Titel: Ueber die Herstellung und Untersuchung von Cement.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 261 (S. 344–349)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj261/ar261118

Ueber die Herstellung und Untersuchung von Cement.

W. Joy in Northfleet, England (D. R. P. Kl. 80 Nr. 35208 vom 8. Oktober 1885) will die Cementmischung breiförmig in den Brennofen einführen. Wenn der Einsatz in gehöriger Glut ist, so daſs die Flammen hell herausschlagen, so wird der nasse Mischungsbrei, nachdem derselbe noch mit Kleinkohle, Kleinkokes o. dgl. vermengt ist, auf den brennenden Einsatz derart aufgeworfen, daſs diejenigen Stellen, an welchen die Flammen besonders stark durchschlagen, zugedeckt werden. Der freie Durchzug der heiſsen Gase durch den Einsatz ist auf diese Weise an denjenigen Stellen, an welchen der nasse Brei aufgelegt ist, verhindert; es soll daher der Zug durch andere Stellen des Einsatzes seinen Weg nehmen und das Brennmaterial hier freier verbrennen. Ist dies der Fall, so werden diese Stellen ebenfalls mit dem nassen Breie zugedeckt und die Flamme mit den heiſsen Gasen gezwungen, an anderen Stellen einen Ausgang zu finden, bis schlieſslich der Ofen gefüllt ist.

Die Verhandlungen des Vereins deutscher Cementfabrikanten am 26. und 27. Februar d. J. (vgl. 1885 256 549) betrafen namentlich die Feststellung eines neuen Entwurfes zu Normen für einheitliche Lieferung und Prüfung von Portlandcement. Derselbe wurde in folgender Fassung angenommen.

Definition von Portlandcement: Portlandcement ist ein Product, entstanden durch Brennen einer innigen Mischung von Kalk und Thon haltigen Materialien als wesentlichsten Bestandtheilen bis zur Sinterung und darauf folgender Zerkleinerung bis zur Mehlfeinheit.

I) Verpackung und Gewicht: In der Regel soll Portlandcement in Normalfässern von 180k brutto und etwa 170k netto und in halben Normalfässern von 90k brutto und etwa 83k netto verpackt werden. Das Bruttogewicht soll auf den Fässern verzeichnet sein. Wird der Cement in Fässern von anderem Gewicht oder in Säcken verlangt, so muſs das Bruttogewicht auf diesen Verpackungen ebenfalls durch deutliche Aufschrift kenntlich gemacht werden. Streuverlust, sowie etwaige Schwankungen im Einzelgewichte können bis zu 2 Proc. nicht beanstandet werden. Die Fässer und Säcke sollen auſser der Gewichtsangabe auch die Firma |345| oder die Fabrikmarke der betreffenden Fabrik mit deutlicher Schrift tragen.

Da der Preis für 1 Faſs gestellt wird, so ist ein einheitliches Gewicht im Interesse der Abnehmer und des reellen Geschäftes dringend geboten. Hierzu ist das weitaus gebräuchlichste und im internationalen Verkehre fast ausschlieſslich geltende Gewicht von 180k brutto gewählt worden.

Nachdem die wesentlich billigere Verpackung in Säcken für sehr viele Fälle sich vollständig bewährt hat, ist diese Verpackungsweise wegen der groſsen, für den Abnehmer zu erzielenden Ersparniſs, namentlich für gröſsere Lieferungen besonders zu empfehlen.

II) Bindezeit: Je nach der Art der Verwendung kann Portlandcement langsam oder rasch bindend verlangt werden. Als langsam bindend sind solche Cemente zu bezeichnen, welche in 2 Stunden oder erst in längerer Zeit abbinden.

