einflub eines zusatzmittels auf die mechanischen
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EinfluB eines Zusatzmittels auf die mechanischen Eigenschaften von Mauermorteln und Mauerwerk H. Diihrkop, Kalk- og Tegelvacrkslaboratoriet, Aarhl1s, Dancmark
Kurzfassung Es wurden Versuche zur BCllrteilung des Einflusscs von Methocel auf dic vcrmauerungstechnischen Eigcnschafren des frischen Mortels sowic auf die mcchanischen Eigenschaftcn von Mallermorteln lInd Mauerwerk durchgeEiihrr. Dei den Morteln handclt es sich teils um Kalkmiirrcl K 1 :12 (1 Gewichtsteil Kalkhydrat : 12 Gewichtsteilen Trokkensand), teils um Kalkzemenetllorrel KZ 1 : 1 :1 5 (1 Gewichtsteil Kalkhydrat:l Gewichtsteil Portland-Zement : 15 Gewichtstcilcn Trockensand).
Dic Ziegelmic normalem Format waren teils stark , teils schwach sallgend, allBerlich crkelUlbar an ihrer gclben bzw. roten Farbe. Ais Prüfkorper wurden kleine Mortelprisl11en 2 . 2 . 12 CI11
lInd 11 /2 Stein starke gemauerte pfcilcr mit zwolf Schichten verwender.
Die pfeiler wurden von einem gclcrntCIl Maurcr allfgemaucrc lInd 56 T age lang i m Labor gclagert, bevor sic zusa mlllen mie den kleincn MortclprisIllen geprlift wurden.
Der M;l.Urcr sctzte die hei der Morrelhcrstellung zuzllgebendc Wassermenge fest ; die Entschcidllng basierte auf seiner Bellrtcilllng, ob sich der MareeI gut zur Vermauerung verwcnden lieB. Die ver mallcrungstcchnischen Eigcnschaftcn der Mauermortel w urden haupcsachlich auf der Grllndlage der Bemcrkllngen dcs Maurergese1len wahrcnd der V crmauerung beschrieben.
Die Versuchscrgcbnisse werdcn in Form von Kennlinicn und T abellen mitgctcilt. Durch Zusatz von Mechoccl IaBt sich bis zu cinem gewissen Grade errcichen, daB die Mallermonel bcsscr zu verarbeicen sind. Durch groBeren Z usatz werdcn die Maucrmortcl klcbrigú h; dic Gefahr der Oberdosierung ist somi t gering.
Durch Zusa tz von Methocel wurde die Festigkeit von K-MorteI gesteigert , solange die Mengc von Methocel zwÍscheo O llnd 0,2 % des Bindemittc1gewichtes Iag. Hei KZ-Mortel sank die Festigkeit mit steigendem Zusatz. Dassclbe craf füe K-Mortcl bei Z lIsatzen iibcr 0,2 % zu. Die Druckfestigkei t des Mauerwerks sowohl mit K- aIs auch mit KZ-Mortcl wllrde bei steigendel11
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Gehalt von MechoceI in günstiger Richnmg beeinfluBt - jedoch l1ur, wenn das Mallerwerk aus den stark saugcndcn gelben Ziegcln ausgeführt war. Dic Steifigkeit dcs Mauerwerks w urde bei steigendem Zusatz von Methoce! erhoht, aber nur eindeutig lllld markant beim Mauerwcrk aus den stark saugendcn gelben Ziege!n.
Effect of an Additive on the Mechanical Properties of Masonry Mortars and Brick Masonry T esrs were carried to evaluate the effect of Mechocel 0 11 the woekability charactcri stics of fresh morta r for masonry work and ::tl so on the mechanical properties of l1lasonry mon ars and of beick masonry. The mortars used in the tests were li me morta r K 1: 12 (1 part by wcight hydrate of lime :1 2 parts by wcight dry sand), and cement-lime morta r KZ 1:1 :15 (1 part by weight hydrate of lime:1 part by wcighr PortJand-Cemellt : 15 pans by wcight dry sand).
Thc bricks, of standard size, either had a high or a low absorption capacity, they werc hollow masonry units with ycllow or red colour, respectively. The test speci tllens employed consisted of smalJ morta r prisllls, 2 . 2 . 12 em, alld of 12-course masonry pires of 11/2 brick thickness.
The brick pices were constructed by a skillcd mason and stored for 56 days in the laboratory bdore being tested together wirh che small mon ar prisms. Thc mason settled che ql1amities of water required for the mortar mixing; its decision was based 011 his assess ment as to whether rhe monar was easy to apply during the course of bricklaying. The technical properties of the masonry mortae described are mainJy based 0 0 the observat ions of the mason during the bricklaying processo Thc tese results are given in the form of characteristic curves and tables. AIl improvement in the workability of the masonry mon ars to give grcater case of application cal1 bc achicved to a certain extent by means of Methocel additive. With larger amounes of che additive the monars becolllc tacky; therdore there is little risk of ovcrdosis.
Thc li me morta r acquired increased strength with Mcthocel additive when the amount of additive rangcd from O to 0.2 % of the weight of the bindcr. In the case of the cemem-lime mortar the strength was redllced as the amOllnt of additivc increased. This also applied to the li me morta r when the additive exceeded 0.2 %. The conlpreSSlve strength of the masonry was favourably inflllenced by increases in the Methocel contem in both the lime and th e cementlime mortars - however, only when the highly absorptive yellow bricks were used for the constrl1ction of the masonry. The stiffness of the masonry was increascd with incrcasing additioll of Methocel. This however, was clearly evidellt and pronol1nced only whcn the highly absorptive ycllow bricks were used.
Influence d'un additif sur les propriétés mécaniques de mortiers et de maçonneries en brigues
Des essais ont été cffectués dans lc bm d' analyser I'inflllence de MethoceI sur les propriétés de maçonnage du 1110rtier frais ainsi que sur lcs propriétés mécaniques des mortiers de la maçollnerie en briques. Les mortiers utilisés étaient en partie des morricrs de chaux K 1 :1 2 (1 part cn poids d'hydrate de calciu m :12 de sablc sec), et en partic des Illorticrs de chaux et de cimem KZ 1:1:15 (I part cn poids d'hydrate de calcium:1 part en poids de ci ment Portland: 15 parts en poids de sablc sec).
