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Ein neues Modell zur Beschreibung der Festigkeitsentwicklung von Mauermörtel in der Fuge
Abgeschlossene Promotion
Riechers, Hans-Joachim
Mauermörtel und Putzmörtel erhärten im Kontakt mit Steinen, die dem Mörtel während des Erhärtungsvorgangs Wasser entziehen. Erkenntnisse der Betontechnologie lassen sich deshalb kaum auf Mörtel übertragen, denn der w/z-Wert von Mörtel ist im Gegensatz zu Beton eine veränderliche Größe. Der Wasserentzug hat jedoch nicht die gleiche Wirkung wie ein von vornherein verminderter Anfangswassergehalt. – Aufgrund der sich überlagernden und veränderlichen Einflüsse war es bisher nicht möglich, eine in sich geschlossene "Mörteltechnologie" (ähnlich der Betontechnologie) zu formulieren und die Entwicklung neuer Mörtel war im Wesentlichen auf empirische Erkenntnisse angewiesen. – Im Rahmen der vorliegenden Promotion wurde nun zum ersten Mal ein Modell entwickelt, mit welchem die Festigkeitsentwicklung von zementgebundenem Mörtel, dem während der Erhärtung Wasser entzogen wird, systematisch erklärt werden kann. Wesentlich sind dabei der Einfluss des Wasserentzuges auf das Gefüge ("Packungsdichte") des Frischmörtels und die vom Wasserhaushalt abhängige Hydratationsgeschwindigkeit sowie der mit dem verbleibenden Wasser erreichbare Hydratationsgrad. Mit Hilfe des Modells lassen sich sowohl Festigkeitserhöhungen als auch -verminderungen, wie sie in der Praxis und in zahlreichen Untersuchungen festgestellt wurden, erklären. – Die Änderung der Mörteldruckfestigkeit in der Fuge (gegenüber der unbeeinflussten Prismendruckfestigkeit) beruht auf zwei einfachen Phänomenen: – Festigkeitssteigerungen ergeben sich immer, wenn abgesaugtes Wasser zu einer wirkungsvollen Senkung des effektiven w/z-Wertes beiträgt. Der effektive w/z-Wert wird gesenkt, wenn sich dort, wo Wasser aus dem Frischmörtel abgesaugt wurde, die hinterlassenen Poren wieder schließen und sich dadurch die "Packungsdichte" des Frischmörtels erhöht. Nur ein Teil des abgesaugten Wassers trägt zur Senkung des effektiven w/z-Wertes bei. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei schnell saugenden Mauerziegeln. – Festigkeitsverminderungen ergeben sich immer, wenn in der Fuge infolge eines zu hohen Gesamtwasserentzugs keine vollständige Hydratation erfolgen kann, d.h. wenn der tatsächliche w/z-Wert so weit sinkt, dass innerhalb des betrachteten Zeitraumes (i.d.R. 28 Tage) das gesamte noch vorhandene Wasser für die Hydratation verbraucht wird und diese anschließend infolge Wassermangels zum Stillstand kommt. Dieser Effekt überwiegt bei langsam saugenden Kalksandsteinen. – Beide Effekte - Festigkeitssteigerung und Festigkeitsverminderung - treten gleichzeitig auf, da sich die auslösenden Mechanismen überlagern. Je nach Größe der Festigkeitssteigerung bzw. -verminderung kommt es in der Summe zu einer Erhöhung oder Erniedrigung der Fugendruckfestigkeit gegenüber der Prismendruckfestigkeit. Wenn ein bestimmter Prüfzeitpunkt betrachtet wird, ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass die Hydratationsgeschwindigkeit in der Fuge grundsätzlich geringer ist als im Prisma. Bei genügend großem Wasserangebot ist das Nacherhärtungspotential in der Fuge deshalb deutlich größer als im Prisma. – Der Wasserhaushalt eines Mörtels, der im Kontakt mit Steinen erhärtet, und dessen Auswirkungen auf die späteren Festmörteleigenschaften können nun plausibel beschrieben werden. Die Voraussetzungen zur gezielten und wirtschaftlichen Entwicklung von Mörtel haben sich damit verbessert. Es ist möglich, mit dem Modell Mörtelrezepturen zu optimieren, da die Auswirkungen von Rezepturveränderungen auf die Festigkeitsentwicklung in Verbindung mit verschiedenen Steinarten tendenziell, aber auch quantitativ abgeschätzt werden können. – Die Dissertation wurde als Band 10 der "Aachener Beiträge zur Bauforschung des ibac" im Verlag Mainz, Aachen, unter der ISBN 3-86073-302-8 veröffentlicht und ist dort unter Fax 0241/875577 zu beziehen.
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beton 5/2001 ab Seite 263
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