Titel: Bischof, pyrometrische und analytische Untersuchung eines gelben und rothen Ziegellehmes.
Autor: Bischof, Carl
Fundstelle: 1874, Band 211, Nr. XXIII. (S. 128–133)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj211/ar211023

XXIII. Pyrometrische und analytische Untersuchung eines gelben und rothen Ziegellehmes; von Dr. Carl Bischof.35)

Beide Lehme kommen vor bei Mögeldorf in Bayern.

Der gelbe gibt gute Ziegelsteine, die im Ziegelofen nicht schmelzen; nur haben dieselben die sonst beliebte, rothe Farbe nicht und sind auch nicht genügend wetterbeständig.

Der rothe ist von schöner Farbe; jedoch ist er zu kurz, reißt und schmilzt leicht im Ofen.

Wird hingegen der rothe Lehm mit einem Theile des gelben innig vermengt und dazu noch etwas Sand gesetzt, so wird ein Fabricat erzielt, das allen Anforderungen, die an einen guten Ziegelstein gestellt werden, entspricht.

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Gelber Lehm.

Der gelbe Lehm besteht aus kleineren und größeren zusammengeballten Knollen und nur wenig zu Erde zerfallenem Pulver. Einzelne gröbere Steinstückchen, stark eisenhaltige nebst Wurzelfasern und Holztheilen sind zu bemerken. Beim Zerdrücken und Sieben bleiben als Rückstand Quarzkörner.

Aus circa 30 Pfund des Lehmes eine Durchschnittsprobe sorgfältig dargestellt durch Zerdrücken und Zerreiben der Masse, und Sieben durch ein Sieb, dessen Maschenweite 1 1/2 Millimeter, und davon eine Probe auf einfache Weise geschlämmt durch Aufbuttern des mittelst Wassers längere Zeit eingeweichten Lehmes in einem Becherglase von 15 Centimet. Höhe, alsdann Stehenlassen Anfangs drei und später zwei Minuten und Abgießen der Trübe, so lange dieselbe noch in merklicher Weise sich zeigte, wurde gefunden:

Von 100 Gewichtstheilen des Durchschnittspulvers gingen 87,51 über, und blieb ein Schlämmrückstand von 12,49 Proc.

Letzterer enthält gelben Sand mit zahlreichen gröberen, meist abgerundeten, klaren Quarzkörnchen von der Größe der Siebmaschen; dunkelgefärbte, sonstige Mineraltrümmer sind nur wenige zu bemerken, wie einzelne Glimmerblättchen.

Das Uebergeschlämmte bildet nach Absonderung einer kleinen Menge schwimmender Holztheile eine hellgelbe, sehr zarte Masse, die kaum knirscht beim Reiben in der Achatschale.

Das Bindevermögen obiger Durchschnittsprobe bestimmt, ist = 4, d.h. kein großes; das des übergeschlämmten Lehmes ist = 5 – 6, d.h. ein gesteigertes, mittleres.

Rother Lehm.

Dagegen wird der rothe Lehm aus häufigen mehr oder weniger zersetzten Gesteintheilen, die größtentheils noch eine deutliche Structur zeigen, gebildet und aus noch weniger zu Erde zerfallenem Pulver.

Die größeren und derberen Gesteinstücke sind theils stark eisenhaltige, rothe, theils bunte Schiefer, und sind die kleineren, doch selteneren von heller Farbe und sandsteinartig. Wurzelfasern oder Holztheile sind fast nicht aufzufinden, und beim Zerkleinern und Sieben machen sich merklich weniger Quarzkörnchen geltend.

Eine Durchschnittsprobe ebenso dargestellt und dieselbe gesiebt und geschlämmt wie oben:

gingen von 100 Gewichtstheilen 89,12 über, und betrug der Schlämmrückstand 10,88 Proc.

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Der Letztere besteht aus einem rothen Sande, in dem neben wesentlich weniger klaren Quarzkörnchen stark eisenhaltige Gesteintrümmer in reichlicher Menge sich befinden. Während bei dem gelben Lehm die fremdartigen Gesteintheile nur in geringer Menge vorhanden sind, sind sie hier vorwiegend.

Das Uebergeschlämmte bildet nach Absonderung der höchst wenigen schwimmenden Holztheile eine hellrothe, feine Masse, die etwas mehr knirscht. Das Bindevermögen der bezeichneten Durchschnittsprobe ist = 6, d.h. ein größeres, mittleres. Das Bindevermögen des Uebergeschlämmten ist = 8 – 9, d.h. ein großes, wie es bei fetten Thonen sich findet.

Pyrometrisches Verhalten.