Les briques de format norlllal étaient ell partic à SllcciOI1 forte et en partie à succion faiblc ; ils avait le cOlllem iaune resp. rouge. Des petits prismes de mortier 2· 2 · 12 em ainsi que dcs trllllleaux maçonnés avec 12 cOllchcs d'une épaisseur d' I Y2 brique ont servi d' éprouvettes.
Les tcullleaux avaicllt été maçonnés par l1l1 maçon qualifié, puis étaiellt restées 56 jours au laboratoire avant d'être sOllmiscs à UIl exa men en même ccmps que les prismes cn mortier.
Le maçon établit quelle était la quantité d 'eau à ajouter au mortier ; sa décision se basai t sur son propre jugcmem : il voulait obtenir un monier facile à
maçonner. Lcs propriétés de maçOIUlage dcs mortiers ont été décrites principalement sur la base des observations du maçon durant le trava i!. Les résultats des essais sont cOl11llluniqués à l'aide de lignes caractéristiques et de tablcallx. Un ajout de Methocel faci lite, dans une cenaine mcsurc, le trava il avec les moniers. Un ajout plus important rend les moniers pâteux; Ic risque de surdosage est par conséquent relativement faiblc.
Tabc ll c 1: Eigenschaftcll der Zicgc1
La résisti.ll1cc du monier K s'cst accruc par un ajom de Methoccl , el1 augmcntant la quantité de O à 0,200 % du poids du liant. Pour lcs mortiers de chaux et de ci mcnt la résistance devcnait pllls faiblc lorsquc 1'011 augmcntait la quantité de I' ajout. Il cn étai t de même pour les moniers de chaux lorsque l'ajout dépassaie 0,200 % . La résistance à la compressiol1 de la maçonnerie subit une inflllence favorablc en cas de tencur croissante en MethoceI - ct ceci aussi
bien pour les Illortiers de chaux quc pOlir les 1110niers de chaux et de cimem - mais ceci uniquclllent lorsqu'il s'agissai e de maçonnerie en briqucs jaunes à forte absorprion. P!us l'ajout de MechoceI était grand, plus la rigidité de la maçOlUlerie grandit; mais cc phénomcne ne se produisit clairement et nettement que quand il s'agissait de maçonnerie réalisée avec les briques jaunes à forte absorption.
Scherbcnrohdichte
Wasseraufnahmc Spez. Saugflhi g- Abmcssung der Zicgcl (DS 414)
Druckfcstigkeit Zugfcsrigkeit senkrcchr
am BiI:~:r Sichltflã~~l~ Lãufcr
kg/m3
1718
1719
1738
1745
1746
1753
1781
1786
1787
1795
1757
1913
1914
1915
1918
1923
1924
1932
1935
1937
1945
1926
Einleitung
bei zweitã,giger kcit Wasserlagenmg VolUlllcnprozcnt g/dm 2·Minutc
37,1
37,0
35,6
35,3
35,4 34,4
33,9
33,2
33,3
33,l
34,8
24,7
24,6
25,0
24,9
24,7
23,7
23,7
23,1
23,2
22,9
24,l
73,0
73,9
73,0
67,8
66,5
63,8
67,3
65,0
64,5
63,1
67,8
18,7
20,0
20,2 19,4
19,8
18,4
17,4
18,5
19,7
18,5
19,1
lnlll
Gelbc Hochlochsrcine
Imax = 232,5 Imin = 228,0
I~ = 230,5
bmax = 110,0 bmin = 107,5
bmit = 109,0
hmax = 58,0
hlllin = 53,5
hmir = 55,0
Rote Hochlochstcinc
Imax = 229,0
lmin = 225,5
lmit - 227,5
bmax = 109,5
bmin = 106,5
bmit - 108,0
hmax = 54,5 hmin = 52,5
hmit = 53,5
kp /cm 2
258
286
348
355
288 356
320
395
327
420
333
299 333
330 331
348
360
359
3% 396
395
352
kp /cmz kp/cm 2
22,7
14,3
16,7
15,6
10,9
16,1
14,6
13,9
16,8
14,1
14,3
14,7
11,3
11,7
9,6
10,6
11,2
10,9
11,l
10,4
10,9
10,1
10,2
10,5
Es wachst das Bestreben nach bcsscrcr Anpassung der Monelcigenschaften an diejenigen der Ziegel lllld damit nach einer hóheren Ausnutzung der Festigkeitseigenschaftcn der Ziegel. Dic Móglichkeitcll allf dicsem Gebiet erhohcl1 sich mit der GlcichmaBigkeit der produzicrtcn Zicgcl.
wissen, daB Morte! groBe Haftfestigkeic an GlasAãchen crrcichen kanll. Es ist hier cin Bedarf an wisscnschaftlicher Grundlagcnforschung vorhanden. Bis zur Beantwortung unserer vielcn Fragen auE diesem Gebict müssen wir uns mit der Feststellung der Wirkllngcn von $roffen begnügen, die vermutlich die Mallerwerksfestigkeit durch Anderung der Mortcleigenschaftcn verbesscrn lInd uns damit abfmden, daB wir gewisse Beobachtllngen nicht erkIarcll konnen.
Unsere KelUlO1isse übcr die Grllndlagen für cine derartige Anpassul1g sind sehr gering. Wir wisscn nicht, wclche Eigenschaften bei Morte! und Ziegel encscheidend sind, um eine hohere Mallerwerksfestigkeic zu crrcichen, wic weit es sich um das Haften zwischen MorteI und ZiegeI oder um die Scherfes tigkeit in der Monclscheibc oder aber um einc Kombinatioll dieser beidcn Eigcnschaften handclt. Auch wissen wir nicht gcnug liber das Zusammenspiel zwischen Martcl und ZicgeI in der Grcnzschicht, wir wissen nicht, was die Haftfestigkeit bildct. Wir reden iibcr Eindringcn dcs 13indcmittels in die Poren dcs Zicgels, iiber Verkralhmg, wobci wir gleichzcitig
M ethylcelllllose - die aIs Tapctenklcistcr verbreitet Anwendllng findet - ist ein solcher Stoff, und die hier vorgelegten Versuchsergebnisse entstammen einer soeben beendcten Verstlchsreihe, ausgefiihrt mie MethoceI, fi.ir dCIl Chcmiekonzern Dow Chemical Jnternational Inc.
