Titel: Schott, Studien über den Portlandcement.
Autor: Schott, Friedrich
Fundstelle: 1871, Band 202, Nr. CIV. (S. 434–446)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj202/ar202104

CIV. Mittheilungen aus dem chemisch-technischen Laboratorium des Carolinum zu Braunschweig.

Studien über den Portlandcement;93) von Friedrich Schott.

Der Portlandcement, wie er in dem Handel vorkommt und im Bauwesen verwendet wird, ist durch Schlämmen in einen unfühlbar feinen und in einen grobsandigen Theil scheidbar. Jener, der staubfeine Theil, nimmt beim Schlämmen im Wasser eine Chocolatefarbe und zugleich eine welche flockige Beschaffenheit an, wie ein frischgefällter Niederschlag. Der sandgrobe Theil ändert seine Farbe und sein Ansehen im Wasser nicht. Während der staubfeine Theil noch zusammenbackt, wenn er sich aus dem Schlämmwasser zu Boden setzt und einige Tage ruhig stehen bleibt, so schien dieß bei dem groben Theil nicht der Fall zu seyn. Der feine Theil löst sich ohne Rückstand in überschüssiger Chlorwasserstoffsäure; der grobe Theil entfärbt sich und hinterläßt einen beträchtlichen Rückstand in Form von weißen Körnern. Die nahe liegende Vermuthung, daß das Grobe und das Mehlige des Portlandcementes nicht gleichartig, daß das Grobe etwa die sandigen beim Brennen unverändert gebliebenen Theile der Rohmaterialien seyen, welche beim Mahlen länger widerstehen, – diese Vermuthung hat sich bei genauerer Untersuchung ganz und gar zerstreut. Zunächst bemerkte man, daß der grobe Theil allerdings ebenfalls im Wasser zusammenbackt, aber nur lose und dieß erst nach einigen Monaten ruhigen Stehens. Ferner fand sich, daß der Rückstand nach der Behandlung mit Salzsäure im Wesentlichen keineswegs aus Sand, sondern aus weichen, in Kalilauge löslichen Klümpchen von Kieselgallerte bestand. Endlich gab die vergleichende Analyse94) der beiden |435| Schlämmproducte genauen Anhalt. Um die unter dem Einfluß des Wassers unvermeidliche chemische Aenderung des Portlandcementes auszuschließen, bediente man sich zum Material der Analyse der Schlämmung mit Petroleumsprit. Man erhielt:

|436|
im
feinen Theil
im
groben Theil
Eisenoxyd 4,276 4,352
Thonerde 4,519 6,527
Kalk 60,075 59,749
Bittererde 1,376 1,394
Kali 1,082 1,447
Natron 0,307 0,294
Schwefelsäure 0,797 0,774
Kieselerde 22,750 22,749
Kohlensäure
Wasser
2,831
0,867
0,731
Unlösliches 1,347 2,125
––––––– –––––––
100,227 100,142

Es ist demnach ein wesentlicher Unterschied in dem chemischen Bestande beider Theile nicht vorhanden; der grobe Theil enthält mehr Thonerde und etwas weniges mehr Unaufschließbares; der feinere Theil, durchdringlicher und den Atmosphärilien mehr Oberfläche bietend, ist reicher an Kohlensäure und Wasser.

Nach den Zahlen der Analyse scheint der Portlandcement aus 2 Gewichtstheilen trockenem Kalkhydrat und 1 Gew. Th. trockenem Thon bereitet und die Aufschließung des letzteren durch den Kalk beim Glühen so gut wie vollkommen. Die hervorragend hydraulischen Eigenschaften des Productes sind übrigens keineswegs von der Integrität seines chemischen Bestandes bedingt; es können im Gegentheil bedeutende Aenderungen und Verrückungen dieses Bestandes vorgenommen werden, ohne daß diese Eigenschaft verloren geht, – ja sie kann dadurch noch um ein Bedeutendes gesteigert werden. Die nachstehenden Beobachtungen liefern die Beweise dieser Thatsache.

50 Grm. Portlandcement mit 20 Kub. Centim. verdünnter Salzsäure (aus gleichen Raumtheilen rauchender Salzsäure und Wasser) angerührt, zogen in kurzer Zeit an. Die Probe, 9 Tage lang in Wasser gehängt, erschien nach dieser Zeit glatt, derb und steinhart. Mit stärkerer Salzsäure erstarrt der Portlandcement im Umrühren, so daß er sich nicht mehr ausgießen läßt.

