Titel: Winkler, über Portland-Cement.
Autor: Winkler, August
Fundstelle: 1858, Band 149, Nr. LXXVI. (S. 262–265)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj149/ar149076

LXXVI. Ueber Portland-Cement; von A. Winkler in Berlin.

Aus dem chemischen Centralblatt, 1858, Nr. 31.

Wenn ein pulverförmiger Körper sich so verändern soll, daß er eine zusammenhängende Masse bildet, so ist es nothwendig, daß die einzelnen Theilchen desselben, welche sich nur mit kleinen Flächen unmittelbar berühren, sich so verändern daß nach und nach eine große Flächenberührung hergestellt wird. Die einzelnen Molecüle der Pulvertheilchen müssen also unter einander verschiebbar werden, so daß sie sich entweder durch gegenseitige Anziehung oder durch äußern Druck in neuer Ordnung an einander lagern können. Verschwindet dann die Ursache der Beweglichkeit der Molecüle, so bleibt eine zusammenhängende Masse.

Diese nothwendige Beweglichkeit der Molecüle erreicht man entweder durch Wärme oder durch chemische Kräfte. Die Vereinigung durch Schmelzen und Erkalten oder durch Druck auf weiche Stoffe ist hier nicht weiter zu berücksichtigen. Das auf einander folgende Schmelzen und Erkalten wird aber ersetzt, wenn ein flüssiger Körper sich mit einem festen |263| zu einem dritten vereinigt, oder ein gelöster Körper sich durch Entziehen des Lösungsmittels zwischen den Theilen eines festen abscheidet. In beiden Fällen sind sowohl die neugebildeten, als die ausgeschiedenen Molecüle beweglich, können demnach der Anziehung unter sich und schwerer fester Theile folgen und so eine zusammenhängende Masse bilden.

Uebergießt man entwässerten Kupfervitriol mit einer gesättigten Lösung desselben, so verwandelt sich alles in eine zusammenhängende Masse. Dasselbe findet statt, wenn man reines Wasser nimmt, wo sich nur erst eine gesättigte Lösung bildet, dann diese mit dem Ueberschuß von Vitriol erstarrt. Das Erhärten erfolgt hier sowohl in der Art, daß eine Anzahl flüssiger Wassermolecüle ein festes Molecül CuO, SO₃ anziehen, dieses dadurch vorübergehend beweglich machen und nach der Verbindung mit demselben als bewegliches Gesammtmolecül ausgeschieden werden, als auch dadurch, daß durch diese Verbindung von Wasser mit CuO, SO₃ gewässertes schwefelsaures Kupferoxyd aus der Lösung ausgeschieden wird und diese auf beide Arten gebildeten Molecüle von CuO, SO₃ + aq. endlich sich krystallinisch aneinanderlagern und dadurch zugleich die vorhandenen festen Massentheile verbinden.

Ganz ähnlich ist der Vorgang beim Erhärten des Gypses, nur daß die Anzahl der aus der Lösung geschiedenen Molecüle wegen der Schwerlöslichkeit gering ist im Verhältniß zu den durch Verbindung beweglich gewordenen.

Das Erhärten von Cement unterscheidet sich insofern, als durch Wasser mehrere verschieden zusammengesetzte Verbindungen entstehen, welche durch Umlagerung erhärten, und zwar hauptsächlich kieselsaurer Kalt, Thonerdekalt und Kalkhydrat.

