Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) ist eine wasserlösliche Polymerverbindung, auch bekannt als wasserlösliches Harz oder wasserlösliches Polymer. Sie verdickt die Mischung durch Erhöhung der Viskosität des Anmachwassers. HPMC ist ein hydrophiles Polymermaterial und kann in Wasser gelöst werden, wobei sowohl Lösungen als auch Dispersionen entstehen. Experimente zeigen, dass mit zunehmender Menge an Naphthalin-basiertem Fließmittel die Dispersionsbeständigkeit von frisch gemischtem Zementmörtel abnimmt. Dies liegt daran, dass das Naphthalin-Fließmittel ein Tensid ist. Bei Zugabe des Fließmittels zum Mörtel lagert sich dieses an der Oberfläche der Zementpartikel an, sodass diese eine gleichmäßige Ladung aufweisen. Diese elektrische Abstoßung führt zur Auflösung der von den Zementpartikeln gebildeten Flockungsstrukturen, wodurch das darin gebundene Wasser freigesetzt wird und ein Teil des Zements verloren geht. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass sich die Dispersionsbeständigkeit von frischem Zementmörtel mit steigendem HPMC-Gehalt verbessert.
Festigkeitseigenschaften von Beton:
HPMC, ein nicht dispergierbares Unterwasser-Betonzusatzmittel, wird im Brückenbau eingesetzt. Die Bemessungsfestigkeit entspricht der Klasse C25. Laut Basisversuchen beträgt die Zementmenge 400 kg, die Mikrosilikamenge 25 kg/m³, die optimale HPMC-Menge 0,6 % der Zementmenge, das Wasser-Zement-Verhältnis 0,42, der Sandanteil 40 % und die Menge an Naphthyl-Fließmittel 8 % der Zementmenge. Betonproben, die 28 Tage an der Luft gelagert wurden, erreichten eine durchschnittliche Festigkeit von 42,6 MPa, während unter Wasser gegossener Beton mit einer Wassertiefe von 60 mm nach 28 Tagen eine durchschnittliche Festigkeit von 36,4 MPa aufwies.
1. Die Zugabe von HPMC hat eine deutlich verzögernde Wirkung auf die Mörtelmischung. Mit steigendem HPMC-Gehalt verlängert sich die Abbindezeit des Mörtels. Bei gleichem HPMC-Gehalt ist der unter Wasser hergestellte Mörtel besser als der an der Luft hergestellte. Die Aushärtungszeit der Form ist länger. Diese Eigenschaft erleichtert das Unterwasserpumpen von Beton.
2. Frischer Zementmörtel, der mit Hydroxypropylmethylcellulose vermischt wird, weist eine gute Haftung auf und blutet kaum aus.
3. Der HPMC-Gehalt und der Wasserbedarf des Mörtels sanken zunächst und stiegen dann deutlich an.
4. Die Zugabe von Wasserreduktionsmitteln verbessert das Problem des erhöhten Wasserbedarfs des Mörtels, muss aber in angemessener Weise kontrolliert werden, da sie sonst manchmal die Unterwasserdispersionsbeständigkeit des frisch gemischten Zementmörtels verringert.
5. Die Struktur der mit HPMC versetzten Zementpastenprobe unterscheidet sich kaum von der der Kontrollprobe. Auch beim Einbringen in Wasser und an der Luft zeigen die Zementpastenproben nur geringe Unterschiede in Struktur und Dichte. Die nach 28 Tagen unter Wasser entstandene Probe ist leicht locker. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Zugabe von HPMC zwar den Zementverlust und die Dispersion beim Einbringen in Wasser deutlich reduziert, gleichzeitig aber die Verdichtung des Zementsteins verringert. Im Projekt sollte die HPMC-Menge daher so weit wie möglich reduziert werden, wobei die Dispersionsfestigkeit unter Wasser gewährleistet bleiben muss.
6. Die Kombination von HPMC als nicht dispergierbarem Unterwasserbetonzusatzmittel, wobei die Mengenkontrolle die Festigkeitsverbesserung fördert, hat in Pilotprojekten gezeigt, dass der im Wasser hergestellte Beton 84,8 % der Festigkeit von an der Luft hergestelltem Beton erreicht. Der Effekt ist sogar noch deutlicher.
Veröffentlichungsdatum: 16. Juni 2023