Aehnlich verhält sich der Cement mit Weinsäurelösung, die Erstarrung erfolgt augenblicklich. Macht man den Cement jedoch zuerst mit Wasser zu einem formbaren Teig an und benetzt diesen sofort mit Weinsäurelösung, so erhärtet er unter dem Netzen zu einer steinfesten Masse. Eine solche Probe war mit dem Messer kaum mehr zu ritzen, nachdem sie 6 Wochen im Wasser gelegen.

|437|

Mit einer in der Kälte gesättigten Lösung von phosphorsaurem Natron zu einem gießbaren Brei angemacht, erhärtete der Portlandcement wie gewöhnlich.

Noch auffallender ist die Wirkung von kohlensaurem Natron. Portlandcement mit kaltgesättigter Lösung von krystallisirter Soda zu Brei angerührt, erhärtet so rasch, daß man die Masse eben noch ausgießen kann. Proben mit verdünnter Lösung, nämlich:

37 Grm. Cement mit 5 K. C. kaltgesättigter Sodalösung und 10 K. C. Wasser; ferner

80 Grm. Cement mit 5 K. C. derselben Lösung und 10 K. C. Wasser erhärteten langsamer aber vollständig, als sie nach dem Anziehen längere Zeit in Wasser gelegt wurden. Auf der Probe mit verdünnter kaltgesättigter Lösung fließt die Tinte beim Schreiben nicht aus, während Proben mit verdünnter Lösung sich in dieser Beziehung wie Löschpapier verhalten. Diese letzteren Proben, oder solche mit bloßem Wasser angemacht, nach dem Anziehen längere Zeit in Sodalösung gelegt, verhalten sich gegen Tinte wie die zuerst beschriebene Probe und nehmen den äußersten Grad von Härte an. Wenn kein Ueberschuß angewendet wird, so braust die Sodalösung nach einiger Zeit nicht mehr auf und wird völlig ätzend.

Wie kohlensaures Natron, wirkt auch kohlensaures Kali. Die ölige Lösung, wie sie beim Uebergießen dieses Salzes mit einer unzureichenden Menge Wasser entsteht, zu einem mäßig dicken Brei angerieben, bindet in kurzer Zeit und gut ab, und erhärtet, nach dem Abbinden in Wasser gehängt, ohne Zerfallen und Abblättern sehr rasch und sehr bedeutend. Nach 14 Tagen war die Probe so, daß sie nach dem Trocknen sich schwer mit dem Messer ritzen ließ, und beim Anschlagen einen hellen Klang gab, während sie Schrift und Tinte in aller Schärfe und ohne auszufließen annahm. Eine andere Probe, wobei man die ölige Lösung des Kalisalzes mit gleichen Theilen Wasser verdünnte, verhielt sich genau wie die vorige.

Eine Lösung von Wasserglas hat eine außerordentlich härtende und dichtende Wirkung auf den Cement. Concentrirte Lösung ist schwerer anwendbar; mit Wasser angemachter Cement nach dem Abbinden hineingelegt, überzieht sich mit einer undurchdringlichen aber äußerst dünnen Kruste. War die Probe vorher getrocknet, so bleibt sie im Inneren sogar gänzlich trocken. Ein Cementguß nach dem Abbinden in sehr verdünnte Lösung von Wasserglas gelegt, härtet sich durch und durch, nur muß man von Zeit zu Zeit der Lösung etwas Wasserglas zugeben, bis die Flüssigkeit auch nach längerem Zusammenstehen mit dem Cemente |438| nicht mehr aufhört von Chlorammonium gefällt zu werden. Auch durch unmittelbares Anmachen des Portlandcementes mit verdünnter Wasserglaslösung entstehen sehr harte Proben; sie ziehen rascher an, als mit bloßem Wasser angemachte. Syrupdicke Wasserglaslösung mit gleichen Theilen Wasser verdünnt und mit dem doppelten Gewicht Cement angerührt, gab sehr gute Güsse. Portlandcement in concentrirte syrupdicke Wasserglaslösung eingerührt, erstarrt sogleich. Bedeutende Härte wurde erzielt, als man Cementproben die mit Wasser abgebunden hatten, etwas abtrocknen ließ, so daß sie noch mäßig feucht waren, und dann mit dickem Wasserglas betropfte so lange sie es einsaugten.

Mit kalt gesättigter Salmiaklösung angemachter Portlandcement zog gut an, und erhärtete an der Luft in einigen Tagen beträchtlich; eine Woche lang in Wasser gelegt, war die Probe beim Ritzen mit der Klinge schreihart.

Mit einer Lösung von oxalsaurem Ammoniak angerührter Cement band ab wie gewöhnlich; nach dem Abbinden in ebensolche Lösung eingelegt, nahm er nach einiger Zeit die äußerste Härte an, während die Lösung vollkommen klar blieb.

