Superabsorbierende Polymere (SAP): Innovative multifunktionale Betonzusatzmittel
Wirkungsweise und Anwendungsmöglichkeiten
Mechtcherine, Viktor / Dudziak, Lukasz / Brüdern, Arnd-Eike / Hempel, Simone / Schröfl, Christof
Superabsorbierende Polymere (SAP) sind eine neue Zusatzmittelart, die in vielerlei Hinsicht zur Verbesserung der Betoneigenschaften beitragen kann. An erster Stelle steht die gezielte Regulierung des Wasserhaushalts in zementgebundenen Systemen während der Verarbeitung, des Erstarrens und Erhärtens. Während des Betonmischens gleichmäßig im Beton verteilt, nehmen die SAP einen Teil des Anmachwassers schnell auf, was zu einer gezielten Steuerung der rheologischen Eigenschaften genutzt werden kann (z.B. als Erstarrungsbeschleuniger in Spritzbeton). Das aufgenommene Wasser wird zeitlich verzögert wieder an die umgebende Zementsteinmatrix abgegeben. Dieser Vorgang kann bei Betonen und Mörteln mit niedrigen Wasserbindemittelwerten zur so genannten inneren Nachbehandlung eingesetzt werden. Des Weiteren ermöglichen die SAP die Ausbildung stabiler Porensysteme im Festbetongefüge, wodurch der Frost- bzw. Frost-Tausalz-Widerstand des Betons deutlich verbessert wird. Diese Porensysteme sind wesentlich robuster als solche, die durch Zugabe von herkömmlichen Luftporenbildnern erzeugt werden. In Faserbetonen wirken SAP-Poren als Mikrodefekte, die zur Aktivierung der Faser, zur multiplen Rissbildung und somit auch zur Duktilitätssteigerung beitragen. Außerdem können Wasser speichernde SAP-Partikel zur Beseitigung von Rissen bzw. deren Folgen maßgeblich beitragen, indem sie die Selbstheilung des Betons fördern. Der Beitrag gibt einen kurzen Überblick über SAP und ihre möglichen Anwendungen im Betonbau und zeigt das hohe Innovationspotenzial dieser neuen Zusatzmittelart für die moderne Betontechnik auf. – Superabsorbent polymers (SAPs): innovative multifunctional concrete admixtures – Superabsorbent polymers (SAPs) are a new type of admixture that can contribute in many ways to improving the concrete properties. In first place is the selective regulation of the water regime in cement-based systems during placement, setting and hardening. The SAPs are uniformly distributed in the concrete during mixing and rapidly take up some of the mixing water, which can be used for selective control of the rheological properties (e.g. as a setting accelerator in sprayed concrete). After a time delay the water that has been absorbed is released again to the surrounding hardened cement paste matrix. This process can be utilized for concretes and mortars with low water/binder ratios for “internal curing”. The SAPs also make it possible to form stable void systems in the hardened concrete microstructure, which significantly improves the resistance of the concrete to freeze-thaw with or without de-icing salt. These void systems are substantially more robust than those generated by the addition of conventional air-entraining agents. In fibre-reinforced concrete the SAP voids act as micro defects that contribute to activating the fibres and to multiple cracking and therefore also to increasing the ductility. The water-storing SAP particles can also make a major contribution to eliminating cracks and their consequences by promoting self-healing of the concrete. The article provides a brief overview of SAPs and their possible applications in concrete construction and indicates the great innovation potential of this new type of admixture for modern concrete technology.
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beton 3/2011 ab Seite 68
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