Titel: Schott, über den Scott'schen Selenitmörtel.
Autor: Schott, Friedrich
Fundstelle: 1873, Band 209, Nr. XI. (S. 30–45)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj209/ar209011

XI. Aus dem chemisch-technischen Laboratorium des Carolinum zu Braunschweig.

Der Scott'sche Selenitmörtel; von Friedrich Schott.

Es ist beinahe zwanzig Jahre her, daß General H. Y. D. Scott mit einem neuen hydraulischen Mörtel auftrat, den er durch Einwirkung der Dämpfe von brennendem Schwefel auf glühenden Aetzkalk erhielt. Der Vorgang bei der Bildung dieses Cementes, sein Wesen, seine Eigenschaften und die wissenschaftlichen Grundsätze auf denen sie beruhen, sind vor drei Jahren in einer besonderen Abhandlung von mir dargelegt |31| worden.12) Später erkannte der General, daß bei dieser Behandlung des Kalkes etwas schwefelsaurer Kalk gebildet werde und daß man dasselbe erreiche, wenn man dem gewöhnlichen Kalk vor der Behandlung in der Glühhitze die entsprechende Menge (etwa 5 Proc.) Gyps zusetzt. Die Schwierigkeit und Umständlichkeit des Verfahrens, und damit zusammenhängend die Kostspieligkeit, wurden von der immerhin trefflichen Qualität des Productes nicht aufgewogen; es fand keinen nennenswerthen Eingang in die Praxis. Um nun die Vortheile seines Verfahrens mit den wirtschaftlichen Forderungen des jetzigen Bauwesens und seinem ungeheuren Verbrauch in Einklang zu bringen, kam der General vor etwa drei oder vier Jahren auf eine „sehr einfache Abänderung“ die durch den wunderbaren Erfolg das größte Aufsehen (namentlich bei der Londoner internationalen Industrieausstellung von 1871) erregte und vielleicht Epoche im Mörtelfach machen wird. Sein Gedanke war, dem gebrannten Kalk den Gyps (oder die Schwefelsäure) lediglich beim Löschen zuzusetzen, ohne ihn nochmals damit zu brennen. Diese „sehr einfache Abänderung“ ist, wie aus dem Nachstehenden hervorgeht, dennoch nicht weniger, als das Hinüberschieben der Wirkung des Gypses auf ein gänzlich verschiedenes Princip. Dabei wird die Sache ebenso einfach und billig, wie sie vorher umständlich und theuer war. Es genügt in der That das Wasser, worin man den gewöhnlichen Kalk wie üblich löscht, vorher mit einigen wenigen Procenten Gyps zu versetzen und das ganze Verhalten des Kalkes ist wie durch Zauber umgewandelt. Er löscht sich in dem gypshaltigen Wasser nicht mehr wie gewöhnlich und erfährt eine Einwirkung durch den Gyps, die in ihrer unmittelbaren Erscheinung in den vorliegenden Berichten der Engländer als eine dreifache bezeichnet wird: heating prevented, product hardened etc. sets quickly Mit Gyps behandelter Kalk erhitzt sich nicht oder wenig beim Löschen und gibt einen raschen und stärker erhärtenden Mörtel mit Sand. Als Hauptsache wird hervorgehoben, daß solcher Kalk in Folge dieser Eigenschaften eine beträchtlich größere Menge Sand binde, ziemlich doppelt so viel und darüber, als der fette Maurerkalk ohne Gyps, nämlich bis zu 5 bis 6 Raumtheile auf 1 Raumtheil Kalkbrei. Der Mörtel soll noch obendrein nach einiger Zeit mit diesem bedeutenden Versatz an Sand eine größere Festigkeit und Härte annehmen als gemeiner Luftmörtel. Um diese weittragende Umänderung der Eigenschaften des Kalkes hervorzubringen seyen nicht einmal 5 Proc. Gyps erforderlich, schon 2 Proc. und weniger reichen hin. – General Scott hat dem neuen |32| Baumaterial den Namen Selenitic Mortar,“ Selenitmörtel, gegeben.

Die große Bindekraft für Sand entspricht selbstverständlich einer ebenso großen Ersparniß an Kalk, denn wenn der nach Scott behandelte Kalk doppelt soviel Sand bindet wie der gewöhnliche, so reicht man für einen Bau mit halb so viel Kalk als früher. Dazu kommt die größere Festigkeit. Ueber diese mögen hier einige Angaben aus Abels Mittheilungen über den Selenitic mortar 13) Raum finden:

Nach Colonel Graham leistet der letztere gegen zerreißende Kraft einen dreimal, gegen zerdrückende Kraft einen fünfmal größeren Widerstand, als gewöhnlicher Mörtel Liaskalk, beide mit gleichviel Sand versetzt.

Ferner fand A. W. Colling das zum Auseinanderreißen von zwei kreuzweise mit Mörtel verbundenen Backsteinen (18 1/4 Quadratzoll engl. Mörtelfläche) erforderliche Gewicht bei nachstehenden Mörteln wie folgt:

a) Aus Kalkstein von Halling

gewöhnlicher Mörtel mit 3 Vol. Sand 6,4 Pfd. engl. auf 1 Quadratzoll engl.
Selenit- 6 11,5 1

b) Aus Kalkstein von Barrow-on-Soar:

gewöhnlicher Mörtel mit 3 Vol. Sand 6,8 Pfd. engl. auf 1 Quadratzoll engl. 1 Quadratzoll engl.
Selenit- 5 10,7 1 1
6 15,5 1 1

