Die Verbesserung der Mörteleigenschaften hat auch verschiedene Auswirkungen. Viele Mauer- und Putzmörtel weisen derzeit ein schlechtes Wasserrückhaltevermögen auf, und die Wassersuspension trennt sich bereits nach wenigen Minuten. Daher ist die Zugabe von Celluloseether zum Zementmörtel sehr wichtig.
Betrachten wir nun die technischen Eigenschaften von Zelluloseether in Zementmörtel genauer.
Celluloseether – Wasserretention
Die Wasserrückhaltung ist eine wichtige Eigenschaft von Methylcelluloseether und wird von vielen inländischen Herstellern von Trockenmörtel, insbesondere in südlichen Regionen mit hohen Temperaturen, besonders beachtet.
Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenpulvermörtel, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle; insbesondere bei der Herstellung von Spezialmörtel (modifiziertem Mörtel) ist er ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil.
Viskosität, Dosierung, Umgebungstemperatur und Molekularstruktur von Celluloseether beeinflussen dessen Wasserrückhaltevermögen maßgeblich. Unter gleichen Bedingungen gilt: Je höher die Viskosität des Celluloseethers, desto besser das Wasserrückhaltevermögen; auch eine höhere Dosierung führt zu einem besseren Wasserrückhaltevermögen. Üblicherweise kann bereits eine geringe Menge Celluloseether die Wasserrückhaltung von Mörtel deutlich verbessern. Ab einer bestimmten Dosierung steigt das Wasserrückhaltevermögen weiter an, der Anstieg verlangsamt sich jedoch. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt das Wasserrückhaltevermögen von Celluloseether in der Regel ab, einige modifizierte Celluloseether weisen jedoch auch unter hohen Temperaturen ein besseres Wasserrückhaltevermögen auf. Fasern mit einem geringeren Substitutionsgrad, wie beispielsweise vegane Ether, zeigen ein besseres Wasserrückhaltevermögen.
Die Hydroxylgruppe des Celluloseethermoleküls und das Sauerstoffatom der Etherbindung bilden mit dem Wassermolekül eine Wasserstoffbrücke, wodurch freies Wasser gebunden wird und somit die Wasserretention verbessert wird. Durch Interdiffusion zwischen Wassermolekül und Celluloseethermolekülkette können Wassermoleküle in das Innere der Celluloseether-Makromolekülkette eindringen und dort starken Bindungskräften ausgesetzt sein. Dadurch entstehen freies und gebundenes Wasser, was die Wasserretention des Zementschlamms verbessert. Die rheologischen Eigenschaften, die poröse Netzwerkstruktur und der osmotische Druck bzw. die filmbildenden Eigenschaften des Celluloseethers hemmen die Wasserdiffusion im Frischzementschlamm.
Celluloseether – Verdickung und Thixotropie
Celluloseether verleiht dem Nassmörtel eine ausgezeichnete Viskosität, wodurch die Haftung zwischen Nassmörtel und Untergrund deutlich verbessert und die Standfestigkeit des Mörtels erhöht wird. Er findet breite Anwendung in Putzmörtel, Mauermörtel und Wärmedämmverbundsystemen. Die verdickende Wirkung von Celluloseether verbessert zudem die Dispersionsfestigkeit und Homogenität frisch gemischter Materialien, beugt Materialablösung, Entmischung und Ausbluten vor und eignet sich für Faserbeton, Unterwasserbeton und selbstverdichtenden Beton.
Die verdickende Wirkung von Celluloseether auf zementgebundene Baustoffe beruht auf der Viskosität der Celluloseetherlösung. Unter gleichen Bedingungen verbessert eine höhere Viskosität des Celluloseethers die Viskosität des modifizierten zementgebundenen Baustoffs. Ist die Viskosität jedoch zu hoch, beeinträchtigt dies die Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit des Materials (z. B. das Anhaften eines Spachtels). Selbstnivellierender Mörtel und selbstverdichtender Beton, die eine hohe Fließfähigkeit erfordern, benötigen Celluloseether mit niedriger Viskosität. Darüber hinaus erhöht die verdickende Wirkung von Celluloseether den Wasserbedarf zementgebundener Baustoffe und steigert die Mörtelausbeute.
