Titel: Ueber die Herstellung und Untersuchung von Cement.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 261 (S. 529–541)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj261/ar261177

Ueber die Herstellung und Untersuchung von Cement.

(Fortsetzung des Berichtes S. 344 d. Bd.)

C. Schumann1) hat sogen. homogenisirten Schlackencement aus Thale untersucht. Die Bezeichnung Puzzolancement für dieses durch Zusammenzählen von gekörnter Schlacke mit Kalk hergestellte Bindemittel ist nicht zutreffend, da diese nur für aus Puzzolanerde hergestellten Cement gilt. Bei der Vergleichung mit Portlandcement von gleich feiner Mahlung zeigten die aus Schlackencement hergestellten Kuchen zwar kein eigentliches Treiben, wohl aber Schwindungsrisse. Zur Prüfung auf Wasserdurchlässigkeit wurden 15mm starke Platten aus 1 Th. Cement und 3 Th. Normalsand nach 7 tägiger Erhärtung dem Drucke einer 5m hohen Wassersäule ausgesetzt. Die 25qc groſsen Flächen lieſsen folgende Wassermengen hindurch:


Dauer des
Wasserdruckes
Erhärtung unter Wasser Erhärtung an Luft
Schlacken-
cement
Portland-
cement
Schlacken-
cement
Portland-
cement
2 Tage
5 Tage
7 Tage
1,25cc
0,25
0,10
0cc
0
0
3,20cc
1,75
1,10
1,2cc
0,4
0,2
Summe 1,60cc 0cc 6,05cc 1,8cc

Bei gleicher Erhärtungsart ist also die Wasserdurchlässigkeit von Schlackencementmörtel gröſser als von Portlandcement. Schlackencement erhärtet sehr langsam. Eingerammte Proben aus 1 Th. Cement und 3 Th. Sand ergaben nach:

3 Tagen 7 Tagen
bei Portlandcement 13,1k/qc 17,1k/qc
bei Schlackencement 4,2 6,6

Breiförmig mit gewöhnlichem Mauersande hergestellte Mörtel (ähnlich wie sie in der Baupraxis zur Verwendung gelangen) gaben:

3 Tagen 7 Tagen
bei Portlandcement 6,3k/qc 12,1k/qc
bei Schlackencement 0 4,4

Eine Probe Schlackencement von so feiner Mahlung, daſs nur 6 Proc. Rückstand auf dem 5000-Maschensiebe blieben, ergab allerdings nach 28 Tagen 28,7k/qc Zug- und 230k/qc Druckfestigkeit; Handelscemente, welche 20 Proc. Rückstand auf dem Siebe gaben, lieferten aber mit 3 Th. Normalsand nach 28 Tagen:

Zug Druck
Schlackencement 15,6 k/qc 107,2 k/qc
Portlandcement 22,1 200,8

Die Festigkeit des gleich feinen Portlandcementes ist demnach erheblich höher als die des Schlackencementes. Wenn die Mörtel in die unter Wasser gesetzten Würfelformen eingebracht wurden (also wie bei |530| der Betonirung unter Wasser), so betrug die 28 tägige Druckfestigkeit: bei Schlackencement 19,7k/qc und bei Portlandcement 52,0k/qc.

Probekörper aus beiden Cementmörteln, 14 Tage unter Wasser, dann 14 Tage an der Luft, ergaben folgende Zugfestigkeiten:

14 Tage
Wasser
14 Tage Wasser
u. 14 Tage Luft
(Dagegen
28 Tage Wasser)
Portlandcement 18,4 k/qc 36,3 k/qc (22,1 k/qc)
Schlackencement 12,9 12,8 (15,6 k/qc)

Der mit 3 Th. Mauersand breiförmig in die Formen gefüllte Mörtel gab:

28 Tage Wasser 14 Tage Wasser
u. 14 Tage Luft
bei Portlandcement 17,6 k/qc 27,1 k/qc
bei Schlackencement 12,0 6,1

Gewiſs bildet richtig ausgewählte Schlacke einen schätzenswerthen Zusatz zu Kalkmörtel; es erscheint aber richtiger, diese Mischung auf dem Bauplatze vorzunehmen, als die Schlacken mit Kalk zusammen erst zu vermählen (vgl. 1885 258 143).

Dagegen behauptet R. Herrmann in der Thonindustriezeitung, 1886 S. 54, daſs mit seiner verbesserten Alsing'schen Kugelmühle der Schlackencement bis zu 6 bis 8 Proc. Rückstand auf dem 5000-Maschensiebe zerkleinert würde; andere Mahlvorrichtungen seien hierzu nicht geeignet. R. Bosse (Deutsche Bauzeitung, 1886 S. 76) hält ebenfalls die Kugelmühle für wesentlich, was jedoch C. Schumann, R. Dyckerhoff u.a. widerlegen. Es wird namentlich gezeigt, daſs die Bereitung innig gemischter Cement-Kalkmörtel keine Schwierigkeit mache und daſs es nicht erforderlich ist, die Bestandtheile mit einander zu vermahlen.72)

Sehr eingehend untersuchte Prof. Tetmajer (Schweizer Bauzeitung, 1886 Nr. 14 bis 17) die Verwendung von Schlackencement. Wie wesentlich es ist, die zur Herstellung von hydraulischem Mörtel bestimmte Schlacke |531| vorher zu granuliren, zeigen folgende Versuche mit Hochofenschlacke vom Eisenwerk Choindez, welche nachstehende Festigkeiten (k/qc) lieferte:

Mischverhältniſs von Schlacke zu Kalk (Gew.-Th.)
100,0 : 33,3 100,0 : 66,6 100,0 : 100,0
Zug Druck Zug Druck Zug Druck
Nach Tagen
Wasserlagerung

