Titel: Aigner, über die Fabrikation des Cementes und Herstellung von Cementröhren.
Autor: Aigner, Aug.
Fundstelle: 1875, Band 215 (S. 420–427)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj215/ar215110

Die Fabrikation des Cementes und dessen Anwendung für Soolenleitungen in Ischl; von Oberbergverwalter August Aigner.

Aus dem Berg- und Hüttenmännischen Jahrbuch, 1874 S. 134.

Mit Abbildungen auf Taf. X [c.d/3].

Unter den Objecten, welche die verschiedenen Zweige der Bautechnik dem Beschauer des Weltausstellungsraumes in Wien darboten, spielten die Cemente eine hervorragende Rolle, deren mannigfaltige Verwendung in allen Gebieten des Bauwesens im fortwährenden Steigen ist und deren Wichtigkeit sich wohl auch danach bemessen läßt, daß auf 49 Aussteller 4 Fortschritts-, 18 Verdienstmedaillen und 22 Anerkennungsdiplome entfielen; es erregte die Betrachtung der in dieser Branche der Technik erreichten hohen Vollendung ein um so größeres Interesse, als die ausgedehnte Literatur, welche sich seit nahe einem halben Jahrhunderte über den Gegenstand entwickelt hat, hier gewissermaßen ihren sichtbaren Ausdruck fand.

Bis zum J. 1756 bediente man sich, wie bekannt, des Trasses und der Puzzolanerde, deren Silicate schon durch vulkanische Processe aufgeschlossen sind, welche also die Kieselsäure in löslicher Form enthalten und zur Herstellung des hydraulischen Mörtels erst einer Zugabe von Luftkalk bedürfen. Smeaton war der Erste, welcher mit der Trennung des Thonrückstandes beim Auflösen eines Mergels von Glamorganshire in Salpetersäure die erste Bahn für die wissenschaftliche Forschung eröffnete; Parker brannte zuerst die Thonnieren von Sheppy (natürlicher hydraulischer Kalk) und nahm 1796 auf Romancement ein Patent; 1824 wurde Joseph Aspdin der Erfinder des künstlichen oder Portlandcementes, indem er gebrannten Kalk mit gleichen Theilen Thon mittels Maschinen mengte und abermals brannte; 1836 begründete Pasley (1831 41 154) die eigentliche Portlandcement-Fabrikation, indem er zwei Theile des Medoway-Thones (0,75CaO + 14,8FeO₃ + 11,6AlO₃ + 68,65SiO₃ + 1,9KO + 2,1NaO) mit Kreide mengte und brannte; 1838 erschien sein erstes wissenschaftliches Werk.

Aber schon im J. 1828 wurde Prof. Fuchs in München der eigentliche Schöpfer der ersten Theorie, welche bis zum heutigen Tage die Grundlage für jede weitere Forschung bietet: „Durch das Brennen wird der kohlensaure Kalk ätzend und wirkt als solcher derart auf den Thon ein, daß die Kieselsäure durch den Aetzkalk die Freiheit erlangt und sich |421| in späterer Berührung mit Wasser mit dem Kalke zu einer bestimmten chemischen Verbindung (Hydrosilicat) vereinigt, wobei die Anwesenheit von Alkalien durch ihre Substitution in der Glühhitze diese Bildung begünstigt.“

Die weiteren, in verschiedenen Zeitschriften und selbständigen Werken veröffentlichten Studien und Controversen, an welchen sich die Namen: Vicat 1841, Kuhlmann 1848, v. Pettenkofer 1849, Schafhäutel 1851, Grathe 1854, Winkler 1855 bis 1865, Feichtinger 1859 bis 1865, v. Kripp 1865, Frémy 1865, Held 1865, Michaelis 1869 knüpfen, haben über die chemischen Vorgänge bei den Cementen die wissenschaftliche Grundlage klargestellt, welche kurz in dem Satze gipfelt, daß die Cemente die Eigenschaft des Erhärtens in Wesenheit den in Folge Einwirkung des Feuers gebildeten Kalksilicaten und Kalkaluminaten verdanken.