Um die Bindezeit eines Cementes zu ermitteln, rühre man den reinen langsam bindenden Cement 3 Minuten, den rasch bindenden 1 Minute lang mit Wasser zu einem steifen Breie an und bilde auf einer Glasplatte durch nur einmaliges Aufgeben einen etwa 1cm,5 dicken, nach den Rändern hin dünn auslaufenden Kuchen. Die zur Herstellung dieses Kuchens erforderliche Consistenz des Cementbreies soll so beschaffen sein, daſs der mit einem Spatel auf die Glasplatte gebrachte Brei erst durch mehrmaliges Aufstoſsen der Glasplatte nach den Rändern hin ausläuft, wozu in den meisten Fällen 27 bis 30 Proc. Anmachwasser genügen. Sobald der Kuchen so weit erstarrt ist, daſs derselbe einem leichten Druck mit dem Fingernagel widersteht, ist der Cement als abgebunden zu betrachten.

Für genaue Ermittelung der Bindezeit und zur Feststellung des Beginnes des Abbindens, welche bei rasch bindenden Cementen von Wichtigkeit ist (da diese vor dem Beginne des Abbindens verarbeitet sein müssen), bedient man sich einer Normalnadel von 300g Gewicht und 1qmm Querschnitt. Man füllt einen auf eine Glasplatte gesetzten Metallring von 4cm Höhe und 8cm lichtem Durchmesser mit dem Cementbreie von der oben angegebenen Consistenz und bringt denselben unter die Nadel. Der Augenblick, in welchem die Normalnadel den Cementkuchen nicht mehr gänzlich zu durchdringen vermag, gilt als der „Beginn des Abbindens“. Die Zeit, welche verflieſst, bis die Normalnadel auf dem erstarrten Kuchen keinen merklichen Eindruck mehr hinterläſst, ist die „Bindezeit“.

Da das Abbinden von Cement durch die Temperatur der Luft und des zur Verwendung gelangenden Wassers beeinfluſst wird, insofern hohe Temperatur dasselbe beschleunigt, niedere Temperatur es dagegen verzögert, so sollten die Versuche, um zu übereinstimmenden Ergebnissen zu gelangen, bei einer mittleren Temperatur des Wassers und der Luft von etwa 15 bis 18° vorgenommen, oder, wo dies nicht angängig, die jeweiligen Temperaturverhältnisse in Berücksichtigung gezogen werden.

Während des Abbindens darf langsam bindender Cement sich nicht wesentlich erwärmen, wohingegen rasch bindende Cemente eine merkliche Temperaturerhöhung aufweisen können.

Portlandcement wird durch längeres Lagern langsamer bindend und gewinnt bei trockener zugfreier Aufbewahrung an Bindekraft. Die noch vielfach herrschende Meinung, daſs Portlandcement bei längerem Lagern an Werth verliere, ist daher eine irrige und es sollten Vertragsbestimmungen, welche nur frische Waare vorschreiben, in Wegfall kommen.

III) Volumbeständigkeit: Portlandcement soll volumbeständig sein. Als vorläufige, eine rasche Beurtheilung gestattende Probe wird die Darrprobe empfohlen. Als entscheidende Probe soll gelten, daſs ein auf einer Glasplatte hergestellter und vor Austrocknung geschützter Kuchen aus reinem Cement, nach 24 Stunden unter Wasser gelegt, auch nach längerer |346| Beobachtungszeit durchaus keine Verkrümmungen oder Kantenrisse zeigen darf.

Zur Ausführung der Darrprobe wird der reine Cement mit Wasser zu einem Breie von der in den Erläuterungen zu II angegebenen Consistenz angemacht. Es werden daraus auf einer ebenen, mit Flieſspapier belegten, undurchlässigen Platte Kuchen von 8 bis 10cm Durchmesser und etwa lern Dicke hergestellt. Zwei dieser Kuchen, welche zur Vermeidung von Schwindrissen vor Austrocknung zu schützen sind, werden nach 24 Stunden, jedenfalls aber erst nach erfolgtem Abbinden, mit ihren ebenen Flächen auf einer Metallplatte ruhend, einer Temperatur von 110 bis 120° ausgesetzt, bis keine Wasserdämpfe mehr entweichen, mindestens 1 Stunde lang. Zweckmäſsig werden hierzu die in chemischen Laboratorien gebräuchlichen Trockenschränke benutzt.