Granulirte Schlacke
28 33,7 259,9 32,1 233,7 27,6 205,2
84 43,5 377,5 38,1 308,2 34,3 248,9
210 46,4 440,5 40,5 326,7 38,9 267,8
Nicht granulirte Schlacke
28 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
84 5,4 0,0 5,4 0,0 0,0 0,0
210 10,7 50,5 10,5 54,1 7,6 47,6

Tetmajer vermuthet, daſs durch die Abschreckung der Schlacke mit Wasser eine theilweise Umlagerung der Moleküle bewirkt wird. Die Schlacke verliert dabei einen kleinen Theil ihres Schwefelgehaltes und es scheint, daſs aufgeschlossene Kieselsäure, möglicherweise auch andere Verbindungen ausgeschieden werden, welche befähigt sind, auf nassem Wege sich unter Wasseraufnahme mit Kalk zu sättigen und dabei zu erhärten. Mit Salzsäure behandelt, gelatiniren sowohl die ungranulirten, als auch die granulirten Hochofenschlacken, letztere aber wesentlich energischer als die anderen. Die richtig granulirte basische Hochofenschlacke hat das Ansehen verwitterten Granitsandes. Das Korn ist vorwiegend rundlich, glasig, einzelne Stücke sind durch Wasserdampf bimssteinartig aufgetrieben. Die Oberfläche der Körner ist matt, der Sand an sich quarzig-scharf, immerhin weniger scharf splittrig-eckig als der Sand der granulirten sauren Schlacke, welche selbst an den bimssteinartig aufgetriebenen Stücken den charakteristischen Glasglanz zeigt. Je geringer der Druck und die Temperatur der Schlacke, je wärmer das Wasser, desto geringer die chemisch-physikalische Wirkung des Granulirens. Weiſsglühende dünnflüssige Schlacke, welche unter möglichst hohem Drucke dem Hochofen entströmt, ist zur Granulirung besonders geeignet. Schlacken von grauem Gieſsereiroheisen, Schlacken blau zugestellter Hochöfen, in welchen dieselben ansteigen, somit unter höherem Drucke ausflieſsen können, geben die besten Mörtel. Die Schlackentrift soll möglichst kurz, der Wasserstrahl möglichst kräftig und wasserreich sein. Ein und dieselbe Schlacke, in dünnflüssigem Zustande oder aber syrupartig in kaltem Wasser abgeschreckt, liefert ungleichwerthigen Schlackensand. In Erstarrung begriffene Schlacke (von Hochöfen mit offener Brust) gibt daher auch stets ein minderwerthiges, dem gekörnten Sande saurer Schlacken ähnliches Product.

In ähnlicher Weise scheinen die Santorin- und Puzzolanerden ihre hydraulischen Eigenschaften einer plötzlichen Abkühlung durch vulkanische Regen oder Niederfallen der glühenden Auswurfmassen in das den Vulkan umgebende Meer zu verdanken. So ist der technisch werthvolle Traſsstein im Brohlthale durch Versteinerung einer vulkanischen |532| Schlammlava entstanden, während die aufliegenden jüngeren basaltischen Lavaströme und vulkanischen Aschen ähnlich der nicht gekörnten Hochofenschlacke nur untergeordnete hydraulische Eigenschaften zeigen.

Ueberschreitet der Kalkgehalt eine gewisse Grenze, so tritt ein selbstständiges Zerfallen der Schlacke in Mehl ein. Während z.B. die Schlacke von Choindez bei 51 Proc. Kalk von selbst zu einem für die Mörtelbereitung werthlosen Pulver zerfällt, zeigt sie bei 47 bis 48 Proc. Kalk werthvolle Eigenschaften. Nach den bisherigen Erfahrungen sind Hochofenschlacken, für welche das Verhältniſs von CaO : SiO2 auf 1 sinkt, zur Erzeugung von Schlackencement, oder als hydraulischer Zuschlag zur Mörtelbereitung, Steinfabrikation u.s.w. ohne Zusatz anderer Bindemittel nicht mehr zu gebrauchen. Unter sonst gleichen Verhältnissen scheint die Kalkbindefähigkeit und Anfangshärte einer Schlacke mit abnehmendem Verhältnisse der Thonerde zur Kieselsäure zu wachsen; ein sicherer Schluſs in dieser Richtung ist indessen aus dem Grunde nicht möglich, weil Temperaturverhältnisse und die Art der Körnung alle aus der chemischen Analyse sich ergebenden Schluſsfolgerungen verdecken können. Ob und in wie fern ein Schwefelgehalt der Schlacke schädlich wirkt, ist noch nicht festgestellt.

Folgende Tabelle zeigt die Zusammenstellung einiger Schlacken aus Deutschland (Nr. 1 bis 5, Nr. 7 bis 9), Spanien (Nr. 6) und Schweiz, Choindez (Nr. 10):

