frage nach der Struktur der Materie ist ein besonders instruktives Beispiel dafür, wie in enger Wechselbeziehung zwischen Experiment, Theorienbildung und Modellvorstellung die schrittweise Aufklärung der atomaren Substruktur zu immer detaillierteren Kenntnissen hinsichtlich des Aufbaus des Atomkerns und der Elektronenhülle führte.
Roland Benedix

Kapitel 3. Chemische Bindung

Zusammenfassung
Chemische Stoffe weisen teilweise sehr unterschiedliche Eigenschaften auf. Betrachtet man beispielsweise solche wichtigen Stoffeigenschaften wie die Löslichkeit oder die elektrische und thermische Leitfähigkeit, so existieren in der Regel signifikante Unterschiede zwischen den Salzen und Oxiden einerseits und den organischen Verbindungen bzw. den Nichtmetallen andererseits. Sie haben ihre Ursache in den spezifischen Wechselwirkungen zwischen den Atomen oder Molekülen.
Roland Benedix

Kapitel 4. Die chemische Reaktion

Zusammenfassung
Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungsprozesse. Um den Ablauf chemischer Reaktionen genauer zu verstehen, müssen Fragen nach den Mengenverhältnissen zwischen reagierenden und entstehenden Stoffen, nach der Energiebilanz und der Geschwindigkeit der Reaktion sowie nach deren Verlauf beantwortet werden. Zunächst einige Bemerkungen zur Stöchiometrie chemischer Reaktionen.
Roland Benedix

Kapitel 5. Luft und Luftinhaltsstoffe

Zusammenfassung
Bauwerke sind den ständigen Einflüssen der Atmosphäre mit den in ihr natürlich enthaltenen Gasen Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, den Edelgasen, wechselnden Mengen an Wasserdampf, aber auch mit den in ihr enthaltenen Luftschadstoffen wie Schwefeldioxid, Stickoxiden, Ozon sowie Staubpartikeln unterschiedlichster Herkunft ausgesetzt. Schlagworte wie Saurer Regen, Sommersmog, Treibhausgase und Neuartige Waldschäden gehören dank der Berichterstattung durch die Medien zu unserem Alltag. Häufig besteht jedoch gerade bei Begriffen, mit denen wir ununterbrochen konfrontiert werden, der größte Erklärungsbedarf.
Roland Benedix

Kapitel 6. Wasser und wässrige Lösungen

Zusammenfassung
Das Wasser der Erde besitzt ein Gesamtvolumen von ca. 1,4 Milliarden km3. Der überwiegende Teil (97,23%!) davon ist Salzwasser. Die restlichen 2,77% Süßwasser liegen zu etwa drei Viertel in Form von Polar- und Gletschereis vor [UC 2].
Roland Benedix

Kapitel 7. Redoxreaktionen – Grundlagen der Elektrochemie

Zusammenfassung
Sehr viele Prozesse der Baupraxis wie die metallische Korrosion, das Ausbleichen von Fassaden oder die Alterung von Kunststoffen sind auf Oxidations- bzw. Reduktionsreaktionen zurückzuführen. Die Begriffe Oxidation und Reduktion sind im Laufe der historischen Entwicklung der Chemie mehrfach erweitert und auf einer höheren Erkenntnisebene neu definiert worden. Ursprünglich wurde unter einer Oxidation die Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff (Oxygenium), also eine Sauerstoffaufnahme verstanden.
Roland Benedix

Kapitel 8. Chemie der Baumetalle

Zusammenfassung
Neben der großen Gruppe nichtmetallischer Baustoffe (Kap. 9) gehören vor allem die Metalle und ihre Legierungen mit ihren ganz spezifischen chemischen und technologischen Eigenschaften zu den wichtigsten Bau- und Werkstoffen. Inhalt des vorliegenden Kapitels sollen die physikalisch-chemischen Besonderheiten metallischer Werkstoffe, ihr Verhalten gegenüber atmosphärischen Einflüssen (Korrosion) sowie gegenüber anorganisch-nichtmetallischen Baustoffen wie Gips, Kalk und Beton sein.
Roland Benedix

