DE19540273A1 - Pumpfähiger Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pumpfähigen Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 insbesondere als Werk-Trockenmörtel.

Zum Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist festzuhalten, daß im Zuge der seit 01.01.1995 in der Bundesrepublik Deutschland geltenden "Verord­ nung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden" (= Wärme­ schutzverordnung) bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen, also Wohngebäuden, Büro- und Verwaltungsgebäuden usw., der Wärmedurch­ gangskoeffizient der Außenwände maximal 0,50 W/(m²K) betragen darf. Aufgrund dieser Beschränkung gewinnt beim Mauerwerk der Außenwand das Wärmeleitverhalten der Mörtelschichten zwischen den Mauersteinen eine zunehmende Bedeutung. Um hier einen möglichst guten Wärmeschutz zu er­ reichen, kann einerseits die materialbedingte Wärmeleitfähigkeit des Mör­ tels und andererseits der Wärmeleitquerschnitt der Mörtelfugen, also praktisch deren Auftragsdicke, verringert werden.

Zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit des Mörtels wurden Leichtmauer­ mörtel entwickelt, die aufgrund wärmedämmender Zuschlagstoffe z. B. in Form von Schaumglasgranulat gute Wärmedämmeigenschaften aufweisen. Nach DIN 1053 Teil 1 weist ein Leichtmauermörtel der Klasse LM 36 eine Wärmeleitfähigkeit 0,27 W/(mK) auf. Die maximale Trockenrohdichte eines solchen Mörtels darf 1,0 kg/dm³ nicht überschreiten. Ist dies der Fall, gilt die vorgenannte Anforderung an die Maximalwärmeleitfähigkeit des Mörtels ohne weiteren Nachweis als erfüllt.

Nach der DIN 1053 Teil 1 ist ferner ein Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 spezifiziert, dessen maximale Wärmeleitfähigkeit bei 0,18 W/(mK) liegt. Die entsprechende maximale Trockenrohdichte beträgt 0,7 kg/dm³.

Ein derartiger Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 ist aus der DE 295 05 781 U1 bekannt, wobei als Zuschlag ausschließlich ein fein­ poriges Rundgranulat aus Glas verwendet wird. Ferner ist ein Zusatzmit­ tel vorgesehen, welches aus einem Stabilisator, einem Schaumpromotor und einem Mörtelverzögerer besteht. Das Mischungsverhältnis aus Zement, Zu­ schlagstoff und Zusatzmittel soll 1 : 3,5 : 2,5 betragen.

Dieser bekannte Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 ist laut der vorge­ nannten Druckschrift im Werk herzustellen und mit einem Transportbeton­ mischer zur Baustelle zu befördern, wo er in Mörtelkübeln zur Verarbei­ tung kellenfertig bereitgestellt werden kann. Nach DIN 1053 Teil 1, An­ hang A.4.2 handelt es sich also um einen Werk-Frischmörtel.

Zu der eingangs erwähnten Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften der Mörtelfugen ist es aus der EP 0 639 679 A2 bekannt, neben einem Leicht­ mörtel LM 21 in Normalfugendicke einen Dünnbettmörtel oder einen Mittel­ bettmörtel zu verwenden. Die Fugendicke beim Dünnbettmörtel beträgt in der Regel 1 bis 2 mm, wodurch an die Planizität der Mauersteine höchste Anforderungen zu stellen sind. Letztere sind daher nach dem eigentlichen Herstellungsvorgang mit einer Toleranz von weniger als 1 mm bezüglich ihrer Auflageflächen plan zu schleifen. Derartig aufwendig bearbeitete Mauersteine verteuern das Mauerwerk erheblich, weswegen die Dünnbett­ mörteltechnik aus ökonomischen Gründen nicht das Mittel der Wahl zur Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften des Mauerwerks darstellt.

Im Zusammenhang mit dem in der EP 0 639 679 A1 angegebenen Mauerwerk in Mittelbettmörtelausführung, bei dem die Fugendicke ca. 6 mm beträgt, wird ohne nähere Spezifizierung ein Werktrockenmörtel der Klasse LM 36 nach DIN 1053 angegeben. Damit lassen sich einerseits die geschilderten Nachteile der Dünnbettmörteltechnik vermeiden, andererseits wird gegen­ über einem Normalmörtelbett mit einer Fugendicke von ca. 12 mm ein er­ heblich verringerter Wärmeleitquerschnitt bei der Fuge erreicht. In Ver­ bindung mit der Verwendung eines Leichtmörtels der Klasse LM 36, der als Wärmedämm-Mörtel einzustufen ist, wird also eine vorteilhafte Ver­ besserung der Wärmedämmfähigkeit des in der geschilderten Technik her­ gestellten Mauerwerkes erzielt.

