Bauhaus-Universität Weimar – Fakultät Bauingenieurwesen – F. A. Finger-Institut – für Baustoffkunde – Coudraystr. 11 – D-99421 Weimar – Tag der Prüfung: 14. Mai 2002 – Gutachter:Prof. Dr.-Ing. habil. Jochen Stark – Prof. Dr.-Ing. habil. Wolf-Peter Ettel – Dr. rer. nat. Bernd Rothenhäußer – Kurzfassung – Ziel der Arbeit war es, einen Beitrag zur Aufklärung der Zusammenhänge von Mikro-struktur und Eigenschaften kunststoffmodifizierter Mörtel zu leisten. Die Dissertation widmet sich neben Betrachtungen zur Ausbildung der Mikrostruktur insbesondere den Aspekten der Dauerhaftigkeit von PCC. Dabei stand die Frage im Vordergrund, inwieweit die Kunststoffkomponenten die Mikrostruktur und damit die Langlebigkeit der Mörtel bestimmen. Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen lag in der Beantwortung der Frage, ob durch die Kunststoffmodifizierung die Dauerhaftigkeit von Mörtel wirksamer beeinflusst werden kann, als dies mit betontechnologischen Maßnahmen, wie niedrigem w/z-Wert und guter Nachbehandlung, möglich ist. – Zur Herstellung der Mörtel wurden handelsübliche Komponenten verwendet. Für die Untersuchungen zur Aufklärung der Mikrostruktur wurden zudem Klinkermineralien und eine Sprühhilfe, welche für die Herstellung von pulvrigen Polymeren notwendig ist, eingesetzt. Die Variationen der Zusammensetzung und der Exposition sollten verschiedene Strukturen zur Folge haben. Die Ausbildung der Mikrostruktur wurde hauptsächlich mittels Rasterelektronenmikroskopie und Quecksilberhochdruckporosimetrie charakterisiert. Um die Strukturausbildung unmittelbar nach dem Mischen der Komponenten beurteilen zu können, wurden einige Systeme mittels Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) und Lasergranulometrie untersucht. – Zur Beschreibung der Mörtel wurden die Frischmörteleigenschaften Konsistenz, Konsistenzänderung, Luftgehalt und Wasserrückhaltevermögen bestimmt. Die üblichen Festmörteleigenschaften Rohdichte, dynamischer E-Modul, Biegezug- und Druckfestigkeit wurden ebenfalls geprüft. Zur Bewertung der Dauerhaftigkeit wurden der Frost-Tausalz-Widerstand, die Beständigkeit gegen sulfathaltige Wässer, Schwefelsäure sowie Chloridlösung und Kohlendioxid bestimmt. Weiterhin wurden Untersuchungen zum Haftverbund der Mörtel auf einem Beton definierter Festigkeitsklasse durchgeführt. – Einige Ergebnisse der Untersuchung lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die Ausbildung der Mikrostruktur ist durch un-terschiedliche Prozesse und Interaktionen von nebeneinander erhärtender anorganischer und organischer Matrix geprägt. Dabei ist die Mikrostruktur der organischen Matrix wesentlich von den Additiven des polymeren Zusatzes abhängig. Unmittelbar nach dem Mischen der Komponenten kommt es zur Adsorption der Polymeren auf den anorganischen Bestandteilen. Der Adsorptionsgrad hängt wesentlich von den Additiven in den polymeren Zusätzen ab. Bei entsprechend geringer Mindestfilmbildetemperatur verschmelzen die Polymerpartikel zu einem Film. Mit fortschreitender Hydratation wird das Gefüge dichter, wobei sich anorganische und organische Matrix durchdringen. Die Hydratationsverzögerung hängt vom Adsorp-tionsgrad der Polymeren ab. Die Interaktionen bestehen hauptsächlich aus Adsorptionsreaktionen, Agglomerationen und Behinderung der Hydratation. Die Mikrostruktur der organischen Matrix wird in den ersten 24 Stunden geprägt, d.h. wenn sich die PCC i.d.R. noch in der Schalung befinden. Die Nachbehandlung beeinflusst hauptsächlich die Strukturausbildung der anorganischen Matrix. – Hinsichtlich der Dauerhaftigkeit der PCC wurde festgestellt, dass bei der Einwirkung von Flüssigkeiten (Chloridlösung, Sulfatlösung, Schwefelsäure) und Gasen (Kohlendioxid) die Dichtigkeit des Gefüges ausschlaggebend ist. Diese wird durch den w/z-Wert, die Nachbehandlung, die Zementsorte und den Polymer/Zement-Wert bestimmt. Es konnte keine Abhängigkeit von der Polymerart festgestellt werden, aber eine Abhängigkeit von den Additiven. Bei Temperaturwechseln (Frost-Tausalz-Widerstand, Verbundprüfung) ist die Steigerung der Elastizität der Mörtel durch die Modifizierung von Bedeutung. Polymerfilme in den PCC wirken als Bewehrung und können Spannungen aufnehmen. Es besteht eine Abhängigkeit zur Mindestfilmbildetemperatur der Polymere. Durch die Kunststoffmodifizierung konnte eine höhere Dauerhaftigkeit erzielt werden, als durch Senkung des w/z-Werts und gute Nachbehandlung. Voraussetzung hierfür ist die richtige Auswahl der modifizierenden Polymere. – Kontakt: Dr.-Ing. Andrea Dimmig – Tel.: 03643/584713 – E-Mail:andrea.dimmig@bauing.uni-weimar.de –