Damit stimmen die von D. Kirkaldy gefundenen Zerreißungsgewichte mit Mörtel kreuzweise verbundener Backsteine, nämlich bei gewöhnlichem Mörtel 7,7 Pfd. engl., bei selenitischem Mörtel 16,6 Pfd. engl. auf den Quadratzoll. – G. Redgrave endlich fand bei seinen vergleichenden Versuchen mit selenitischem Mörtel und Portlandcement, theils nach einer Erhärtungszeit von 28 (A) theils von 35 Tagen (B) die Zerdrückungsgewichte in engl. Pfunden auf 1 Quadratzoll Querschnitt:

A B
Mit
Theilen
Sand

Portlandcement
Selenitmörtel,
Kalk von
Barrow Durham

Portlandcement
Selenitmörtel,
Kalk von
Barrow Durham
3 27,0 24,2 21,7 21,2
4 23,1 20,9 22,7 26,0 26,9 21,5
5 16,2 20,0 18,4 21,6 21,9 24,5
6 15,6 20,0 20,4 15,4 21,5 27,8
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Ueber die Zubereitung des Selenitmörtels finden sich in den verschiedenen Quellen14) nur sehr kurze, aber doch das Wesentliche enthaltende Angaben: Man setzt dem Wasser zuerst den Gyps zu und nach gehöriger Mischung beider den Kalk und verarbeitet ihn mit dem Gypswasser unter der Mörtelmühle zu einem gleichmäßigen dicklichen Schlamm (to a creamy paste) 3 bis 4 Minuten lang; zuletzt incorporirt man den Sand ebenfalls in der Mörtelmühle 10 Minuten lang. Für Mörtelgüsse, sogenannte Concrete z.B. fügt man zu dem gegypsten Kalk neben Sand noch Thon und Grand.

Anstatt Gyps kann nach G. Scott auch eine entsprechende Quantität Schwefelsäure, Eisenvitriol oder ein ähnliches Sulfat genommen werden, was natürlich immer auf dasselbe, nämlich auf die Bildung von schwefelsaurem Kalk hinausläuft. Wir sind um so lieber auf eine wissenschaftliche Untersuchung dieser so merkwürdigen und praktisch wichtigen Wirkung des schwefelsauren Kalkes auf den gebrannten Kalk15) (von der Prof. Abel a. a. D. sagt, sie sey worth the investigation of engineers and chemists eingegangen, als wir uns schon mit dem Scott'schen Cement älteren Datums beschäftigt haben und durch die Untersuchung vielleicht die Aufmerksamkeit der deutschen Architekten auf den Gegenstand gelenkt wird, den sie wie es scheint bis jetzt wenig beachtet haben.

Vorher ist noch die für die Erklärung der Erscheinung bedeutungsvolle, von den englischen Ingenieuren gemachte Beobachtung hervorzuheben, daß diejenigen Kalke die sich bei der gewöhnlichen herkömmlichen Behandlung schlecht und träge löschen und so mager verhalten, daß sie an der Grenze der Brauchbarkeit stehen, – gerade die geeignetsten für den Selenitmörtel sind.

Zunächst handelt es sich um Feststellung der Erscheinung selbst, welche Gyps auf zu löschenden Kalt hervorbringt.

Gebrannter weißer Marmor, der sich in Wasser geworfen augenblicklich mit zischendem Geräusch wie eine glühende Kohle löscht, mit Gypslösung übergossen, verhielt sich ebenso wie gegen Wasser, es trat weder Verzögerung des Löschens, noch Minderung der Wärmeentwickelung ein.

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Um so entschiedener war die Wirkung auf den Kalk wie er hier in Braunschweig zum Mauern dient, aus dem Muschelkalk von Elm.16) Er sieht im gebrannten Zustand dunkel braungelb aus, ist hart, schwer zu brechen und hinterläßt mit verdünnter Säure gelöst nur einen äußerst unbedeutenden Rückstand. In Wasser gelegt löscht er sich auffallend langsam, bildet aber einen ziemlich fetten weißen Sumpfkalk. Das träge Löschen rührt von einem Gehalt des Kalksteines an Kieselerdeverbindungen und sehr starkem Brennen her. Ein Brocken von diesem Kalke wurde in zwei gleiche Haselnuß große Stücke gebrochen, das eine mit destillirtem Wasser, das andere mit gesättigter Gypslösung übergossen, beide in großem Ueberschuß. Das Stück in destillirtem Wasser kam nach 49 Minuten zum Löschen und zerfiel in einen weißen zarten fetten Brei; die Hälfte in Gypslösung zeigte erst nach 74 Minuten einige Regung; sie zerklüftete unter kaum fühlbarer Wärmeentwickelung langsam und unter Bildung von wenig Schlamm in kleine kantige Brocken, die beim Zerreiben noch Widerstand boten. Die bröckliche Masse hatte, nachdem alles in Ruhe gekommen, ganz die braungelbe Farbe des gebrannten Kalkes behalten. Man konnte den Vorgang nicht mehr Löschen nennen, in dem Sinne den der Maurer damit verbindet. – Als man den braungelben Kalk, um ihn möglichst fein zertheilt zu erhalten, mit Wasser zu zartem Brei löschte, den Brei trocknete und bei dunkler Rothgluth entwässerte, verhielt er sich ganz wie gebrannter Marmor gegen Wasser und Gypslösung, d.h. er löschte sich augenblicklich zu fettem Kalkbrei.