Kapitel 9. Chemie nichtmetallisch-anorganischer Baustoffe

Zusammenfassung
Die äußerste Schicht unserer Erde ist aus einer Vielzahl unterschiedlicher Gesteine aufgebaut, die sich über lange geologische Zeiträume hinweg gebildet haben. Von der Art der bei der Bildung der Gesteine ablaufenden physikalischen oder chemischen Vorgänge hängen Struktur und Aufbau und damit die Gebrauchseigenschaften eines Gesteins wie Härte, Druckfestigkeit, Porosität und Wasseraufnahmevermögen ab.
Roland Benedix

Kapitel 10. Chemie organischer Stoffe im Bauwesen

Zusammenfassung
Im Bauwesen spielen Kohlenstoffverbindungen sowohl als Hilfsstoffe (Lösungs- und Verdünnungsmittel, Füllstoffe, Zusatzmittel) als auch direkt als Baustoffe (Bitumenhaltige Bindemittel, Kunststoffe, Holz) eine wichtige Rolle. Für ein besseres Verständnis ihres chemischen Aufbaus, ihres Verhaltens und ihrer Eigenschaften sollen in diesem Kapitel zunächst einige grundlegende organische Stoffklassen besprochen werden.
Roland Benedix

Kapitel 11. Holz und Holzschutz

Zusammenfassung
Holz gehört zu den ältesten Bau- und Werkstoffen der Menschheitsgeschichte. Es wird zum einen direkt als Baugrund- oder Bauschnittholz für Gerüste, Rammpfähle (Grundbau), Träger, Stützen, Verschalungen sowie Zimmerarbeiten verwendet und zum anderen zu Holzwerkstoffen verarbeitet. Holzwerkstoffe wie Sperrholzplatten, Span- und Faserplatten finden vor allem für Wand- und Deckenverkleidungen Verwendung.
Roland Benedix

Kapitel 12. Luftschadstoffe in Innenräumen

Zusammenfassung
In den letzten Jahrzehnten haben gesundheitliche Beschwerden zugenommen, die in engem Zusammenhang mit dem Aufenthalt in Innenräumen bzw. Gebäuden stehen. Ausgasungen chemischer Substanzen aus Möbeln, Farben, Anstrichen und Baustoffen, Schimmelpilzbefall in Wohnungen, das Sick-Building-Syndrom und das Phänomen der „Schwarzen Wohnungen“ sind Anlass genug, das Problem der Innenraumbelastung mehr in den Focus des Gesundheitsschutzes zu rücken. Man geht heute davon aus, dass die Menschen ca. 90% ihrer Lebenszeit in Innenräumen verbringen. Davon entfallen etwa 2/3 auf die Wohnräume und wiederum davon der größte Teil auf das Schlafzimmer.
Roland Benedix

Kapitel 13. Hightech im Bauwesen: Anwendung der Nanotechnologie in Architektur und Bauwesen

Zusammenfassung
Die Nanotechnologie gilt weltweit als die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Für zahlreiche Industriebranchen wie den Automobilbau, die chemische und pharmazeutische Industrie, die Informationstechnik sowie die optische Industrie hängt die künftige Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte sehr wesentlich von der Erschließung moderner Technologien zur kontrollierten Erzeugung und Nutzung nanoskaliger Strukturen ab. Doch Nanotechnologien bieten nicht nur den Hightech-Branchen, sondern auch den konventionellen Industriezweigen wie dem Bausektor erhebliche Entwicklungs- und Geschäftspotentiale.
Roland Benedix

Kapitel 14. Qualitative Analyse von Baustoffen

Zusammenfassung
Mit Hilfe der qualitativen anorganischen Analyse wird festgestellt, aus welchen chemischen Elementen ein Stoff besteht. Entweder liegen die anorganischen Substanzen bereits in Ionenform vor (z. B. Inhaltsstoffe von Wässern) oder sie müssen durch Lösen erst in Ionen überführt werden. Häufig ist es von Bedeutung, welche Ionen die anwesenden Elemente bilden.
Roland Benedix

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