Nr. SiO2 Al2O3 FeO MnO CaO MgO CaSO4 CaS
Spec.
Gewicht
Glüh
verlust
k Liter-
gewicht
lose einger
1 39,95 14,98 0,34 Spur 40,46 1,62 0,24 1,99 1,01 2,85 0,41 1,01 1,73
2 35,07 4,99 1,13 7,63 40,75 4,28 1,72 2,18 1,16 3,09 0,59 1,21 1,98
3 35,61 7,89 0,72 0,35 50,35 2,07 0,67 2,35 1,41 2,94 1,94 0,95 1,74
4 34,33 11,01 1,73 Spur 49,78 0,99 Spur 2,16 1,45 2,96 0,90 1,17 1,94
5 33,16 11,92 1,47 Spur 48,63 1,03 Spur 3,79 1,47 2,90 2,09 1,10 1,82
6 30,56 13,31 0,25 1,74 45,01 2,96 1,41 4,63 1,48 2,72 6,50 0,89 1,60
7 30,55 13,68 0,43 0,34 48,06 3,27 0,48 3,20 1,58 2,89 2,79 1,00 1,78
8 27,98 19,69 0,30 Spur 44,64 4,76 0,03 2,61 1,60 2,94 0,05 0,96 1,76
9 28,33 13,81 1,44 0,50 46,66 5,44 Spur 3,82 1,65 2,94 3,08 1,03 1,77
10 27,31 22,40 1,36 Spur 47,00 0,42 0,12 1,39 1,72 2,88 0,08 1,20 1,86

Zu den mit diesen Schlackenmehlen ausgeführten Versuchen diente ein vor Jahresfrist trocken gelöschter, entsprechend abgesiebter Luftkalk. Die Schlacken Nr. 1 bis 9 wurden auf einer kleinen Kugelmühle zerkleinert und unmittelbar darauf verarbeitet. Bloſs Schlacke Nr. 10 macht insofern eine Ausnahme, als dieselbe nach einjähriger Lagerung in Pulverform verwendet wurde. Schlackenmehl und Staubkalk sind nach Gewichtsverhältnissen gemengt, von Hand gemischt und hierauf durch ein Sieb durchgesiebt worden. Folgende Tabelle zeigt die wesentlichsten Ergebnisse:

|533|
Nr. Feinheit der
Schlacke
Siebrückst.
am
100 Schlacke: 15 Kalk 100 Schlacke: 30 Kalk
Wassererhärtung Lufterhärt. Wassererhärtung Lufterhärt.
Zug Druck Zug Druck Zug Druck Zug Druck
2500 S 5000 S 7 Tag 28 Tag 7 Tag 28 Tag 28 Tag 28 Tag 7 Tag 28 Tag 7 Tag 28 Tag 28 Tag 28 Tag
1 1,6 11,5
2 3,0 20,3 0,0 8,2 0,0 61,0 5,6 40,0 0,0 7,3 0,0 69,8 4,7 82,2
3 3,7 9,01 13,1 24,6 74,6 113,8 16,6 116,6 10,8 23,8 69,7 108,7 14,9 114,3
4 4,6 22,01 9,1 14,4 56,1 82,6 9,2 94,0 8,3 15,1 65,0 95,9 11,6 108,4
5 4,4 20,3 12,7 19,8 78,8 104,5 12,8 108,9 9,7 17,0 80,3 110,9 12,4 119,9
6 0,8 9,7 19,3 28,7 96,9 120,9 19,5 144,0 16,0 25,2 105,7 124,8 18,6 138,8
7 1,0 9,0 5,0 19,5 40,0 130,5 9,2 48,0 22,3 40,5 181,4 210,9 30,8
8 1,0 9,0 0,0 14,0 0,0 85,0 5,2 40,0 0,0 13,0 0,0 5,0 40,0
9 1,6 9,0 23,3 31,7 124,5 185,2 32,1 208,9 20,8 25,1 114,2 172,7 32,1 178,3
10 0,8 7,0 4,2 14,4 0,0 69,6 11,1 55,9 13,7 2,8 72,5 135,9 18,2 129,0

Vor der Zerkleinerung der gekörnten Hochofenschlacke wird dieselbe zur Entwässerung gedarrt. Bezügliche Versuche ergaben, daſs die Schlacke hierbei selbst rothwarm werden kann, ohne wesentlich an Werth zu verlieren. Unter sonst gleichen Umständen ist der Grad der Zerkleinerung für die Kraftentfaltung der granulirten Schlacke von ausschlaggebender Bedeutung. Die Art der Mahlung ist dabei völlig gleichgültig. Die eigentliche Schlackencement-Fabrikation zu Choindez stammt aus dem J. 1880. Im J. 1881 stand zum Zerkleinern der granulirten Hochofenschlacke bereits ein Mahlgang in Thätigkeit. Das gewonnene Schlackenmehl wurde im J. 1882/83 abgesiebt, mit ebenfalls gesiebtem Staubkalk in einer nach Art der Thonschneider construirten Mischschnecke gemischt und in einer Hanctin'schen Kugelmühle (vgl. 1875 215 * 499) so lange behandelt, bis die Masse gleichmäſsiges Ansehen zeigte. Die hierbei eintretende weitere Verfeinerung ist zu unbedeutend, um die Güte der Waare dadurch merklich zu erhöhen. Folgende Spalte I enthält die Ergebnisse der Festigkeitsproben mit der nach vorstehend beschriebener Art erzeugten Handelswaare. Im J. 1884/85 hatte man bereits wesentlich besser gemahlen- die aus der Fabrik bezogene Waare gab die unter II angegebenen Versuchszahlen. Durch weitere Verfeinerung mittels Kugelmühle konnte auch eine weitere Steigerung der Festigkeitsverhältnisse erzielt werden, wie dies die Zahlen der Spalte III bestätigen, welche ebenfalls mit Mörtel 1 : 3 bei normaler Wasserlagerung erzielt wurden:

I II III
Specifisches Gewicht 2,65 2,69 2,67
Glühverlust 8,21
Rückstand am 900 Sieb % 7,1 0,5 0,0
„ „ 2500 „ 16,1 2,0 0,5
„ „ 5000 „ 28,9 18,0 8,4
Zugfestigkeit nach 7 Tagen k/qc 9,2 16,0 24,0
„ „ 28 „ 15,5 29,5 37,8
Druckfestigk. „ 7 „ 97,7 104,0 134,1
„ „ 28 „ 124,1 201,3 254,1

