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Reduktion der Wasserdampfsorption von Lehmputzen durch Stabilisierungsmittel

Im Rahmen der Masterarbeit wurde versuchsgestützt der Einfluss von Stabilisierungsmitteln auf die Wasserdampfsorption von Lehmbaustoffen untersucht.

Druckfestigungsprüfung an einem Mörtelprism
Druckfestigungsprüfung an einem Mörtelprisma aus hydr.-Kalk-modifizierten Lehmputzmörtel nach DIN EN 1015 11:2007-05
Projektzeitraum:
Typ:
Abschlussarbeit
Profillinie:
Entwerfen ∙ Bauen ∙ Erhalten

Motivation
Die Luftfeuchtesorption von Lehmputzen liegt in der Regel um ein Vielfaches über dem anderer Putzmörtel. Das Prüfverfahren und die Deklaration für diese Eigenschaft ist in der Norm für Lehmputze DIN 18947 verankert. Während die Stabilisierung von Lehmbaustoffen mit chemisch abbindenden Bindemittelzusätzen wie Zement oder Gips in Deutschland normativ verankert als nicht zulässig erklärt ist, werden weltweit Lehmbaustoffe und auch Lehmputze oftmals stabilisiert um die Festigkeit zu erhöhen. Mit dieser Art der Stabilisierung verbunden ist der Verlust der Replastifizierbarkeit und damit der Wiederverwendbarkeit aber auch die Reduktion des Wasserdampfsorptionsvermögens. Die Norm für Lehmplatten DIN 18948 unterscheidet zwischen wasserlöslicher und damit der Tonbindung wesensgleicher und chemischer Stabilisierung. Gleiches gilt für Lehmdünnlagenbeschichtungen, die über das Technische Merkblatt TM 06 des DVL geregelt sind. Der Einfluss der Stabilisierungsmittel auf das Wasserdampfsorptionsvermögen von Lehmbaustoffen ist bisher wenig untersucht.

 

Aufgabenstellung
Im Rahmen der Masterarbeit wurde versuchsgestützt der Einfluss von Stabilisierungsmitteln auf die Wasserdampfsorption von Lehmbaustoffen untersucht. Da Putze von besonderem Einfluss auf das Raumklima sind, wurden die Untersuchungen an Lehmputzmörteln durchgeführt. Aufgrund des Vorhandenseins der Formen und materialspezifischer Prüfeinrichtungen wurden die Versuche in den Laborräumen der ZRS Ingenieure GmbH durchgeführt. Es ist der Einfluss von folgenden Stabilisierungsmitteln auf einen Lehmputz der Wasserdampfsorptionsklasse WS III untersucht worden:

  • Methylzellulose (CM)
  • Stärke (FP)
  • Zement (CE)
  • Hydraulischer Kalk (NH)
  • Nichthydraulischer Kalk (WK)
  • Gips (CA)
  • Polymerdispersion (MC).

Entsprechende Rezepturen wurden über theoretische Vorbetrachtungen und experimentell gestützte Untersuchungen ermittelt. In der theoretischen Betrachtung ist der Stand des Wissens zu diesem Thema analysiert worden. Die Wirkung der Stabilisierungsmittel auf das Material- bzw. Mineralgefüge wurde theoretisch betrachtet.

 

Ergebnisse
Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von Stabilisierungsmitteln eine unterschiedlich stark reduzierende Wirkung auf die Wasserdampfadsorptionsfähigkeit von Lehmputz ausübt. So wurden bei Zement-modifizierten Putzen 22 % Minderung der Sorptionsfähigkeit festgestellt, bei den Kalk-modifizierten Prüfkörpern hingegen eine Minderung von rund 18 %. Als Stabilisierungsmittel verursachte Gips eine Minderung von 15 %, wohingegen Stärke und Methylcellulose eine Minderung der Sorptionsfähigkeiten von rund 25 % bewirkten. Die größte Verringerung der Wasserdampfadsorptionsfähigkeit führte die Modifikation mit Epoxidharz herbei. Hier zeigte sich ein Einfluss von rund 40 %.

Um die Überlagerungseffekte sowohl der Carbonatisierung des Kalkhydrats (bei Kalk & Zement) als auch die Hydratation-Effekte beim Nachhärten des Zements zu ermitteln, wurden die einzelnen Mischungen nach der eigentlichen Wasserdampfadsorptionsfeuchteprüfung zunächst einer Lagerung im Feuchtklima bei (23 ± 2) °C / (80 ± 5) % RLF und anschließend einer Lagerung im Normklima bei (23 ± 2) °C / (50 ± 5) % RLF bis zum Erreichen der Massekonstanzen unterzogen. Die Ergebnisse nach der Feuchtklimalagerung waren insbesondere bei den Kalk- und Zement-modifizierten Mörteln signifikant. So lagen die Differenzen der Wasserdampfadsorptionseigenschaften gegenüber denen des reinen Lehmputz bei den Kalk-modifizierten Mörtel um rund 25 % und bei den Zement-modifizierten Mörteln bei rund 41 %. Es bestätigte sich demnach die Vermutung, dass bisher nicht untersuchte Phänomene in den chemischen Reaktionen eine mindernde Auswirkung haben. Abschließend ist anzumerken, dass die chemische Stabilisierung eine der Haupteigenschaften der Lehmbaustoffe nicht nur einschränkt, sondern in Fällen von Polymerdispersionen sogar ganz aufhebt: seine Recyclingeigenschaften und die Replastifizierbarkeit.

Weitere Beteiligte

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Klaus Pistol

Prof. Dr.-Ing. Klaus Pistol

Professor für Baustoffe
Studienfachberater Bauingenieurwesen (B. Eng.), Bauingenieurwesen Dual (B. Eng.)

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Christof Ziegert
Honorarprofessor im Fachbereich Bauingenieurwesen

Masterabsolvent

Dipl.-Ing. (FH) Peter Schlacht