Zeigen die Kuchen nach dieser Behandlung keine Kantenrisse, so ist der Cement im Allgemeinen als volumbeständig zu betrachten, im anderen Falle aber nicht zu verwerfen, sondern es ist erst das Ergebniſs der entscheidenden Probe mit auf Glasplatten unter Wasser erhärtenden Kuchen abzuwarten. Es muſs jedoch bemerkt werden, daſs die Darrprobe bei Cementen, welche mehr als 3 Proc. Gyps (schwefelsauren Kalk) oder sonstige Schwefelverbindungen enthalten, einen sicheren Schluſs auf Volumbeständigkeit nicht gestattet.

Zur Ausführung der entscheidenden Probe wird der zur Bestimmung der Bindezeit angefertigte Kuchen bei langsam bindendem Cement nach 24 Stunden, jedenfalls aber erst nach erfolgtem Abbinden, unter Wasser gelegt. Bei rasch bindendem Cement kann dies schon nach kürzerer Frist geschehen. Die Kuchen, namentlich von langsam bindendem Cement, müssen bis nach erfolgtem Abbinden vor Zugluft und Sonnenschein geschützt werden, am besten durch Aufbewahren in einem bedeckten Kasten oder auch unter nassen Tüchern. Es wird hierdurch die Entstehung von Schwindrissen vermieden, welche in der Regel in der Mitte des Kuchens entstehen und von Unkundigen für Treibrisse gehalten werden können.

Zeigen sich bei der Erhärtung unter Wasser Verkrümmungen oder Kantenrisse, so deutet dies unzweifelhaft „Treiben“ des Cementes an, d.h. es findet in Folge einer Volumenvermehrung ein Zerklüften des Cementes unter allmählicher Lockerung des zuerst gewonnenen Zusammenhanges statt, welches bis zu gänzlichem Zerfallen des Cementes führen kann.

Die Erscheinungen des Treibens zeigen sich an den Kuchen in der Regel bereits nach 3 Tagen; jedenfalls genügt eine Beobachtung bis zu 28 Tagen.

IV) Feinheit der Mahlung: Portlandcement soll so fein gemahlen sein, daſs eine Probe desselben auf einem Siebe von 900 Maschen auf 1qc höchstens 10 Proc. Rückstand hinterläſst. Die Drahtstärke des Siebes soll die Hälfte der Maschen weite betragen. Zu jeder Siebprobe sind 100g Cement zu verwenden.

Da Cement fast nur mit Sand, in vielen Fällen sogar mit hohem Sandzusatze verarbeitet wird, die Festigkeit eines Mörtels aber um so gröſser ist, je feiner der dazu verwendete Cement gemahlen war (weil dann mehr Theile des Cementes zur Wirkung kommen), so ist die feine Mahlung des Cementes von nicht zu unterschätzendem Werthe. Es scheint daher angezeigt, die Feinheit des Kornes durch ein feines Sieb von obiger Maschenweite einheitlich zu prüfen.

Es wäre indessen irrig, wollte man aus der feinen Mahlung allein auf die Güte eines Cementes schlieſsen, da geringe weiche Cemente weit eher sehr fein gemahlen vorkommen als gute scharf gebrannte; letztere aber werden selbst bei gröberer Mahlung doch in der Regel eine höhere Bindekraft aufweisen als die ersteren. Soll der Cement mit Kalk gemischt verarbeitet werden, so empfiehlt es sich, hart gebrannte Cemente von einer sehr feinen Mahlung zu verwenden, deren höhere Herstellungskosten durch wesentliche Verbesserung des Mörtels ausgeglichen werden.

V) Festigkeitsproben: Die Bindekraft von Portlandcement soll durch |347| Prüfung einer Mischung von Cement und Sand ermittelt werden. Die Prüfung soll auf Zug- und Druckfestigkeit nach einheitlicher Methode geschehen und zwar mittels Probekörper von gleicher Gestalt und gleichem Querschnitte und mit gleichen Apparaten. Daneben empfiehlt es sich, auch die Festigkeit des reinen Cementes festzustellen. Die Zerreiſsungsproben sind an Probekörpern von 5qc Querschnitt der Bruchfläche, die Druckproben an Würfeln von 50qc Fläche vorzunehmen.