Eine sehr kräftige und fördernde Einwirkung auf die Erhärtung des Cementes hat kohlensaures Ammoniak. Lösungen dieses Salzes beschleunigen das Abbinden des damit angemachten Cementes und machen die Proben um so härter, je concentrirter sie sind. Bei concentrirten Lösungen erwärmt sich die Probe im Verhältniß ihrer Stärke. Namentlich durch längeres Einlegen der abgebundenen Proben in die Lösung von kohlensaurem Ammoniak erfolgt bedeutende Härte, so daß die Proben beim Ritzen schreien. Sie sehen dabei schön schlicht und glatt aus, überziehen sich nicht mit schleimigen Ausscheidungen, wie die in bloßem Wasser erhärtenden Proben zu thun pflegen; ebenso bleibt die Lösung während des Erhärtens klar und frei von Ausscheidungen, nimmt aber starken Geruch nach Aetzammoniak an.95)

|439|

Nach den Beobachtungen über den Einfluß verschiedener Salze auf die Erhärtungsfähigkeit des Cementes war es von Interesse, einen oder den anderen Fall einer näheren Untersuchung zu unterwerfen. Um meisten praktisches Interesse bieten offenbar die kohlensauren Salze; unter diesen wählte man das kohlensaure Ammoniak als das geeignetste. Zu dem Ende rührte man je 100 Grm. Portlandcement (ungeschlämmt) mit 34 K. C. folgender Lösungen an:

I. kalt gesättigte Lösung von kohlensaurem Ammoniak;

II. 1 Gew. Thl. derselben Lösung mit 1 Gew. Thl. Wasser;

III. 1 Gew. Thl. derselben Lösung mit 3 Gew. Thln. Wasser.

Die Proben wurden, nachdem sie in Papierkapseln ausgegossen waren und abgebunden hatten, entzwei gebrochen und je eine Hälfte mit Lösung von kohlensaurem Ammoniak und die andere Hälfte mit Wasser übergossen, und so zwei Monate stehen gelassen.

Die Probe I hatte sich stark erwärmt beim Anmachen und schon nach 5 Minuten abgebunden; die Probe III erwärmte sich gar nicht, bedurfte aber 2 volle Stunden zum Abbinden; die Probe II zeigte ein mittleres Verhalten. Die mit kohlensaurem Ammoniak übergossenen Hälften sämmtlicher Proben waren härter als die mit Wasser übergossenen. Die Flüssigkeit in welcher die Erhärtung stattgefunden, enthielt Spuren von Kieselerde, Thonerde und Eisenoxyd, dabei aber erhebliche Mengen von kohlensaurem Kali und Natron. – Zum Zweck der Analyse diente eine eigens angefertigte Probe aus dem durch sorgfältiges Abschlämmen des käuflichen Portlandcementes mit Petroleumsprit erhaltenen feinen Theile, also mit Ausschluß des sandigen gröberen Theiles. Von dem feinen, nach dem Absitzen getrockneten Schlämmproduct wurden 50 Grm. mit 25 K. C. kaltgesättigter Lösung von kohlensaurem Ammoniak angerührt, ausgegossen und die Probe nach dem Abbinden 3 Wochen lang in der gleichnamigen Lösung eingestellt. Sie hatte eine bedeutendere Härte erlangt, als bei der gewöhnlichen Behandlung des Cementes mit Wasser. Die sorgfältig mit destillirtem Wasser abgespülte Probe ergab, nach dem Zerreiben und Trocknen im Vacuum über Schwefelsäure, im Mittel von zwei nahe übereinstimmenden Versuchen 4,468 Proc. Wasser durch Glühen und Auffangen im Chlorcalciumrohr; ferner durch Austreiben der Kohlensäure mittelst Chlorwasserstoff und Auffangen im Liebig'schen Kugelapparat im Mittel ebenso 26,460 Proc. Kohlensäure. Beides, Wasser |440| und Kohlensäure zusammen betragen sonach 26,460 + 4,468 = 30,928 Proc.; der direct gefundene Gewichtsverlust durch Glühen war 30,71 Proc.96) Nimmt man an, die Alkalien seyen gänzlich als kohlensaure Salze an die Flüssigkeit übergegangen, was sich von der Wahrheit nicht viel entfernen kann, so werden

von frischem Cement fein abgeschlämmt = 100,000 G. Th.97)
abgehen an Alkalien 1,389 „
–––––––––––––
und daher bleiben = 98,611 G. Th.
welche aufnehmen an Kohlensäure 33,530 „
und an Wasser 5,272 „
–––––––––––––
137,413 G. Th.

