Modifizierung von Mörteln und Betonen mit Hilfe zweiphasiger Polymeradditive
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Für Instandsetzungsmörtel werden heutzutage üblicherweise polymermodifizierte Mörtel, so genannte PCC, eingesetzt, wobei die darin enthaltenen Polymerdispersionen herkömmlich auf petrochemischem Wege synthetisiert werden. Bereits in der ersten Förderperiode konnte die grundsätzliche Eignung nachwachsender Rohstoffe auf Saccharidbasis als teilweiser Austausch dieser petrochemischen Bestandteile im Anwendungsfall PCC nachgewiesen werden. Als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Gefügeausbildung der entsprechend modifizierten Mörtel erwiesen sich Polymerdispersionen mit einer Kern-Schale-Morphologie. Die Verschiebung der Porenradienverteilung zu kleineren Porenradien führte gegenüber vergleichbaren herkömmlichen PCC trotz des hydrophilen Charakters der eingesetzten Zuckermonomere zu einer geringeren Wasseraufnahme. Der sonst bei PCC übliche Druckfestigkeitsverlust ließ sich durch die Auswahl geeigneter Monomerkombinationen reduzieren und zum Teil gänzlich verhindern. Hauptsächliche Ziele der zweiten Förderperiode waren die Verbesserung der Verarbeitbarkeit, welche bis dahin für PCC unüblich eher schlechter war als bei den Referenzmörteln, sowie die Steigerung des Anteils an nachwachsenden Rohstoffen bei Erhalt der erzielten Festigkeitssteigerungen. Hinsichtlich der Verbesserung der Verarbeitbarkeit besteht nach wie vor Forschungsbedarf. Die in der ersten Förderperiode erzielten Festigkeiten wurden durch Erhöhung des Gesamtzuckeranteils auf 20% in der Monomerkombination MMA/BA im Kern und MAG/BA in der Schale noch geringfügig gesteigert. Durch die Anwendung von 3-MDG im Kern in Kombination mit MAG/BA in der Schale gelang es, den Gesamtzuckeranteil auf knapp 40% zu erhöhen und die Festigkeiten auf gleichem Niveau wie bei herkömmlichen PCC zu halten. Alle untersuchten Polymerdispersionen führten zu der gewünschten Verschiebung der Porenradienverteilung zu Gunsten kleinerer Porenradien, was unter anderem mit einer signifikanten Verbesserung der Sulfatbeständigkeit der geprüften PCC im Vergleich zu PCC auf Basis handelsüblicher Polymerdispersionen einher ging. Für ein grundlegenderes Verständnis über den Zusammenhang zwischen der Art und dem Gehalt der ausgewählten Saccharidmonomere und den erreichbaren Eigenschaftsverbesserungen der PCC sollte deren Hydratationsentwicklung mit der herkömmlicher PCC verglichen werden. Besonderes Augenmerk sollte dabei auf die Ausbildung der Grenzzone zwischen Gesteinskömung und Bindemittelmatrix gelegt werden. Die vorgenommenen Grundlagenuntersuchungen dienen u. a. dem Fernziel, die Auswahl der dem Einsatz angepassten Monomerkombinationen bei gleichzeitig marikanter Steigerung des Anteils an nachwachsenden Rohstoffen zu optimieren und so diese Polymerdispersionen auch für die industrielle Nutzung sowohl für den Einsatz in Instandsetzungsmörteln als auch in Konstruktionsmörteln interessant zu machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Modifizierung von Mörteln und Betonen mit Hilfe von Polymerdispersionen auf Saccharidbasis.
In: Bauchemie von der Forschung bis zur Praxis: 5. Tagung Bauchemie in München. Frankfurt /
Main: Gesellschaft Deutscher Chemiker, 2003. (GDCh-Monographie; Bd. 27) S.39-45.
Berken. C; Großkurth. K. P.; Yaacoub. E.; Deppe. O
- Neue wässrige Polymerdispersionen für die Modifizierung von Mörteln und Betonen.
In: Festschrift zum 60. Geburtstag von Herrn Univ.-Prof Dr.-Ing. Klaus Peter Großkurth:
Struktur und Anwendung der Baustoffe. Braunschweig: iBMB, 2005. (Institut für Baustoffe,
Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig, Materialprüfanstalt für das Bauwesen MPA;
H.182). S. 5-16.
Berken. C: Yaacoub. E.-J.
- Modification of mortars and concrete by polymer dispersions based on saccharides.
In: Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting: Proceedings ofthe International
Conference; Cape Town, South Africa, 21.-23. November 2005. London: Taylor and Francis,
2006. S. 358-359 und In: Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting [CD-ROM], London:
Taylor and Francis, 2006, S. 961-966.
Berken. C: Großkurth. K.P.; Yaacoub E.-J.
- Modifizierung von Mörteln und Betonen mit Hilfe von Polymerdispersionen auf Saccharidbasis.
Kurzberichte aus der Forschung. Braunschweig: IBMB, 2006. (Institut für Baustoffe, Massivbau
und Brandschutz der TU Braunschweig, Materialprüfanstalt für das Bauwesen MPA; H.l91),
[CD-ROM].
Berken. C; Großkurth. K.P.; Yaacoub. E.-J.; Deppe.O.
- Wässrige Polymerdispersionen auf Zuckerbasis als Additive für polymermodifizierte Betone
(PCC). Kurzberichte aus der Forschung. Braunschweig: IBMB, 2006. (Institut für Baustoffe,
Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig, Materialprüfanstalt für das Bauwesen MPA;
H.191), [CD-ROM].
Florescu. G.: Berken. C; Großkurth. K.P.; Yaacoub, E.-J.
- Funktionalisierung von Nanopartikeln mit Glucose-Derivaten zum Einsatz in der
Mörtelmodifizierung In: Tagung Bauchemie: GDCh-Fachtagung; 05.-06. Oktober 2006
in Siegen. Frankfurt/M.: Gesellschaft Deutscher Chemiker, 2007. (GDCh-Monographie; 36)
S.233-239.
Florescu. G.: Berken. C; Großkurth. K.P.. Yaacoub. E.-J.
- Zweiphasige wässrige Polymerdispersionen als Additive für PCC - Teil 1: Synthese und
Charakterisierung von Nanopartikeln auf Saccharidbasis. In: Tagung Bauchemie: GDCh-
Fachtagung; 27.-28. September 2007 in Siegen. Frankfurt/M.: Gesellschaft Deutscher
Chemiker, 2007.(GDCh-Monographie; 37) S.321-328.
Florescu. G.; Beri - Zweiphasige wässrige Polymerdispersionen als Additive für PCC - Teil 2: Einsatz und
Ergebnisse der Mörtelmodifizierung In: Tagung Bauchemie: GDCh-Fachtagung;
27.-28. September 2007 in Siegen. Frankfurt/M.: Gesellschaft Deutscher-Chemiker,
2007.(GDCh-Monographie; 37) S.79-86.
Berken. C; Florescu. G.: Großkurth. K.P.. Yaacoub. E.-J.
- Modifizierung von Mörteln und Betonen mit Hilfe von Polymerdispersionen auf Saccharidbasis.
Kurzberichte aus der Forschung. Braunschweig: IBMB, 2008. (Institut für Baustoffe, Massivbau
und Brandschutz der TU Braunschweig, Materialprüf anstait für das Bauwesen MPA; H.191),
[CD-ROM].
Beriten. C: Florescu. G.: Großkurth. K.P.; Yaacoub. E.-J.