Da man erfahrungsgemäſs aus den mit Cement ohne Sandzusatz gewonnenen Festigkeitswerthen nicht einheitlich auf die Bindefähigkeit zu Sand schlieſsen kann, namentlich wenn es sich um Vergleichung von Portlandcementen aus verschiedenen Fabriken handelt, so ist es geboten, die Prüfung von Portlandcement auf Bindekraft mittels Sandzusatz vorzunehmen.

Die Prüfung des Cementes ohne Sandzusatz empfiehlt sich namentlich dann, wenn es sich um den Vergleich von Portlandcementen mit gemischten Cementen und anderen hydraulischen Bindemitteln handelt, weil durch die Selbstfestigkeit die höhere Güte bezieh. die besonderen Eigenschaften des Portlandcementes, welche den übrigen hydraulischen Bindemitteln abgehen, besser zum Ausdrucke gelangen als durch die Probe mit Sand.

Obgleich das Verhältniſs der Druckfestigkeit zur Zugfestigkeit bei den hydraulischen Bindemitteln ein verschiedenes ist, so wird doch vielfach nur die Zugfestigkeit als Werthmesser für verschiedene hydraulische Bindemittel benutzt. Dies führte jedoch zu einer unrichtigen Beurtheilung der letzteren. Da ferner die Mörtel in der Praxis in erster Linie auf Druckfestigkeit in Anspruch genommen werden, so kann die maisgebende Festigkeitsprobe nur die Druckprobe sein. Die Zugprobe soll nur als Gegenprobe für die Gleichmäſsigkeit der gelieferten Waare gelten.

Um die erforderliche Einheitlichkeit bei den Prüfungen zu wahren, wird empfohlen, diejenigen Apparate und Geräthe zu benutzen, welche bei der kgl. Prüfungsstation in Charlottenburg-Berlin in Gebrauch sind.

VI) Zug- und Druckfestigkeit: Guter langsam bindender Portlandcement soll bei der Probe mit 3 G.-Th. Normalsand auf 1 G.-Th. Cement nach 28 Tagen Erhärtung – 1 Tag an der Luft und 27 Tage unter Wasser – eine Mindestzugfestigkeit von 16k/qc haben. Die Druckfestigkeit soll mindestens 160k/qc betragen.

Cement, welcher eine höhere Zugfestigkeit bezieh. Druckfestigkeit zeigt, gestattet in vielen Fällen einen gröſseren Sandzusatz und hat, aus diesem Gesichtspunkte betrachtet, sowie oft schon wegen seiner gröſseren Festigkeit bei gleichem Sandzusatze, Anrecht auf einen entsprechend höheren Preis.

Bei schnell bindenden Portlandcementen ist die Festigkeit nach 28 Tagen im Allgemeinen eine geringere als die oben angegebene. Es soll deshalb bei Nennung von Festigkeitszahlen stets auch die Bindezeit aufgeführt werden.

Da verschiedene Cemente hinsichtlich ihrer Bindekraft zu Sand, worauf es in der Praxis ja vorzugsweise ankommt, sich sehr verschieden verhalten können, so ist insbesondere beim Vergleiche mehrerer Cemente eine Prüfung mit hohem Sandzusatze unbedingt erforderlich. Als geeignetes Verhältniſs wird angenommen: 3 G.-Th. Sand auf 1 G.-Th. Cement, da mit 3 Th. Sand der Grad der Bindefähigkeit bei verschiedenen Cementen in hinreichendem Maſse zum Ausdrucke gelangt.

Die maſsgebende Festigkeitsprobe ist die Druckprobe nach 28 Tagen, weil in kürzerer Zeit, beim Vergleiche verschiedener Cemente, die Bindekraft nicht |348| genügend zu erkennen ist. So können z.B. die Festigkeitszahlen verschiedener Cemente bei der 28-Tag-Probe einander gleich sein, während sich bei einer Prüfung nach 7 Tagen noch wesentliche Unterschiede zeigen.