Derselbe gelbbraune Kalk auf's Feinste zerrieben und mit 3 Proc. gebranntem Gyps gemischt, wurde mit dem erforderlichen Zusatz von Wasser zu 2 Centimet. starken Kugeln geformt. Die Kugeln singen nach 5 Minuten an sich zu erwärmen und erhitzten sich alsbald so stark, daß sie unter Ausstoßen von Wasserdampf zu einem gröblichen Mehl zerfielen. Legte man die Kugeln jedoch, so bald sie anfingen warm zu werden, in einen Strom von kaltem Wasser, so wurden sie nach kurzer Zeit fest und erhärteten – also bei fast gänzlichem Abschluß von Kohlensäure – binnen einer Stunde so, daß sie beim Anschlagen bereits einen hellen Ton gaben.

Ein vergleichender Versuch mit Stuccaturgyps, mit todtgebranntem und ungebranntem Gyps (je 5 Grm. mit 100 Grm. gebranntem Kalk von Elm und 60 Grm. Wasser) ergab völlig gleiche Resultate. Der Zustand des Gypses ist mithin für seine Wirkung auf den Kalk gleichgültig |35| und ohne Einfluß, der ungebrannte wirkt ganz ebenso wie der gebrannte.

In den vorhergehenden Versuchen war der Zusatz von Gyps nach den ungefähren Angaben (a. d. a. O.) gegriffen; es handelte sich noch um die genauere Bestimmung der Grenzverhältnisse, unter deren Wirkung die Wirkung des Gypses möglich ist, sowie des Verhältnisses bei welchem sie ihren Höhepunkt erreicht. Zu dem Ende stellte man 14 verschiedene Mischungen von gebranntem Kalk vom Elm her mit gepulvertem Marienglas, in steigenden Quantitäten. Jede Mischung im Gewicht von 20 Grm. mit 12 K. C. Wasser angemacht, wurde mit dem Eintritt eben wahrnehmbarer Erwärmung in einen Strom von kaltem Wasser eingelegt. Folgende sind die Ergebnisse:

Textabbildung Bd. 209, S. 35

Die Proben Nr. 1 bis 6 inclusive blieben im Wasser nach fünf Tagen gleich hart und unverändert. Die folgenden Nr. 7 bis 11 incl. waren mit steigendem Gypsgehalt immer weicher. Wie man sieht, sind 1 1/2 Proc. Gyps vollkommen genügend und entsprechen 2 Proc. schon dem Höhepunkt der Wirkung.

Wie leicht vorauszusehen, ist der Grad der Zertheilung des Kalkes nicht ohne Einfluß, wie folgender Versuch erweist. Drei ganz gleiche Proben aus 10 Grm. Eimer Kalk mit 1,5 Centigrm. gepulvertem Marienglas und der erforderlichen Menge Wasser angemacht, unterschieden sich lediglich in der Feinheit des Kalkes. Die erste Probe enthielt ihn grob zerrieben, die zweite mittelfein, die dritte staubfein. Die erste Probe zog beim Erhärten Risse, und zeigte auf dem Bruche einzelne zu Brei gelöschte |36| Körner, die beiden anderen Proben blieben frei von Rissen, aber die dritte, mit staubfeinem Kalk, erlangte größere Festigkeit als die zweite.

Die Erscheinungen dieser Versuchsreihe waren nicht hervorzurufen, wenn man den Zusatz von Gyps wegließ und statt dessen den Kalk mit bloßer Gypslösung anmachte.

Es sind nun folgende Thatsachen mit den bis dahin angeführten Versuchen festgestellt:

Auf Kalk, der sich im Wasser augenblicklich ablöscht, hat der Gyps keinen Einfluß. Bei langsam löschenden Kalken dagegen, die dem Einfluß des Gypses Zeit lassen, verzögert derselbe das Löschen beträchtlich, bis zum Erlahmen der dabei auftretenden Erscheinungen, sowohl des Aufschwellens als der Wärmeentwickelung. Soweit geht schon die Wirkung einer gesättigten Gypslösung. Bei Zusatz von mehr Gyps als das zum Anmachen des Kalkes nothwendige Wasser zu lösen vermag, knüpft sich an die Abschwächung des Löschens noch eine zweite Erscheinung, nämlich die Fähigkeit des Kalkes zu erhärten und zwar in einer Weise die dem wie gewöhnlich gelöschten Kalk nicht zukommt, nämlich hydraulisch d. i. mit Ausschluß der Kohlensäure unter dem bloßen Einfluß des Wassers. Die Erhärtung erfolgt schon vollkommen bei Zusatz von 1,5 Gew. Th. Gyps auf 100 Gew. Th. Kalk und wird durch Vermehrung des Zusatzes nicht weiter erhöht. Die bindende Kraft, welche der Kalk dabei erlangt, ist so beträchtlich, daß sie selbst durch einen sehr starken Ueberschuß von ungebranntem Gyps – nach der Tabelle S. 35 Nr. 10 und 11 bis 50 und 75 Proc. des Kalkes – noch nicht aufgehoben wird. Der Ueberschuß von Gyps ist hier ein bloßer todter Ballast (wie Sand u. dgl.), von dem der Kalk in Versuch Nr. 10 sein gleiches, in Versuch Nr. 11 mehr als sein 3faches Gewicht gebunden hat. Mit dem Eintreten der Erhärtung, also mit dem ersten Abbinden, tritt noch fühlbare Erwärmung ein. Bei dickeren Massen, zolldicken Kugeln oder zollstarken Platten, steigt die Erwärmung immerhin bis zur Dampfbildung im Inneren und in Folge dessen zum Zerfallen in Körner und Mehl. Durch Einlegen der Masse in kaltes Wasser nach dem Beginn des Abbindens wird die Dampfbildung durch Zerstreuung der Wärme und der Guß am Zerfallen gehindert. Besonders dünne Güsse oder kleinere Stücke behalten ihren Zusammenhang auch ohne Abkühlen durch Wasser.

