In Fertigmörtel kann bereits eine geringe Menge Celluloseether die Leistung des Nassmörtels deutlich verbessern. Es ist ersichtlich, dass Celluloseether der Hauptzusatzstoff ist, der die Verarbeitungsleistung des Mörtels beeinflusst.
Die Wahl verschiedener Celluloseethertypen mit unterschiedlicher Viskosität, Partikelgröße, Viskosität und Zugabemenge wirkt sich auch unterschiedlich auf die Leistungsverbesserung des Trockenmörtels aus. Viele Mauer- und Putzmörtel weisen derzeit ein schlechtes Wasserrückhaltevermögen auf. Wasser und Schlamm trennen sich nach einigen Minuten Standzeit. Daher ist die Zugabe von Celluloseether zum Zementmörtel sehr wichtig.
Schauen wir uns die Rolle von Celluloseether in Zementmörtel genauer an!
1. Celluloseether – Wasserretention
Die Wasserretention ist eine wichtige Eigenschaft von Methylcelluloseether und wird von vielen inländischen Trockenmörtelherstellern, insbesondere in südlichen Regionen mit hohen Temperaturen, besonders geschätzt. Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenmörtelpulver, 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 haben großen Einfluss auf dessen Wasserrückhaltevermögen. Unter gleichen Bedingungen gilt: Je höher die Viskosität des Celluloseethers, desto besser das Wasserrückhaltevermögen; je höher die Dosierung, desto besser das Wasserrückhaltevermögen. Normalerweise kann eine geringe Dosierung von Celluloseether das Wasserrückhaltevermögen von Mörtel deutlich verbessern. Ab einer bestimmten Dosierung nimmt mit zunehmender Wasserrückhalterate die Tendenz zur Wasserrückhalterate ab; bei steigender Umgebungstemperatur nimmt das Wasserrückhaltevermögen von Celluloseether normalerweise ab. Einige modifizierte Celluloseether weisen jedoch auch bei hohen Temperaturen ein besseres Wasserrückhaltevermögen auf; Celluloseether mit geringerem Substitutionsgrad weisen ein besseres Wasserrückhaltevermögen auf.
Die Hydroxylgruppe am Celluloseethermolekül und das Sauerstoffatom an der Etherbindung verbinden sich mit dem Wassermolekül und bilden eine Wasserstoffbrücke, wodurch das freie Wasser in gebundenes Wasser umgewandelt wird, was eine gute Rolle bei der Wasserspeicherung spielt.DerWassermolekül und die Molekülkette des Celluloseethers Durch Interdiffusion können Wassermoleküle in das Innere der Makromolekülkette des Celluloseethers eindringen und starken Bindungskräften ausgesetzt sein, wodurch freies Wasser und verwickeltes Wasser gebildet werden und die Wasserrückhaltefähigkeit des Zementschlamms verbessert wird. Celluloseether verbessert die rheologischen Eigenschaften des frischen Zementschlamms, die poröse Netzwerkstruktur und der osmotische Druck bzw. die filmbildenden Eigenschaften des Celluloseethers behindern die Diffusion von Wasser.
2. Celluloseether - Verdickung und Thixotropie
Celluloseether verleiht dem Nassmörtel eine hervorragende Viskosität, wodurch die Bindungsfähigkeit zwischen Nassmörtel und Grundschicht deutlich erhöht und die Standfestigkeit des Mörtels verbessert werden kann. Celluloseether wird häufig in Putzmörtel, Ziegelmörtel und Außenwanddämmsystemen verwendet. Die verdickende Wirkung von Celluloseether kann zudem die Dispersionsbeständigkeit und Homogenität frisch gemischter Materialien erhöhen und Materialablösung und -entmischung verhindern. Celluloseether kann in Faserbeton, Unterwasserbeton und selbstverdichtendem Beton verwendet werden.
Die verdickende Wirkung von Celluloseether auf zementbasierte Materialien beruht auf der Viskosität der Celluloseetherlösung. Unter gleichen Bedingungen gilt: Je höher die Viskosität des Celluloseethers, desto besser die Viskosität des modifizierten zementbasierten Materials. Eine zu hohe Viskosität beeinträchtigt jedoch die Fließfähigkeit und die Verarbeitbarkeit des Materials (z. B. beim Anhaften eines Spachtels). Selbstnivellierender Mörtel und selbstverdichtender Beton, die eine hohe Fließfähigkeit erfordern, benötigen eine niedrige Viskosität des Celluloseethers. Darüber hinaus erhöht die verdickende Wirkung des Celluloseethers den Wasserbedarf zementbasierter Materialien und erhöht die Mörtelausbeute.