Welch groſsen Einfluſs der Grad der Zerkleinerung auf die Festigkeit |534| der Mörtel (1 : 3) hat, zeigen auch folgende Versuche mit zwei deutschen Schlacken:

Schlacke A Schlacke B
Specifisches Gewicht 2,87 2,89 2,95 2,94
Rückstand am 900 Sieb % 3,6 0,3 4,3 1,0
„ „ 2500 „ 16,2 1,0 18,7 3,7
„ „ 5000 „ 59,6 9,0 62,8 9,0
Zugfestigkeit nach 28 Tagen k/qc 9,9 40,5 5,3 23,8
Druckfestigkeit 68,0 181,4 0 108,7

Bei der Bestimmung der Siebrückstände gekugelter Schlacken ist zu berücksichtigen, daſs sich zwischen den Kugeln einzelne Theilchen schuppenartig zusammenballen, welche am Siebtuche nicht unbedingt zerfallen, somit leicht als Siebrest behandelt werden können, während sie in Wirklichkeit ein Conglomerat sind, welches in Ermangelung eines eigentlichen Kittstoffes oft schon unter mäſsigem Fingerdrucke oder bei Benetzung mit absolutem Alkohol in ihre Elemente zerfällt. Mikroskopische Untersuchungen lassen keinen Zweifel darüber, daſs die Schuppenbildung gekugelter Cemente oder Cementgemische mit dem Wirkungsgrade nichts zu thun hat und daſs alle physikalischen Veränderungen solcher Cemente einfach Folge der feineren Mahlung, bei Schlackencementen überdies Folge sind der innigsten Mischung und Annäherung der auf einander einwirkenden Substanzen. Es kommt in der Frage der Abbinde- und Erhärtungsvorgänge der Gemenge aus Kalk und Schlacken auf die Strukturverhältnisse der einzelnen Bestandtheile wenig an, dies umsomehr, als es bislang nicht gelungen ist, greifbare Unterschiede in der Form und äuſseren Beschaffenheit der durch Mahlung basischer Stückschlacken bezieh. des granulirten Sandes der nämlichen Schlacken zu entdecken. Im Gegentheile scheint das Mehl aus glasigem Sand saurer Schlacken eher schärfer und splitteriger zu sein, ist aber dennoch praktisch werthlos. Mag auch die fügliche Versteinerung eines Schlackencementes das Ergebniſs einer vereinigten chemisch-physikalischen Wirkung sein, soviel steht fest, daſs dieselbe unter stetiger Wasseraufnahme vor sich geht und daſs gedarrte Probekörper ihre Cohäsion nicht verlieren, weil die kleinsten Theile aus ihrer Attractionssphäre rücken, sondern weil der Kittsubstanz das chemisch gebundene Wasser entzogen wurde. Die Wirkung des Wasserentzuges auf die Festigkeitsverhältnisse des Normalmörtels einiger Schlackencemente zeigen folgende Zugfestigkeiten 84 Tage alter Proben aus 100 Th. Schlacke und 25 bis 30 Th. Kalk:

Schlacke Nr. 2 Nr. 4 Nr. 5
Wassergesättigt 16,9 20,6 20,6
24 Stunden bei 120° getrocknet 6,1 7,7 7,4

Die Verwendung einer basischen Hochofenschlacke zur fabrikmäſsigen Darstellung eines Schlackencementes hängt somit wesentlich ab von dem Verhältnisse des Kalkes zum Kieselsäuregehalte. Hoher Schwefelgehalt mahnt zur Vorsicht. Die Schlacke soll in möglichst heiſsem und daher |535| dünnflüssigem Zustande in einem kräftigen Wasserstrahle abgeschreckt werden. Die Schlacken müssen dann so fein als irgend möglich gemahlen werden, wobei die maschinellen Einrichtungen und Hilfsmittel sachlich völlig gleichgültig sind.

Zur Gewinnung des erfordlichen Staubkalkes wird gar gebrannter Luftkalk in Lagen von 10 bis 15cm Höhe ausgebreitet, auf Faustgröſsen zerschlagen und nun mit Wasser so lange abgespritzt, bis das Material thunlichst vollständig in Pulver zerfallen ist. Die Masse bleibt 1 bis 2 Tage sich selbst überlassen und wird hierauf behufs Abscheidung aller gröberen Rückstände durch ein Drahtgitter geworfen. Von dem so gewonnenen Mehle werden mittels Rüttel- oder Cylindersieben alle griesigen unvollkommen gelöschten Theilchen abgeschieden. Der zur Cementbereitung zu verwendende Staubhydrat muſs sich mehlig-weich anfühlen und darf keinerlei körnigfesten Bestandtheile mehr enthalten. Durch den zweiten Mahlprozeſs der vorangehend in richtigen Verhältnissen gemischten Schlackencementbestandtheile werden die letzten Reste der körnigen Theilchen zerrieben und unschädlich gemacht.

Tetmajer meint, daſs die Darstellung von Schlackencement auf Bauplätzen nicht durchführbar sei.

Folgende Zusammenstellung zeigt den Einfluſs der Kalkmenge für je 100 Th. Schlacke von Choindez:

Auf
100 Th.
Schlacke
Kalk

Spec.
Gew.