Je 100 Gew. Thle. frischer mehlfeiner Cement geben daher 137,4 Gew. Thle. in kohlensaurem Ammoniak erhärteten Cement, welcher seinerseits besteht aus:

kohlensaurem Kalk 79,2 57,56
kohlensaurer Bittererde 2,9 2,10
schwefelsaurem Kalk 1,3 0,98

gewässertem
Silicat

Kalk
Eisenoxyd
Thonerde
Kieselerde
Wasser
15,1
4,3
4,5
22,7
6,1



52,7


38,38
Unlöslichem in Säure 1,3 0,98
––––– ––––––
137,4 100,00

Das gewässerte Silicat besteht aus 6,1 Wasser und 46,6 Kieselerdeverbindungen, entsprechend:

Kieselerdeverbindung 88,38
Wasser 11,62
––––––
100,00

In 100 Gew. Thln. frischem mehlfeinem Schlämmproduct sind ferner enthalten 60,07 Gew. Thl. Kalk im Ganzen, nach Abzug von 0,56 Gew. Thl. an Schwefelsäure gebundenen 59,51 Gew. Thl. Davon gehen 44,37 Gew. Th. an die Kohlensäure des Ammoniaks und verbleiben in |441| dem Silicat 15,14 Gew. Thle. wie oben verrechnet. Es sind mithin der Probe von ihrem Gehalt an disponiblem Kalk volle 3/4 durch die Einwirkung des Ammoniaksalzes entzogen worden.

Bekanntlich nimmt der Portlandcement bei seiner Anwendung im Bauwesen während der Erhärtung ebenfalls beträchtliche Mengen Kohlensäure auf, welche wesentlich zu seiner Festigung und zu seiner Erhaltung und Dauer beitragen. Die Substanz des Cementes ist in Wasser nachweisbar löslich; ohne jene Kohlensäuerung, die namentlich auf der Oberfläche am stärksten ist, würde der Cement auf die Dauer vom Wasser angefressen. Seine Eigenschaft, Kohlensäure durch einen Theil des Kalkes zu binden, ist daher mit Recht als eine ebenso wesentliche Eigenschaft, wie die Bildung von gewässertem Silicat angesehen.

Daß die Kohlensäure des Ammoniaksalzes tief in den chemischen Bestand des Portlandcementes eingreift, ist leicht nachweisbar durch Vergleichung des Gehaltes an löslicher Kieselerde in dem mit und ohne kohlensaures Ammoniak erhärteten Portlandcement. Es gab an siedende Kalilauge ab der feine Theil des Portlandcementes:

a) unmittelbar, d.h. unverändert, im Mittel 0,214 Proc.;
b) mit Wasser erhärtet, 6 Monate bei Luftabschluß
unter Wasser gelegt, im Mittel
0,721 „
c) mit kohlensaurem Ammoniak behandelt 6,68 „

Berechnet man den Cement der Versuche b) welcher 20,42 Proc. Wasser enthielt, und c) auf den Zustand des Cementes der Probe a), wodurch sie erst vergleichbar werden, so folgt:

a) wie oben b) c)
0,214 0,883 9,18 Proc. lösliche Kieselerde

also bei c) über Zehnmal mehr als beim Erhärten mit Wasser.98)

Merkwürdiger Weise geht der Eingriff der Kohlensäure des Ammoniaksalzes viel tiefer als bei der Schwefelsäure. Beim Ueberleiten von Schwefelsäureanhydrid über Portlandcement erfolgt eine Glüherscheinung. Die Absorption betrug bei dem feinen Schlämmproduct:

|442|

15, 19 – 17,67 – 16,44 Proc., im Mittel 16,43 Proc. und nach Berücksichtigung der ausgetriebenen 3,7 Proc. Kohlensäure und Wasser: 20,7 Proc. Dieß entspricht etwas über 14 Proc. Kalk oder etwa 1/4 des vorhandenen Betrages.

Es ist klar, daß bei der Erhärtung des Portlandcementes in Wasser mit und ohne kohlensaures Ammoniak, Silicate von sehr verschiedener Zusammensetzung zu Grunde liegen. Diese Silicate sind bald mehr bald weniger reich an Basen bez. Kalk, und haben nur die wesentliche Eigenschaft gemein, Wasser chemisch zu binden. Die chemische Natur dieser Silicate ist bedeutender Verschiebungen und Veränderungen fähig, ohne daß die Eigenschaft zu erhärten dadurch aufgehoben wird; im Gegentheil, sie wird meistentheils noch gesteigert. In dem mit kohlensaurem Ammoniak behandelten Cement muß die Erhärtung immerhin wesentlich von dem Silicat ausgehen, nicht von dem Carbonate; denn nicht bloß der nach dem Abbinden mit dem Ammoniaksalz behandelte Cement, sondern auch der von vornherein damit angemachte, erhärten. Der Kalk des letzteren muß aber alsdann schon vor dem Eintritt der Erhärtung, wenn nicht ganz, so doch zum Mehrbetrag kohlensauer seyn.

