Baustoffrheometer RHEOTEST® RN4.2



RHEOTEST® RN4 - Messzelle für sedimentierende Produkte
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Nach einem Konzept von R. VOGEL Forschungslabor für Strömungs- und Schüttguttechnik Weimar entwickelten wir ein BAUSTOFFRHEOMETER. Dieses zeichnet sich durch Universalität bei der Bestimmung von Stoffeigenschaften aus. Das Untersuchungsspektrum reicht von Fluiden bis zu Festkörpern.

Das RHEOTEST® RN 4.2 ist ebensogut für Rotationsversuche geeignet, wie zur Realisierung von Kriechversuchen. Der Messantrieb ermöglicht die Durchführung von schubspannungs- und schergeschwindigkeitsgesteuerten Untersuchungen. Einsatzgebiete des Baustoffrheometers sind einerseits Baustofflabors und Materialprüfanstalten. Andererseits sollte das Rheometer auch zur Ausrüstung von Forschungs-, Entwicklungs- und Lehreinrichtungen sowie von Betrieben der Grundstoffindustrie gehören, die sich mit Baustoffen und deren Komponenten befassen. Es kann verwendet werden:

- zur routinemäßigen Produktionskontrolle
- zur Bearbeitung von Reklamationen
- bei der Prüfung der Auswirkungen veränderter Gemengekomponenten
- bei der Entwicklung neuer Baustoffe

Zur Untersuchung von Putz- und Mauermörtel besteht die Messzelle des RHEOTEST® RN 4.2 aus einer ebenen Platte, die die Probe, den Putzmörtel trägt, und dem kraftübertragenden Element, dem kronenförmigen Ringsegmentsensor. Das Aufbringen des Putzmörtels auf den Probematerialträger muss so erfolgen, dass die Probe die vorangegangenen Arbeitsschritte, das Anmischen, das Fördern und Aufspritzen widerspiegelt. Aus dieser Kräftekonstellation folgt eine

• Praxisnahe Variante des Probematerialträgers: Ein Ziegel, ein Porenbetonstein oder anderes Baumaterial wird aus einer Wand entnommen, auf die Mörtel aufgespritzt wurde. Dieser mit Putzmörtel belegte Körper wird ohne die Mörtelschicht zu stören, dem Rheometer zugeführt. Mit einer so vorbereiteten Probe wird auch gleichzeitig der Saugfähigkeit des Putzgrundes Rechnung getragen.
• Abstrahierte Variante: Das zur Bestimmung des Ausbreitmaßes mit DIN-EN 459 genormte Verfahren und die Apparatur werden genutzt. Nach Bestimmung des Ausbreitmaßes wird der Mörtelkuchen ohne das Kräftegleichgewicht nach vollzogener dynamischer Beanspruchung des Mörtels zu stören, also mitsamt der Ausbreittischplatte, auf die ringförmige Probenfassung gelegt. Soll die Saugfähigkeit des Putzgrundes berücksichtigt werden, wird zusätzlich eine poröse Unterlage verwendet.

Beide Varianten der Probenvorbereitung orientieren auf eine gängige, definierte dynamische Belastung im Vorbereitungsprozess. Die äußeren Kräfte sorgen gleichzeitig dafür, dass störende makroskopische Lufteinschlüsse aus dem Prüfgut entfernt werden. In die so vorbereitete Probe werden der kronenförmige Ringsegmentsensor eingetaucht und der programmierte Versuch gestartet. Bei optimalem Messregime können mit diesem Rheometeraufbau an Hand der Messgrößen Drehmoment M, Drehwinkel j und Zeit t bzw. Messwertepaarungen [ M (t); j (t)]

• das Fließmoment MFL
• das Bruchmoment MB
• ein Viskositätsäquivalent h ä
• ein Torsionsmoduläquivalent
• die elastoviskosen und viskosen Anteile

von Frischmörtel in Abhängigkeit vom Wasser / Trockenmörtel-Verhältnis, von Stand- bzw. Reaktionszeit und dem Saugvermögen des Putzgrundes bestimmt werden. Eine weiterreichende Auswertung der verschiedenen Experimente ermöglicht mit Hilfe der leistungsfähigen Software einerseits die Bestimmung der materialtypischen Kennwerte des Frischmörtels, anderseits die Identifizierung signifikanter Gemengekomponenten.

Um den experimentellen Aufwand zu minimieren, kann das Ausbreitmaß nach DIN-EN 459 als Orientierung dienen. Das RHEOTEST® RN 4.2 ermöglicht eine objektive qualitative und quantitative Bewertung und Charakterisierung der Material- und Verarbeitungseigenschaften von Putz- und Mauermörtel sowie ähnlich strukturierten Stoffen.
Sein Einsatzbereich bei der Produktion von Baustoffen, insbesondere Trockenmörtel, orientiert sich an den Aufgabenfeldern:



Abb.1 Schema der Mörtel-Scherzelle
1 = Scherring, 2 = Scherteller, 3 = Mörtelkuchen





Beim Kriechversuch wird die Materialprobe eine festgelegte Zeit lang (t1) mit einem konstanten Moment M belastet (I. Momentensprung), danach sprunghaft entlastet (II. Momentensprung). Aufgezeichnet, d.h. gemessen wird die durch die Belastung eintretende Verschiebung - hier also Verdrillung der Probe (Bereich I). Die danach folgende Entlastung (Bereich II) führt zu einer teilweisen Rückverformung. Beurteilt wird der Mörtel bei vorgegebenem MSprung an Hand der absoluten Werte von A, B und C sowie auf der Grundlage der mit dem maximalen Verdrehwinkel jI1 gebildeten Relativwerte. Die drei j-Winkelwerte und der Kurvenverlauf im Bereich II liefern detaillierte Informationen über die Probenzusammensetzung.









Der Schubversuch dient der Bestimmung des Fließmomentes MFL. Dazu werden eine Momentenrampe M(t) vorgegeben, realisiert und der Verdrehwinkel j (t) der Probe gemessen. Eine Quotientenbildung M / j (was einem Zähigkeitsäquivalent entspricht) führt zu einem Maximum, das wiederum die Bestimmung des Fließmomentes ermöglicht.













Beim Spannversuch wird eine Winkelrampe j (t) realisiert und das zum Verdrehen der Probe erforderliche Moment gemessen. Durch diese Art der Versuchsdurchführung wird die Messung des Momentes MB möglich, das die Zerstörung der Haufwerkstuktur in der Materialprobe anzeigt. Durch die Gefügezerstörung fällt das Moment bei weiterer Drehung der Messsonde rapide ab. Dem weiteren Kurvenverlauf können bestimmte Materialeigenschaften zu geordnet werden.







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