Interaction between cement and cellulose ether
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wirkung von Methylcellulose auf die Eigenschaften in Zementsuspensionen und –mörtel: 1. Verdickung. Prinzipiell liegen bezüglich der Verdickungswirkung die allermeisten untersuchten Kompositzemente/ alternative Zemente im Bereich der des Portlandzementes. Ausnahmen bilden hier die Kompositzemente mit Microsilica und insbesondere mit den calcinierten Kaolin (Metakaolin). Diese Materialien bringen sehr große Oberflächen in das System (inner + äußere) und führen deshalb zu einer extrem starken Verdickung durch die Bindung des Wassers 2. Wasserrückhaltung. Methylcellulose führt zu einer Verstopfung des Porenraums und damit zu einer Verbesserung der Wasserrückhaltung im Putzmörtel. Auf diese wasserrückhaltende Wirkung der MCs wirken sich die unterschiedlichen Systeme (Kompositmaterialien, C$A-Klinker) nur unwesentlich aus. Eine Ausnahme bilden dabei Materialien mit Silicastaub, der die Wasserrückhaltung stark negativ beeinflusst. Der Einsatz von Kompositzementen hat dabei einen stabilisierenden Einfluß auf die Wasserspeicherung durch die breitere Feinstpartikelverteilung im Mörtel bei abnehmender Wirkung der MC (MC3) wird der Zementeinfluss signifikanter. Drei wesentliche mögliche Wirkmechanismen für die Wasserrückhaltung hat Desbrières veröffentlicht. Erstens, Wasserrückhaltung infolge erhöhter Viskosität, die höhere dynamische Filtratviskosität verlangsamt die Filtrationsrate, zweitens die WR ist ein Ergebnis der Adsorption, anionische Polymere adsorbieren an hydratisierten Zementpartikeln und verstopfen die Filterkuchenporen durch Polymersegmente oder überbrücken Zementpartikel. Drittens WR als Folge von physikalischer Porenverstopfung der Polymere in der zementären Matrix. Durch einfache Quellung, Ausdehnung infolge der Aufnahme großer Wassermengen in die Polymerhydratschale oder Polymerassoziationen (3D-Netzwerke) bilden sich große Mikrogel-Partikel. Wasser ist somit physikalisch gebunden. In eigenen Untersuchungen wurde nun festgestellt, dass die Porenverstopfung bei sehr feiner Partikelverteilung (z.B. Kompoitzement mit Silicastaub) nur unvollständig erfolgen kann. Die größere Oberfläche der Partikel benötigt eine größere Menge an MC Mikrogel zur Abdichtung. Bülich bestätigte den Wirkmechanismus von Methylcellulose als Wasserrückhaltemittel in Zementsystemen. Dabei wurden zwei unterschiedliche Effekte benannt. Die Wasserabsorptionskapazität und zweitens die Bildung von hydrokolloidalem assoziiertem 3D-Polymer Netzwerken bei höherer MC Dosierung. Diese Dosierschwelle ist mit einem deutlichen Anstieg der WR gekennzeichnet. 3. Verzögerung. Die Abstufungen im Erhärtungsverlauf (Verzögerung) der unterschiedlichen Zemensysteme werden maßgeblich durch die Art des Zementes oder durch die Ausgangsstoffe des Zementes bestimmt. Der DS der MC spielt in der Verzögerung eine untergeordnete Rolle. Die untersuchten Kompositzemente und Zemente mit alternativen Klinkern unterscheiden sich bezüglich der Hydrataionskinetik und der MC- Verzögerungswirkung z.T. erheblich vom Portlandzement. Neben Kompositzementen, die eine ähnliche Strukturbildungskinetik aufweisen wie CEM I, existieren auch Zemente, die deutlich schneller oder auch langsamer eine entsprechende Struktur aufbauen. Einen sehr schnellen Strukturaufbau zeigen die beiden Sulfoaluminatzemente. Um sie in Putzsystemen oder anderen Spezialmörteln in der Praxis verwenden zu können, müssen beide Zemente verzögert werden. Sehr langsam wird die Struktur bei Kompositzement mit Stahlwerkschlacke 2 und Steinkohlenflugasche aufgebaut. Hier müssen entsprechende Systeme beschleunigt werden. Prinzipiell nicht einsatzfähig sind Zemente mit Stahlwerkschlacke 1. Die Verzögerung ist hier so stark ausgeweitet, dass ein praktischer Einsatz des Systems im Putz unmöglich erscheint.