Kein frischer Portlandcement erhärtet übrigens ohne Weiteres durch bloße Wasserbindung; wie allgemein bekannt, finden während der Bindung von Wasser zugleich Ausscheidungen statt. Man sieht die Proben sich mit einer grauweißen schleimigen Masse überziehen, die sich mehr oder weniger im Gefäß absetzt, die Flüssigkeit wird schlüpfrig, stark alkalisch u.s.w. So stellt sich die Erscheinung in offenen Gefäßen dar, also unter dem Einfluß des Luftzutrittes. In luftdicht verschlossenen Gefäßen läßt sich der Vorgang in seiner unmittelbaren Form beobachten. Proben aus 10 Grm. Cement mit 5 K. C. Wasser angerührt und nach dem Abbinden in ein Glas mit eingeriebenem, mit Paraffin gedichtetem Stöpsel mit 50 K. C. Wasser eingelegt und 6 Monate so belassen, zeigten keine schleimige Ausscheidung, die Flüssigkeit blieb völlig klar. Dagegen bildeten sich an verschiedenen Punkten, der Probe sowohl als der Glaswand, allmählich liniengroße, wohlausgebildete farblose und durchsichtige Krystalle, so viel sich erkennen ließ dem hexagonalen System angehörig. Auch im Inneren der erhärteten Probe zeigten sich einzelne sehr kleine Krystallkörner gleicher Art. Eine Probe von 10,944 Grm. Cement in der beschriebenen Weise behandelt, lieferte nach sorgfältigem Sammeln 0,457 Grm. oder 3,166 Proc. getrocknete Krystalle. Die Krystalle bestanden aus Kalk und Wasser; sie verloren im Glühen 0,110 Grm. Gewicht, während die Rechnung für trockenes Kalkhydrat 0,111 Grm. Wasserabgabe verlangt. Die Flüssigkeit worin der Cement erhärtete, |443| sammt dem Abspülwasser mit Chlorwasserstoffsäure versetzt, hinterließ nach dem Wiederaufnehmen mit angesäuertem Wasser Spuren von Kieselerde. Das Filtrat gab neben Spuren von Eisenoxyd und Thonerde noch 0,021 Grm. Kalk, entsprechend 0,192 Proc., ferner 0,168 Grm. alkalische Chlorüre, entsprechend 1,535 Proc. – Der ausgetretene Kalk 3,166 + + 0,192 = 3,358 Proc. ist nicht der volle Betrag, denn in der erhärteten Probe lag noch eine Anzahl von Körnern krystallisirten Kalkhydrates eingebettet. Nimmt man an, diese Körner betrügen eben so viel als die gesammelten Krystalle und der in der Flüssigkeit bestimmte Kalk, – was weit über die Wirklichkeit geht – so wären 6–7 Proc. Kalk ausgetreten, also etwa 1/10 der vorhandenen Menge (60 Proc.), während durch das kohlensaure Ammoniak 3/4 in Beschlag genommen wurden. Von den Alkalien ist nahezu die Hälfte an die Flüssigkeit übergegangen (von 2,861 Proc. Chlorüren 1,535 Proc.). –

Schon zu Eingang dieser Mittheilungen ist der Thatsache gedacht, daß der sandige grobe Theil die Eigenschaft zu erhärten nur in sehr geringem Grade besitzt. Eine Probe dieses Schlämmsandes von 10 Grm. Gewicht mit 5 K. C. Wasser angerührt und in eine Papierkapsel ausgegossen, band auch nach längerer Zeit nicht ab, sondern blieb lose in der Form. Unter eine Glocke gesetzt und feucht erhalten, dauerte es 14 Tage bis sie so viel Zusammenhang gewonnen hatte, daß sie sich aus der Form nehmen ließ und auch dann noch bröckelte ein guter Theil in Körnern ab. Die Probe, so weit sie ganz geblieben, 6 Monate in Wasser versenkt, bildete nur einige wenige und nur kleine körnige Krystalle von Kalkhydrat, und zeigte auch nach dieser Zeit nur einen ziemlich losen Zusammenhang. Die abgespülte und sorgfältig im Vacuum getrocknete Probe verlor beim Glühen im Tiegel 8,9 Proc. ihres Gewichtes.