Die Fabrikation des Cementes spaltete sich daher schon frühzeitig in zwei Arten, nämlich in die vorzüglich in Deutschland und England betriebene Fabrikation von künstlichem Portlandcement und die Anfertigung von natürlichem hydraulischem Kalk, welche in späterer Zeit in den nördlichen Abhängen der Alpen von Bayern und Tirol ein dem Portlandcement nahezu gleichwerthiges Product erzielte und, wie es scheint, durch ein glückliches Zusammentreffen günstiger Umstände, nämlich beste Qualität und billige Gewinnung des Rohmaterials, directes Brennen und entsprechende Communicationsmittel, der künstlichen Erzeugung des Portlandcementes ein immer größeres Terrain abgewinnt.

In dem bayerisch-tirolischen Hochgebirge in der Umgebung von Kufstein erfolgt die Fabrikation des Cementes aus den natürlichen, der unteren Tertiärformation angehörenden, großen Mergellagern, von denen einige Schichten eine dem Portlandcement (nach Michaelis: 60CaO + 1,17MgO + 7,5AlO₃ + 3,34FeO₃ + 0,74NaO + 29,31SiO₃) nahezu gleichwerthige Zusammensetzung zeigen.

Dieses Material für hydraulischen Kalk wird am Tage gewonnen und mittels Bahnen und Absturzvorrichtungen zu den Oefen gebracht; diese, den Eisenhohöfen ähnlich, sind für continuirlichen Betrieb mit Steinkohlenklein eingerichtet, haben in der Regel eine Höhe von 28 bis 30 Fuß (8,9 bis 9,5 M.), eine Gichtweite von 9 Fuß (2,8 M.), stehen meistens zu mehreren (3 bis 6) in einer Reihe mit gemeinschaftlicher Futtermauerung basteiartig nebeneinander und werden auf ihrer Gicht von einem Heizer bedient, welcher den auf der Bahn zugeführten Mergel und das Kohlenklein abwechselnd aufschüttet. Der Ofen ist am Boden auf 7 Fuß (2,2 M.) angezogen und besitzt vorn ein Gewölbe, durch welches ein zweiter Arbeiter das gebrannte Product auszieht. Dies erfolgt mittels sechs 2 bis 3 Zoll (5 bis 8 Centim.) dicker Eisenroststäbe, welche einfach gerüttelt werden. Die Erzeugung per Tag beträgt bei jedem Ofen circa 400 Zollcentner. Die Räumung wird nach jeder halben Stunde vorgenommen; die Feuerzone befindet sich ungefähr in der Mitte der Ofenhöhe. Die Menge des Brennstoffes (Kohlenkleins) ist gleich 1 zu 4 Th. Mergel.

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Die Oefen sind mit behauenen Stücken von buntem Sandstein gefüttert und werden gegen die nahe stehende Futtermauer etwas hohl gestellt. Das gebrannte Product wird direct per Bahn in die Mühlen geschafft; diese zeigen verschiedene Einrichtungen; meist haben sie drei Stockwerke. In dem Souterrain befindet sich eine Turbine, deren verticale Achse mittels Getriebe die Bewegung auf die Mühlsteine und von da in den zweiten und dritten Stock überträgt. Im ersten Stock befinden sich zwei Mahlgänge, welche das aus dem dritten Stock herabfallende Mahlgut verarbeiten; dieses fällt von den Mühlsteinen direct in die untergestellten Fässer und wird in letzteren durch eine hebelartige Prellvorrichtung möglichst compact zusammengeschüttelt. Die Mühlsteine stammen aus Belgien und werden jede Woche, für die Portlandcement-Erzeugung jeden zweiten Tag, behauen. Im zweiten Stock befindet sich ein Quetschwerk, bestehend aus zwei langen cannelirten Stahlwalzen, welche das aus dem dritten Stock in eine Gosse gestürzte, von den Oefen kommende Rohmaterial aufnehmen. Das gequetschte Material wird behufs besserer gleichförmiger Zertheilung im dritten Stock mittels Elevatoren aufgezogen und fällt erst durch eine Vertheilungslutte in den ersten Stock auf die Mahlgänge. Durch Quetschung wird die Größe einer Bohne erzielt. Bisweilen geschieht die Verarbeitung einfacher. Von einer Turbine wird eine horizontale Achse in Bewegung gesetzt, um welche drei Paare Koller (stehende Walzen zu 40 Ctr.) rotiren. Die Mehle fallen aus den gußeisernen durchbrochenen Kollerschalen in eine gemeinschaftliche Gosse, werden mittels Elevatoren gehoben und gelangen auf Sortirsiebe, wobei das Grobe wieder in die Schalen zurückfällt, oder auf Mahlgängen vermahlen wird.