Als Gegenprobe für die abgelieferte Waare dient die Zugprobe nach 28 Tagen. Will man jedoch die Vergleichung schon nach 7 Tagen vornehmen, so kann dies durch eine Vorprobe geschehen, wenn man das Verhältniſs der Zugfestigkeit nach 7 Tagen zur 28-Tag-Festigkeit an dem betreffenden Cemente ermittelt hat. Auch kann diese Vorprobe mit reinem Cement ausgeführt werden, wenn man das Verhältniſs der Festigkeit des reinen Cementes zur 28-Tag-Festigkeit bei 3 Th. Sand festgestellt hat.

Von ganz besonderem Werthe würde es sein, wenn da, wo dies zu ermöglichen ist, die Festigkeitsproben an zu diesem Zwecke vorräthig angefertigten Probekörpern auf längere Zeit ausgedehnt würden, um das Verhalten verschiedener Cemente auch bei längerer Erhärtungsdauer kennen zu lernen.

Um zu übereinstimmenden Werthen zu gelangen, muſs überall Sand von gleicher Korngröſse und gleicher Beschaffenheit benutzt werden. Dieser Normalsand wird dadurch gewonnen, daſs man möglichst reinen Quarzsand wäscht, trocknet, durch ein Sieb von 60 Maschen auf 1qc siebt, dadurch die gröbsten Theile ausscheidet und aus dem so erhaltenen Sande mittels eines Siebes von 120 Maschen auf 1qc noch die feinsten Theile entfernt. Die Drahtstärke der Siebe soll 0mm,38 bezieh. 0mm,32 betragen.

Da nicht alle Quarzsande bei der gleichen Behandlungsweise die gleiche Festigkeit ergeben, so hat man sich zu überzeugen, ob der zur Verfügung stehende Normalsand mit dem unter der Prüfung des Vorstandes des Deutschen Cementfabrikantenvereins gelieferten Normalsande, welcher auch von der kgl. Prüflingsstation in Charlottenburg-Berlin benutzt wird, übereinstimmende Festigkeitswerthe gibt.

Beschreibung der Proben zur Ermittelung der Zug- und Druckfestigkeit: Da es darauf ankommt, daſs bei Prüfung desselben Cementes an verschiedenen Orten übereinstimmende Werthe erzielt werden, so ist auf die genaue Einhaltung der im Nachstehenden gegebenen Regeln ganz besonders zu achten. Zur Erzielung richtiger Durchschnittszahlen sind für jede Prüfung mindestens 6 Probekörper anzufertigen.

Anfertigung der Cement-Sand-Proben.

Zugproben: Die Zugprobekörper können entweder durch Handarbeit, oder durch maschinelle Vorrichtungen hergestellt werden.

a) Handarbeit: Man legt auf eine zur Anfertigung der Proben dienende Metall- oder starke Glasplatte 5 mit Wasser getränkte Blättchen Flieſspapier und setzt auf diese 5 mit Wasser angenetzte Formen. Man wägt 250g Cement und 750g trockenen Normalsand ab und mischt beides in einer Schüssel gut durch einander. Hierauf bringt man 100cc = 100g reines süſses Wasser hinzu und arbeitet die ganze Masse 5 Minuten lang tüchtig durch. Mit dem so erhaltenen Mörtel werden die Formen unter Eindrücken auf einmal so hoch angefüllt, daſs sie stark gewölbt voll werden. Man schlägt nun mittels eines eisernen Spatels von 5 auf 8cm Fläche, 35cm Länge und im Gewichte von etwa 250g den überstehenden Mörtel anfangs schwach und von der Seite her, dann immer stärker, so lange in die Formen ein, bis derselbe elastisch wird und an seiner Oberfläche sich Wasser zeigt. Ein bis zu diesem Zeitpunkte fortgesetztes Einschlagen von etwa 1 Minute für jede Form ist unbedingt erforderlich. Ein nachträgliches Aufbringen und Einschlagen von Mörtel ist nicht statthaft, weil die Probekörper aus demselben Cemente an verschiedenen Versuchsstellen gleiche Dichten erhalten sollen. Man streicht nun das die Form Ueberragende mit einem Messer ab und glättet mit demselben die Oberfläche. Man löst die Form vorsichtig ab und setzt die Probekörper in einen mit Zink ausgeschlagenen Kasten, der mit einem Deckel zu bedecken ist, um ungleichmäſsiges Austrocknen der Proben bei verschiedenen Temperaturen zu verhindern. 24 Stunden nach der Anfertigung werden die Probekörper unter |349| Wasser gebracht und man hat nur darauf zu achten, daſs dieselben während der ganzen Erhärtungsdauer vom Wasser bedeckt bleiben.