Gänzlich verschieden verhielt sich derselbe Schlämmsand, nachdem er vorher zu einem ganz zarten Mehl zerrieben war, bei gleicher Behandlung mit Wasser. Die Probe hatte nach 30 Minuten abgebunden. Nachdem sie 6 Monate unter Wasser gelegen, war sie eben so hart und fest wie die Probe eines vergleichenden Versuches mit dem feinen Schlämmproduct, hatte sich ebenso mit großen Krystallen bedeckt und gab den gleichen Gewichtsverlust beim Glühen,99) nämlich:

|444|
das grobe zerriebene Schlämmproduct 20,68 Proc.
das feine Schlämmproduct 20,42 „

Von keinem Momente ist die Fähigkeit zu Stein zu erhärten in dem Grade abhängig, als von der Zerkleinerung, von dem Korn des gemahlenen Cementes. Während seine chemische Constitution einen weiten Spielraum läßt, sind seiner mechanischen sehr enge Grenzen vorgeschrieben. Ein und dasselbe chemisch gleich beschaffene Material verhält sich als trefflicher oder unbrauchbarer Mörtel, je nachdem es staubfein oder als mittelfeiner Sand angewendet wird. Ebenso wie die Härte, geht aber auch der Betrag des von dem Cement gebundenen Wassers mit dem Korn Hand in Hand.

Zu den auszeichnendsten Eigenschaften des Portlandcementes gehört ferner die, daß er das Wasser nur äußerst langsam bindet. Dieß ist nicht bloß der Fall bei einem Cementguß, wo man denken kann, die Wasseraufnahme sey durch das geschlossene Gefüge erschwert; es liegt diese Langsamkeit vielmehr in der eigentlichsten Natur des Cementes.

Schwemmt man jenen mit Petroleumsprit abgeschlämmten feinen Theil des Portlandcementes mit einem großen Ueberschuß von Wasser in einem luftdicht verschließbaren Cylinder auf, so verwandelt er sich alsbald in jene Eingangs beschriebene flockige Masse. Indem man täglich mehrmals kräftig umschüttelt, bleibt diese lose, im Wasser zertheilt, ohne beim Absitzen zusammenzubacken. Jede Flocke schwebt dann frei im Wasser und kann es völlig ungehindert binden. Auf diese Art acht Tage lang behandelten Cement ließ man sich in der Ruhe absetzen, zog das überstehende klare Wasser ab, goß den flockigen Schlamm auf eine Lage Filtrirpapier, preßte rasch ab und trocknete die gepreßte Masse im Vacuum über Schwefelsäure. Die trockene Substanz verlor durch Glühen in zwei Versuchen 14,65 und 15,02 Proc., im Mittel also 14,83 Proc.100) Derselbe feine Theil des Cementes hatte, als zusammenhängender Guß erhärtet, wie oben angeführt, 20,42 Proc. Glühverlust gegeben. Berechnet man diese Ergebnisse, um sie vergleichbar zu machen, auf gleich viel, z.B. 100 G. Thle. Glührückstand, zieht man ferner den im frischen Cement enthaltenen Betrag von Kohlensäure und Wasser ab, nimmt man endlich an daß die Alkalien unter dem Einfluß des Wassers vollständig ausgetreten seyen (eine Annahme welche der Wahrheit wenigstens sehr nahe kommt), – so ergibt sich für das aufgenommene Wasser des mehlfeinen Antheiles aus dem Cement:

|445|
im Kuchen erhärtet
2 Monate lang
in Wasser aufgeschlämmt,
8 Tage lang
21,8 G. Th. 13,5 G. Th.

Mithin hat der Cement in Wasser aufgeschlämmt, also unter den allergünstigsten Umständen, in 8 Tagen nur 5/8 derjenigen Menge Wasser gebunden, die er als zusammenhängender Guß in 2 Monaten aufgenommen.