Neben den durch die besagte Wärmeschutzverordnung einfließenden ökolo­ gischen Gesichtspunkten sind im Bauwesen grundsätzlich auch ökonomische Aspekte zu beachten und einschlägige Anforderungen an die Verarbeitbar­ keit des Mörtels zu stellen. Diese verschiedenen Einflußgrößen wechsel­ wirken miteinander, so daß beispielsweise die Wärmedämmfähigkeit des Mörtels nicht ins Extreme etwa durch Zugabe einer sehr großen Menge von Leichtzuschlag gesteigert werden kann, ohne damit andere Anforderungen an den Mörtel unerfüllbar zu machen. So wird beispielsweise die Festig­ keit des Mörtels durch eine übermäßige Zugabe eines Leichtzuschlagstoffes unter das DIN-gerechte Maß abgesenkt, was grundsätzlich nicht zulässig ist.

Die vorstehend angesprochenen ökonomischen Aspekte bedingen beispiels­ weise ein möglichst rationelles Herstellen und Aufbringen des Mörtels. In dieser Hinsicht geht die Tendenz nachhaltig zum Anmischen eines Mörtels an der Baustelle durch Zusetzen von Wasser zu einem industriell herge­ stellten Werk-Trockenmörtel mit einer anschließenden Pumpförderung des auf verarbeitungsfertige Konsistenz eingestellten Mörtels zum jeweiligen Verarbeitungsort in einem Gebäude. Dort wird der Mörtel mittels einer Breitschlitzdüse auf die vorher gemauerte Steinlage aufgebracht.

Unter Zusammenfassung aller vorstehend erörterten wärmedämmtechnischen, ökonomischen und verarbeitungstechnischen Aspekte ist also ein Mörtel anzustreben, der als Werk-Trockenmörtel industriell vorfertigbar, an­ schließend an der Baustelle durch Zugabe von Wasser auf Verarbeitungs­ konsistenz einstellbar und schließlich pumpfähig ist. Ferner soll der Mörtel vorzugsweise in Mittelbett-Technik durch einen Düsenauftrag auf das Mauerwerk aufgebracht werden können, um einerseits herkömmlich spezifizierte Mauersteine verwenden zu können, andererseits jedoch einen weiteren Beitrag zur Verminderung der Wärmeleitfähigkeit der Mörtelfuge zu leisten.

Wie problematisch die gleichzeitige Erfüllung der vorstehenden Anforde­ rungen ist, soll anhand einiger Wechselwirkungsmechanismen bei der Ver­ arbeitung eines solchen Mörtels erläutert werden:

• - Damit der Mörtel über längere Strecken bis zu z. B. 40 m pumpbar bleibt, darf der Mörtel nicht zu dickflüssig eingestellt sein. Wird er in diesem Zusammenhang zu dünnflüssig eingestellt, so hat er jedoch im Auftragszustand nicht die notwendige Standfestigkeit, um nicht in das Lochbild der Mauersteine zu fallen. Die rheologischen Eigenschaften des Mörtels müssen also stimmen.
• - Der Pumpendruck kann zum Fördern schwer pumpbarer Mörtel nicht be­ liebig erhöht werden, da dadurch die druckempfindlichen (da porösen) Leichtzuschlagstoffe zerstört werden könnten. Durch den Zusammenbruch der porösen Struktur der Leichtzuschlagstoffe erhöht sich dabei die Trockenrohdichte des Mörtels, so daß die für einen Mörtel z. B. der Klasse LM 21 geforderte Trockenrohdichte von maximal 0,7 kg/dm³ überschritten werden kann.
• - Eine übermäßige Erhöhung des Pumpendruckes ist auch im Zusammen­ hang mit üblichen Leichtzuschlagstoffen, wie Blähschiefer, Bims oder Blähton-Granulat nicht möglich. Diese Leichtzuschlagstoffe sind nämlich offenporig, so daß sich bei einem erhöhten Pumpendruck das Anmach­ wasser des Mörtels in die Poren drückt. Der Mörtel wird dadurch steifer und könnte letztendes seine Pumpfähigkeit verlieren. Mit den erwähnten Leichtzuschlagstoffen hat es sich zudem grundsätzlich als schwierig er­ wiesen, eine Trockenrohdichte des Mörtels unter 0,8 kg/dm³ bei gleich­ zeitig ausreichendem Festigkeitsniveau zu erreichen.

Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen pumpfähigen Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 zu schaffen, der insbesondere als Werk-Trockenmörtel herstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Mindest-Zusam­ mensetzung gelöst, wobei unter "Mindest-Zusammensetzung" zu verstehen ist, daß gegebenenfalls weitere Rezepturbestandteile eingesetzt werden, wie sie auch in den Unteransprüchen angegeben sind.

Der erfindungsgemäße Leichtmauermörtel setzt sich demnach zusammen aus (die Angabe der Masse% bezieht sich auf die Gesamt-Trockenmenge des Mörtels

• - Hydraulisch erhärtendem Bindemittel in Form von Zement mit 40 bis 80 Masse%
• - hydraulischem Bindemittel in Form von Kalkhydrat mit 5 bis 20 Masse%
• - Leichtzuschlagstoff in Form von Schaumglasgranulat mit 10 bis 50 Masse%
• - Celluloseether 0,1 bis 0,5 Masse% und
• - Luftporenbildner 0,01 bis 0,05 Masse%.

Wie Tests ergeben haben, ist ein Leichtmauermörtel mit dieser Zusammen­ setzung als Werk-Trockenmörtel herstellbar, an der Baustelle anmachbar und mit Pumpendrücken in der Größenordnung bis zu etwa 13 bar über eine Förderstrecke von bis zu 40 in pumpbar. Dabei erfüllt er hinsichtlich Trockenrohdichte und Wärmeleitfähigkeit die Anforderungen an einen Leichtmauermörtel der Klasse LM 21.

Die einzelnen Komponenten tragen dabei wie folgt zu den positiven Eigen­ schaften des erfindungsgemäßen Mörtels bei:

• - Es muß nicht vertieft erörtert werden, daß der hydraulisch erhärtende Zement als Bindemittel für die Grundfestigkeit des ausgehärteten Mörtels dient.
• - Kalkhydrat als hydraulisches Bindemittel - also Bindemittel, das in An­ wesenheit von Wasser und Luft abbindet - dient aufgrund seiner in der Anmach- und Verarbeitungsphase gleichbleibenden Konsistenz zusätzlich als Gleitmittel und Wassertransportmittel. Damit wird die Pumpfähigkeit des Mörtels positiv beeinflußt.
• - Das Schaumglasgranulat als Leichtzuschlagstoff dient zur Wärmedäm­ mung. Im Zusammenhang mit der Pumpfähigkeit des erfindungsgemäßen Mörtels ist die Verwendung von Schaumglasgranulat anstatt der ein­ gangs genannten anderen Leichtzuschlagstoffe vorteilhaft, da dieses Material geschlossenporig und insbesondere in einem Korngrößenbereich bis 2 mm eine hohe Hüllenstabilität aufweist. Durch die Geschlossen­ porigkeit kann das Anmachwasser des Mörtels auch unter Einfluß des Förderdruckes der Pumpe nicht in die Poren eindringen, wodurch die Konsistenz des Mörtels auch unter diesem Einfluß erhalten bleibt. Auf­ grund der hohen Hüllenstabilität bleibt zudem die Granulatstruktur des Materials erhalten. Es tritt kein nennenswerter Zerkleinerungseffekt beim Fördern des Mörtels auf, wodurch die spezifizierte Trockenroh­ dichte des Mörtels zuverlässig erreicht wird.
• - Der Celluloseether, insbesondere in niedrig- und mittelviskoser Ein­ stellung, dient aufgrund seiner wasserbindenden Wirkung ebenfalls als Gleitmittel und zusätzlich als Mörtelverzögerer.
• - Schließlich erniedrigt der weiterhin vorgesehene Luftporenbildner die Oberflächenspannung der Mörtelbestandteile und wirkt somit positiv auf die Fließfähigkeit des Mörtels beim Pumpen. Zusätzlich wird durch die Einführung von Luftporen in den Mörtel dessen Trockenrohdichte ernie­ drigt und das Wärmedämmverhalten verbessert.

Nach Anspruch 2 wird in die Mörtel-Rezeptur zusätzlich geblähtes Per­ lit-Granulat eingemischt. Das geblähte Perlit-Granulat stellt dabei eben­ falls einen Leichtzuschlagstoff zur Verbesserung der Wärmedämmfähigkeit des Mörtels dar. Seine Hauptfunktion ist jedoch die eines Wasserspeichers für den Pumpvorgang. Perlit-Granulat ist nämlich offenporig mit der Spe­ zialität, daß sich die Poren drucklos beim Anmachen des Mörtels mit Was­ ser vollsaugen. Wird der Mörtel zum Pumpen nun mit dem Förderdruck be­ aufschlagt, so gibt das Perlit-Granulat Wasser ab und erhöht so die Fließfähigkeit des Mörtels.