GemaB der danischen Mauerwerksnorm diirfen Monclztlsatzstoffc - das heiBt Stoffe, die dem Mortel zwecks Verbcsserung gcwisser Eigenschaftcn zllgeseezt werdcn, ohne sclbst Binde-
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Tabcllc 2: E i gcnscha h cn des Mõrtels. Die Zahlcn li n ks in dcr Spaltc betrcffcn Morte! fü r gelbc Stcinc, rcchts Mortel f Ur rote Stcinc
Mortcltyp Eigcnschahcn dcs Mortels Mischungsvct-
hãltnis METHOCEL Wasscr in % dcs Rlittcltischzahl Mortclrohdichtc Biegcfcstigkcit Druckfcstigkcit uach Gcwicht % des Binde- Trockcngcwichts
tnittclgcwichtes
° 17,9 1,96 1,88 2,01
° 17,9
K 1:12 Kalk :Saud 0,200 18,6
0,375 17,9
1,73 0,500 17,9 1,68
1,79
° 17,0 1,89 2,01
° 17,0
KZ 1:1:15 0,200 17,9 K:llk: Zcmcllt 0,200 17,0
: S:md
1,69 0,375 17,0 1,75
1,77
0,375 16,9
1,46 0,500 14,6 1,56
mitteI oder ZuschlagstoH zu sein - nur nach cingeholtcr Gench ll1igung Vcrwcndung findcn. Die crwahnten Versuche w urden zur Erlangung einer solchen Gcnehmigllng durchgeWhrt. Sic ziclen auf eine Fcststellung der niitzlichcn und cventl1cll schadlichen Einwirkllng von Methocel auf dic lllcchanischen Eigenschaftcn des Mauerwerks ab.
Methoccl is[ der Handelsname eincr synthetisch hcrgestcl ltcn Methylcellulose, und die Anwcndung ais Mórtclzus.1tzmiuel bcruht auf einer Vcrbesscrung des Wasserrückhaltevcrmogcns des Monels.
Der EinAuB von Methylcellulosc auf dic Eigenschaften dcr Mauermürtcl und dcs Mauerwcrks wurde bereits in den Laboratorien der Ziegclindustrie in der SchweizI ) und Dcutschland2) umcrsucht, jedoch nieht mit den genau glcichen Methoden wie in Danemark. Auch in den Ergcbnisscn gab cs kcine volle Übercinstimmung.
Dic danischcn Versllche wurdcn an klcincn Mortelprismen und an 1' /2 Stein starkell pfeilern mit zwolf Schichtcn durchgefíihrt.
Materialien
MethoceI wlIrde in einem dichr verschlossenen Papiersack aIs ein weiBes Pulvcr geIiefcrt mir der Bezeichnung "Methocel 65 H 4000 cps".
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kg/ mJ kp/cm2 kp/cm2
181 2 4,7 6,4 1823 4,0 4,5 1846 4,9 6,7
1,83 1857 5,3 6,6 1,89 1829 5,0 6,0 2,00 1839 4,8 5,9
1,80 1829 7,1 8,0 1,50 1762 6,1 7,1 1,69 1777 4,6 5,4
1725 5,0 6,9 1725 4,7 5,6 1743 4,3 4,9
1876 26,2 70,5 1891 25,8 80,8 1902 26,8 79,5
1,64 1911 23,5 75,2 1,79 1891 29,1 93,9 1,82
1,83 1819 23,5 58,1 1,54 1829 22,2 61,0 1,91 1850 23,8 69,1
1702 22,7 51,4
1728 23,0 55,6
1,76 1699 22,6 57,6 1,66 1705 22,3 54,7 1,74 1691 19,9 46,2
1694 23,3 55,8 1690 21,8 51,9 1715 23, 1 51,9
Dic Zicgel warcn Hoch lochzicgcl mit danische m Normalformar 22,8 . 10,8 . 5,5 em; teils gelb mit groBer spczifischer Sallgfahigkcit, tciIs cot mir kleincr speziflschcr Sal1gfahigkeit. Ihrc Eigcl1schaftcn sind naher bcschricbcn in Tabelle 1.
Die MorteI waren teils Kalkmortcl K 1: 12 (1 Gewichtstcil Kalkhydrat : 12 Gewichtstcilen Trockcnsand), tcils Kalkzementmorte! KZ 1: 1 : 15 (l Gcwichtstcil Kalkhydtat: 1 Gewichtstcil Portlandzcmcm: 15 Gcwichtsreilen Trockens.1nd). Sie w urden sowohl mit ais auch ohne Methocel hergestellt, und zwar in Mcngen von 0,2, 0,375 bzw. 0,50/0 dcs Bindemittelgevvichts. Dic Wassermenge wurde im Einvernehmen mie dCIll gelerntcn Maurer, der dic Arbeitcn ausHihrte, festgcsctzt. Die KorngroBe des vcrwendcten Mürtelsandes bctrug 23,3 Gcwichtsprozent unter 0,25 mlll und 16,6 Gewichtsprozcnr über 1 mm. Die ronfeinen Partikel hattcn cincn Amei! VOIl 1,9 Gcwichtsprozent.
Flir dic Mortcl mit Zusatz von Mcthocel wurdc zllnachst dic abgcwogene Menge von Hand mit der Bindcmittclmcngc vermischt, danach einc Minute in der Mischmaschinc mit dem Trockcnsand lInd schlieBlich weitcre sechs Mil1L1ten mir dem Wasser.
1) Schweizcrischc TOllW:lrcll-lndustric No. I t, 1967. 2) Dic Zicgclindustric, Hcfe 3 ulld 4,1971.
Bedeutung des Methocelzusatzcs für die Mortelfestigkeit Dic Festigkcit lInd die Rohdichtc der Morte! wurden a11-hand vou Mortdprismen (2 . 2 . 12 em), hcrgestellt auf SJU
gender Unterlage aus FIieBpapicr zur Nachahmung des Saugens der Ziegcl, ermitte!t. Dic diesbezügliehcn Vorschriftcn sind vom "Nordisk Pudskomite" fcstgcsctzt. Fiir jedcn gemauerten pfcilcr wurden vier oder fünf Mortclmisehllngen bcnotigr. Der dritten Miscllllng wurde Mortel Hir die Konsistcnzhcstimmung und die Mortclprismen entnommen.