Hierher gehört auch die Thatsache, daß in der gewöhnlichen Weise mit Wasser erhärteter Cement, getrocknet, feingerieben und nochmals mit Wasser angemacht, abermals erhärtet, obwohl nicht auf gleichen Grad. Portlandcement in Form von Kuchen nach dem Abbinden ohne Wasser in luftdicht verschlossenen Gefäßen erhärtet, Portlandcement nach dem Abbinden unter Wasser erhärtet und trocken in verschlossenen Gefäßen aufbewahrt, endlich Portlandcement nach dem Abbinden in verschlossenen Gefäßen drei bis vier Monate unter Wasser aufbewahrt, zeigte gleichmäßig diese Eigenschaft. Die zerriebenen und mit Wasser zu Brei angemachten Proben zogen kaum weniger rasch wie gewöhnlicher Cement an. Nach dem Abbinden in Wasser gehängt, behielten sie ihren Zusammenhang nicht; sie gewannen in den ersten Tagen noch an Härte, welche jedoch nach vier Tagen nicht mehr zunahm. Nach dem Trocknen zeigten sie die Festigkeit von einige Tage altem Luftmörtel; kleinere Bruchstücke ließen sich aber noch zwischen den Fingern zerdrücken. Offenbar sind nach der ersten Erhärtung, bez. während der Aufbewahrung, noch Theile des Cementes vorhanden, welche durch ihre Lage verhindert das Wasser nur unvollständig oder gar nicht gebunden hatten. Vermöge der Umlegung der Theile durch Zerreiben waren sie in den Stand gesetzt jene Aufnahme von Wasser nachzuholen; daher das zweite Abbinden mit einiger Erhärtung. – Durch Zusatz von gelöschtem Kalk als Brei zu dem einmal erhärteten und wieder feingeriebenen Cement, zeigte sich die bindende Kraft nicht gesteigert, nur geschwächt, gleichviel ob man mehr oder weniger Kalk zusetzte (auf 10 Grm. erhärteten Cement 0,4 bis 0,6 Grm. trockenes Kalkhydrat).

Die Beantwortung der Frage, ob einmal erhärteter Cement durch Brennen wiederbelebt werden könne, so daß er aufs Neue erhärtet, ist seit den Zeiten von I. N. v. Fuchs öfter, aber mit den widersprechendsten Ergebnissen versucht worden, bis Michaelis endlich feststellte, daß der Erfolg gänzlich von der Temperatur abhänge, bei welcher der erhärtete Portlandcement zum zweitenmal gebrannt wird. Folgende Erfahrung ist für diese Frage sehr belehrend.

Ein aus Portlandcement gegossener und nach dem Abbinden unter |446| Wasser vollständig erhärteter Kuchen von etwa 3 Zoll Breite und der doppelten Länge, wurde in sechs gleiche Stücke gebrochen, worauf man die Stücke in eine Muffel einsetzte und langsam zu feuern begann. Nachdem die Muffel in's sichtbare Glühen gekommen, zog man die erste, mit steigender Hitze in regelmäßigen Zeitabschnitten die folgenden Proben, und die letzte bei der vollen hohen Rothgluth der Muffel. Die ersten Proben zerrieben und mit Wasser angemacht, zogen gar nicht an; die mittleren, der mäßigen Rothgluth entsprechenden, eben so rasch und eben so gut wie frischer Cement; die letzten Proben erhärteten viel langsamer als die mittleren, erreichten aber schließlich dieselbe Festigkeit.

Das Material dieser Untersuchung ist ächt englisches Fabricat, für welches ich Herrn Baumeister Fuldner von der hiesigen Eisenbahnverwaltung zu Dank verpflichtet bin.

|434|

Die Aufschließung der bei 100°C. getrockneten Substanz geschah mit concentrirter Salzsäure. Nach dem Abdampfen zur Trockne und Behandeln des Rückstandes längere Zeit bei 110° im Luftbad, nahm man mit verdünnter Salzsäure auf und filtrirte. In dem gewaschenen Rückstand bestimmte man die lösliche Kieselerde durch Ausziehen mit Kalilauge. Das Filtrat mit dem Waschwasser, genau auf 1 Liter verdünnt, diente nach bestimmten Maaßbruchtheilen zur Bestimmung von Eisenoxyd, Thonerde, Kalk, Bittererde, Schwefelsäure und den Alkalien. Eisenoxyd und Thonerde sind mit unterschwefligsaurem Natron getrennt, die Schwefelsäure ist als Barytsalz, der Kalk als oxalsaures Salz, die Bittererde mit phosphorsaurem |435| Natron und Ammoniak gefällt, die Alkalien als Chlorüre gewogen und mittelst Platinchlorid getrennt. Ein besonderer Versuch mit Liebig's Kugelapparat gab die Kohlensäure, der Glühverlust die Summe von Kohlensäure und Wasser. Folgende sind die unmittelbaren Ergebnisse der Analysen.

A. Das feine Schlämmproduct:

a) 1,129Grm.– 2,169 Grm.– 3,043 Grm.Substanz
gaben 0,049– 0,090 „– 0,132 „Eisenoxyd
und 0,097 „– 0,139 „Thonerde
b) 0,4515
0,4515
Grm.
Substanz gaben
„ „
0,272 Grm.
0,270 „
Kalk
c) 0,903„ „ 0,0345 „phosphorsaure Magnesia
d) 2,258
10,226

„ „
„ „
0,0645 „
0,2345 „
alkalische
Chlorüre
10,226„ „ 0,574 „Kaliumplatinchlorid
10,226„ „ 0,072 „schwefelsaure Magnesia
e) 0,5644„ „ 0,013 „Baryt
f) 0,882
1,1315

„ „
„ „
0,025 „
0,032 „
Kohlensäure
g) 0,600
0,904

„ „
„ „
0,024 „
0,034 „
Glühverlust
h) 5,644Grm.– 3,043 Grm.Substanz gaben:
1,292 0,688 „Kieselerde und
0,0685 0,045 „in Salzsäure und Kalilauge Unlösliches.

