Entwicklungsstrategien für zementgebundene Schäume
Dipl.-Ing. Jens Uwe Pott
Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der gezielten Herstellung zementgebundener Schäume. Im Mittelpunkt der Überlegungen und Untersuchungen stehen Bedingungen und Grenzen für einen physikalischen Lufteintrag in Zementleime und die Stabilisierung der frischen Zementschäume. Die Luft in Form von Blasen bzw. Poren wird als separate Komponente von aufgeschäumten Zementleimen betrachtet, deren Eigenschaften sich aus der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Zementleims in Verbindung mit dem Herstellungsprozess der Schäume ergeben.
Zunächst wurden schaumtechnologische Grundlagen aus unterschiedlichen naturwissenschaftlichen und technischen Bereichen zusammengetragen. Besondere Schwerpunkte lagen dabei auf der Herstellung und der Stabilität von Schäumen sowie den Einflüssen der flüssigen Phase. Weiterhin wurden Einflüsse verschiedener Rezepturparameter und Ausgangsstoffe auf die Eigenschaften von Zementleimen dargestellt. Berücksichtigung fanden dabei vor allem Auswirkungen auf das rheologische Verhalten, die Mischungsstabilität und den Erstarrungsprozess, da diese die Grundlage für die gezielte Optimierung von Zementleimen als flüssige Phase eines Schaums darstellen.
Ausgehend von den Grundlagen der Schaumtechnologie, den betontechnologischen Möglichkeiten zur Steuerung von Zementleimeigenschaften und Vorversuchen wurde eine Modellvorstellung für stabile Zementschäume entwickelt. Diese umfasst die Phasen der Herstellung, der Verarbeitung sowie des Ansteifens, Erstarrens und Erhärtens der Zementschäume. Dabei wurde auf das komplexe Zusammenspiel der verschiedenen Leimkomponenten und deren Einflüssen in den unterschiedlichen Phasen detailliert eingegangen. Aus der Modellvorstellung konnten Strategien für eine Rezepturentwicklung aufschäumbarer Zementleime abgeleitet werden.
Abschließend wurde aus den theoretischen Erwägungen eine stabile Zementschaumrezeptur entwickelt, anhand derer durch Modifikationen die theoretisch hergeleiteten Zusammenhänge und stofflichen Einflüsse experimentell überprüft und weitgehend bestätigt werden konnten.
Die vorliegende Arbeit hat die Intention, zum Verständnis der Zusammenhänge rund um das Einbringen von Luft in Zementleime beizutragen. Sie soll die breitere technische Nutzung geschäumter, zementgebundener Baustoffe voranbringen. Dabei kann es sich um aufgeschäumte Zementleime handeln; die Ergebnisse können jedoch auch als Grundlage für die Weiterentwicklung von Leichtzuschlagschaumbetonen dienen, die in Verbindung mit sehr leichten Zuschlagstoffen (z. B. Blähglas) definierte Festigkeitseigenschaften bei weiter reduzierten Rohdichten ermöglichen.