Die nächste Frage zur Aufklärung des Verhaltens von Kalk und Gyps im Selenitmörtel war die: wird der Gyps von Kalk irgend wie aufgenommen und gebunden? Die folgenden Versuche geben entscheidende Antwort auf die Frage. Sie stützen sich auf die zuletzt mitgetheilte Erfahrung mit dünnen Güssen (zum Zwecke hinreichender Zerstreuung |37| der Wärme) da es für die Sicherheit des Erfolges natürlich wünschenswerth war den Kalk in eine compacte leicht zu behandelnde Masse zu verwandeln.

Man breitete zerriebenen Kalk (vom Elm) in der Dicke eines starken Messerrückens auf Löschpapier aus, legte ein zweites Löschpapier darüber und salzte die Ränder um, so daß ein flaches Säckchen entstand wie zu Kräuterumschlägen. Die Seichtheit der Kalklage sicherte die rasche Zerstreuung der Wärme, sowie die vollkommene Durchdringung mit Flüssigkeit. Solche Säckchen hing man nun in einer gesättigten Gypslösung auf, in welcher zerriebener Gyps bis zur schwach milchigen Beschaffenheit suspendirt war. Nach einiger Zeit trat schwache eben fühlbare Erwärmung ein, das milchige Gypswasser verlor sichtlich an Trübheit, und das Kalkmehl fand sich zuletzt zu einer dünnen ziemlich festen klingenden Platte zusammengewachsen, die beim Brechen mit Hellem Ton knackte und die gelbbraune Farbe des ursprünglichen Kalkes, nur wenig lichter, besaß. Ganz so verhielten sich die Dinge beim Einhängen des Kalksäckchens in filtrirte klare gesättigte Gypslösung, wenn das Gefäß geräumig genug, also hinreichend Gypslösung vorhanden war.

Die Analyse solcher Kalkplatten (24 Stunden in der Gypslösung gelassen, dann herausgenommen und äußerlich zwischen Fließpapier getrocknet) lehrte, daß bei der Erhärtung der Kalk schwefelsauren Kalk aufgenommen und die Lösung solchen verloren hatte. Ein Versuch mit filtrirter gesättigter Gypslösung ergab nämlich:

500 K. C. Kalksulfat
I. Gypslösung vor dem Versuch gaben 0,9996 Grm.
nach 0,9412 „
–––––––––––
Verlust der Lösung 0,0584 Grm.

Der Kalk, wie er zum Versuch gedient, ist an sich nicht frei von Schwefelsäure, denn

II. 3,340 Grm. gaben 0,054 Barytsulfat. Der erhärtete Kalk, aus der Gypslösung
genommen und getrocknet enthielt mehr, denn
III. 3,955 Grm. davon lieferten 0,090 Barytsulfat
davon kommen (nach II) auf eigenen Gehalt 0,064 „
auf Rechnung des aufgenommenen Kalkes daher 0,026 „
entsprechend 0,0155 Grm. Kalksulfat oder 0,392 Proc.

Dieses ist möglicherweise kein reines Resultat, denn die Kalkplatte war beim Herausnehmen mit Flüssigkeit durchtränkt, die vielleicht noch Gyps gelöst enthielt, den man in Abzug zu bringen hat.

Die aus der Lösung herausgenommene Kalkplatte (etwa 20 Grm. im Gewicht) hatte 47,45 Proc. Wasser verloren; auf die untersuchte |38| Menge Kalk = 3,955 Grm. kommen also 1,877 Grm. Wasser. Nimmt man den äußersten aber sehr unwahrscheinlichen Fall an, das in der Platte enthaltene Wasser sey am Schluß des Versuches noch gesättigt gewesen, so würden jene 1,877 Grm. Wasser (nach I) enthalten 0,0037 Kalksulfat.

Es waren (nach III) im Kalk gefunden 0,0155 Grm.
davon ab in der Lösung enthalten 0,0037 Grm.
––––––––––
bleiben im geringsten Fall aufgenommen 0,0118 Grm.

Kalksulfat, entsprechend 0,297 Proc.

Zweiter Versuch mit Gypsmilch in sonst gleicher Behandlung:

2,193 Grm. erhärteter getrockneter Kalk lieferten
0,059 Grm. Barytsulfat;
abgezogen davon 0,0355 „ „ aus dem Kalk an sich,
––––––––––––––––
bleiben 0,0235 Grm. Barytsulfat durch Aufnahme,
entsprechend 0,0137 Grm. Kalksulfat auf 2,193 Grm. Kalk.

Nach dem Trockenverlust des erhärteten Kalkes = 46,79 Proc. kommen auf 2,193 Grm. Kalk 1,03 Grm. Wasser (als gesättigte Lösung angenommen) mit 0,0021 Grm. Kalksulfat. Es waren daher im geringsten Fall aufgenommen 0,0137 minus 0,0021 = 0,0116 Grm. Kalksulfat, entsprechend 0,529 Proc.

In gesättigte Gypslösung eingetragener gepulverter Kalk vom Elm behielt nach der Reaction d.h. nach eingetretener Erwärmung und starker Volumvermehrung seine braungelbe Farbe bei und gab auf einem Filter ausgewaschen fortwährend Reaction auf Chlorbarium. Durch fortgesetztes Auswaschen konnte ihm alles Kalksulfat vollständig wieder entzogen werden.