Glüh-
verlust
%
Abbindeverhältnisse bei 13° An-
mach-
wasser
%
Sandfestigkeit 1 : 3
An-
mach-
wasser

Beginn
Stunden

Ende
Stunden
Wasserhärtung
Bean-
spruchung
7 Tage 28 Tage
20 2,74 5,20 35,0 4 ½ 17 bis 18 10,5 6,5 18,3 Zug
50,0 98,4 Druck
30 2,68 7,16 40,0 5 bis 6 21 bis 22 11,0 13,7 29,8 Zug
72,6 135,9 Druck
40 2,63 8,46 45,0 6 22 bis 23 11,0 12,3 28,1 Zug
88,4 189,8 Druck
50 2,58 10,00 50,0 6 bis 7 22 bis 23 11,5 13,3 32,0 Zug
98,9 1205,8 Druck

Frost wirkt auf frische Schlackencementbauten zerstörend, so daſs derartige Arbeiten unter 0° nicht zulässig sind. Zu berücksichtigen ist ferner, daſs der Schlackencement in erster Linie zu Arbeiten unter Wasser oder in feuchter Atmosphäre zu verwenden ist. Bein Erhärtungsvorgang ist von demjenigen solcher Cementsorten, deren Kalk mit den hydraulischen Faktoren sich im Feuer chemisch verbunden hat, insofern ein verschiedener, als die Einwirkung des Kalkes auf das Schlackenmehl allmählich und in gelöstem Zustande vor sich geht; denn, sobald dem Schlackencementmörtel das überschüssige Wasser durch Absaugen genommen wird, verliert er die Fähigkeit, kräftig zu erhärten. Der Schwerpunkt des Erhärtungsprozesses liegt beim Schlackencement in der kräftigen und nachhaltigen Nacherhärtung, welche mit einer Wasseraufnahme verbunden ist. Es ist daher bei Verwendung des Schlackencementes |536| für Luftbauten insbesondere darauf zu achten, daſs dieselben in den ersten 14 Tagen möglichst gleiehmäſsig feucht gehalten werden. Eine weitere, schlimme Eigenschaft der Schlackencemente ist ihre Neigung zu Trocken- oder Schwindrissigkeit, welche sich nur durch sachgemäſse Behandlung, vor Allem durch grobe Mahlung der Schlacke (zu Verputzarbeiten) und Zusatz entsprechender Magerungsmittel, mildem läſst. Gegen äuſsere mechanische Einwirkungen vermag reiner Schlackencement aus mehrfachen Gründen keine belangreiche Widerstandsfähigkeit entgegenzusetzen. Voraussichtlich wird daher auch der Schlackencement für Constructionen an der Luft, welche einer Abnutzung unterworfen sind, keine Bedeutung erlangen.

Als eine für manche Anwendungsgebiete nachtheilige Eigenschaft des Schlackencementes muſs endlich noch seine meist geringe Anfangshärte bezeichnet werden. Alle künstlichen und natürlichen Puzzolane theilen mit der wirksamen Hochofenschlacke die Eigenthümlichkeit, erst nach Ablauf einiger Zeit kräftig zu erhärten. Bei der Choindez-Schlacke beginnt die energische Steigerung der Cohäsion, der Ausdruck der beginnenden Versteinerung, nach 10 bis 14 Tagen.

F. M. Meyer (Thonindustriezeitung, 1885 S. 515. 1886 S. 101) untersuchte die Leistung des Cementofens von Dietzsch (1884 254 * 339). Die Rauchgase aus einem Ringofen für Cement enthielten bei scharfem Zuge nur 3,2 bis 7,6, im Mittel 6,2 Proc. Kohlensäure. Stündlich wurden mit 238k Kokes und 100k Kohlen 1734k Cement erhalten. Da der Cement 64,2 Proc. Kalk enthielt und die Gase mit 232° entwichen, so berechnet sich der Verlust durch die Rauchgase auf 1081000°. Die verwendeten Brennstoffe lieferten etwa 2629000°, so daſs von der Gesammtwärme etwa 41 Proc. durch die Rauchgase verloren gingen. Somit bleiben für das Garbrennen des Cementes, Verluste in den Kammern u.s.w. für je 1k Cement 835c.

Die Baukosten des am 1. April 1885 in Beckum fertig gebauten Etagenofens von Dietzsch stellten sich auf 10000 M. Der Betrieb des Ofens erfordert für die Tag- und Nachtschicht:

4 Brenner zu 2,50 M 10,00 M.
2 Arbeiter für den Vorwärmer zu 2 M 4,00
Das Ausleeren des Ofen im Verding wird für je
24 Stunden bezahlt mit

9,00
––––––––
23,00 M.

Die feuerfeste Ausmauerung des Brenn- und Schmelzraumes erfolgt alle 6 Wochen neu, erfordert aber nur wenig Kosten, da der Mörtel sowohl, als auch die Steine auf der Fabrik selbst aus eigens dazu bereitetem Cement hergestellt werden. Hierzu werden die besten Cementklinker, mit Dolomit vermengt, gemahlen, die Mischung wird ähnlich wie Beton mit wenig Wasser angemacht in Formen gestampft. Nachdem der Mörtel abgebunden, werden die Steine völlig ausgetrocknet und sind dann zur Verwendung bereit. Die Form der Steine wird dem Ofen angepaſst und sind dieselben 26cm lang, 21cm bezieh. 18cm breit, 13cm dick. Zwei Maurer und zwei Handlanger arbeiten je 2 Schichten, um den Brenn- und Schmelzraum eines Ofens auszuhacken und neu auszufüllen. Hiernach wird der Ofen, ähnlich wie beim Schachtofen, mit Cementmasse und Kohlen schichtenweise eingesetzt und angeheizt. Die Cementfuttersteine |537| fritten hierbei zu einer dem gebrannten Cemente ähnlichen Masse zusammen und erhalten eine allen Anforderungen genügende Festigkeit. Das während des Betriebes abbrennende Ofenfuttermaterial sowie die beim Ausbessern auszuhackenden Stücke werden mit reinem Cemente vermählen.