Dic Konsistcnz \Vurde am Rüttcltisch des Labors nach dem Misehcn festgesrcllt, indem auf vorgcsehriebcne Weisc cin Monelkcgelstumpf (Durehmcsscr 9 bzw. 6 em, Hohe 4,5 em) auf cine steife, krcisformige Stahlplatte gesetzt wurde, welche 1.1111 9 rum gehobcn wird und danach frei herabHillt. Nach zwolfmaligcl11 Schoeken - cin Sehoek pro Sekundc - wurde der Durehmesser der ausgebrciteten Mortelmassc gemessen. Das Verhaltnis zwischen diesel11 llnd dcm urspri.ingliehcn (9 em) wird aIs "Riitteltischzahl" bezeichnet und ais MaB Hir die Konsistenz verwendet.
Nach der Konsistc11zmessung wurden jc pfeiler drei Mortclprismen gefcrtigr. Der Schalrahmcn Hir drei ncbcneinanderlicgcnde Prismen lag auf vier Sehiehten FlieBpapicr und einem Gazesrreifcu aIs oberste Lage. Glcieh nach dem Einfüllen wurden eine Gazesehicht llnd vier Sehiehten FlieBpapier sowie eine Glasplatte oben auf dic Form gclegt. Die Glasplatte wurdc mit 5 kg belastet. Naeh drei Scundcn wurden die Prismen allsgesehalt, worauf sic 7 Tage in wasserges..1ctigccr Luft und spater im Klimaraum bei 20° C und 60% rclativer Luftfeuchtigkeit lagertcn. Am Tag der Prüfung - im Alccr vou 56 Tagen - wurde die H.ohdichte der Prismen dureh Messcn und Wiegcn und danach ihre Bicge- und Druckfcstigkeit festgesceUt. Die hei der Herstellung lotreehten Prismenseiten waren bei den Biegeversuchen Druck- und Zllgseiten und bei dcn Druekversuchen Druckseiten.
Die MorteleigenschaÍten sind in Tabelle 2 dargestcllt. Der Wassergehalt des Moncls war hei der Fcstigkeitsprüfung sehr klein, für die K-Mortel ea. 0,5% und Hir die KZ-Mortel ea. 1% vom Troekcngc\\'ieht. Eine gesetzmaBigc Abhangigkeit von der Mcthocel-Menge war nicht festzustcllen.
Aus Tabelle 2 ist crsichtlich, daR die Beigabe von Methoccl, hei gleiehzeitiger Reduktion der Rüttcltischzabl, zu eincr Erhohung der Mortclviskositat fi.ihrt. Die Methocelmenge hatte, in groben Ziigcn, keinen EinRuB auf den Wasserbedarf dcs Mortcls, um die fiir deu Maurer bescc Konsistcnz zu erzie1en. Beim Zusatz von Mechoeel nahm die Rohdiehte bis zu 11 0
/0
ab - im Durchsehnict 6%'
Was dic Mortelfcstigkeit anbe!angt, so wurde gefundçn, daB der Methocclzusatz untersehiedliehcn EinBuB au( K- und KZMoncl hat. K-Mone! erhalt dureh Zusatz der kleinscen Menge Methocel (0,2% ) eine wesentlich hohere Festigkeit, wahrend KZ-Monel lliedrigere Festigkeiten aufwcist. Dei K-Mortel hebt eine Steigenmg des Methocelzusatzes bis Zll mchr aIs 0,2% die Festigkeitserhohung fast wieder auf, wahrcnd beim KZMortcl die Festigkeit weitcrhin absinkt.
Die Bedeutung des Methocelzusatzes für das Wasserrückhaltevermogen des Mortels und die Neigung zur Wasserausscheidung in der Mortelpfanne Dic Bedeuwng des Methoeelzusatzes für das Wasserrückhaltevcrmogell des Mauermortels wurde dureh AusgieBen dcs Monc!s auf crockene FlieBpapiersehichtcn bcurtcilt. Dic vom FlieBpapier atlfgcsaugte Wassermenge, bezogcn auf das Anmaehwasser, wllrdc aIs MaB Hir das WasscrrüekJ1altcvermogen des Mortels betrac-htet. Es wurden auf dicse Wcise K- und KZ-Mortel aus zwei verschicdcnen Sandsorten, mit und ohnc Mcthocelzusatz, untersuchr. Die Methocelmengcn lagen bei O, 0,2, 0,375 und 0,5% des Bindcmittelgewichts.
Tabelle 3: Wasscrabgabc an Flic6papicr von KalklItld Kalkzemcntmortcl, gcgosscn am Flicf3papier
Wasser-Wasserab-
METHO- gchalt in Morte! Sand CEL % des
Riinel- gabe des
Prozent Troeken- rischzahl Mortels
gew. g
10 O 1,6 9 9
9
12 0,200 1,6 11 11
I S:md 17,9 11
R 10
0,375 1,5 9 10 10
7 0,500 1,6 8 7
7 N .. -'" 16
O 1,6 17 16 16
16 0,200 1,7 16 16
Sand 21,0 15 E
13 0,375 1,5 12 12
12
11 0,500 1,6 11 1l
12
9 O 1,6 9 9
8
8 0,200 1,6 9 8
Sand R
17,3 8
6 0,375 1,6 6 6
6
5 0,500 1,5 4 5
m 5 ---
N 17 >: O 1,6 17 17
17
15 0,200 1,6 15 14
S:lI1d 20,8 13 E
11 0,375 1,7 12 12
12
10 0,500 1,8 11 10
10
Die zwei Sandsorten waren schr unterschiedlich. Die eine (Sand R) hatte cine gemisehtc KorngroBenvcncilung; dic andere (Sand E) war einkornig l1nd enthielt nur wenig Grobkorn. Dic Kornzusammenscczung geht aus folgender Tabcllc hervor:
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Kornfraktioncn Sand R Sand E (Komgrenzcll) Hügelsalld Mcercssand
mm Gcwichtsprozcnt Gcwichtsprozcnt
4-1 17,8 0,9 1-0,5 23,7 5,0
0,5-0 58,5 94,1
$umme 100,0 100,0
Sand R hat etwa die glciche KorngroBenverteilllng wie der Sand derjenigcl1 Mortel, die zum Maucrn der pfei ler verwender wllrden. Es wurde gcsagr, daf3 Sand E zur Mortelherstellul1g verwendct wllrde.