Das empirische Ergebniß der aufgeführten Versuche schließt sich nun in folgenden Thatsachen zusammen:

Der gebrannte Kalk entzieht der Gypslösung – unter mäßiger Erwärmung, Zusammenhang seiner Theile mit ziemlicher Erhärtung und Beibehaltung seiner Farbe – einige Tausendel seines Gewichtes an Kalksulfat; die Menge des aufgenommenen Kalksulfates steigt und fällt mit dem Vorrath an Kalksulfat in der umgebenden Flüssigkeit: sie betrug bei Gypsmilch 1,8mal soviel, als bei Anwendung bloßer gesättigter Gypslösung; der Kalk gibt endlich das aufgenommene Sulfat an einen Ueberschuß von Wasser wieder vollständig ab. Der Kalk erschöpft die Gypslösung bei weitem nicht, er entzieht vielmehr von dem darin vorhandenen Kalksulfat nur einen sehr kleinen Theil, nach (I) aus der gesättigten filtrirten Lösung von 100 Gew. Theilen Sulfat nur 6 Proc., während 94 Proc. gelöst blieben. Der geringe Betrag des vom Kalt aufgenommenen |39| Sulfates ist demnach in keiner Weise eine Folge von Mangel an solchem in der umgebenden Lösung, sondern in der Natur der Erscheinung selbst begründet.

Die durch den Versuch gegebenen Thatsachen gleichen einer chemischen Verbindung, etwa der Bildung von einem basischen Kalksulfat, so wenig wie möglich. Schon das Schwanken der Menge des aufgenommenen Kalksulfates je nach dem Gehalt der Lösung spricht entschieden dagegen, nicht minder der geringfügige Betrag. In der That beträgt das aus filtrirter gesättigter Gypslösung aufgenommene Kalksulfat nur 1/830 Atom, bei Gypsmilch 1/450 Atom des Kalkes; auch wenn man den gesammten Gehalt des erhärteten Kalkes an Kalksulfat (ursprünglich vorhanden und aufgenommen) in Rechnung nimmt, so kommt immer nur 1/176 Atom heraus.17)

Um so ausgeprägter haben dagegen die Erscheinungen den Charakter eines physikalischen Vorganges, einer Absorption durch Flächenanziehung. Der Mangel eines irgend annehmbaren Atomverhältnisses, die kleine und schwankende Menge des Gypses, namentlich aber ihre Abhängigkeit von der Concentration der Lösung, d.h. dem jeweiligen Verhältniß von Wasser und Kalk sind ebenso viele Beweise, daß man mit derselben Absorptionskraft hier zu thun hat, die eine so große Rolle in der Beziehung des Ackerbodens zu Salzlösungen spielt, die das Auswaschen von Niederschlägen so sehr erschwert und in tausend anderen Fällen sich geltend macht.

Während man von der chemischen Affinität aus nur schwerer begreift, warum der Gyps auf den kräftigsten Kalk gar nicht, auf den schwach löschenden stark einwirkt, steht diese scheinbare Anomalie bei den Absorptionserscheinungen durch Flächenanziehung als eine natürliche Consequenz da. Die Flächenanziehung kann nur allmählich wirken, nicht plötzlich; der Kalk welcher den Gyps auf sich verdichtet, wie die spinnbare Faser den Farbstoff, kann sich nur in dem Maaße damit sättigen als immer neue Antheile der Lösung an ihn herankommen; er bedarf dazu Zeit, nicht Secunden, sondern Minuten. Ein hitzigerer Kalk löscht sich augenblicklich mit dem Wasser ehe er Zeit findet zur Absorption des |40| Gypses; ein matter Kalk dagegen hat reichlich dazu Zeit, ehe die Erscheinungen des Löschens sich geltend machen.

In allen Fällen der Absorption durch Flächenanziehung befindet sich der leidende Körper (hier der Gyps) zwischen zwei entgegengesetzten physikalischen Thätigkeiten; zwischen einem festen Körper der ihn auf sich niederzuschlagen (hier der Kalk) und einer Flüssigkeit (hier das Wasser) welche ihn in Lösung zu halten strebt. Die Größe der wirksamen Oberfläche des festen Körpers bestimmt die niederschlagende Kraft dieses; für die Flüssigkeit ist ihre Quantität das Maaß der lösenden Kraft. Jeder von den widerstreitenden Theilen macht sein Recht nach Maßgabe dieser Bedingungen geltend, es wird jederzeit der leidende Körper zum Theil niedergeschlagen, zum Theil gelöst bleiben; die Dinge ordnen sich zu einem labilen Gleichgewicht. Nur wenn der feste Körper weit überwiegt wird die Quantität des Gelöstbleibenden verschwindend klein, ebenso bei einem großen Ueberschuß des Lösungsmittels, die Quantität des Niedergeschlagenen. Wenn der absorbirende Körper unter ihm günstigen Verhältnissen zur Sättigung gekommen ist und das Lösungsmittel wird nachträglich vermehrt (wie beim Auswaschen), so muß er von dem Aufgenommenen entsprechend wieder hergeben, bei dauernder Vermehrung oder Erneuerung des Lösungsmittels bis zur Erschöpfung. In völliger Uebereinstimmung mit diesen Gesetzen steht das Verhalten des gebrannten Kalkes zur Gypslösung, er absorbirt soviel, als ihm die lösende Kraft des Wassers zugesteht und gibt nach Umständen das Aufgenommene wieder ab durch Auswaschen. Ist, wie bei dem Selenitmörtel neben der Gypslösung noch überschüssiger Gyps vorhanden, so wird diese Lösung was sie an den Kalk verliert wieder aufnehmen, die Concentration der Lösung ergänzt sich und indem sie dieses thut bietet sie dem Kalk keinen steigenden Widerstand, wie die bloße Lösung, sie gestattet dem Kalk vollständiger seine Physikalische Anziehung zum Gyps zu befriedigen. Die Anziehung kommt in diesem Falle zum Abschluß, nicht dadurch daß die lösende Kraft des vorhandenen Wassers ihr das Gleichgewicht hält, sondern dadurch daß die gesammte Oberfläche aller Kalktheilchen durch den niedergeschlagenen Gyps in den Zustand der Unwirksamkeit versetzt wird. Der Ausgangspunkt der eigenthümlichen Wirkung des Gypses ist, wie man sieht, die Flächenanziehung des Kalkes; indem sie sich bethätigt, überzieht sich der Kalk in allen seinen Theilen mit Gyps und zwar mit Gyps der eben aus Gründen seiner Niederschlagung in der umgebenden Flüssigkeit gänzlich unlöslich ist. Die Theilchen des Kaltes sind unter diesen Umständen wie mit einem Firniß überzogen; aber einem Firniß der den Zutritt des Wassers zu dem eingeschlossenen Kalk zwar bedeutend |41| erschwert, jedoch ohne ihn, wie die Natur des Gypses dieß mit sich bringt, gänzlich abzuschneiden. Unter dieser Bedingung erfolgt nun der zweite Act des Vorganges, macht sich die Affinität des Kalkes zum Wasser geltend, tritt die Bildung von Kalkhydrat ein. Das wesentliche dabei ist, daß sie in Folge der beschränkten Berührung zwischen Kalk und Wasser sich nur allmählich und langsam vollziehen kann. Diese verlangsamte Bindung des Wassers hat ihr Spiegelbild in einer entsprechend verlangsamten Entbindung der freiwerdenden Wärme. In der That wird die Wärme nur so allmählich frei, daß der größte Theil in derselben Zeit zerstreut wird; es kommt zu einer noch fühlbareren Wärmeentwickelung, die aber zu einer stürmischen Dampfbildung des eingesaugten Wassers entfernt nicht zureicht. Der Kalk wird zu Hydrat, aber ohne sich dabei, im Sinn des Maurers, zu löschen.

