Zum Einfluss schwindreduzierender Zusatzmittel und Wirkstoffe auf das autogene Schwinden und weitere Eigenschaften von Zementstein
Schriftenreihe der Zementindustrie Heft 78/2013; 201 Seiten, 14,8 x 21 cm, 94 Abb., 25 Tabellen, Kartoniert, 19,80 €. ISBN-13: 978-3-7640-0579-5
Schäffel, Patrick / Verein Deutscher Zementwerke (VDZ) Herausgeber
Das Schwinden von Beton führt zu Verformungen, die bei Behinderung Spannungen im Betonbauteil hervorrufen können. Dadurch können z. B. Mikrorisse, Oberflächenrisse oder Trennrisse entstehen, die die Gebrauchstauglichkeit und die Dauerhaftigkeit des Betonbauteils beeinträchtigen können. Infolge des Schwindens nimmt das Risiko einer Rissbildung, insbesondere bei großflächigen Bauteilen wie beispielsweise Bodenplatten oder Tunnelschalen, zu.
Während bei der Herstellung von Betonbauteilen aus normalfestem Beton hauptsächlich das Trocknungsschwinden zu beachten ist, gewinnt das durch innere Austrocknung (Selbstaustrocknung) hervorgerufene autogene Schwinden infolge des zunehmenden Einsatzes von Betonen mit niedrigen Wasserzementwerten bzw. von hochfesten Betonen im Betonbau an Bedeutung.
Sowohl Planungsingenieure als auch Betontechnologen sind bestrebt, durch konstruktive, betontechnologische sowie ausführungstechnische Maßnahmen das Schwinden von Beton so weit wie möglich zu reduzieren. Maßnahmen, wie z. B. die Optimierung des Zementgehalts, können zu einer Minimierung des Schwindens beitragen. Durch das Aufbringen von Folien-Trennlagen können Zwangsspannungen zwischen vorhandenen Betonbauteilen und nachträglich aufgebrachtem Beton minimiert werden. Auch die Planung von geeigneten Betonierabschnitten kann das Risiko einer Rissbildung in Folge Schwindens reduzieren. Durch sorgfältige Nachbehandlung kann das Schwinden im jungen Alter minimiert und somit die Rissanfälligkeit in diesem Zeitraum vermindert werden.
Darüber hinaus stehen seit Anfang der 1980er-Jahre Zusatzmittel der bauchemischen Industrie zur Verfügung, die das Schwinden reduzieren können. So genannte schwindreduzierende Zusatzmittel (engl. Shrinkage Reducing Admixtures – SRA) wurden in Japan entwickelt, um das Schwinden von Betonbauteilen abzumindern. Seit Ende der 90er-Jahre werden sie auch in Europa eingesetzt. Wissenschaftlich begründete Kenntnisse über die Wirkungsmechanismen fehlen bislang jedoch noch weitgehend.
In der vorliegenden Arbeit wurden daher die Wirkungsmechanismen schwindreduzierender Zusatzmittel und darin enthaltener Wirkstoffe in Zementstein untersucht.
Die Ergebnisse an Zementstein mit Portlandzement zeigten, dass marktübliche schwindreduzierende Zusatzmittel das autogene Schwinden von Zementstein reduzieren können.
Im Folgenden sind einige Hinweise für die weitere Entwicklung von SRA insbesondere für die Anwendung in Mörtel und Beton aufgeführt:
SRA sollten bei baupraktischen Dosiermengen (4 bis 5 M.-% v. w) eine ausreichende Löslichkeit in Wasser aufweisen, um mit dem Wasser homogen im Beton verteilt zu werden. Gleichzeitig sollte nach derzeitigem Kenntnisstand eine hohe hydrophobe Wechselwirkung mit der Porenlösung vorliegen, um die Spaltdruckwirkung zu verstärken.
In SRA neuerer Generation können schwindreduzierende Eigenschaften und Eigenschaften, die die Verarbeitbarkeit von Mörtel und Beton verbessern, kombiniert werden. Aktuelle Entwicklungen verschiedener Hersteller von schwindreduzierenden Fließmitteln sind hierbei beispielhaft.
Unter der Annahme, dass die Wirkungsmechanismen der SRA beim Trocknungsschwinden denen des autogenen Schwindens entsprechen, ist die Entwicklung von SRA zu empfehlen, die im Wesentlichen den Spaltdruck der Porenlösung dauerhaft erhöhen. Gleichzeitig dürfen SRA nicht wesentlich die mechanischen und dauerhaftigkeitsrelevanten Eigenschaften beeinträchtigen. Eine Auslaugung von SRA aus Zementstein und Beton ist möglichst zu minimieren, um eine dauerhafte Schwindreduzierung sicherzustellen, aber auch, um hygienischen und Anforderungen an die Umweltverträglichkeit gerecht zu werden.
Fachbuch 579/2013 ab Seite
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