Bei der Mortelhcrstellllng wurdc dic gleiehe Konsistcnz angcstrebt wie fiir den Maucrmortcl der pfeiler. Die Wassergehaltszahlen und die Rünelrisehzahlen sind in Tabelle 3 eingctragen. Die Mortel wurdell in cincn Metallring von 10 e l11 Inncndureh messer und 2,5 em Hohe gegosscn. Der Ring wllrde an der inneren ZylinderAaehe befeuchtet llnd danach allf zwolf Schichten troekcnen Flicfipapiers gclcgt, wovon dic obcre mit einer Gazesehicht bedeekt war. Der Mortel wurdc schneIl in den Ring geHillt und in der Weise verteilt, daS sich die ObcrRache 4-5 111m lInter der Oberkante des Rings befand. Danach wurdc ein 2,5 kg schweres Gewieht, das gerade in den Ring paSte, allfgclegt. Genall zwei Minutcn spater wurde alies obcrhalb der Gaze abgchoben. Die FlieBpapiere, die auf eincr Glasplane gclegen hancn, wurden gcwogcn l1ud die Gewichtszunahmc infolgc dcs eingesaugtcn Mortelwassers festgcstcllt. Dic lIntere Schicht FlicBpapier bIicb in a11en Fa:llen trocken.
Die festgestelltcn Werte sind in Tabel le 3 eingetragen. Sand E hat eincn groBcren Wasscrbcdarf ais Sand R, um die gcwünschte Rütteltischzahl zu erreichcn ; er hat alleh mehr Wasser an das Fliel3papicr abgegeben. Der Unterschicd in den Saugmengcn ist wescntlich grofier ais der Untcrschied in den Anmachwassermcngcn. Daraus folgt, daS der cinkornige Sand E im Morte! ohne Mcthoccl cin wesentlich geringeres Wasscrrüekhaltcvermogen aIs Sand R hat. AuBcrdem geht daraus hervor, daS der Methocclzusatz das Wasserrlickhaltevermogcl1 beidcr Mortcl verbessern kalUl, daB sich abcr die Wirkllng
beim K-Mortel erst dann zcigt, wenn der Methocelzusatz 0,3750;0 betragt - íür Sand R viellcicht noch mchr -, wahrend sich die Wirkung bei KZ-Mortel schon bei einer Methoeelmcngc von 0,2% zeigt. Dic Verminderung der abgegcbcnen Flüssigkeitsmcngc infoIgc einer Erhohung des Mcthocc!zusatzes von 0,375 auf 0,5% betragt durehschnittlieh 18%.
Zur Bcurteilung der Bedcutung dcs Methoeclzusatzcs für die Neigl1ng der Mortel zur Wasserausseheidung in der Mortelpfanne wurde die Mengc dcs ausgeschiedenen Wassers von ruhendem Mortel in Bccherglasern gcmeSSCll. Die Bechcrglaser waren zylindriseh und hancn cinen Durehmesscr von ca. 8,5 em. Sie wurdcn, ciner Mortelhohe vou 9 em cntspreehcnd, bis zur 500-ml-Marke gcfi.illt. D ic Einfiillllng erfolgtc in kleincn Portionen. EingeschJossene Luft wurde ohnc Stampfen vorsich tig naeh oben geleitct durch schncidende Bewegungcn einer lotrechten MesserkJinge. Sobald dic eingeschlosscnc LuÍt aIs bescitigt gelten konme, wurdcn die Bccherglaser auf einem stabiIen Tisch srehengelassen und mit einem Uhrglas zugedeekt. Aus jeder Mortelmischuug wurdcn fülú Becherglãser geHillt, lInd nach Ruhezeiten von 15, 30, 60, 180 bzw. 300 Minlltcn wurde die abgesondertc Fliissigkcitsmenge mit einer Pipcne, hei schrãg gchaltenem Beeherglas, abgesaugt lInd gemesscn. Dic Sehwierigkeit , dabei keine Bewegungell im MorteI zu verursachen lInd die Fli.issigkcit restlos zu gewilmen, machten die Messungen unsicher. Die festgestellten Flüssigkeitsmengen sind in TabeUe 4 cingetragcn.
Die Wasserabschcidung steigt, wie erwartet, mit der Ruhezeit. Mit steigendcm Methoce!zusatz nimmt die Wasserabscheidung ab, abcr nur in der crstcn Stunde. Die nützliche Wirkung des Methocels in dieser Beziehung wird crst darul deutlich, WCIU1
die Mengc 0,2% iiberstcigt, und sie ist Íür zemcnthaltigen Mortcl am groSten, wobci ein ZlIsatz von 0,50;0 die Wasserausscheidung vollig vcrhindcrt hat, sc1bst bei Mortel aus de m einkornigen Sand E. Ubcr denWassergchalt des Mortcls in den pfcilcrn nach 56tãgigcr Lagerung wird nachfolgcnd berichtet.
Im Anschlul3 an die oben mitgcteilten Versuchsergebnisse wird in Ilachfolgendcr Obersicht die Meinung des gelermen Maufcrs übcr die Eigcnschaftcn des Maucrmortcls zusJmmenfassend wiedergcgebcn.