Bezügliche Untersuchungen ergaben in den 102° warmen Rauchgasen 2 bis 11,9 Proc. Kohlensäure. Die verwendeten Kohlen hatten folgende Zusammensetzung:

Kohlenstoff 68,1 Proc.
Wasserstoff 3,4
Schwefel 1,6
Sauerstoff und Stickstoff 8,1
Asche 15,0

entsprechend 6250c. Täglich wurdenverbrannt 2070k Kohlen und 16000k Cement erhalten. Danach stellt sich, abgesehen vom Wasserdampfe, der Verlust durch die Rauchgase auf stündlich 65625° oder 12,1 Proc. Zum Garbrennen des Cementes, Erwärmen des Schmelzraumes, Verdampfen der erheblichen Menge Wasser (die Steine enthielten 8,6 Proc.) sind demnach für je 1k Cement 710° verbraucht. Diese geringe Menge gegenüber dem Ringofen (mit 835°) ergibt sich daraus, daſs das Feuer stets in demselben Raume bleibt, somit nur durch Strahlung Wärme verloren geht, aber nicht, wie beim Ringofen, auch durch Erwärmung kalten Mauerwerkes, und weil ferner stets mit heiſser Luft gebrannt wird. Die geringen Verluste durch die Rauchgase sind bedingt durch die niedrige Temperatur im Schornstein.

Neuerdings wird der Ofen auch zum Brennen von Kalk verwendet, angeblich mit der Hälfte Braunkohlen, welche Schachtöfen mit ununterbrochenem Betriebe und seitlicher Feuerung gebrauchen.

C. Dietzsch (daselbst S. 31 und 83) meint, der Ringofen passe wenig zum Cementbrande. Nach seinen Angaben erfordern zwei oberrheinische Massen mit 76 Proc. Kalk und einem Kokesbedarfe von 25 bis 27 Proc. im Schachtofen 15,5 bis 19 Proc. Kohle im Etagenofen. Eine norddeutsche hochkalkige, dabei aber leichtflüssige und sehr feste Masse wurde im Schachtofen mit 20 Proc. Kokes gebrannt, im Etagenofen waren 9 Proc. Kohle nöthig. Es hat sich gezeigt, daſs der Ofen um so ungestörter arbeitet, je rascher die Kohle an der Spitze des Schmelzraumes verbrennt. Geht ein Theil der Kohle zu tief in den Kühlraum nieder, so entsteht hier leicht Anschlacken an den Ofenwänden; namentlich ist aber die Verbrennung eine ungünstigere, indem die oberen Kohlenschichten theilweise vergasen, ohne daſs oder bevor sie Schmelzhitze erzeugen. Die Wahl der Kohle hat sich also danach zu richten, daſs ihre Brennzeit mit der kurzen Zeit, welche zur Verfrittung der vorgeglühten Masse nothwendig ist, möglichst übereinstimmt. Maſsgebend hierfür ist die Korngröſse; denn Kohlenstücke von gröſserem Durchmesser als 20mm brennen in dem regelrechten Zuge des Etagenofens länger, als die Pausen zwischen dem Ziehen dauern. Feine Staubkohle |538| von weniger als 10mm Korngröſse ist demnach der jetzt allenthalben verwendete Brennstoff.

In einer Cementfabrik, welche alle drei Sorten Oefen im Betriebe hat, stellten sich die Betriebskosten, einschlieſslich Brenner, Anfuhr der Steine, Ziehen und Abfuhr des Cementes beim Etagenofen auf 37,7 Pf., beim Ringofen auf 38 Pf. und beim Schachtofen auf 30,6 Pf.

Gegenüber der trockenen Aufbereitung ist die Wirkung, welche das Wasser für die Verbindung der Cementmasse zu verrichten hat, so wichtig, daſs man sie nicht so ohne weiteres aufgeben kann. Es ist bei dem Drucke, welcher von den auf Massenerzeugung berechneten Pressen ausgeübt wird, nicht möglich, die Theilchen so dicht an einander zu schieben, wie es bei nasser Mischung und langsamer Verdunstung des Wassers geschieht, und dann bedingt das trockene Pressen den Verzicht auf die Auflösung der Thontheilchen, welche durch das Mahlen bei Weitem noch nicht auf die höchste Feinheit gebracht sind. Die nasse Mischung bewirkt bei sorgfältiger Ausführung ein Umschlieſsen und Verbinden der Kalktheilchen durch Thon und beim Trocknen tritt gleichzeitig für jedes Atom verdunsteten Wassers eine Zusammenziehung der Moleküle, ein Schwinden der Masse ein. Je langsamer die Verdunstung, desto dichter ist auch die Lagerung; darum ist schon öfter bestätigt worden, daſs langsam getrocknete Masse einen dichteren, besseren Cement liefert als rasch getrocknete. Diese molekulare Lagerung kann mit dem trockenen Pressen nur dann verbunden werden, wenn das Wasser so weit vermehrt wird, daſs mit Hilfe energischer mechanischer Bearbeitung die bloſs geballten Theile der Mischung aufgelöst und mit den härteren Kalktheilchen verbunden werden.