Weiterhin dient das Perlit-Granulat aufgrund seiner inneren Struktur als zusätzliches Gleitmittel. Perlit-Granulat ist nämlich ein Schichtsilikat, das gewissermaßen "innere Gleitebenen" aufweist, die für die Verbesserung des Gleitvermögens sorgen.

Aufgrund des in Anspruch 3 angegebenen Korngrößenbereiches des Schaum­ glasgranulates von 0,5 mm bis 4,0 mm ist der erfindungsgemäße Leicht­ mauermörtel als Mittelbettmörtel verwendbar. Dessen Auftragsschichtdicke beträgt 5 bis 6 mm.

Schaumglasgranulat-Teilchen mit einem bevorzugten Korngrößenbereich zwi­ schen 1,0 und 2 mm weisen eine besonders hohe Hüllenstabilität auf, so daß ein angemachter Mörtel mit derart spezifizierten Granulatteilchen mit besonders hohen Förderdrücken beaufschlagt - also über große Strecken gepumpt - werden kann.

Gemäß Anspruch 4 ist ein Blähglimmer-Granulat als weiterer Bestandteil des Mörtels vorgesehen, der ähnliche Eigenschaften wie der Perlit-Anteil aufweist.

Der gemäß den Ansprüchen 5 und 6 vorgesehene Zuschlag nach DIN 4226 - also Quarzmehl, Quarzsand, Kalksteinsplit oder Kalksteinmehl - dient einer Festigkeitserhöhung des Mörtels.

Nach Anspruch 7 ist die Zugabe eines Dispersionspulvers mit einem Mas­ senanteil von 0,1 bis 1,0 Masse% in die Rezeptur des erfindungsgemäßen Werk-Trockenmörtels vorgesehen. Dieses Dispersionspulver verbessert die Adhäsionshaftung des Mörtels an den der Mörtelfuge zugewandten Oberflä­ chen der Mauersteine. Bei dem Dispersionspulver handelt es sich in der Regel um ein Polymerdispersionspulver.

Durch das nach Anspruch 8 vorgesehene Fließmittel in Form von Casein mit einem Massenanteil von 0,01 bis 0,1 Masse% werden die rheologischen Eigenschaften des Mörtels weiter verbessert. Die Pumpfähigkeit des Mörtels wird also positiv beeinflußt. Zudem wirkt das Casein verzögernd hinsicht­ lich der Mörtelabbindung.

Anspruch 9 kennzeichnet die Rohdichte des durch Zugabe von Wasser zu der erfindungsgemäßen Mörtelzusammensetzung angemachten Frischmörtels. Dadurch ist die Menge des zuzugebenden Wassers definiert. Hierbei ist zu ergänzen, daß die erfindungsgemäße Mörtelzusammensetzung in erster Linie als Werk-Trockenmörtel hergestellt und verarbeitet werden soll. Eine di­ rekte Frischmörtelherstellung ist jedoch ebenfalls auf der Basis der an­ gegebenen Rezeptur denkbar.

Gemäß Anspruch 10 beträgt der Luftgehalt des aus dem erfindungsgemäßen Leichtmauermörtel hergestellten Frischmörtels etwa 20 bis 40 Volumen%.

Nach Anspruch 11 beträgt die Rohdichte des abgebundenen Mörtels nach einer Standzeit von 28 Tagen zwischen 0,68 und 0,70 kg/dm³. Damit sind die DIN-Anforderungen an einen Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 er­ füllt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erörtert.

In der beigefügten Tabelle 1 sind verschiedene Beispiele Nr. 1 bis 6 für die Zusammensetzung eines pumpfähigen Leichtmauermörtels der Klasse LM 21 als Werk-Trockenmörtel angegeben. Hierbei ist zu ergänzen, daß das geblähte Perlit-Granulat - also ein geblähtes Silikat - unter der Handelsbezeichnung "Perlite" von der Firma Perlite Dämmstoff, 44030 Dortmund, DE im Handel erhältlich ist. Das gegebenenfalls der Zusammen­ setzung beigefügte Blähglimmer-Granulat ist in der Tabelle als "geblähter Glimmer" bezeichnet und unter der Handelsbezeichnung "Vermiculite" von der Firma Deutsche Vermiculite Dämmstoff GmbH, 45549 Sprockhövel, DE im Handel erhältlich. Für den nichtporigen Zuschlag nach DIN 4226, Teil 1 wird vorzugsweise Quarzsand verwendet. Celluloseether wird unter dem Markennamen "Valocel" von der Firma Wolff Walsrode AG, 29655 Walsrode, DE vertrieben. Als Dispersionspulver kann ein Vinylacetat-Polymerpulver verwendet werden, das unter der Handelsbezeichnung "Vinnapas" von der Firma Wacker Chemie GmbH, 84480 Burghausen, DE erhältlich ist. Tenside mit luftporeneinführender Wirkung, wie sie als Luftporenbildner für den Mörtel ebenfalls vorgesehen sind, sind von der Firma Hoechst AG, 65174 Wiesbaden, DE beispielsweise unter dem Markennamen "Hostapur" erhält­ lich.

