In dem komplexen System der Zementsteinmatrix laufen gleichzeitig eine Vielzahl von chemischen und physikalischen Prozessen ab. Ausgehend von möglichen Theorien wurden mit verschiedensten Analysenmethoden denkbare Mechanismen für Schwindreduzierer untersucht. Die Theorie, dass Schwindreduzierer nur durch Erniedrigung der Oberflächenspannung des Wassers wirken, wurde widerlegt. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass Oberflächenaktivität eine notwendige Vorraussetzung für Schwindreduzierung ist. Micellen, gebildet aus Molekülen von Schwindreduzierern, können als Template die Bildung besonders kleiner Poren fördern. Verschiedene wirksame Schwindreduzierer können solche Micellen bilden. Die kritischen CMC (Micellbildungskonzentrationen) dieser Stoffe liegen über den üblichen Dosiermengen, nämlich bei 7 % für 3-Methyl-1,5-pentandiol und bei 10 % bis 20 % für die Glycolether und andere Alkandiole. Ein Wirkmechanismus, der auf einer starken Adsorption der Schwindreduzierer an der Zementkornoberfläche beruht, konnte ausgeschlossen werden. Allerdings werden mit der hier eingesetzten Methode schwache Wechselwirkungen zwischen Zementkornoberfläche und Schwindreduzierer nicht detektiert. Schwindreduzierer können die Oberflächenenergien einzelner Phasen verändern, wodurch Kristallbildung und -wachstum sowie die Stabilität der verschiedenen Hydratationsprodukte beeinflusst werden. Quecksilberdruckporosimetrie zeigt eine Verfeinerung des Porengefüges bei Einsatz von Schwindreduzierern (höherer Anteil sehr kleiner Poren < 10 nm). Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen besonders bei Proben mit Tetraguard AS 20 ungewöhnlich viele lange Ettringit-Nadeln, die schwindreduzierend wirken. Bei der Synthese von Ettringit in Gegenwart von Schwindreduzierern konnte kein Einfluß des Schwindreduzierers auf die Größe und Morphologie der Ettringit-Nadeln gefunden werden. Mörtelprismen, die unter Normbedingungen gelagert werden, trocknen bei Zusatz von wirksamen Schwindreduzierern rascher und vollständiger aus. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die niedrige Oberflächenspannung der Porenlösung auch sehr kleine Poren rasch und vollständig austrocknen, so dass das Gewicht der Probe sinkt. Wirksame Schwindreduzierer binden kaum Wasser und sind nicht hygroskopisch. Unwirksame Produkte binden hingegen relativ große Wassermengen. Anhand von 1.H-NMR-Spektren zeigte sich, dass bei der Zugabe von Schwindreduzierern ein weiterer Peak physikalisch gebundenen Wassers auftaucht, der mit einer Wechselwirkung zwischen Wasser- und Schwindreduzierer-Molekülen erklärt werden kann. Um die Wirkweise von Schwindreduzierern vollständig aufzuklären, sind weitere Untersuchungen notwendig. Da die Zusammenhänge zwischen Zementhydratation und Austrocknen des Zementsteins äußerst komplex sind, ist es sehr schwierig, ein umfassendes Bild zu entwickeln. Eine Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Schwindreduzierern und den Oberflächen einzelner Hydratphasen auf molekularer Ebene scheint erfolgversprechend zu sein. Darüber hinaus sollten diese Wechselwirkungen durch theoretische Berechnungen mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie quantenmechanisch betrachtet werden. Da das Schwinden von Zementstein durch die dabei hervorgerufene Rissbildung zu erheblichen Schäden an jeder Art von Bauwerken führen kann, ist weitergehende Forschung auf diesem Gebiet geboten.

Since there are several different processes happening during cement hydration, it is very difficult to separate them. Considering different theories, various analytical methods were used to examine diverse possible working mechanisms of SRA (shrinkage reducing admixtures). The common theory about SRA working mechanism which is the lowering of the surface tension of cement pore solution, was disproved. But it is possible that surface activity is a necessary requirement for shrinkage reduction. Micelles, built up from SRA molecules, could induce the formation of very small pores. Effective SRAs form micells. Nevertheless, the critical micelle concentrations (CMC) of these products are much higher than the usual concentrations of SRA5 in cement paste, namely 7 % for 3-methyl-1,5-pentane diol and about 10 % to 20 % for glycolethers and other alkane diols. A working mechanism based on the adsorption of SRA at the surface of cement could be excluded. Nevertheless, the method used in this work can not detect weak interactions between cement surface and SRA. SRA may affect the surface energies of different phases. This could cause changes in crystal formation and growth and lead to different stabilities of the hydration products. Mercury intrusion porosimetry revealed a refinement of the pore structure while using SRA. Electron scanning microscopy shows that especially when using Tetraguard AS 20, there are many long ettringite needles which fill the the interpore space and therefore reduce shrinkage. There was no influence of SRA on size or shape of ettringite crystals synthesized in presence of SRA. Mortar prisms stored at 200 °C / 65 % r. H. showed a faster and more complete drying when using SRA. This is caused by the lower surface tension of the cement pore solution. The lowering of the surface tension promotes the drying of smaller pores and this will cause a higher weight loss of the mortar prisms. Effective SRAs poorly bind water and are not hygroscopic. Uneffective products take up a relatively high amount of water. 1.H-NMR spectrocopy showed that by using SRA there is a second peak of physically bound water. lt can be explained by interaction between water and SRA-molecules. Investigation about the interaction between SRAs and surfaces of hydration products at molecular level seems to be most promising. One method of detecting these interactions could be inverse gas chromatography. Additionally, the interactions should be studied by quantum mechanics using density functional theory. Since shrinkage of cement-based materials can cause considerable damage by crack formation at various kinds of buildings and structures, it is important to further investigate this phenomenon.