Bei jeder Fabrik von hydraulischem Kalk befindet sich eine Werkstätte zur Herstellung der Fässer; dieselbe enthält eine Boden- und eine Circularsäge für Dauben, eine Hobelmaschine zum Säumen der Dauben und eine Circularsäge zum Beschneiden der Dauben und Erzeugung des Frosches; die Bodenbreter werden zuerst aus drei Stücken zusammengefügt und dann durch die Bodensäge rund geschnitten; sämmtliche Bestandtheile kommen hierauf in die Binderei und werden mittels Haselgurten (200 Stück zu 2 fl. ö. W.) gebunden. Der Umstand, daß die Abnehmer des hydraulischen Kalkes denselben nur in Fässern wünschen, macht die Emballage theuer (13 kr. per Zollcentner). Die Gestehungskosten sind für die Erzeugung des hydraulischen Kalkes per Ctr. bei Dampfmaschinenbetrieb 45 kr., bei Wasserkraft 40 kr.; dabei entfallen auf:

Emballage 13 kr.
Mahlen 4 „
Rohmaterial-Beischaffung 1 „
Regie, Zinsen des Anlagecapitals, Fuhrlöhne 18 „
Brennstoff 4 „
––––
zusammen: 40 kr.

Schon Feichtinger wies darauf hin, daß noch an mehreren Orten der Alpen Mergel gefunden werden dürften, welche sich ebenso wie der Perlmooser Cement zur Portlandcement-Fabrikation eignen. Obwohl dies bis jetzt nicht der Fall war, so ist doch das Vorkommen von Mergeln minderer Qualität in den Alpen und insbesondere in den Hangendschichten der Salzreviere nicht unbedeutend, und obgleich die Anwendung der Cemente im Salinenfache – beispielsweise zur Herstellung der Soolenreservoirs (vergl. 1867 185 244), zur Verhinderung des Blähens der Ulmen u.s.w. von Grubenstrecken, zum Schutze gegen Rost bei Eisenröhren (vergl. 1874 |423| 214 494) – nicht neu ist, so glaube ich doch ein Genre der Cementfabrikation beleuchten zu müssen, welches, wie die Fabrikate der Wiener Weltausstellung beweisen, eine immer größere Verbreitung findet.

Wenn ich hierbei in erster Linie auf die Erzeugnisse aus dem Perlmooser Cemente und aus die Röhrengarnituren von Dickeroff und Widmann mit 24 bis 6 Zoll (63 bis 16 Cm.) Durchmesser [erstere mit 4 Zoll (10 Cm.) Fleischstärke] hinweise, so wäre die Erreichung dieser Fabrikate mit den Mergeln der Salzreviere allerdings unmöglich, denn dieselben sind in der Regel von minderer Güte, erhärten langsam, liefern jedoch bei sorgfältiger Behandlung im Brennen, schneller Verarbeitung und bei größerer Röhrenstärke ein Fabrikat, welches für das praktische Bedürfniß der Salinen vollkommen ausreicht.

Das Material für den hydraulischen Kalk am Ischler Salzberg gehört zur Neocombildung, nimmt das Hangende des Salzlagers ein und enthält nach Patera:

In Salzsäure unlöslichen Rückstand (AlO₃, SiO₃) 37,00
kohlensaures Eisenoxydul 10,51
kohlensaure Kalkerde 48,80
kohlensaure Talkerde 2,42
–––––
zusammen: 98,73.