Dafür, daß durch die Einwirkung des Wassers auf Portland-Cement Kalkhydrat ausgeschieden wird, spricht außer bereits früher angeführten Versuchen (polytechn. Journal Bd. CXLII S. 106) besonders das Verhalten eines Cements, welches ich aus Plänerkalk von Strehlen bei Dresden dargestellt habe. Einige Stücke davon, ohne Auswahl genommen, enthielten auf 72 Proc. Kalk 22 Proc. SiO₃, 6 Proc. Thonerde und Eisen; Alkali nur sehr wenig. In kaltem Wasser zerfielen sie nicht, nach mehrstündigem Kochen aber zu einem vollständig feinen Schlamm. Vermengt man diesen Schlamm mit Flußspath, 1–2 Proc. der wasserfreien Bestandtheile, und brennt das Gemenge bei Weißgluth 2 Stunden lang, so erhält man ein grünliches schweres Cement, welches sich mit Wasser nicht erwärmt und kräftig erhärtet, gleich einem guten Portland-Cement, jedoch bei ebenso großer Härte viel spröder wird. Zerbricht man erhärtete Stücke, welche etwa 4 Wochen unter Wasser gelegen und wieder getrocknet |264| sind, so findet man in allen inneren Blasenräumen Krystalldrusen von Kalkhydrat. Hieraus kann man schließen, daß auch in der ganzen übrigen Cementmasse Kalkhydrat abgelagert ist, wie ja in ähnlicher Art auch Granit, der in Blasenräumen Quarzdrusen enthält, in der ganzen Masse von Quarz erfüllt ist. Da dieses Cement auf 1 Aeq. SiO₃ oder Al₂O₃ nahezu 5 Aeq. CaO enthält, so erfolgt hier eine stärkere Ausscheidung von CaO, HO, die deßhalb auch leichter wahrnehmbar ist, als bei Cementen, welche weniger Kalk enthalten. Die Zusammensetzung dieses Cementes zeigt auch, daß das Portland-Cement durchaus keine so bestimmte chemische Verbindung von Kalk mit Kieselsäure ist, wie dieß beim Gyps zwischen CaO und SO₃ der Fall ist; es ist eben nur nothwendig daß der Kalk mit Kieselsäure oder Thonerde verbunden ist, damit die Hydratbildung mit Wasser so verzögert und vermindert werde, daß sich die gebildeten Molecüle nach und nach an einander lagern können. Es können im frischen Cement 3, 4 und mehr Aeq. Kalk auf 1 SiO₃ oder Al₂O₃ enthalten seyn, nur muß die hergestellte Verbindung gleichartig seyn. Das Erhärten erfolgt ohne alle Mitwirkung der Kohlensäure bloß durch Wasser; das gebundene Wasser entweicht zum Theil unter 100° C., vollständig erst bei der Temperatur, wo Kalkhydrat sein Wasser verliert. Das entwässerte Cement zieht Wasser wieder an.

Die Beimengung von Flußspath zu dem Strehlener Kalk bewirkte schon bei geringerer Hitze eine hinlängliche Versinterung und Verbindung, ohne bei sehr hoher Temperatur Verschlackung hervorzubringen. Thone, welche wenig Alkali enthalten, werden daher mit Vortheil einen solchen Zuschlag von CaFl bei der Verarbeitung zu Cement vertragen, insbesondere wird dadurch die Ausbeute an Gutbrand vermehrt werden, weil im Ofen eine größere Temperaturdifferenz zulässig ist. Das zweimalige Brennen des Strehlener Kalkes ist nicht nöthig, sondern vervollständigt nur die homogene Mischung. Ebenso wie aus Pläner bei Dresden habe ich aus Pläner von Oppeln in Schlesien sehr gutes Cement ohne alle Beimengung erhalten. Bedingung ist auch hier nur Herstellung einer sehr vollständigen Mischung von Thon und Kalk. Ein sehr zu beachtendes Material sind ferner die Braunkohlenthone wegen ihrer feinen Zertheilung und der unter allen Torflagern sich findende feine Schlamm von kohlensaurem Kalk. Letzterer ersetzt die Kreide vollständig.

Die Darstellungskosten sind natürlich nach der Lage einer Fabrik verschieden und hängen hauptsächlich vom Preise des Brennmaterials und der Rohmaterialien ab. Zum Trocknen, Brennen und Mahlen von 1 Tonne Cement wird etwa 1 Tonne Steinkohlen verbraucht; eine Dampfmaschine |265| von 12 Pferdekräften kann etwa 5000 Tonnen Cement mahlen. Bei billigem und gutem Rohmaterial und guter Leitung der Fabrication bleiben demnach die Kosten für eine Tonne Cement noch unter 2 Thlr. Da der gegenwärtige Verkaufspreis 4–5 Thlr. ist, so ist die Fabrication von Cement sehr empfehlenswerth.

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