Tabcll c 4: Wa ssc rabs c h ci du ng vo u ruh igstc h end c lll Kalk- und K alkzemcntllloncl im B cc h crg la s
Wassergchalt Rütte!tisch- W asscrausscheidung in IlII nach Morte! Sand METHOCEL in % des zahl
Prozcnt Trockcngcw. 15Min I 30Min I 60Min I 180 Min I 300 Min
O 1,8 3,6 6,6 9,1 10,0 10,2 Sand 0,200 1,5 4,4 7,6 9,2 9,9 8,1
R 0,375 17,9 1,5 4,9 7,0 7,5 9,6 8,0
N 0,500 1,5 1,4 3,7 7,0 8,8 9,0 .. -'" O 1,6 12,0 14,2 13,1 12,4 12,0
Sand 0,200 1,5 9,4 11,4 15,0 11 ,5 9,4 E 0,375 21,0 1,4 7,9 8,2 8,5 8,5 5,9
0,500 1,4 6,8 7,1 9,0 8,8 7,0
O 17,0 1,6 3,4 6,9 6,9 9,7 8,8 Sand 0,200 17,0 1,5 2,8 5,8 7,3 7,7 5,5
R 0,375 16,9 1,5 0,2 0,3 2,1 2,7 1,8 "' 0,500 14,6 1,4 O O O O O .. -N O 1,6 8,1 10,7 9,5 10,4 7,9
'" Sand 0,200 1,5 7,3 10,1 10,8 11,2 10,6 E 0,375 20,0 1,5 4,8 9,8 7,2 7,5 11 ,0
0,500 1,6 O 0,1 0,7 0,5 O
240
Vermallcrung mit gelbcll Ziegcln mit groJ'kr spczifischcr Saugfâhigkeit (67,8 g/dm2 • M;n.)
Vermaucrung mit rorcn Zicgcln mit klcincr spczifi schcr S:1ughhigkeit (19,1 g/dm2 • Min.)
Mcthocel: ° und 0,20/0; beide Mortel haben Wasscr in der MortclpfalUle allsgcschieden.
Vcrmaucrung schr schwierig mit Mortel ohne M ; mit 0,2% M licB sich eine Vcrbc5scrung spUrcn, aber auch diescr Morrel wurdc zu schnell "rotgcsaugt".
Dic Mortel lidk n sich einigermaBcn bequem vermauern; der Zusatz VOIl 0,2% M {ührte zu kcincr Illcrkbarell Vcrbcsscrung.
Mcthocel: 0,375%; keiner der Mortel ergab Wasserausscheidung in der Mortclpfanne.
Mortel KZ 1:1 :15 licB sich be- llcidc Morrel lieBcn sich bequem vermaucrn; 0.375% M im KZ-Mortcl war vicllciche Il1chr aIs notwendig.
quem vermauern.
Mcthocel: O.S<}f, ; keiner der Mortcl ergab Wasserausscheidung in der Mortclpfannc; sie wirkten fettig und klebten an deu
Fingem.
Bcide Moreel licf3cn sich vorú igl ich vcnnaucrn
Bcidc Morrcl Iidkn sich V O f
ziiglich ver11laUCíll; 0,5% M im KZ-Mortcl ist jcdoch zu vicl.
Die Bedeutung des Methocelzusatzes für die Mauerwerksfestigkeit Z ur Beurteilllng, welche Einwirkllng der Zusatz VOIl Methoccl zu m Mallermortcl auf die Fcstigkeit des Mauerwerks hat, wurden 30 Stlick 11 h -Stein-pfeilcr mit 2wolf Schichren hergestellt, und ZW3r lS pfeiler aus den gelben Hochlochziegeln mit groBer und 15 am den roten mit kleiner speziflscher Saugfiihigkcit. Die Vcrmauerung der pfeilcr erfolgte im Labor. Die Mauerarbeit wurde, wic obcn erwahnt, von einem geIernren Maurer ausgcfühn; drei pfeilcr je Zicgel- und Morrelsone wurdcn hcrgcstellt. Der Mauermortcl wurde in kleincn Chargen gemischt, d. h. je pfeiler vier oder Wnf lInd somit jc Mortclsorte zwischen 12 und 15 Chargen. Dic Ziegcl wurden auf Paletten geliefert. Der Maurcr entnahm dic Ziegel für die cinzelncn pfeiler von einem Endc der Palette, wonach er sie in der auf der Skizze dargestellten Ordnung für cine glciche llnd eine darauHolgende ungleichc Schicht aufmauerte. StoJ1fllgcn wllrden VQIl oben nach Verlegen eincr
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Saulen,11?Slein,l2 Johiohtcn. Mtfrfel KfOCYf2W Dr uo::kve rtuo:: lle 1!\1t e xo::entrl so::he r Belastun'l (e-l/6·t)
11: Gelbe Ste1ne, }o:ôüel ohne ME'fHOCfL (S~ul e 7-17-2i) b: Gelbe Stelne, Mortel r.l1 t n , SOO " !'\1:'tltOCEL (S~ule 9-19-29)
e: Rote S te l.ne , Jl'o rtel ohM! ~ET!!OCrL (S~ule 1-11- 211 d: Rote Ste1ne , Mortel ",it O, 37S , Mt:TIIOCfL (Sii ula 13-23)
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Siiulen. W,Slein f2Soh/ohlen, Mlirtel KC 50/50/750 Druo::kvcrsuo::he IIlit e xcentrl1ç he r Be11stung (e- l/Ii.tl
li: Gelbe Stelne, .'Iortel ohn. METHOCEL (S ii u le 8-18-28 J b: Ge l be Ste1ne, Morte l rnlt 0,375 , METHOCI'L (S aule 6 - 16 -2 6) c: Gelbe Stelne, Mortel rnlt n,SOO , METH OCEL (S!iule 10-20-30)
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241
Zicgdsehieht naehgchillt. Naeh der Fcríigstdl11ng blicbcn die pfciler 56 Tagc in der Pri.ifhallc dcs Labors stehcn, bis sic zum Brueh belastct wurden. Die Mallerarbeit wurdc am 29. Fcbmar 1972 angefangen und am 12. Juni abgesehlossen; dic Prüfllng wurde am 24. April begonnen und am 9. August bcendet. Dic Nummcrn der pfcilcr in TabeIle 5 und 6 gchcn die Reiheruolgc an, in welcher die pfei ler gcmauert wordcn sind.
Die FestigkcÍlsprühmg wurde in eincr hydraulisehen 500-Tonncn-Presse von Amslcr durchgeführt, in wclehcr die pfeiler cxzentriseh belastet wurdcn, so daS die lotreehtc Mittclaehse der Presse dureh dcn Kcrnrand des Pfcilerquerschnütes (c = 1/ 6' t) verlid. Die Lasc wurde ais Linienlast über 20 111m dicke Rundstahlc cingetragen.