B) Das grobe Schlämmproduct:

a) 0,827Grm. Substanz gaben
0,037 Grm. und0,035Grm.Eisenoxyd: ferner
0,055 „ „0,053Thonerde
b) 0,827
0,827
Grm. Substanz
„ „
gaben
0,5935
0,4950
Grm.
Kalk
c) 0,827
0,827
„ „
„ „

0,033
0,031

phosphorsaure
Magnesia
d) 9,169
5,209
„ „
„ „

0,258
0,1515

alkalische
Chlorüre
14,378„ „1,0795Kaliumplatinchlorid
14,378„ „0,097schwefelsaures Natron
e) 0,310
0,4136
„ „
„ „

0,0065
0,0100

Schwefelsäure
f) 1,720
2,4955
„ „
„ „

0,0135
0,0170

Glühverlust
g) 9,169„ „2,0835Kieselerde
h) 9,169
4,136
hinterließen
0,188 Grm.
0,091 „
in Chlorwasserstoffsäure
und Kalilauge Unlösliches
i) 4,1361,033 „in Salzsäure unlöslichen Rückstand, wovon
sich 0,942 Grm. in Kalilauge lösten.
|438|

In Bezug auf den Einfluß von Salzlösungen, namentlich von Lösungen kohlensaurer Alkalien, sind Andere zu sehr widersprechenden Ergebnissen gelangt. Es erscheint dieß sehr natürlich, wenn man bedenkt daß das Erhärten oder Nichterhärten ganz und gar von der Art abhängt, wie man das hydraulische Material mit den Salzlösungen behandelt. Auch mit bloßem Wasser kann man z.B. Portlandcement, je nachdem man verfährt, zum Erhärten bringen oder daran verhindern. Bei den mitgetheilten Beobachtungen ist der Portlandcement einfach mit den Salzlösungen angemacht, bez. in solche Lösungen nach dem Abbinden eingelegt; der Cement erhärtete. Bei den Versuchen der Vorgänger sind Momente in's Spiel gekommen, welche die Erhärtung nothwendig stören und verhindern müssen. So bei Versuchen mit kohlensaurem Ammoniak, wo man das hydraulische Material nachher ausgewaschen hat, um das überschüssige Ammoniaksalz zu entfernen; so bei Versuchen mit Lösung von |439| kohlensaurem Kali und Portlandcement, wo man das breiige Gemisch unter öfterem Umrühren stehen ließ. – Daß Portlandcement verschiedener Bezugsquellen sich so verschieden verhalte, daß der eine mit den genannten Salzen erhärtet, der andere nicht, ist nicht wohl anzunehmen.

|440|

Feines Schlämmproduct mit kohlensaurem Ammoniak behandelt:

a)0,5115 Grm.Substanzgaben0,0235 Grm. Wasser
0,5527 „0,0240 „
b)0,4315 „0,1140 „Kohlensäure
0,3415 „0,0905 „
0,736 „verloren im Glühen 0,226 Grm.
|440|

Man vergleiche die Analyse S. 436.

|441|

a) Feines Schlämmproduct mit kohlensaurem Ammoniak behandelt:

1,9035 Grm.
1,4780 „
Substanz
gaben
ab an Kalilauge
„ „ „
0,1250
0,1005
Kieselerde

b) Feines Schlämmproduct, frisch:

3,044 Grm.
6,659 „
Substanz
gaben
an Kalilauge ab
„ „ „
0,008
0,011
Kieselerde

c) Feines Schlämmproduct in Wasser erhärtet:

1,1150 Grm.
1,9025 „
Substanz
gaben
an Kalilauge ab
„ „ „
0,0085
0,0130
Kieselerde
|443|

Feines Schlämmproduct:

1,309 Grm.Substanzgaben0,9675 Grm.Glühverlust
1,352 „0,2760 „

Grobes Schlämmproduct:

a) feingerieben

1,320 Grm.Substanzgaben0,273 Grm.Glühverlust

b) unzerrieben, als Sand

1,740 Grm.Substanzgaben0,155 Grm.Glühverlust
|444|

1,2945 Grm.Substanzgaben0,1940 Grm.Glühverlust
1,4365 „0,2105 „Glühverlust

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