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Untersuchungen zum Segregationsverhalten von verschiedenen ...

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Untersuchungen zum Segregationsverhalten von verschiedenen

Untersuchungen zum Segregationsverhalten von verschiedenen Mörtelkomponenten mittels TGA/SDTA Roger Zurbriggen, Elotex AG, Industriestr. 17a, CH-6203 Sempach Station Einführung Die mineralischen Hauptkomponenten von Mörtelmischungen lassen sich grundsätzlich in die beiden Gruppen „Reaktive Binder“ und „Inerte Füller“ einteilen. Bei mineralischen Bindern handelt es sich meistens um Zemente (z.B. Portlandzement oder Tonerdeschmelzzement), Anhydrit und/oder Halbhydrate, die mit dem Anmachwasser hydratisieren. Diese Hydrate bilden eine feste Matrix, die dem Mörtel die erforderliche Kohäsion verleiht. Als Füllstoffe werden quarz- oder karbonatreiche Gesteinssande und/oder deren Feinmehle verwendet. Weitere mögliche Mörtelkomponenten sind latent hydraulische Bindemittel, Gläser, Leichtfüllstoffe und eine Vielzahl organischer Additive wie z.B. Celluloseether und Dispersionspulver. Durch Zugabe des Anmachwassers wird der Frischmörtel hergestellt. Dieser soll je nach Applikation eine bestimmte Verarbeitungskonsistenz haben. Im Falle eines Klebers für Wandfliesen muss die Scherfestigkeit und Viskosität eher hoch eingestellt sein. Für selbstnivellierende Fussbodenmassen sind die rheologischen Anforderungen gerade umgekehrt. In beiden Extremfällen soll der Mörtel aber weitgehend homogen bleiben, d.h. die groben mineralischen Komponenten sollten sich nicht zu sehr absetzen, und das Wasser mit den darin gelösten und dispergierten Feinstbestandteilen darf nicht zu stark aufschwimmen. Dieses Segregationsverhalten von Frischmörteln soll am Beispiel einer sehr einfachen Fliesenkleberrezeptur mittels TGA/SDTA quantitativ untersucht werden. Probenvorbereitung Der Fliesenkleber setzt sich aus 40 % Portlandzement (CEM I 52.5 R, JCF, Wildegg), 59.6 % Quarzsand (0.1-0.3 mm, Zimmerli Mineralwerke, Zürich) und 0.4 % Methylhydroxyethylcellulose (MHEC 15000 PFF von Aqualon) zusammen. 100 g dieser Trockenmischung wurden mit 23 g Wasser angerührt und mit einem Kammspachtel (6x6x6 mm) auf einer Betonplatte aufgebracht. Nach fünf Minuten wurde eine 50x50 mm Steingutfliese mit 2 kg Belastung darauf appliziert, wobei die Mörtelschicht auf 1.6 mm zusammengedrückt wurde. Nach dem Aushärten wurde die Fliese abgeschlagen und der Mörtel entlang eines vertikalen Profiles von der Fliese bis zum Betonuntergrund sequentiell beprobt. Die Verhältnisse vom Gewicht einer Probe zum Gesamtgewicht aller Proben zusammen erlaubt eine ungefähre Abschätzung der Distanz entlang des 1.6 mm langen Profils. Messungen mit der TGA/SDTA851 e Die TGA-Kurven zeigen drei markante Gewichtsverluststufen. Die erste bei ca. 100 °C steht im Zusammenhang mit der Trocknung (Kapillarporen-Restwasser) und/oder mit einer Entwässerung des Ettringites. Wegen dieser Unsicherheit in der Interpretation ist diese erste Stufe hier nicht ausgewertet worden. Die zweite Stufe bei ca. 450 °C ist auf die Dehydratisierung von Ca(OH) 2 (Portlandit) zurückzuführen. Man beachte den reduzierten Portlanditgehalt in der MHEC-haltigen Rezeptur. Dies deutet auf einen verminderten Hydratisierungsgrad hin, vermutlich im Zusammenhang mit der abbindeverzögernden Wirkung des Celluloseethers. Die dritte Gewichtsverluststufe bei ca. 700 °C lässt sich durch die Dekarbonatisierung von CaCO 3 erklären. Dieses Karbonat ist jedoch nicht in der ursprünglichen Mischung enthalten und muss deshalb von einer Karbonatisierungreaktion herstammen. Dafür spricht auch die Tatsache, dass der Karbonatgehalt mit dem Portlanditgehalt korreliert ist und gegen den Betonuntergrund hin tendenziell zunimmt. Die SDTA-Kurven zeigen, dass die drei Gewichtsverluststufen jeweils endothermen Prozessen entsprechen. Zusätzlich beobachtet man einen exothermen Vorgang um etwa 260 °C und einen weiteren endothermen Prozess bei etwa 570 °C. Diese beiden Peaks entsprechen der stark exothermen Zersetzung von MHEC und der fest-fest- Umwandlung von Quarz. Zur quantitati- Abbildung 1 : TGA- und SDTA-Kurven von drei Proben. Punktiert dargestellt sind die Ergebnisse einer TGA-Analyse eines Referenzmörtels ohne MHEC, nur aus Portlandzement und Quarzsand bestehend. Stellvertretend für die 5 Einzelproben sind die oberste, am Kontakt zur Fliese (ausgezogen) und die in der Mitte des Mörtelbetts (gestrichelt ) dargestellt. UserCom 1/2001 9

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