Gebrannter Kalk, so langsam Hydratwasser aufnehmend, daß keine Dampfbildung dabei möglich ist, verhält sich hydraulisch, wie denn auch im Einklang mit bei früheren Gelegenheiten geführten Nachweisen18) in den oben mitgetheilten Versuchen geschehen, wo der Kalk ohne irgend Mitwirkung von Kohlensäure zu festen klingenden Platten erstarrt. Damit ist die Erklärung des Verhaltens des Selenitmörtels bei ihrem Hauptschluß angelangt:

der gewöhnliche fettlöschende Kalk wird durch Absorption des gelösten Gypses auf dem Wege der Flächenanziehung hydraulisch,

mit der Einschränkung jedoch, daß der Kalk hinreichend langsam löscht, um der Flächenanziehung Zeit zu gewähren; wie denn auch die englischen Berichte betonen, daß der zu Luftmörtel schlechteste träge löschende Kalk gerade für den Selenitmörtel der beste sey. Ein Selenitmörtel in der nachher zu beschreibenden Weise aus Elmkalk und viel Sand dargestellt, frisch unter eine mit Natronlauge abgesperrte Glocke gebracht, wo er also weder austrocknen, noch Kohlensäure anziehen konnte, band ebenso und in derselben Zeit ab, wie die gleichnamigen Proben in der Luft. Mörtel aus demselben Kalk zu Brei gelöscht, wie ihn die Maurer machen, thut dieß bekanntlich nicht. Während bei der Erhärtung des Luftmörtels nur ein wesentliches Moment thätig ist, die Anziehung der Kohlensäure, beruht die Erhärtung des Selenitmörtels auf zwei Hauptmomenten: auf der Hydraulicität des Kalkes und auf der nachfolgenden Anziehung von Kohlensäure. Es liegt auf der Hand, daß die bindende Kraft des mit Gyps behandelten Kalkes aus diesem Grunde weiter reicht, |42| als die des bloßen Luftkalkes. Neben und mit diesen Hauptmomenten üben aber auch gewisse secundäre einen ganz besonderen Einfluß.

Ein ganz träge löschender Kalk, wie der zu den Versuchen gebrauchte vom Elm, in Stücken mit Gypslösung übergossen, zerfällt lediglich in Körner. Als feinzerriebenes Pulver mit Gypslösung übergossen, bildet er einen dünnen wässerigen Schlamm, der nach einer Viertelstunde nachdickt, eine starke Rahmconsistenz annimmt. Sie bezeichnet den Punkt, wo sich die hydraulische Eigenschaft eben beginnt geltend zu machen. In diesem Zustande ist der Kalk immerhin so fein zertheilt, daß man zwischen den Fingerspitzen nicht mehr das geringste Korn fühlt, – aber keineswegs fein genug, um einen weißen Kalkbrei zu bilden, er behält unverändert die gelbbraune Farbe. Darin liegt der schärfste Beweis, daß solcher mit Gyps behandelte Kalk niemals jenen äußersten Grad der Zertheilung annimmt, wie beim gewöhnlichen Löschen im Wasser.

