In Fertigmörtel kann bereits eine geringe Menge Celluloseether die Eigenschaften des Nassmörtels deutlich verbessern. Celluloseether ist somit ein wichtiger Zusatzstoff, der die Eigenschaften von Mörtel maßgeblich beeinflusst. Die Wahl verschiedener Celluloseether-Sorten, Viskositäten, Partikelgrößen, Viskositätsgrade und Zugabemengen wirkt sich unterschiedlich auf die Verbesserung der Eigenschaften von Trockenmörtel aus. Viele Mauer- und Putzmörtel weisen heutzutage ein schlechtes Wasserrückhaltevermögen auf. Die Wassersuspension trennt sich bereits nach wenigen Minuten. Daher ist die Zugabe von Celluloseether zu Zementmörtel von großer Bedeutung. Im Folgenden werden die Funktionen von Celluloseether in Zementmörtel genauer betrachtet.
1.Cellulose-Ether-Wasser-Retention
Die Wasserspeicherung ist eine wichtige Eigenschaft von Celluloseether und wird von vielen inländischen Herstellern von Trockenmörtel, insbesondere in den wärmeren südlichen Regionen, berücksichtigt. Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenmörtel, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle und ist vor allem bei Spezialmörteln (modifizierten Mörteln) ein unverzichtbarer 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 Wasserrückhalteleistung von Mörtel deutlich verbessern. Ab einer bestimmten Dosierung verlangsamt sich der Anstieg des Wasserrückhaltevermögens. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt das Wasserrückhaltevermögen von Celluloseether in der Regel ab, jedoch weisen einige modifizierte Celluloseether auch bei hohen Temperaturen ein gutes Wasserrückhaltevermögen auf. Celluloseether mit einem geringeren Substitutionsgrad zeigen ein besseres Wasserrückhaltevermögen.
Die Hydroxylgruppen der Celluloseethermoleküle und die Sauerstoffatome der Etherbindungen bilden Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen, wodurch freies Wasser in gebundenes Wasser umgewandelt wird und somit eine wichtige Rolle bei der Wasserrückhaltung gespielt wird; die gegenseitige Diffusion zwischen Wassermolekülen und Celluloseethermolekülketten ermöglicht es Wassermolekülen, in das Innere der Celluloseether-Makromolekülkette einzudringen und starken Einschränkungen zu unterliegen, wodurch freies und gebundenes Wasser gebildet wird und somit 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.Celluloseetherverdickung 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, Fliesenkleber und Wärmedämmverbundsystemen. Die verdickende Wirkung von Celluloseether erhöht zudem die Dispersionsbeständigkeit und Homogenität des Frischbetons, 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 am Spachtel). Selbstnivellierende Mörtel und selbstverdichtender Beton, die eine hohe Fließfähigkeit erfordern, benötigen daher Celluloseether mit niedriger Viskosität. Darüber hinaus erhöht die verdickende Wirkung von Celluloseethern 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 im Allgemeinen unterhalb ihrer Gelierungstemperatur pseudoplastische, nicht-thixotrope Fließeigenschaften, weisen jedoch bei niedrigen Scherraten newtonsche Fließeigenschaften auf. Die Pseudoplastizität nimmt mit steigender Molmasse oder Konzentration des Celluloseethers zu, unabhängig von Art und Substitutionsgrad 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 bildet sich ein Strukturgel, und es kommt zu einer stark thixotropen Fließfähigkeit.
Hochkonzentrierte und niedrigviskose Celluloseether weisen selbst unterhalb der Gelierungstemperatur Thixotropie auf. Diese Eigenschaft ist von großem Vorteil, um das Verlaufs- und Setzverhalten von Baumörtel während des Bauprozesses zu steuern. Dabei ist zu beachten, dass mit steigender Viskosität des Celluloseethers zwar die Wasserretention verbessert wird, jedoch gleichzeitig das relative Molekulargewicht des Celluloseethers steigt und seine Löslichkeit entsprechend abnimmt. Dies wirkt sich negativ auf die Mörtelkonzentration und die Bauausführung aus.
3.Cellulose-Ether-Luft-Mitreißeffekt
Celluloseether besitzt eine signifikante Luftporenbildungswirkung in frischen zementgebundenen Baustoffen. Er verfügt sowohl über hydrophile (Hydroxylgruppen, Ethergruppen) als auch hydrophobe Gruppen (Methylgruppen, Glucoseringe). Als oberflächenaktives Tensid bewirkt er die Luftporenbildung. Diese führt zu einer sogenannten „Kugelbildung“, die die Verarbeitungseigenschaften frisch gemischter Baustoffe verbessert. So erhöht sie beispielsweise die Plastizität und Glätte des Mörtels während der Verarbeitung, was sich positiv auf das Einbringen auswirkt. Zudem steigert sie die Mörtelmenge und senkt die Produktionskosten. Allerdings erhöht sie die Porosität des erhärteten Materials und verschlechtert dessen mechanische Eigenschaften wie Festigkeit und Elastizitätsmodul.
Als Tensid wirkt Celluloseether benetzend und schmierend auf Zementpartikel. Zusammen mit seiner Luftporenbildung erhöht er die Fließfähigkeit zementgebundener Werkstoffe, während seine verdickende Wirkung diese verringert. Die Wirkung von Celluloseether auf die Fließfähigkeit zementgebundener Werkstoffe ist eine Kombination aus Plastifizierung und Verdickung. Im Allgemeinen wirkt Celluloseether bei sehr geringer Dosierung hauptsächlich plastifizierend oder wasserreduzierend. Bei hoher Dosierung verstärkt sich die verdickende Wirkung von Celluloseether rapide, und seine Luftporenbildung stößt an ihre Sättigungswerte, was sich ebenfalls in einer Verdickung oder einem erhöhten Wasserbedarf äußert.
4.Celluloseether-Verzögerungseffekt
Celluloseether verlängert die Abbindezeit von Zementleim oder Mörtel und verzögert die Zementhydratationsdynamik, was vorteilhaft ist, um die Verarbeitbarkeit des neuen Mischmaterials zu erhöhen und den zeitabhängigen Verlust der Mörtelkonsistenz und des Betonausbreits zu verbessern, kann aber auch den Baufortschritt verzögern.
Veröffentlichungsdatum: 24. September 2024