Beide Lehme schmelzen bereits, sobald sie einer Temperatur unterworfen werden, welche die Schmelzhitze des Gußeisens überschreitet. In einem geringeren Hitzegrade ist der rothe Lehm weit leichter schmelzbar als der gelbe.

Setzt man die aus beiden Lehmen sorgsam dargestellten Durchschnittsmengen einer die dunkle Rothglühhitze überschreitenden und der hellen sich nähernden Temperatur aus, so hat:

die Probe des gelben Lehmes ihre Form noch völlig erhalten, ist noch kantig; der ziemlich dichte Bruch läßt reichlich Quarzkörner erkennen.

Dagegen die Probe des rothen Lehmes:

ist stark aufgebläht, die Cylindergestalt ist kugelförmig geworden; der Bruch zeigt eine meist homogene, löcherig-höhlige, schaumartige Masse.

Die rothen, eisenhaltigen Schieferstücke, aus dem rochen Lehm für sich abgesondert, verhalten sich ebenso geglüht:

noch stärker erweicht; während die in dem Lehme vorkommenden helleren Massen, namentlich die kieseligen Gesteinstücke, nicht irgend welche Zeichen einer Schmelzung verrathen.

Werden daher die rothen, meist größeren eisenhaltigen Schieferstücke aus dem rothen Lehm durch ein Sieb abgeschieden:

so wird alsdann eine Masse erhalten, die etwas heller von Farbe, aber merklich strengflüssiger ist, als die oben bezeichnete Durchschnittsmenge.

Gleichzeitig gewinnt auch noch die so von den unzerfallenen Mineralbestandtheilen mehr befreite und daher relativ, hinsichtlich völliger zersetzten Materiales, angereicherte Masse an Bindevermögen oder Plasticität.

Ganz anders ungünstig verhält sich der rothe Lehm, wenn er wie |131| oben angegeben, geschlämmt wird. Nicht nur das Uebergeschlämmte ist alsdann leichtflüssiger wie das Material als Ganzes, sondern auch der Schlämmrückstand ist weniger strengflüssig, wenigstens zum Theil.

Ersteres bläht sich in der bezeichneten hellen Rothglühhitze:

bienenzellenförmig auf, und letzterer zerfließt bis auf einzelne erhaltene Körner zu einem dunkelgrünen Glase.

Dagegen zerfällt der gelbe Lehm durch Schlämmen in ein, wenn auch nicht schwerschmelzbares, so doch noch immer die Form erhaltendes, übergeschlämmtes Material, aber in einen weit strengflüssigeren Rückstand mit völlig unschmelzbaren Quarzkörnern, die nur durch einen geringen Schmelz mit einander verkittet sind.

Chemische Analyse.

In 100 Theilen der bei 100° getrockneten Durchschnittsmengen wurde gefunden:

Gelber Lehm: Rother Lehm:
Kieselsäure 82,04 65,93
Thonerde 9,95 12,52
Magnesia
Kalk
Eisenoxyd
Alkalien
0,64
0,75
3,06
Spur


4,45
2,74
3,36
4,57
Spur


10,67
Glühverlust 3,67 11,13
–––––– ––––––
100,11 100,25

Eine sehr beträchtliche analytische Differenz zwischen den beiden Lehmen fällt sofort in die Augen, besonders wenn man die Kieselsäure, Flußmittel und auch genau genommen die Thonerde in ihren Verhältnissen unter sich betrachtet. Die berechnete chemische Zusammensetzung gibt:

1,43 (Al²O³ 9,44 SiO³) 0,66 (Al²O³ 6,03 SiO³)
+ RO + RO

oder der daraus in der früher beschriebenen Weise abgeleitete Feuerfestigkeitsquotient weist einen ächten Bruch auf, womit sich um so mehr, je kleiner derselbe, die Verhältnisse als vollständig veränderte darstellen. Die Thonerde, bezogen auf die Flußmittel, ist geringer, als die Kieselsäure auf die Thonerde bezogen, d.h. wir haben es mit einer Umkehr von den Beziehungen zu thun, wie sie bei den feuerfesten Thonen maaßgebend, oder was dasselbe sagen will, kein feuerfestes, sondern ein wesentlich leichter schmelzbares Material liegt uns vor.