Zwecks Vermeidllng e rtliehcr Lastkonzentrationen war zwischen dcn Rundstahlcn lInd dcn EndAaehcn der Pfeiler eine
9 em dicke Srahlplattc mit eincr dünncn, druckausglcichenden Mertclfugc angeordnet. Wahrend der Prüfung waren dic beiden Druckplatten der Prcssc 50 festgekci lt, daS ein Verdrchcn in den Kugclkalottcn nicht meglich war und daS sieh die Rundstãhle nur in der Krahriehcung bewegen konnten. Der Abstand zwischen dcn Achscn der Rundstãhle betrug bei Versllchsbeginn 103 em, wovon das Mauerwerk 79 em cinnahm.
Dic Bclascung wurde in Stufen von 7,5 Mp wahrcnd fünf Minutcn erheht und danaeh fiinf Minutcn konstant gchalten bis zum _Beginn der nachsren Bclasrungssrufc. Bcim Bcginn lInd A bsehlllB jeder Pcriode mit konstancer Belasrung wurde dic Uingenanderung der pfciler in der Krafrriehtung mit MeBuhren gemesscn. Gemesscn wurde von Mitte der untcren bis Mitte der obercn Schiclu llnd in 21,2 em Abstand von der Mittelachse. Abgcschcn von der lerztcn Lastsrufe vor dem
Tabelle 5: Druckfesrigkcit llnd Elastizirãrszahlen der Pfc-iler bei 1/3' PBruch
pfeiler Stcine METHOCEL Morrclfesrigkcit
I
Mauerwcrkscigcnschaft NU1l11llCr Moerei % in kp/cm 2 ,
I
b PDruch GOrllch E ci--
3-
Bicgung I Druck kp JCT1l2 kp/cm 2
7 I 4,7 6,4 18,7 i 7670 , 17 Gelbe Srcil1e O 4,0 4,5 18,1 i 7720 27 4,9 6,7 16,8 5370 - - - --
4,5 100 5,9 100 17,9 100 6920 100
9 5,0 6,9 26,3 8650 19 K-Mortel 0,500 4,7 5,6 18,7 6340 29
I 4,3 4,9 23,5 8020 - - - --4,7 104 5,8 98 22,8 127
I 7670 111
8 26,2 70,S 45,6 14200 18 O 25,8 80,8 39,1 9400 28 26,8 79,5 36,9 9800
- - --26,3 100 76,9 100
Gclbc Stcine 40,5 100 11 130 100
6 22,7 51,4 52,9 22500 16 0,375 64,2 35900 26 23,0 55,6 44,4 23700
- - - --
KZ-Morrcl 22,8 87 53.5 70 53,8 133 27370 246
10 23,3 55,8 74,7 35400 20 0,500 21,8 51,9 70,3 39000 30 23,1 51,9 65,2 35400
- - --22,7 86 53,2 69 70,0 173 36600 329
1 5,3 6,6 36,7 15700 11 Rote Srcillc O 5,0 6,0 34,2 11600 21 4,8 5,9 41,6 17800
- - - --5,0 100 6,2 100 37,5 100 15030 100
3 0,200 7, 1 142 8,0 129 34,2 91 13460 90 13 K-Morrcl 6,1
107 7,1
101 31,2
85 7880
70 23 0,375 4,6 5,4 32,8 13260
2 23,5 75,2 72,4 32400 12 O 29,1 93,9 74,1 41800 22 82,4 43800
- - - --
Rore Stcille 26,3 100 84,6 100 76,3 100 39330 100
4 23,5 89 58,1 69 65,2 85 45900 117 14 0,200 22,2 61,0
77 56,2
85 34900
109 24 23,8 87 69,1 74,0 50900 KZ-Mortcl
5 22,6 57,6 65,0 61500 15 0,375 22,3 54,7 65,4 59300 25 19,9 46,2 66,9 64300
- - - --21,6 82 52,8 62 65,8 86 61700 157
242
Bruch b lllen die McBuhren wahrcnd der flinf Minutcn Stillha ltezeit zur RlJ1e.
Dei der lasrsrcigcrung wurden die Pfci lerseiecn zur Feststdhmg der erstel1 Brucherscheinl1ng beobachtet. Nach dcm Bruch w urden die pfciler an der Oherseitc der drirren, sechsten bzw. ncuntcn Schiche zerteilt lInd Mortdproben für die Wasscrgeha ltsbesrimll1ung enlnOll1men. Der Wassergehalr war gering -hochstens 4,20/0 des Trockengewichrs - und am kleinsten bei den pfei lcrn aus K-Mortcl. Fiir die pfeiler al1S gelben Ziegeln und K-Mortel ohnc Mcthocel war er bcsonders nicdrig (0,76%) .
Die festgestcllren W crtc für die Drl1ckfesrigkeit llnd die Elastizitatszahlcn der pfeiler sind in Tabelle 5 lInd 6 cingerragen sowie graphisch in Abb. 1, 2 und 3 dargestellt worden.
Dic bczogene Traglast der pfeiler aCUruch ist am der Formei aC Bruch = 1,5 . PDruch bercchnet worden, wobci Pnruch dic gcmcssene Bruchlast in kp und F die QucrschnittRãche der PfeiJer in Quadratzentimeter isto
Dic in Tabellc 5 cingetragenen Elastizitatszahlen bei einem Drittel der Bruchlast sind :IUS den Verki.irzungcn an der stãrker belastetenpfei lerseite und die glcichzeitig '\virkendcn Druckspannl1ngcn - aIs 2 . P/F bcstimmt - errechnct worden.
Dic in Tabelle 6 eingetragcnen Elastizitatszah1cn für die Spannllngsbereiche VOI1 O bis ac, lInd zwar von O bis 7, von O bis 14 und von O bis 21 kp /cm2, wobei ac = 1,5 ' P/ F, sind ahn lich wic die Elastizitãrszahlen in Tabelle 5 aus den Verkürzungen der starker belastetcn pfei!erscite lInd dic gleichzeitig wirkendcn DflIckspanmmgcn - aIs 2· P/F bcstimmr - errcchnct worden.