Eben darauf, auf den richtigen Grad der Zertheilung kommt es nun an: der Kalk zu Selenitmörtel muß einen zarten Schlamm bilden, aber nicht bis zu dem Grade wie der in Wasser gelöschte. Der zu weißem Brei gelöschte Kalk ist natürlich leichter als jeder andere in einem großen Zusatz von Sand zu vertheilen, aber er hat bei der zu weit gehenden Feinheit der Partikeln und ihrer sperrigen Lage nicht mehr Körper genug, um die Sandkörner zu verkitten; seine Theilchen sind zu lose und locker, um nach dem Verdunsten des Wassers einen hinreichend derben Verband in den Zwischenräumen der Sandkörner zu hinterlassen. Im Gegensatz dazu steht der gelbe Kalkbrei mittelst Gypslösung bereitet; er ist oben noch hinreichend fein um sich auch in einem sehr starken Zusatz von Sand noch vollkommnen und gleichmäßig zu vertheilen, während er doch Körper genug besitzt, um die Sandkörner fest zu verkitten. Bei dem gelben Kalke findet diese Verkittung sofort durch hydraulische Bindung statt; bei dem weißen Kalkbrei kann sie erst spät, erst nach und nach mit dem Austrocknen und Anziehen der Kohlensäure erfolgen.

Gewiß gibt es kein besseres Mittel, um einem kalkhaltigen Mörtel Festigkeit und Härte zu geben, als die Aufnahme von Kohlensäure, aber ihre Wirkung ist nur allzu abhängig von der Dichte des Kalkhydrates, welches sie in Carbonat umwandeln soll. Künstliche Steine, wie man sie gegenwärtig aus viel Sand und wenig Kalk fabricirt, nehmen eine große Härte und Festigkeit an, aber sie werden auch in Formen geschlagen oder gepreßt, also die Kalkeinlagerung zwischen den Sandkörnern gedichtet. Ohne die vorhergegangene Pressung ist die Wirkung der Kohlensäure matt und unvollkommen. Den Unterschied in der Dichte des mit Gypslösung behandelten Kalkes und des wie gewöhnlich gelöschten |43| Kalkes,19) veranschaulicht am besten der Vergleich des Volums mit dem Gewichte. Der gelöschte Kalk gibt nach dem Trocknen eine durch bloße Adhäsion der Theilchen, der mit Gyps behandelte Kalk eine durch hydraulische Bindung zusammenhängende Masse. Indem man aus jeder dieser trockenen Massen einen regelmäßigen geradflächigen Körper schnitt, konnte man den Inhalt bequem messen und mit dem Gewichte vergleichen. So ergab sich

Das zugeschnittene Stück
Behandelt mit enthielt: wog:
a) Wasser 0,408 K. C. 0,232 Grm.
b) Gypslösung 0,240 K. C. 0,338 Grm.

Es wiegt mithin 1 Kub. Cent. Kalkmasse

a) 0,569 Grm., b) 1,408 Grm.

oder der letztere (mit Gyps behandelte) 2,48 mal mehr als der erstere. Dieser Unterschied ist lediglich ein Ausdruck des lockeren Gefüges; bei a sind die Zwischenräume der Kalktheilchen so viel größer, sonst nichts. Denn das spec. Gewicht der zu Pulver zerriebenen Kalkmassen ist wenig verschieden, bei a) 2,6, bei b) 2,520) also im Grunde gleich und nur durch mehr oder weniger aufgenommene Kohlensäure, ungleiche Benetzbarkeit etwas abweichend gefunden.

Die Ueberlegenheit des Selenitmörtels hat nach den mitgetheilten Beobachtungen nichts Auffallendes. Ebenso einleuchtend sind die praktischen Winke in den verschiedenen Berichten. Die Wahl des Kalkes, der sich nicht rasch löschen darf, scheint die Hauptsache. Für die Zubereitung dürfte das Mischen von Hand mit der Krücke in den wenigsten Fällen genügen, die Mörtelmühle kaum entbehrlich seyn. Nur über die Frage, wie viel Sand der mit Gyps behandelte Kalk wirklich zu binden vermag, wie viel Sand ihm zweckmäßig zuzusetzen sey, sind die Angaben der englischen Quellen viel zu unbestimmt. Die darin gebrauchten Ausdrücke parts und measures ohne nähere Erklärung geben keinen festen Anhaltspunkt für das Verhältniß von Kalk zu Sand, vor allen Dingen schon darum nicht weil man nicht ersieht in welchem Zustande der Kalk gemeint ist. Eben darauf kommt aber Alles an, und die Unbestimmtheit |44| der englischen Angaben ist geradezu verwirrend, weil sie dem sehr verschiedenen Verhalten des Kalkes keine Rechnung trägt, je nachdem man Gyps beim Löschen zusetzt oder nicht. Versuche über die beste Vorschrift zu Selenitmörtel und seinen Werth gegenüber dem Luftmörtel, gehören zwar mehr auf den Bauplatz als in das chemische Laboratorium, doch werden folgende Thatsachen den Praktikern als Grundlage für Versuche wohl nicht unwillkommen seyn.

In der Praxis bestimmt sich herkömmlicherweise der Versatz des Mörtels mit Sand nach Raumtheilen des zu Brei gelöschten Kalkes. Nun gibt aber dieselbe Gewichtsmenge gebrannter Kalk sehr ungleiche Volume Kalkbrei, je nachdem der Kalk mit oder ohne Gyps gelöscht wird. Der mehrerwähnte gelbbraune Kalk vom Elm, der als Beispiel hierfür dienen mag, wie gewöhnlich mit bloßem Wasser gelöscht (a) gibt sehr nahe das gleiche Volum steifen, eben nicht mehr flüssigen weißen Breies, wie der eingesumpfte Kalk der Maurer; mit Gyps wohl zusammengerieben und mit Gypslösung angemacht ein weit geringeres Volum gelben Brei und zwar am wenigsten bei eben zureichender Menge der Flüssigkeit (b), etwas mehr bei Ueberschuß von Flüssigkeit (c). Es gaben in der That 100 Gramme gebrannter Kalk vom Elm

a) mit 300 K. C. destillirtem Wasser 320 K. C.
b) mit 200 K. C. Gypslösung 165 K. C.
c) mit Ueberschuß von Gypslösung 240 K. C.