Beide Lehme schmelzen in einer Temperatur, welche zur Bildung saurer Silicatverbindungen nicht mehr hinreicht, und in welcher beigemengte |132| und gar reichlich überschüssig beigemengte Kieselsäure vollends nicht mehr zur Schmelzung kommt, und in der daher die Kieselsäure nicht wie dort in der Regel flußbefördernd, sondern im Gegentheil, wie jeder unschmelzbare Körper, als Erhöhungsmittel der Schwerschmelzbarkeit auftritt. Damit ist die Kieselsäure in den vorliegenden Fällen entscheidend und nicht die Thonerde, ja in entgegengesetzter Weise eine relativ größere Menge der letzteren sättigt um so mehr Kieselsäure und beeinträchtigt damit die bezeichnete Erhöhung der Schwerschmelzbarkeit. Die größere Thonerdemenge befördert daher hier die Schmelzbarkeit, d.h. sie ist von entgegengesetzter Wirkung wie bei den feuerfesten Thonen – welche wenn bei diesen als positiver Factor, bei den leichtflüssigeren, wie den vorliegenden Lehmen, als negativer zu bezeichnen.

Betrachten wir aus dem bezeichneten Gesichtspunkte die beiden Analysen, so ist, vorerst der einfacheren Anschauungsweise wegen, angenommen, die Thonerdemengen seyen einander gleich gefunden, leicht einleuchtend, daß der gelbe Lehm wesentlich strengflüssiger seyn muß, als der rothe.

Bei ersterem haben wir bei einem weit größeren Gehalte von Kieselsäure einen bedeutend geringeren an Flußmittel (auf 82,04 Kieselsäure 4,45 Flußmittel); während bei letzterem um so evidenter das bedeutend ungünstigere Verhältniß (auf 65,93 Kieselsäure 10,67 Flußmittel) vor Augen tritt. Ferner kommt dann noch, die gefundenen Verhältnisse schärfer gegen einander abgemessen, das dritte Moment hinzu, daß sich bei dem gelben Lehm weniger Thonerde (9,95) als bei dem rothen (12,52) findet.

Die gefundene entscheidende Wirksamkeit der Kieselsäure bezieht sich sowohl auf deren Verhältniß zu den Flußmitteln, als zur Thonerde.

Das Verhältniß zu den Flußmitteln als Einheit ist bereits mittelst der Formel in der Zahl innerhalb der Klammer ausgedrückt und gibt, für sich betrachtet, bereits einen Maaßstab. Das zur Thonerde, und zwar in gleichzeitiger Beziehung zu den Flußmitteln, ist in einem Zahlenwerthe entweder durch Multiplication oder Division zum Ausdruck zu bringen.

Die unmittelbaren pyrometrischen Resultate geben darin einen gewissen Anhalt relativer Schätzung.

Einer solchen am entsprechendsten ergibt sich ein maaßgebender Werth, wenn die Thonerdezahl, sobald sie unter 1 als Multiplicator und sobald sie über 1 beträgt, als Divisor in Rechnung gesetzt wird. Es erklärt sich diese Verschiedenheit sehr einfach aus der progressiv zunehmenden |133| pyrometrischen Wirksamkeit der Thonerde mit deren größeren Menge, weßhalb alsdann die ausgeführte Division die verhältnißmäßig weit kleinere Maaßzahl liefert.

Führen wir diese Rechnung aus, so resultirt für den gelben Lehm 9,44 : 1,43 die Zahl 6,60 und für den rothen 6,03 × 0,66 = 3,98, womit der pyrometrische Abstand, wie ihn der directe Versuch ganz evident zwischen beiden Materialien zeigt, ausgedrückt ist, indem die höhere Zahl auch die höhere Schwerschmelzbarkeit bezeichnet, wie umgekehrt.36)

Wir ersehen somit, daß in den Fällen, wo die in der beschriebenen Weise ausgeführte Quotientberechnung keine ganze Zahl mehr gibt, oder der vorliegende Divisor größer als der Dividend, sich damit ganz folgerichtig die Verhältnisse für Kieselsäure und Thonerde umkehren, daß alsdann mit Rücksicht auf den weit niedrigeren Schmelzpunkt nicht mehr die Thonerde, sondern die Kieselsäure der bestimmende Factor, ja daß damit die Wirksamkeit der Thonerde von negativer Bedeutung wird.

Wiesbaden, im November 1873.

Vom Verf. aus dem Notizblatt des deutschen Vereines für Fabrication von Ziegeln, Thonwaaren, Kalk und Cement, 1873 S. 305 mitgetheilt.

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Consequent ergibt sich diese Umkehr der Verhältnisse mit der herabgeminderten Temperatur, und ist diese in den Vordergrund zu stellen, und nicht wie früher an der höheren Prüfungstemperatur festhaltend, ein umgekehrter Werth der erhaltenen Feuerfestigkeitsquotienten als Maaß anzunehmen. Eine andere Berechnungsweise, wie angegeben, ist alsdann am Platze. Man s. polytechn. Journal Bd. CCIV S. 148.

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