b) Maschinelle Anfertigung: Nachdem die mit dem Füllkasten versehene Form auf der Unterlagsplatte durch die beiden Stellschrauben festgeschraubt ist, werden für jede Probe 180g des wie vorher hergestellten Mörtels in die Form gebracht und wird der eiserne Formkern eingesetzt. Man gibt nun mittels des Schlagapparates von E. Böhme (vgl. 1885 256 * 491. 258 511) mit dem Hammer von 2k 150 Schläge auf den Kern. Nach Entfernung des Füllkastens und des Kernes wird der Probekörper abgestrichen und geglättet, sammt der Form von der Unterlagsplatte abgezogen und im Uebrigen behandelt wie unter a.

Bei genauer Einhaltung der angegebenen Vorschriften geben Handarbeit und maschinelle Anfertigung gut übereinstimmende Ergebnisse. In streitigen Fällen ist jedoch die maschinelle Anfertigung eine maſsgebende.

Druckproben: Um bei Druckproben an verschiedenen Versuchsstellen zu übereinstimmenden Werthen zu gelangen, ist maschinelle Anfertigung erforderlich. Man wiegt 400g Cement und 1200g trockenen Normalsand ab, mischt beides in einer Schüssel gut durch einander, bringt 160cc = 160g Wasser hinzu und arbeitet den Mörtel 5 Minuten lang tüchtig durch. Von diesem Mörtel füllt man 860g in die mit Füllkasten versehene und auf die Unterlagsplatte aufgeschraubte Würfelform. Man setzt den eisernen Kern in die Form ein und gibt auf denselben mittels des Böhme'schen Schlagapparates mit dem Hammer von 2k 150 Schläge. Nach Entfernung des Füllkastens und des Kernes wird der Probekörper abgestrichen und geglättet, mit der Form von der Unterlagsplatte abgezogen und im Uebrigen behandelt wie unter a.

Anfertigung der Proben aus reinem Cement: Man ölt die Formen auf der Innenseite etwas ein und setzt dieselben auf eine Metall- oder Glasplatte (ohne Flieſspapier unterzulegen). Man wiegt nun 1000g Cement ab, bringt 200g = 200cc Wasser hinzu und arbeitet die Masse (am besten mit einem Stempel) 5 Minuten lang durch, füllt die Formen stark gewölbt voll und verfährt wie unter a. Die Formen kann man jedoch erst dann ablösen, wenn der Cement genügend erhärtet ist.

Da beim Einschlagen des reinen Cementes Probekörper von gleicher Consistenz erzielt werden sollen, so ist bei sehr feinem oder bei rasch bindendem Cement der Wasserzusatz entsprechend zu erhöhen. Der angewendete Wasserzusatz ist bei Nennung der Festigkeitszahlen stets anzugeben.

Behandlung der Proben bei der Prüfung: Alle Proben werden sofort nach der Entnahme aus dem Wasser geprüft. Da die Zerreiſsungsdauer von Einfluſs auf das Ergebniſs ist, so soll bei der Prüfung auf Zug die Zunahme der Belastung während des Zerreiſsens 100g in der Secunde betragen. Das Mittel aus den 4 besten Zugproben soll als die maſsgebende Zugfestigkeit gelten.

Bei der Prüfung der Druckproben soll, um einheitliche Ergebnisse zu wahren, der Druck stets auf 2 Seitenflächen der Würfel ausgeübt werden, nicht aber auf die Bodenfläche und die bearbeitete obere Fläche. Das Mittel aus den 4 besten Proben soll als die maſsgebende Druckfestigkeit gelten.

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