Nach Thomei (daselbst S. 1 und 63) ist es zwar unzweifelhaft, daſs das Wasser eine Umschlieſsung der Kalktheilchen durch die Thontheilchen bewirken soll; doch verhalten sich hierbei die einzelnen Rohstoffe ganz abweichend. Die nothwendige Anfeuchtung vor der Trockenpressung wird daher in den einzelnen Fabriken ganz verschieden betrieben. Zweifellos ist jedoch, daſs die Güte des Cementes aus den trocken gepreſsten und naſs verarbeiteten Steinen durchaus eine gleiche ist, gleichen Brand und gleiche Zusammensetzung der Massen vorausgesetzt. Ebenso wenig konnte ein Unterschied im Verbrauche an Brennstoff bei den sorgfältig angestellten Versuchen festgestellt werden. Wohl aber mahlt sich der Cement aus trocken gepreſsten Steinen leichter, da er immerhin eine bestimmte Structur zeigt.

In Oppeln liefert der Ringofen 100k Cement mit 15k,8 Kokes oder Kohle, so daſs es doch noch zweifelhaft erscheint, ob der Etagenofen thatsächlich weniger Brennstoff gebraucht als der Ringofen, welcher allerdings in der Anlage theurer ist, dagegen aber weniger Arbeitslohn erfordert als der Etagenofen.

E. Michel (Journal für praktische Chemie, 1886 Bd. 33 S. 548) suchte |539| das Wesen der Hydraulicität der Cemente festzustellen. Da Versuche mit Gemischen von Kieselsäuregallerte und Kalk fehlschlugen, so wurde bei 100° getrocknete Kieselsäure mit Staubkalk und wenig Wasser gemischt. Die Proben hatten nach 12 Stunden abgebunden; am härtesten waren diejenigen, in denen auf 2 Mol. SiO2 1 Mol. CaO kam, so daſs thatsachlich die Kieselsäure zur Erhärtung des Cementes beiträgt. Gemenge aus Thonerde und Kalk – in Filtrirpapier gehüllt in Wasser gelegt – banden weit schneller ab als die aus Kieselsäure und Kalk, wurden aber nicht so hart. Gemische von Thonerde und Kieselsäure wurden nicht fest. Es ist daher anzunehmen, daſs die Kieselsäure und Thonerde als solche zu der Erhärtung der Cemente beitragen, daſs vor Allem die Kieselsäure die nachhaltige Erhärtung bewirkt, während die Thonerde das erste Abbinden verursacht, wenn nur die übrigen nothwendigen Bedingungen dazu gegeben sind.

Der Kalk ist unmittelbar bei der Erhärtung wirksam, durch Bindung mit SiO2 und Al2O3; andererseits aber schützt er auch die neu gebildeten Verbindungen, indem er an der Oberfläche Calciumcarbonat bildet. Während nach den Mittel wer then von 11 Portlandcementen auf 7 Th. SiO2 und 3 Th. Al2O3 18 Th. CaO kommen, zeigen die Mischungsversuche, daſs sich die Härte mit Verringerung des Kalkgehaltes steigerte, so daſs Proben, in denen auf 16 Mol. SiO2 nur 1 Mol. Ca(OH)2 kam, noch erhärteten. Es folgt daraus, daſs ein groſser Theil der Kalkmassen, welche in dem durch die Mischungsversuche erhaltenen Cemente vorhanden sind, gar nicht wirksam ist.

Aus diesen Versuchen folgt ferner, daſs die Kieselsäure ebenso wie die Thonerde die Abbindung und Erhärtung verursachen, indem beide mit Kalk eine gewässerte Verbindung eingehen. Um diese neu gebildeten Verbindungen zu bestimmen, wurden die verschiedensten Wege zur Analyse der abgebundenen Cemente eingeschlagen; es stellte sich stets darin eine groſse Schwierigkeit heraus, das Silicat bezieh. Aluminat, zu trennen. Es wurde zunächst versucht, den bei der Abbindung nicht chemisch thätig gewesenen Kalk entweder als Kalksaccharat mittels Zuckerlösung, oder als Calciumcarbonat durch Einleiten von Kohlensäure m dem fein gepulverten und in Wasser aufgeschlemmten Cement zu bestimmen und dann weiter das neu gebildete Silicat oder Aluminat abzuscheiden; letzteres wurde aber stets im Verlaufe der Analyse theils durch die Kohlensäure, theils durch zu viel Wasser zersetzt, Es war deshalb vor Allem nothwendig, zu groſse Mengen von Wasser zu vermeiden. Der vorhandene freie Kalk und das kohlensaure Calcium wurden daher durch Chlorammoniumlösung entfernt, welche mit 90 procentigem Spiritus versetzt war.

Die aus 2 Mol. Kieselsäure und 1 Mol. Kalk zusammengesetzten Mörtel waren 10 Tage (I), 20 Tage (II) und 100 Tage alt (III), fein gepulvert und bei 100° getrocknet; sie wurden zur Trennung des Silicates |540| und der Kieselsäure von dem kohlensauren Calcium und freien Kalk mit alkoholischer Chlorammoniumlösung gekocht. Die Lösung wurde öfter abgezogen, bis sie keinen Kalk mehr enthielt; dann wurden Lösung und Rückstand für sich untersucht: die erstere auf den freien Kalk, das Calciumcarbonat und auf etwas durch Einwirkung des Salmiaks löslich gewordene Kieselsäure, der letztere auf unangegriffene Kieselsäure und das Silicat. Die in dieser Art vorgenommenen Analysen ergaben Hunderttheile:

I
II

III
1. Analyse 2. Analyse
Rückstand
Lösliche SiO2
Freier Kalk
Kohlensäure
Hydratwasser
45,14
2,18
35,90
8,35
8,43
46,18
1,70
34,20
9,89
8,03
47,01
0,40
32,90
6,29
13,40
44,19
0,87
33,35
14,64
6,08
100,00 100,00 100,00 99,13
Der Rückstand besteht aus:
Freier