Wässrige Celluloseetherlösungen mit hoher Viskosität weisen eine hohe Thixotropie auf, die ein wesentliches Merkmal von Celluloseethern darstellt. Wässrige Methylcelluloselösungen zeigen unterhalb ihrer Gelierungstemperatur üblicherweise pseudoplastisches und nicht-thixotropes Fließverhalten, weisen jedoch bei niedrigen Scherraten newtonsche Fließeigenschaften auf. Die Pseudoplastizität nimmt mit der Molmasse bzw. Konzentration des Celluloseethers zu, unabhängig von Art und Grad der Substituenten. Daher weisen Celluloseether gleicher Viskositätsklasse, ob MC, HPMC oder HEMC, bei konstanter Konzentration und Temperatur stets die gleichen rheologischen Eigenschaften auf. Bei Temperaturerhöhung bilden sich Strukturgele, die zu stark thixotropem Fließverhalten führen.
Hochkonzentrierte und niedrigviskose Celluloseether weisen selbst unterhalb der Gelierungstemperatur Thixotropie auf. Diese Eigenschaft ist für die Einstellung von Nivellierungs- und Setzungsverhalten beim Baumörtel von großem Vorteil. Hierbei ist zu beachten, dass mit steigender Viskosität des Celluloseethers zwar die Wasserretention verbessert wird, jedoch gleichzeitig das relative Molekulargewicht des Celluloseethers steigt und die Löslichkeit entsprechend abnimmt. Dies wirkt sich negativ auf die Mörtelkonzentration und die Bauleistung aus.
Celluloseether – Luftporenbildung
Celluloseether besitzt eine deutliche luftporenbildende Wirkung in frischen zementgebundenen Baustoffen. Er verfügt sowohl über hydrophile Gruppen (Hydroxylgruppen, Ethergruppen) als auch über hydrophobe Gruppen (Methylgruppen, Glucoseringe) und wirkt als oberflächenaktives Tensid, wodurch er eine luftporenbildende Wirkung erzielt.
Die Luftporenbildung durch Celluloseether führt zu einer „Kugelbildung“, wodurch die Verarbeitungseigenschaften des frisch gemischten Materials verbessert werden können. So wird beispielsweise die Plastizität und Glätte des Mörtels während der Verarbeitung erhöht, was das Verteilen des Mörtels begünstigt. Außerdem wird die Mörtelmenge erhöht und die Produktionskosten des Mörtels gesenkt. Allerdings erhöht sich dadurch die Porosität des erhärteten Materials, und seine mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Elastizitätsmodul nehmen ab.
Als Tensid benetzt und schmiert Celluloseether Zementpartikel und erhöht so die Fließfähigkeit zementgebundener Werkstoffe. Gleichzeitig fördert er die Luftporenbildung, verringert aber gleichzeitig die Fließfähigkeit durch seine verdickende Wirkung. Die Fließfähigkeitsverbesserung ist eine Kombination aus plastifizierenden und verdickenden Effekten. Im Allgemeinen überwiegt bei sehr geringem Celluloseethergehalt die plastifizierende Wirkung bzw. die Reduzierung des Wasserbedarfs. Bei hohem Gehalt hingegen nimmt die verdickende Wirkung des Celluloseethers rapide zu, während die Luftporenbildung gesättigt ist. Dies äußert sich entweder in einer Verdickung oder in einem erhöhten Wasserbedarf.
Celluloseether – Retardierung
Celluloseether verlängert die Abbindezeit von Zementleim oder Mörtel und verzögert die Hydratationskinetik des Zements, was vorteilhaft ist, um die Verarbeitbarkeit frisch gemischter Materialien zu verbessern, die Konsistenz des Mörtels zu verbessern und den Setzverlust des Betons im Laufe der Zeit zu verringern, kann aber auch zu Verzögerungen des Baufortschritts führen.
Veröffentlichungsdatum: 16. Februar 2023