Wässrige Lösungen von Celluloseether mit hoher Viskosität weisen eine hohe Thixotropie auf, die ebenfalls ein wichtiges Merkmal von Celluloseether ist. Wässrige Lösungen von Methylcellulose weisen unterhalb ihrer Geltemperatur üblicherweise eine pseudoplastische und nicht thixotrope Fließfähigkeit auf, zeigen jedoch bei niedrigen Schergeschwindigkeiten newtonsche Fließeigenschaften. Die Pseudoplastizität steigt mit dem Molekulargewicht oder der Konzentration des Celluloseethers, unabhängig von der Art des Substituenten und dem Substitutionsgrad. Daher weisen Celluloseether derselben Viskositätsklasse, sei es HPMC oder HEMC, immer dieselben rheologischen Eigenschaften auf, solange Konzentration und Temperatur konstant gehalten werden. Bei erhöhter Temperatur bilden sich Strukturgele, und es kommt zu stark thixotropen Fließeigenschaften.
Hochkonzentrierte und niedrigviskose Celluloseether weisen selbst unterhalb der Geltemperatur eine Thixotropie auf. Diese Eigenschaft ist für die Regulierung von Nivellierung und Absacken bei der Herstellung von Baumörtel von großem Nutzen. Dabei ist zu beachten, dass die Wasserretention umso besser ist, je höher die Viskosität des Celluloseethers ist. Gleichzeitig steigt jedoch auch das relative Molekulargewicht des Celluloseethers und damit seine Löslichkeit, was sich negativ auf die Mörtelkonzentration und die Bauleistung auswirkt.
3. Celluloseether - Luftporenbildender Effekt
Celluloseether hat eine deutliche luftporenbildende Wirkung auf frische zementbasierte Materialien. Celluloseether besitzt sowohl hydrophile Gruppen (Hydroxygruppen, Ethergruppen) als auch hydrophobe Gruppen (Methylgruppen, Glukoseringe) und ist ein Tensid mit Oberflächenaktivität, das somit eine luftporenbildende Wirkung hat. Die luftporenbildende Wirkung von Celluloseether erzeugt einen „Ball“-Effekt, der die Verarbeitungseigenschaften der frisch gemischten Materialien verbessern kann, z. B. die Plastizität und Glätte des Mörtels während des Betriebs erhöht, was die Ausbreitung des Mörtels begünstigt. Außerdem erhöht sich die Mörtelproduktion und die Mörtelproduktionskosten werden gesenkt. Allerdings erhöht sich die Porosität des ausgehärteten Materials und seine mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Elastizitätsmodul werden beeinträchtigt.
Als Tensid hat Celluloseether auch eine benetzende oder schmierende Wirkung auf Zementpartikel, was zusammen mit seiner luftporenbildenden Wirkung die Fließfähigkeit von zementbasierten Materialien erhöht, seine verdickende Wirkung jedoch die Fließfähigkeit verringert. Die Fließfähigkeit ist eine Kombination aus plastifizierender und verdickender Wirkung. Im Allgemeinen ist bei einem sehr niedrigen Celluloseether-Gehalt die Hauptwirkung die Plastifizierung bzw. Wasserreduzierung; bei einem hohen Gehalt nimmt die verdickende Wirkung des Celluloseethers schnell zu und seine luftporenbildende Wirkung tendiert zur Sättigung. Dies äußert sich in einer verdickenden Wirkung bzw. einem erhöhten Wasserbedarf.
4. Celluloseether - Retardierung
Celluloseether verlängern die Abbindezeit von Zementleim oder Mörtel und verzögern die Hydratationskinetik des Zements. Dies ist zwar vorteilhaft, um die Verarbeitbarkeitszeit frisch gemischter Materialien zu verbessern, die Konsistenz des Mörtels zu verbessern und den Abbau des Betonausbreitungsmaßes mit der Zeit zu verhindern, kann aber auch den Baufortschritt verzögern.
Beitragszeit: 02.06.2023