Titel: Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1889, Band 273 (S. 471–477)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj273/ar273089

Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement.

1) Prüfung von Cement.

Ein neues Werk über Portland-Cement Étude pratique sur le ciment de Portland von M. Candlot bespricht H. le Chatelier (Bulletin de la société d'encouragement, 1889 S. 212 bis 229). Dieses Werk befaſst sich mit dem eingehenden Studium der Methoden, die zur Prüfung der Cemente Anwendung finden. Der eigentliche Werth des Buches besteht darin, durch Ziffern, die aus einer groſsen Anzahl von Versuchen sich ergeben haben, die unbestimmten und häufig sich widersprechenden Angaben der Fachleute in Frankreich richtiggestellt und in wissenschaftlicher Weise zum Ausdruck gebracht zu haben. Der Reihe nach werden folgende Prüfungsmethoden der Cemente besprochen:

Die chemische Analyse.

Probe auf Feinheit der Mahlung.

Dichtebestimmung.

Ermittelung der Bindezeit.

Prüfung der Zug- und Druckfestigkeit.

Einige Beispiele, in welcher Weise Candlot den Stoff behandelt, mögen hier gegeben werden:

1) Die chemische Analyse. Durch eine Zusammenstellung von mehr als 30 Analysen von Portland-Cementen verschiedener Länder findet der Verfasser, daſs die Zusammensetzung derselben nur zwischen engen Grenzen schwankt. Berechnet man aus diesen Analysen die Zusammensetzung der Cemente in Aequivalenten, so erhält man auf 1 Mol. SiO2 : Al2O3 0,14 bis 0,27, Fe2O3 0,03 bis 0,07, CaO 2,77 bis 3,26 und MgO 0,07 bis 0,10 Mol. – Die Analysen beziehen sich auf möglichst aschenfreie Cemente. Die chemische Analyse allein erlaubt aber nur einige Cemente von besonders schlechter Qualität auszuscheiden, sie gestattet keinen Einblick in die physikalischen Eigenschaften der besseren Cemente.

2) Feinheit der Mahlung. Körner, die durch ein Sieb von 900 Maschen auf das Quadratcentimeter nicht hindurchgehen, betrachtet Candlot als indifferent und dem Sande gleichwerthig; die feinsten Cementtheilchen, welche durch das Seidensieb hindurchgehen, haben allein Einfluſs auf die Erhärtung der Mörtel während der ersten Periode des Erhärtens. Jene Theilchen, die durch ein Sieb von 5000 Maschen auf lqcm hindurchgehen, erhärten sämmtlich früher oder später und tragen zur endgiltigen Festigkeit der Mörtel bei, ebenso sehr wie die feineren Theilchen. Die Bestimmung der Feinheit der Mahlung ist schon deshalb |472| nothwendig, weil groſse Körner als Cement bezahlt werden und wie Sand wirken, noch wichtiger erscheint diese Probe aber unter einem anderen Gesichtspunkte: Die Feinheit der Cemente hat einen wesentlichen Einfluſs auf gewisse Eigenschaften derselben, die gewöhnlich auch Gegenstand der Untersuchung bilden, nämlich die Dichtigkeit und die Bindezeit. Der Bestimmung der letzteren ohne Bezug auf die Feinheit der Mahlung kann nicht viel Werth beigelegt werden.

3) Dichtigkeit. Die Bestimmung der Dichte wird deshalb ausgeführt, weil man eine bestimmte Relation annimmt zwischen der Dichte und dem Grade des Brandes. Nach Versuchen von Candlot schwankt der Werth für die „absolute“ Dichte zwischen 3,154 und 3,108; erstere Zahl bezieht sich auf normal gebrannten Portland-Cement, letztere auf schlecht gebrannten Cement; man könnte bei diesen geringen Schwankungen die Bestimmung der absoluten Dichte weglassen (vgl. 1885 256 551 und 552). Die Bestimmung der scheinbaren Dichte wird allein heute noch ausgeführt; aber diese hängt nicht vom Grade des Brennens, sondern von einer Reihe von anderen Umständen ab. In erster Linie von der Art des Aufschichtens; ein und derselbe Cement kann auf verschiedene Weise aufgeschichtet, die Dichten 1,2 bis 2,3 ergeben. Einen wesentlichen Einfluſs auf die Dichte hat auch die Gröſse der Gefäſse; so erhielt Candlot folgende Werthe:

Gröſse des Gefäſses Dichte
0,010l 1,150
1 1,250
100 1,450

Ferner ist sie abhängig von der Feinheit der Mahlung. Die Dichte jener Portland-Cemente, die vollständig durch ein Sieb von 5000 Maschen hindurchgingen, war sehr nahe an 1,000. Da aber auch hier die Unterschiede zwischen den Dichten gut und schlecht gebrannter Cemente innerhalb der Grenzen unvermeidlicher Versuchsfehler liegen, ist der Werth dieser Bestimmung vollkommen illusorisch. Man schrieb früher dem Brande einen bedeutenden Einfluſs auf die scheinbare Dichte zu; dies geschah aber nur, weil man ungleich feine Cemente mit einander verglich. Schlecht gebrannte Cemente geben bei gleicher Mahlung ein viel feineres Pulver als gargebrannte.

