Analyse der Rissbildung in hydrothermal erhärteten Calciumsilicat-Wärmedämmstoffen: Fid-Bau Portal

Analyse der Rissbildung in hydrothermal erhärteten Calciumsilicat-Wärmedämmstoffen

Hölscher, Johannes Tobias

Aufgezeigt werden die Theorien der Rissbildung mit allgemeinen Modellansätzen zur Festigkeitsbestimmung von porösen Materialien. Einen generell gültigen Modellansatz zur Prognose von Rissen in CSH-Materialien (CaO, SiO2, H2O) gibt es nicht. Analysieren lässt sich der Prozess hinsichtlich der Rissbildungsgefahr jedoch anhand artverwandter Materialien. So deutet die Analyse und der Vergleich der Eigenschaften von rissbehafteten mit rissfreien Calciumsilicat-Wärmedämmstoffen auf keine offensichtlichen Risskriterien hin. Dennoch kann der Risszeitpunkt anhand von stufenweise autoklavierten Laborvergleichsmustern näher eingegrenzt werden. Der Umfang des Xonotlitbewuchses auf der Zellstofffaser sowie die Ausbildung der Furche, in der der Zellstoff in dem CSH-Gefüge gebettet gewesen war, geben hierüber Auskunft. Offensichtlich kann es zu jedem Zeitpunkt während der Autoklavierung zu Rissen kommen. Es konnten einzelne spezifische rissverursachende Mängel, wie z. B. (Luft-)Lunker im Material, festgestellt werden. Diese können nach der Theorie der linearelastischen Bruchmechanik als Gefügeschwachstellen rissbegünstigt wirken. Durch Austrocknung in ungehärteten CSH-Materialien können zudem rissverursachende Spannungen hervorgerufen werden. Die Messung der Ausbildung der Festigkeit während der Autoklavierung ergab, dass ein Anstieg der Kerbzugfestigkeit erst dann zu verzeichnen ist, wenn sich genügend Xonotlitkristalle nach einer Stunde in der Haltezeit gebildet haben. Tobermorit sorgt hingegen schon beim Erreichen der Haltezeit für einen Druckfestigkeitsanstieg. Mit den ermittelten Stoffwerten lassen sich temperaturbedingte Spannungen errechen. Als kritischer Zustand ist der Bereich ab 180 Grad C in der Aufheizphase bis hin zu einer Stunde in der isothermen Haltezeit einzustufen. Zu dem Zeitpunkt ist das noch wenig feste Gefüge den rissverursachenden Spannungen ausgesetzt. Dagegen wirken sich die Temperaturausgleichsspannungen vor allem in der Haltezeit bei weitestgehend ausgebildetem Gefüge und maximaler Temperaturdifferenz aus. Die Dilatation von Calciumsilicat-Wärmedämmstoffen im Autoklaven führt zu keiner nennenswerten Spannung.