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Senkung des E-Moduls in Trockenmörtel

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Senkung des E-Moduls in Trockenmörtel-Produkten

durch Poraver® als Leichtzuschlag

Durch den Austausch von konventionellen Zuschlägen mit Poraver® Blähglasgranulat als Leichtzuschlag in Trockenmörtelanwendungen ist es möglich, ein Produkt mit niedrigerer Dichte herzustellen. Neben vielen daraus resultierenden Vorteilen, wie beispielsweise erhöhte Wärmedämmung, verbesserte Verarbeitbarkeit und höhere Ergiebigkeit, können trotz der niedrigeren Dichte des Mörtels annähernd gleichbleibende Festigkeitsniveaus des Festmörtels erreicht werden. Dies ist auf eine hohe Kornfestigkeit und sehr gute Anbindung an die Matrix zurückzuführen. Gleichzeitig findet durch den Einsatz von Poraver® eine Herabsetzung des E-Moduls statt, was sich positiv auf eine verminderte Rissbildung auswirkt.
 
Definition E-Modul
Der Elastizitätsmodul (E-Modul) eines Baustoffes beschreibt dessen reversible Verformung durch eine aufgebrachte Spannung. Wenn die Verformungen bei Entlastung unmittelbar in den Ausgangszustand zurückgehen, spricht man von linear oder ideal elastischem Verhalten. Die Steigung der Geraden im Spannungs-Dehnungsdiagramm im elastischen Bereich gibt diesen Materialkennwert wieder.
E: E-Modul [MPa, N/mm² ]
Δσ: Spannungsunterschied zwischen Ausgangszustand und anliegender Spannung [N/mm²]
Δε: Resultierende elastische Dehnung für den betrachteten Spannungszustand [%]
E-Modul in Baustoffen
Je nach Produktzusammensetzung kann der E-Modul einzelner Baustoffe stark variieren. Ein E-Modul von 2.000 N/mm², wie er z. B. von einem Kalkputz oder einem durch Kunststoffzusätze modifizierten Putz erzielt werden kann, zeigt eine hohe elastische Verformung schon bei geringen Spannungen. Systeme, wie z. B. selbstverlaufende Spachtelmassen oder Zementputze erreichen einen E-Modul von bis zu 50.000 N/mm² und weisen dadurch einen hohen Widerstand gegen elastische Deformation auf.
Durch den Einsatz von Poraver® in Baustoffen kann der E-Modul der meisten Produkte signifikant verringert und so widerstandsfähiger gegen Schäden formuliert werden.
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Abbildung: Schematisches Spannungsdehnungsdiagramm an Festmörtel.

Wie aus der vereinfachten Darstellung hervorgeht, erfolgt die Angabe des E-Moduls als Sekantenmodul, statisch gemessen nach DIN EN 12390-13. Dabei liegt für den gleichen Spannungszustand bei 1/3 der Materialfestigkeit für die konventionelle Mischung eine Dehnung Δε1, für die Mischung mit Poraver® eine Dehnung von Δε2 für das System vor.
Durch Poraver® findet eine Herabsetzung des E-Moduls statt. Dadurch geht für Materialien mit gleichem spröden Bruchverhalten, wie bei Trockenmörtelprodukten gegeben, eine größere Bruchdehnung einher. Für einen Putz auf Mauerwerk bedeutet dies zum Beispiel, dass er größere Bewegungen im Mauerwerk verträgt, bevor er Risse bekommt.
Bei den untersuchten Mischungen erfolgte ein volumetrischer Austausch der Zuschläge durch Poraver® Blähglas. Der Anteil an Bindemittel und Wasser wurde in der Basis- und der Leicht-Variante konstant gehalten, um vergleichbare Prüfkörper mit entsprechenden Festigkeitsniveaus herzustellen. Die Verarbeitungseigenschaften waren bei allen Versuchen gegeben.

Vergleich verschiedener Trockenmörtel-Rezepturen

Vergleich der Rezeptureigenschaften mit konventionellen Füllstoffen und mit Poraver®:
Fließspachtel (SLU)Fließspachtel (konventionell)
36,4 Vol.-% konventionelle Zuschläge bezogen auf den Frischmörtel
Fließspachtel (leicht)
16,8 Vol.% Poraver® 0,25-0,5 mm und 19,6 Vol.-% konventionelle Zuschläge bezogen auf den Frischmörtel
Dichte nach 28 Tagen [kg/m³]1.901,01.574,0
Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen [N/mm²]9,56,9
Druckfestigkeit nach 28 Tagen [N/mm²]45,441,7
E-Modul nach 28 Tagen [GPa]31,612,4
Fazit: Durch Poraver® konnte die Dichte um 17,2 % und der E-Modul um 60,7 % reduziert werden.

 

Fliesenkleber (CTA)Fliesenkleber (konventionell)
30,4 Vol.-% konventionelle Zuschläge bezogen auf den Frischmörtel
Fliesenkleber (leicht)
21,5 Vol.-% Poraver® 0,1-0,3 mm und 8,9 Vol.-% konventionelle Zuschläge bezogen auf den Frischmörtel
Dichte nach 28 Tagen [kg/m³]1.482,01.143,0
Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen [N/mm²]6,96,8
Druckfestigkeit nach 28 Tagen [N/mm²]23,020,9
E-Modul nach 28 Tagen [GPa]13,57,9
Fazit: Durch Poraver® konnte die Dichte um 22,9 % und der E-Modul um 41,5 % reduziert werden.

 

Putz (Render)Putz (konventionell)
47,2 Vol.-% konventionelle Zuschläge bezogen auf den Frischmörtel
Putz (leicht)
37,4 Vol.-% Poraver® 0,5-1 mm und 8,3 Vol.-% konventionelle Zuschläge bezogen auf den Frischmörtel
Dichte nach 28 Tagen [kg/m³]1.335,0651,0
Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen [N/mm²]1,71,0
Druckfestigkeit nach 28 Tagen [N/mm²]2,52,4
Wärmeleitfähigkeit nach 28 Tagen [W/mK]0,650,18
E-Modul nach 28 Tagen [GPa]4,42,3
Fazit: Durch Poraver® konnte die Dichte um 51,2 % und der E-Modul um 48,9 % reduziert werden.

 

Zusammenfassung
Durch den volumetrischen Austausch von konventionellen Zuschlägen mit Poraver® in den untersuchten Systemen unter gleichbleibendem Bindemittelanteil konnten Prüfkörper mit annähernd gleichen Festigkeitsniveaus hergestellt werden. Die mechanischen Eigenschaften der unterschiedlichen Ansätze wurden ermittelt. Es zeigte sich eine eindeutige Herabsetzung des E-Moduls durch Poraver®. Diese ist unabhängig von der untersuchten Korngröße gegeben. Unter der Annahme, dass für die untersuchten Systeme ein sprödes Bruchverhalten vorliegt, kann dadurch eine höhere Dehnung bis zum Bruch erwartet werden. Dies bedeutet, dass erzwungene Verformungen beispielsweise durch Temperatur, Schwindung oder Kombination mit weichen Baustoffen geringere Spannungen im Mörtel erzeugen und so einer Rissbildung entgegen wirken. Darüber hinaus wird die Dichte des Systems verringert, was weitere positive Eigenschaften wie beispielsweise höhere Wärmedämmeigenschaften mit sich bringt.

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