Das Brennen dieses Mergels geschieht in gewöhnlichen Kalköfen, intermittirend mittels Holzfeuerung, und es kostet die Herstellung eines Wiener Centners (56 Kilogrm.) des fertigen Productes 47 kr. ö. W.

Es soll nun die Herstellung der Cementröhren, wie sie am Salzberge bei Ischl ausgeführt wird, geschildert werden. Als Material für diese Herstellung dient ein Gemenge von gleichen Volumtheilen gewaschenem und hydraulischem Sand, welches in einem Rührapparat unter Zusatz der erforderlichen Menge Wasser gemischt und in die Röhrenform eingegossen wird.

Zum Waschen des Sandes dient der in Fig. 31 und 32 dargestellte Apparat. Er besteht aus einem Wassertrog a, in welchen der untere Theil der mit einer eisernen Achse b versehenen achteckigen Trommel c eintaucht. An sieben Seiten dieser Trommel sind innen eiserne Gitter aus Drahtstäben eingesetzt, durch welche sich der feine Sand und die unreinen erdigen Theile durchsieben. Eine dieser Seiten bildet eine Thüre, durch welche der zu waschende Sand eingefüllt wird. An der achten Seite, welche nach dem Waschen jedesmal unten stehen gelassen wird, befindet sich kein Gitter, da auf dieser Fläche der gewaschene Sand durch ein an der Stirnwand der Trommel befindliches Thürchen t mittels einer Blechkrücke ausgezogen wird, während man den im Troge angehäuften Sand durch eine hart am Boden befindliche verschließbare Seitenöffnung entfernt. Um den gewaschenen Sand ausziehen zu können, wird die Trommel sammt Achse gehoben, indem man die beiden in verticaler Führung f gehenden Lager g mittels der Hebel h aufwärts bewegt, sodann |424| unter die Trommel eine flache Rinne untergeschoben, über welche der gewaschene Sand in ein bereit stehendes Gefäß oder auf den Fußboden herausgezogen wird. Im Troge muß ein beständiger Zu- und Abfluß des Wassers stattfinden.

Den Rührapparat für die Röhrenmasse zeigen Fig. 33 und 34. Auf dem hölzernen Boden A ist die gleichfalls hölzerne cylindrische Wand B befestigt, welche innen, sowie der Boden mit Blech gefüttert Wird. An der einen Seite der Wand befindet sich die Lutte D, die für gewöhnlich durch den Schieber E abgeschlossen ist. Der eigentliche Rührapparat besteht aus dem Armkreuz F, an welchem 14 windschiefe Schaufeln g befestigt sind; an die Achse H, welche für Handbetrieb oben eine Kurbel trägt, schließt sich unten eine eiserne Büchse, welche über den fixen Drehzapfen t gesteckt wird.

Die Röhrenform zeigen Fig. 41 bis 48, und zwar Fig. 46 und 47 in der Zusammenstellung. Auf Schwellen, in welche die Zangenhölzer z eingezapft sind, wird das Bodenbret p (Fig. 44 und 45) gelegt; dann schiebt man die zwei an der Innenseite kantigen hölzernen Seitentheile t (Fig. 43) ein. Diese besitzen Ruthen f, in welche die Stoßbreter(Fig. 41 und 42) so eingeschoben werden, daß deren Vorsprünge k gegen die Mitte der Röhrenform gekehrt sind; ferner sind an den Seitentheilen und dem Boden Leisten l, l' (Fig. 43 und 45) befestigt, so daß an den Enden der fertigen Röhre, wie Fig. 39 zeigt, Falze u entstehen. Nebstdem müssen die Röhrenenden der Verbindung wegen auf circa 6 Zoll (15 Cm.) Länge cylindrisch sein, was dadurch erzielt wird, daß man an den einspringenden Kanten der Seitenwände ebenso lange Holzleisten, welche innen abgerundet sind, festnagelt. Die Stoßbreter werden an der dem Rohr zugekehrten Seite flach kegelförmig ausgedreht, um dem Stirnende des Rohres die entsprechende, in Fig. 39 angedeutete, für die Verbindung zweier Röhren nothwendige Gestalt zu geben. Durch die Oeffnungen der Stoßbreter wird nun der genau abgedrehte, am besten aus Gußeisen hohl gefertigte Kolben (Kern) J (Fig. 48) eingeschoben.