steifen Brei. Oder was dasselbe besagt, 100 Kub. Centim. Kalkbrei entsprechen nach

a. b. c
31,2 Grm. 60,6 Grm. 41,7 Grm.

trockenem gebranntem Kalk. Man kommt demnach, was Verbrauch oder Ersparniß an Kalt anbelangt, zu ganz falschen Schlüssen, wenn man den Verbrauch an Kalk lediglich nach den Volumen Sand bemißt, die 1 Volumen Kalkbrei der einen oder anderen Art bindet. Gesetzt, der mit Wasser gelöschte Kalk (a) hätte in einem Versuch 2 Volumina, der mit Gyps behandelte (c) 4 Volumina Sand gebunden, so hat man in dem ersten Fall nicht etwa doppelt so viel, sondern nur anderthalbmal so viel Kalk gebraucht, als im letzteren, wie sogleich in die Augen springt, wenn man statt des Volums Kalkbrei sein Aequivalent an gebranntem Kalk setzt; denn ein und dasselbe Volum Kalkbrei (a) entspricht 31,2 Gew. Th. und Kalkbrei (c) 41,7 Gewichtstheilen gebranntem Kalk; es verhält sich der Verbrauch an Kalk also bei (c) wie 41,7 Gew. Th. zu |45| 4 Volumen Sand, oder 41,7/2 = 20,8 Gew. Th. zu 2 Volumen. Um gleichviel, nämlich 2 Raumtheile Sand zu binden, sind mit einem Worte verbraucht: bei (a) 31,2 bei (c) 20,8 Gew. Th. Kalk oder bei (a) 1/2 mal mehr, nicht doppelt so viel. – Nach Versuchen im Kleinen bindet der gelbe Kalk zu Selenitmörtel angemacht auf 1 Volum Brei 4 bis 5 Volume feinen Sand noch gut, besser wenn ein Theil des Sandes grobkörnig ist oder durch Grand ersetzt wird. Selbstverständlich spricht die Natur des Kalkes und die Beschaffenheit des Sandes sehr wesentlich dabei mit und sind die besten Verhältnisse für den concreten Fall jedesmal besonders zu ermitteln. Allgemein und jederzeit geltende Bedingungen sind aber: langsam löschender Kalk, längere Einwirkung des Gypses vor dem Zusatz des Sandes und längere Einwirkung der Feuchtigkeit. Wie schon erwähnt, binden alle Selenitmörtel auch unter einer mit Wasser gesperrten Glocke ab, aber ihre eigentliche Festigkeit erhalten sie erst mit Aufnahme von Kohlensäure.

Schließlich mag noch darauf hingewiesen werden, daß das Verhalten des mit Gyps behandelten Kalkes auch die Erklärung einer längst bekannten auf den ersten Anlauf aber etwas paradoxen Erscheinung enthält, der Erscheinung nämlich, daß manche Kalke augenblicklich, andere nach Minuten und Viertelstunden erst im Wasser zum Löschen kommen. Sehr reine Kalke, wie die aus Marmor, auch bei noch so hoher Temperatur gebrannt, löschen sich sofort; nur wenn fremde Gemengtheile vorhanden sind, findet Verzögerung des Löschens statt, indem diese Beimengungen ähnlich wie Gyps wirken. Bei sehr langsam löschenden Kalken läßt sich oft beobachten, daß sie zerrieben und mit nicht zu viel Wasser versetzt, erst hydraulisch abbinden und nachträglich wieder zerfallen und sich löschen.

|31|

Polytechn. Journal, 1371, Bd. CCII S. 52.

|32|

Engineer vom 13. September 1872.

|33|

Scientific American, August und December 1871;

Engineer, December 1871;

Engineering and Mining Journal, Januar 1871

|33|

Es verdient angemerkt zu werden, daß Hr. F. Schwärzler, Bijouterie-Fabrikant in Bregenz, schon im Jahr 1865, also vor G. Scott, auf diese Wirkung des Gypses gegen Kalk auf nassem Wege gekommen ist. Es geschah dieß bei Gelegenheit von unveröffentlicht gebliebenen Versuchen künstliche lithographische Steine zumachen.

|34|

Eine waldige Höhe in der Nähe.

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Gegenüber diesem Mißverhältniß einer vermutheten chemischen Wirkung des Gypses hat man gelegentlich (in den englischen Berichten über den Selenitic mortar) der Vorstellung Raum gegeben, die kleine Menge aufgenommenen Gypses äußere zuerst ihre chemische Wirkung an den oberflächlichen Schichten des Kalkes, sie wandere nach vollbrachter Wirkung auf die nächste tiefere Schichte, mache auch auf diese ihren chemischen Einfluß geltend, und so fort bis in den Mittelpunkt. Diese Idee, wornach die Wirkung des Gypses in einer Art von Cementation zu suchen wäre, finde: keinen Boden in den Versuchen.

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Polytechn. Journal 1871, Bd. CCII S. 523.

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Auf diesen Unterschied, als einen wesentlichen Punkt hat schon Abel in seinem Berichte (Engineer vom 13. September 1872) klar und bestimmt hingewiesen, wo es am Schlusse heißt: die größere Festigkeit des Selenitmörtels is probably in great measure, if noth wholly, due to the greater density of the selenitic compound. In the act of slacking grey lime for instance doubles its volume and its hydrated paste has double the bulk of a mixture of selenitic lime and water. Wie oben nachgewiesen, ist die Dichte des letzteren noch mehr als das Doppelte.

|43|

Durch Wiegen in Alkohol bestimmt.

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