Silicat
SiO2

SiO2
CaO
42,23

0,96
1,09
43,15

0,30
2,70
43,10

0,61
3,40
42,74

0,30
1,84
44,28 46,15 47,11 44,48

Werden diese Analysen nach den beim Abbinden entstandenen Verbindungen umgerechnet, so enthält der Cement:

I
II

III
1. Analyse 2. Analyse
Freie Kieselsäure
Kohlensauren Kalk
Calciumhydrat
Silicat: bestehend aus
dem eigentlichen Sili-
cat der löslichen SiO2
und H2O
42,23
18,97
33,45



4,63
43,15
22,45
28,59



5,77
43,10
14,30
32,89



9,80
41,74
33,27
19,45



4,36
99,28 99,96 100,09 98,82

Der hohe Gehalt des Cementes II an Hydratwasser ist wohl daraus zu erklären, daſs der zur Untersuchung verwendete Cement vorher bei 110° nicht genügend getrocknet ist, so daſs ein Theil des freien Wassers mit Hydratwasser bestimmt ist. In Folge dessen ist auch die Menge des Silicates für diesen Cement höher berechnet als für die übrigen.

Sodann wurde nach demselben Verfahren ein 5 Monate alter Kalk-Thonerde-Cement untersucht, dargestellt durch Vermischen von 1 Mol. bei 110° getrockneter Thonerde und 2 Mol. Ca(OH)2; derselbe enthielt:


Mit Cl (NH4)
ausgezogen
Hydratwasser
Calciumcarbonat
Freier Kalk
Freie Thonerde
13,53
19,72
58,83
4,31

Rückstand
Aliminat Thonerde
Kalk
1,49
0,90
Verunreinigung (Sand) 0,90
|541|

Nun wurde auf dieselbe Art ein mehrere Jahre alter Portlandcement untersucht:


In Cl (NH4)
gelost
Hydratwasser
Lösliche SiO2
Freier Al2O3 + Fe2O3
Freier Kalk
Kohlensaurer Kalk
9,29
1,90
5,47
39,54
23,07

Ruckstand
Unlöslicher
Thonerde-
Kalk-
Silicat
Rückstand
Kieselsäure
Thonerde und Eisen
Kalk
9,14
2,09
3,43
1,80
Alkalien und Verlust 4,27.

Somit ist von den zur Herstellung von Cement verwendeten Stoffen nur ein geringer Theil beim Abbinden chemisch thätig. Die Erhärtung beruht demnach nicht, wie häufig angenommen wird, auf einem rein chemischen Vorgange, oder allein auf einem rein mechanischen, sondern beide stehen in einem Verhältnisse der gegenseitigen Abhängigkeit- wird durch irgend welche Mittel der Fortgang des einen Prozesses gehindert, so hört auch der andere auf und der Cement erhärtet nicht. Daraus ergibt sich weiter, daſs die Erhärtung hauptsächlich eine Verkittung ist, derart, daſs sich das Kalk-Thonerdesilicat nur auf der Oberfläche der einzelnen Cementkörner bildet und diese zusammenhält. Durch diese Annahme erklärt sich auch die Thatsache, daſs abgebundener Portlandcement, wenn er von Neuem gebrannt und gepulvert wird, die Eigenschaft, zu erhärten, wieder erlangt, weil durch das Pulverisiren die inneren, unangegriffenen Theile der Cementkörnchen frei gelegt werden und nun neue Verbindungen eingehen können.

|529|

Deutsche Bauzeitung, 1886 S. 14, 96, 363 und 373. Verhandlungen des Vereins deutscher Cementfabrikanten vom 27. Februar 1886 S. 70.

|530|

An der Main-Kanalisirung wurden die Mauer- und Betonarbeiten bis zum J. 1885 aus Traſsmörtel hergestellt, Da man die Arbeiten im J. 1885 beschleunigen wollte, wurden vergleichende Proben zwischen dem zur Verwendung gelangten Traſsmörtel und Cement-Kalkmörtel ausgeführt. Es stellte sich dabei heraus, daſs der Cement-Kalkmörtel aus 1 Vol. Cement, 1⅓ Vol. hydraulischem Kalk und 6 Vol. Sand bei höherer Festigkeit nach 28 Tagen und etwas billigerem Preise (gegenüber dem verwendeten Traſsmörtel) eine so energische Erhärtung aufwies, daſs man schon nach 2 Tagen auf einem Beton mit Mörtel von obiger Mischung mauern konnte, was bei Traſsmörtel erst nach einigen Wochen möglich war. Dieses Verhalten des Cement-Kalkmörtels, welches bei Wasserbauten von groſser Wichtigkeit ist, war ausschlaggebend dafür, daſs man im J. 1885 bei der Main-Kanalisation zu verschiedenen Zwecken Cement-Kalkmörtel verwendete. So wurde die Betonlage unter dem festen Wehrrücken des Nadelwehres der Haltung Kostheim von etwa 1000cbm aus der Mischung: 1 Vol. Cement, 1⅓ Vol. hydraulischen Kalk, 6 Vol. Sand und 10 Vol. Steinschlag, durch Einstampfen bei Fernhaltung des Wassers hergestellt. Ferner wurden in der Haltung Raunheim Böschungstreppen aus Bruchsandsteinen mit einem Mörtel aus 1 Vol. Cement, 1 Vol. hydraulischem Kalk und 6 Vol. Sand vermauert. Es wird bemerkt, daſs die Treppen keine Beschädigung durch Frost oder Benutzung zeigen und daſs sich namentlich die Steine der Trittstufen nicht losgelöst haben. Es beweist dies also die hohe Adhäsion des Mörtels.

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