Soll der Guß stattfinden, so werden alle Theile der Form an der Innenfläche gereinigt, mit trockenem Graphitpulver und Leinwandballen blank gerieben; die hierzu erforderliche Zeit beträgt 20 Minuten. Hierauf wird der Kolben eingesetzt, das im Rührapparat gemischte Material einlaufen gelassen und mit einem hölzernen Stößel festgestampft. Die Menge des Materiales beträgt für ein vierzölliges (10 Cm.) Rohr 1 Kubikfuß (0,3 Kubikmeter) = 58 Pfund (32,5 Kilogrm.) hydraulischen Kalk und 1 Kubikfuß = 100 Pfund (56 Kilogrm.) gewaschenen Sand. Nach beendetem Guß zieht man die ganze Form mittels der |425| Schraubenzwinge s (Fig. 46) und Keile so an, daß die Masse überall gleich gut anliegt.

Während des Festwerdens, welches bei langsam erhärtenden Mergeln 24 bis 48 Stunden dauert, muß der Kern J in den ersten 12 Stunden nach je einer halben Stunde eine kleine Drehung erhalten. Nach 12 Stunden kann man denselben ausziehen, was das Austrocknen befördert, und nach 48 Stunden können die Seitentheile blosgelegt werden, worauf dann die Röhre sammt den Bodenbretern in den Trockenraum gestellt wird und darin 14 bis 30, selbst 60 Tage verbleibt.

Die Verbindung der Röhren erfolgt durch Vergießen der Fugen mit Cement. Man bedient sich dazu eines Ledergurtes, welcher um die zusammenstoßenden Rohrenden herumgelegt wird, welche aus diesem Grunde auf eine Länge ab (Fig. 39) rund statt kantig geformt sein müssen; die Breite des Gurtes richtet sich nach der Größe der Röhren. Fig. 37 zeigt die Außenseite, Fig. 38 die Innenseite des aufgerollten Gurtes a, Fig. 35 den um die Rohrenden gelegten Gurt, Fig. 40 dessen Querschnitt in vergrößertem Maßstab. An seiner inneren Seite sind Lederwulste b mit trapezförmigem Querschnitt aufgenäht, an der äußeren Fläche die eisernen Spangen p (Fig. 37) aufgenietet, welche bewirken, daß der Gurt seiner Breite nach flach auseinander gehalten wird; m sind vier Schraubenmuttern, in welche die Schrauben s (Fig. 35) eingedreht werden, um einen festen Anschluß der Lederwulste b an die Rohrwände zu bewirken, was durch die cylindrische äußere Form der Rohrenden erleichtert wird. Der Lederriemen ist an den Enden bei o (Fig. 37 und 38) rund ausgeschnitten, so daß, wenn derselbe um die Rohrenden gelegt ist, eine Oeffnung bleibt, durch welche das Vergußmaterial eingeschüttet wird. Zur größeren Sicherheit kann man am Rande der Wulste b Leinwandstücke annähen und mittels Schnüre um die Röhre anziehen. Damit der Verguß an den Röhren haften kann, müssen ihre Stoßflächen, wie früher bemerkt, conisch nach außen divergiren (vergl. Fig. 36 und 39); es wird hierauf bei g eine kleine Hanfbandage eingedreht, damit der Cement nicht in das Innere der Röhre dringen kann, und hierauf der Riemen nach Fig. 35 angelegt. Die größte Distanz der conischen Endflächen soll für fünfzöllige (132 Mm.) Rohre einen Zoll (26 Mm.) betragen, wofür 8 Pfd. (4,5 Kilogrm.) Vergußmaterial ausreichen wird. Man braucht wegen langsamer Erhärtung eine größere Anzahl dieser Bandagen, um nicht bei Herstellung einer Verbindung erst auf das Festwerden einer anderen warten zu müssen.

