In Fertigmörtel kann bereits eine geringe Menge Celluloseether die Eigenschaften des Nassmörtels deutlich verbessern. Celluloseether ist somit der wichtigste Zusatzstoff, der die Verarbeitungseigenschaften des Mörtels beeinflusst.
Die Wahl verschiedener Celluloseether mit unterschiedlichen Viskositäten, Partikelgrößen, Viskositätsgraden und Zugabemengen beeinflusst die Eigenschaften von Trockenmörteln. Viele Mauer- und Putzmörtel weisen derzeit ein unzureichendes Wasserrückhaltevermögen auf. Wasser und Zementmörtel trennen sich bereits nach wenigen Minuten. Daher ist die Zugabe von Celluloseether zu Zementmörtel von großer Bedeutung.
Betrachten wir die Rolle von Celluloseether im Zementmörtel genauer!
1. Celluloseether – Wasserretention
Die Wasserspeicherung ist eine wichtige Eigenschaft von Methylcelluloseether und wird von vielen inländischen Herstellern von Trockenmörteln, insbesondere in südlichen Regionen mit hohen Temperaturen, berücksichtigt. Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenmörtel, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle und ist vor allem bei der Herstellung von Spezialmörteln (modifizierten Mörteln) 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 besserem Wasserrückhaltevermögen. Üblicherweise kann bereits eine geringe Dosierung von Celluloseether das Wasserrückhaltevermögen von Mörtel deutlich verbessern. Ab einer bestimmten Dosierung nimmt das Wasserrückhaltevermögen zwar weiter zu, jedoch verlangsamt sich der Anstieg. Steigt die Umgebungstemperatur, nimmt das Wasserrückhaltevermögen von Celluloseether in der Regel ab. Einige modifizierte Celluloseether weisen jedoch auch unter hohen Temperaturen ein besseres Wasserrückhaltevermögen auf. Celluloseether mit einem geringeren Substitutionsgrad zeigen ein besseres Wasserrückhaltevermögen.
Die Hydroxylgruppe am Celluloseethermolekül und das Sauerstoffatom an der Etherbindung verbinden sich mit dem Wassermolekül unter Bildung einer Wasserstoffbrücke, wodurch freies Wasser in gebundenes Wasser umgewandelt wird und somit eine gute Rolle bei der Wasserrückhaltung gespielt wird;DerDurch Interdiffusion zwischen Wassermolekül und Celluloseether-Molekülkette können Wassermoleküle in das Innere der Celluloseether-Makromolekülkette eindringen und unterliegen starken Bindungskräften, wodurch freies und verknäueltes Wasser gebildet und die Wasserrückhaltung der Zementsuspension verbessert wird; Celluloseether verbessert die rheologischen Eigenschaften, die Porennetzwerkstruktur und den osmotischen Druck der frischen Zementsuspension oder die filmbildenden Eigenschaften des Celluloseethers behindern die Diffusion von Wasser.
2. 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 erhöht zudem die Dispersionsfestigkeit und Homogenität frisch gemischter Materialien und beugt Materialablösung und Entmischung vor. Er kann in Faserbeton, Unterwasserbeton und selbstverdichtendem Beton eingesetzt werden.
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 HPMC oder HEMC, bei konstanter Konzentration und Temperatur stets die gleichen rheologischen Eigenschaften auf. Bei Temperaturerhöhung bilden sich Strukturgele, die zu stark thixotropen Fließeigenschaften 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.
3. Celluloseether – Luftporenbildung
Celluloseether besitzt eine ausgeprägte Luftporenbildungswirkung in frischen zementgebundenen Baustoffen. Er verfügt über hydrophile (Hydroxylgruppen, Ethergruppen) und hydrophobe Gruppen (Methylgruppen, Glucoseringe) und wirkt als oberflächenaktives Tensid. Diese Luftporenbildung führt zu einer sogenannten „Kugelbildung“, die die Verarbeitungseigenschaften des Frischmischguts verbessert. So erhöht sie beispielsweise die Plastizität und Glätte des Mörtels während der Verarbeitung, was dessen Ausbreitung begünstigt. Dadurch wird die Mörtelausbeute gesteigert und die Produktionskosten gesenkt. Allerdings erhöht sich die Porosität des erhärteten Materials, wodurch sich dessen mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Elastizitätsmodul verringern.
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.
4. 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: 02.06.2023