In der beigefügten Tabelle 1 stellen die Zahlenangaben zu den einzelnen Bestandteilen des Mörtels jeweils Gewichtsteile dar.

Die weiterhin beigefügte Tabelle 2 spiegelt Anwendungsfälle für verschie­ dene verarbeitungsfertige Leichtmauermörtel wieder, wie sie auf der Basis der Werk-Trockenmörtel gemäß den Beispielen 1 bis 6 nach Tabelle 1 an­ gemacht wurden. Die verarbeitungsfertigen Mörtel wurden dabei unter Zu­ gabe von Wasser in einem üblichen Durchlaufmischer hergestellt und mit­ tels einer Schneckenpumpe durch Mörtelschläuche mit einem Durchmesser von 35 bzw. 50 mm über Förderstrecken zwischen 13 und 40 m gepumpt.

Alternativ dazu kann eine Mischpumpen-Maschine zur Aufbereitung und Förderung des Mörtels zum Einsatz kommen.

Aus den Angaben über die Standfestigkeit des Mörtels ("Konsistenz DIN-Tisch" in Tabelle 2), die Biegezug- und Druckfestigkeiten nach 28 Tagen und die Trockenmörtelrohdichte nach 28 Tagen wird erkennbar, daß die erfindungsgemäßen Leichtmauermörtel den DIN-Anforderungen für die Klasse LM 21 hinsichtlich Wärmedämmfähigkeit und Festigkeit genügen und darüber hinaus in pumpfähigem Zustand eine genügende Standfestig­ keit aufweisen, um als Mittelbettmörtel verarbeitet zu werden. Dieser kann direkt durch eine Breitschlitzdüse am Schlauchende auf die feuergesetzte Mauersteinlage aufgebracht werden.

Claims (11)

1. Pumpfähiger Leichtmauermörtel der Klasse LM 21 insbesondere als Werk-Trockenmörtel, gekennzeichnet durch folgende Mindestzusammensetzung

• - hydraulisch erhärtendes Bindemittel in Form von Zement mit 40 bis 80 Masse%
• - hydraulisches Bindemittel in Form von Kalkhydrat mit 5 bis 20 Masse%
• - Leichtzuschlagstoff in Form von Schaumglasgranulat mit 10 bis 50 Masse%
• - Celluloseether mit 0,1 bis 0,5 Masse% und
• - Luftporenbildner mit 0,001 bis 0,05 Masse%.

2. Leichtmauermörtel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein geblähtes Perlit-Granulat mit einem Masseanteil von 5 bis 20 Masse% als weiteren Bestandteile.

3. Leichtmauermörtel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumglasgranulat eine Korngröße von 0,5 mm bis 4,0 mm, vor­ zugsweise von 1,0 mm bis 2,0 mm aufweist.

4. Leichtmauermörtel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Blähglimmer-Granulat mit einem Massenanteil von 0,5 bis 5,0 Masse% als weiteren Bestandteil.

5. Leichtmauermörtel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Zuschlag nach DIN 4226 mit einem Massenanteil von 1,0 bis 5,0 Masse% als weiteren Bestandteil.

6. Leichtmauermörtel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag eine Korngröße von 0,2 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,2 mm bis 1,0 mm aufweist.

7. Leichtmauermörtel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Dispersionspulver mit einem Massenanteil von 0,1 bis 1,0 Masse% als weiteren Bestandteil.

8. Leichtmauermörtel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Fließmittel in Form von Casein mit einem Massenanteil von 0,01 bis 0,1 Masse% als weiteren Bestandteil.

9. Leichtmauermörtel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leichtmauermörtel durch Zugabe von Wasser im pump­ fähigen Zustand eine Frischmörtel-Rohdichte zwischen 0,80 und 0,95 kg/dm³ aufweist.

10. Leichtmauermörtel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftgehalt des aus dem Leichtmauermörtel hergestellten Frischmörtels zwi­ schen etwa 20 und 40 Volumen% beträgt.

11. Leichtmauermörtel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rohdichte des abgebundenen Mörtels nach einer Standzeit von 28 Tagen zwischen 0,68 und 0,70 kg/dm³ liegt.