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Es ist selbstverständlich, daß die Erzeugung nur dann wohlfeil sein kann, wenn dieselbe fabrikmäßig geschieht, wenn also Sandwasch- und Rührapparat durch einen Motor (z.B. ein kleines Wasserrad) in Bewegung gesetzt werden.

Der Sandwaschapparat wird mittels eines Riemens durch eine auf der Wasserradwelle befindliche Riementrommel und eine auf der Achse des Sandwäschers befestigte Riemenscheibe bewegt; beim Ausziehen des gewaschenen Sandes wird die Sandtrommel sammt Achse und Riemenscheibe gehoben, während sich die leere Riemenscheibe auf einem fixen Achsnagel fortbewegt. Ebenso ist die senkrechte Achse des Rührapparates wegen des Aushebens in zwei über einander stehenden Lagern nach aufwärts verschiebbar und außerdem der Länge nach mit einer Nuth versehen, auf welcher zwei kleine Zahnräder nach auf- und abwärts mittels einer separaten Stellachse verschiebbar sind und dabei wechselweise in ein horizontales und durch einen Riemen mit der Wasserradwelle in Verbindung stehendes Zahnrad eingreifen, wodurch eine Vor- und Rückwärtsbewegung des Mörtelrührapparates erzielt wird. Bei einem mittleren Stande der Stellachse bleibt der Rührapparat in Ruhe, so daß die senkrechte Achse mittels eines Wirbelringes gehoben, hierauf die Röhrenform auf einer Bahn unter den Rührapparat gestellt und aus demselben gefüllt werden kann. Mit diesem Motor ist gleichzeitig eine Hebevorrichtung in Verbindung, welche die angetrockneten Röhren in den höher liegenden Trockenraum zu schaffen hat.

Unter Anwendung dieser Vorrichtungen stellen sich die Kosten eines 3 1/2 Fuß langen vierzölligen Rohres, wie folgt. Für Cement (ein Kubikfuß) 29 kr., für gewaschenen Sand (ein Kubikfuß) 9 kr., für Graphitpulver 2 kr., für Arbeit 25 kr., für Vergußmaterial 6 kr., zusammen 71 kr., also per Fuß 20 kr. Dem gegenüber stellt sich der Fuß einer vierzölligen gußeisernen Röhre auf 2 fl. 25 kr., der Fuß eines aus anderen Fabriken bezogenen Cementrohres auf 83 kr., der Fuß einer hölzernen Röhre auf 11 kr.; demgemäß können hinsichtlich des Preises mit den Cementröhren nur die hölzernen concurriren, wobei jedoch bemerkt werden muß, daß die Verwendung der letzteren bei den steigenden Holzpreisen immer theurer wird, daß es überhaupt eine nationalökonomische Anforderung ist, dem immer werthvoller werdenden Bau- und Nutzholze ein dauerhafteres Materiale zu substituiren.

Was die Dauerhaftigkeit der Cementröhren betrifft, so ist sie selbstverständlich in jenen Orten, wo keine Verschiebung stattfindet, also auf einem festen Boden, eine fast unbegrenzte; der Cement steht in dieser Beziehung allen anderen oben genannten Materialien voran. Uebrigens besitzen wir, wie schon Prof. Fuchs zuerst gezeigt hat, in dem Wasserglase ein äußerst werthvolles Mittel, die Güte des hydraulischen Kalkes zu erhöhen. Das Wasserglas wird mittels des in Fig. 49 abgebildeten Wischers zweimal auf die inneren Röhrenwände gestrichen, wodurch sich der Preis einer Röhre um nicht mehr als 1/2 kr. erhöht.

Die Fabrikation von Cementröhren ist keinesfalls neu, und es wurden beispielsweise in Dingler's polytechnischem Journal (1854 132 202. 134 136) einfache Verfahren dazu angegeben, doch basiren sie insgesammt auf der Anwendung schnell erhärtender Cemente, welche, wie bereits erwähnt, in der Nähe der Salzlager noch nicht gefunden wurden.

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Daß zum Legen der Röhren ein fester Untergrund benöthigt wird und jede Erschütterung zu vermeiden ist, braucht kaum erwähnt zu werden.

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