Tabe ll c 6: Druc kfcstigkeit und Elastizitãtszahlc n der Pfcile r fOr drei Spal1llungsbc rc ich c in kpjcm 2
pfcilcr Steinc METHO- Wasscr Druckfestigkcit Ebstizitãtszahlcl1 ! NUllll11cr Moncl CEL %
, Spanllungsbereich: 0---1,5 . P JF (kp Jcml) OI O"Bruhh 0-7 I 0-14 I 0-21 m
7 I 18.7 6940 17 Gclbe 18.1 6940 27 Stcinc O 17,9 16,8 4820
-- --100 17,9 100 6233
9 26,3 8540 6600
19 K-Mortcl 0,500 17,9 18,7 5980 23,S 7800 6110 29 -- - - --
127 22,8 119 7440 6355 i
8 45,6 14200 14200 14140 18 39,1 10180 9300 8540 28 O 17,0 36,9 9990 9750 9460
- -- -- - -40,5 100 11460 100 11 080 100 10710 100
6 Gelbe Srcine 52,9 25400 24800 24000
16 64,2 38900 37400 36050 26 0,375 17,0 44,4 24600 23800 22840
- -- -- --53,8 133 29630 259 28670 259 27630 258
10 20 KZ- Mortcl 74,7 35000 35100 35200 30 0,500 14,6 70,3 39000 39000 38600
65,2 36000 35940 35500 - -- -- - -70,0 173 36670 320 36680 331 36430 340
1 36,7 19300 13640 10840 11 Rote 34,2 13690 9680 7870 21 Steinc O 17,9 41.6 26740 17760 14100
- -- - - --100 37.5 100 19910 100 13690 100 10940
3 0,200 18,6 91 34,2 76 15150 81 111 40 81 8900 13 K-Mortcl 31,2
60 8500 63 6600
64 5600
23 0,375 17,9 85 32.8 15560 10740 8520
2 72,4 34300 34100 33600 12 Roce
O 17,0 74,1 46000 44200 42600 22 Srcinc 82,4 50400 49200 47000
-- -- --76,3 100 43570 100 52500 100 41070 100
4 0,200 17,9 65,2 85 50900 117 48800 11 5 45700 111 14 0,200 17,0 56,2 85 39200 III 36500 108 33360 104 24 74,0 57800 55000 52400
KZ-Mortcl 5 65,0 77200 73800 69600
15 0,375 16,9 65,4 69900 64900 60100 25 66.9 70700 68800 65400
- -- -- --65,8 86 72600 167 69170 163 65030 158
243
Die V crkürzllngcn wurdcn in allen FaIJen nach den Stillhaltezeiten gemessen. Samtliehe Elastizitatszahlen enrsprechcn der Neigung der Sclmcn durch den Anfangspllnkt der Spannungslinien. Die SpalIDungs-Dchnungs-Linien zeigcn die Verformungen in ea. 4 em Abstand vom Drllck- bzw. Zugrand in Ahhangigkeit von der Spannung 2 . P/F am Druckrand.
Die Tahellen 5 und 6 enthalten Verhãlrniszahlen zwccks ErIeichterung des Oberblicks libcr dic Bedcurung des Mcthocclzusatzes.
Aus dcn Vcrhalmiszahlcn in Tabelle 5 geht hervor, daB dic Druckfestigkeit der pfeiler nichr in gleieher Weisc vom Methoeclzusatz wic die Mortclfestigkeit abhangt; der Unterschied ist in der unrerschiedlichen Saugfãhigkcit der Ziege1 zu suchen.
Die pfeiler aus gelben Zicgeln zeigcn nãmlieh eine Festigkeitssteigerung mit crhohtcm Mcthoeelzusatz - bis zu 73% bei den pfeilern aus KZ-Mortel - wohei gleichzcitig ein dcutliches Abnehmen der Fcstigkcir dieses Mortels festzustcllen isto
Die pfciler aus den roten Ziegeln dagegen, deren Saugfãhigkeit vicl klciner isr ais bei den gelbcn, zeigen einen Festigkeitsrückgang, wenngleieh nicht so wcscntlich. Dies srimmt damit übercin, daB die Fcstigkeit des KZ-Mortcls mit steigendem Methocelzusatz abnimmt, nieht aber damit, daS der K-Mortcl mit 0,20/0 Merhocel eine wesentlich hoherc Festigkeit bcka 111
ais K-Mortel ohne Merhocel. Fi.ir pfeilcr aus K-Mortcl mit
244
0,2% Methoccl ist der Festigkeitsri.ickgang 9% und fi.ir pfciler aus KZ-Mortel 15%, unabhangig von der Methocel mengc. Abgesehcn von einer Ausnahme, wurde eine wesentlichc Stcigerung der Elastizitatszahlen der pfci1er durch den Mcthocelzusatz festgestcllt. Die Streuung der Elastizi tatszahlcn ist in einigen Fallen groB, eine T atsache, die zu crklãren nicht gelungen isto Bei den PEeilern aus roten Ziegcln aus K-Mortcl, welche die gcnanntc Ausnahme darstellcn, ist dic Streuung besonders groS. Einer der drei pfeilcr, dic gleich sein sollten, hatte cine nur etwa halb so groBe Elastizitatszahl wie dic beidcn anderen, obwohl die Brllchspannungcn ziemlich gleich waren. Sieht man von der niedrigen Elastizitatszahl ab, so wird die Allsnahmc unerheblich. Im übrigen kann dic Kombination wenig saugender, fester Zicgel mit schwachcl11 Mortel, der ja in den drei pfeilern Verwendung gefunden hat, nicht ais bedeurungsvoll für tragendes Mauerwerk betraehtet werden. Das Zunehmen der Elast izitãtszahIen mit steigendem Methocelzusatz ist fiir die KZ-Mortel sehr markant. Es ist für die pfeilcr :1US dcn stark saugcnden Zicgeln, welche aueh eine Steigerung der Druckfcstigkcit aufweisen, a 111 groBten, abcr auch fiir die pfcilcr aus den wenig saugenden Zicgcln bemerkenswert, obwohl diese cincn Druckfestigkeitsriickgang aufweisen.
Die absoluten Werte sind in allen Fallcn flir die PEe ilcr aus den wenig saugcnden rotcn Ziegeln am groStcn. Im Ourchschnitt sind sie zweimal so groB wie für dic pfcilce aus den stark saugenden Ziegeln.