4) Bindezeit. Da die Anwendung verschiedener Nadeln zur Bestimmung der Bindezeit sehr abweichende Resultate gibt, so wird der Gebrauch der Nadel von 300g Gewicht und 1mm Querschnitt empfohlen, die von Vicat vorgeschlagen wurde, und auch in Deutschland in Anwendung kommt (vgl. 1886 261 345). Die Dauer der Bindezeit verändert sich auffallend mit der Temperatur, wie folgende von Candlot ausgeführte Versuche ergeben:

Temperatur der Masse 15° 20° 25° 30° 35° C.
1. Cement 4h 3h 2h18' 25' 10' augenblicklich
2. „ 28' 14' 10' 9' 8'
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Eine Veränderung der Temperatur um 23° C. genügt, um die Bindezeit von 4 Stunden auf 10 Minuten herabzusetzen. Die Schnelligkeit des Abbindens hängt auch ab von der Menge des zugesetzten Wassers. Aus der Tabelle von Candlot ist folgendes Beispiel entnommen:

Wasser auf 100 Th. Cement 24 Th. 28 Th. 32 Th. 34 Th.
1. Cement 5' 20' 42' 45'
2. „ 1h 1h37' 3h37' 4h

Mörtel, die aus Cement und Sand bestehen, binden immer langsamer ab als reine Cemente, da die nöthige Menge Wasser bei ersteren gröſser ist. – Candlot fand, daſs alle Kalksalze – das Sulfat, Chlorid, Nitrat u.s.w. – das Abbinden der Cemente verzögern, während Kochsalz auf die Bindezeit keinen Einfluſs ausübt. Versuche mit Chlorcalciumlösungen ergaben z.B. folgende Werthe:

Gramme Chlorcalcium in 1l 0 2 5 10 20 40 60
Bindezeit 52' lh 10h 10h 12h 8h 6h

Meerwasser verzögert sehr das Abbinden. Candlot hat gezeigt, daſs diese Verzögerung ausschlieſslich dem Sulfat und Chlorid des Calciums zuzuschreiben ist, die durch Umsetzung zwischen den Magnesiumsalzen des Meerwassers und dem Kalke der Cemente entstanden sind. Welchen Einfluſs die atmosphärische Luft auf die Bindezeit der Cemente ausübt, geht aus der folgenden Versuchsreihe hervor. Der Cement wurde in Säcken an einem trockenen Orte aufbewahrt, und vor jedem Versuch der Inhalt derselben tüchtig durchgeschüttelt.

Zeit der Lufteinwirkung in Monaten 1 2 3 4
Bindezeit auf Süſswasser bezogen 40' 1h 4h25' 11h50'
„ „ Meerwasser „ 3h 6h40' 10h25' 14h20'

Der Gehalt an Kohlensäure und Wasser war nach 4 Monaten 2,45 Proc.

Candlot befaſst sich eingehend mit der Bestimmung der Zugfestigkeit und bespricht nicht die Druckfestigkeit, da letztere, obgleich weitaus zuverlässiger, weniger gebräuchlich ist (vgl. die deutschen Normen). An ersterer hat er allerlei auszusetzen; so stimmen die Angaben der Probekörperchen untereinander nicht überein, wenn sie auch aus demselben Materiale und auf die gleiche Art hergestellt wurden. Ein anderer, sehr bedeutender Fehler besteht darin, daſs die Zugfestigkeit nicht dem Querschnitt der Probekörper proportional ist. Candlot erhielt folgende Resultate mit Probekörperchen von 16qcm und 5qcm Querschnitt:

Zugfestigkeit in Kilogrammen für 1qc.

Quer-
schnitt

7 Tage

28 Tage

3 Mon.

6 Mon.

9 Mon.
1 Cement 5qc
16qc
34,6
14
53,5
37,9
68,9
47,2
58
40,0
56,6
41
Mörtel 1 : 3 5qc
16qc
13
8,1
16
9,7
16,5
10,5
16,2
10,6
18
10,5
2. Cement 5qc
16qc
32,2
14,8
58,4
28,7
64,9
29,7
68,4
32
72,6
28,1
Mörtel 1 : 2 5qc
16qc
15,9
8,4
18,6
11,8
21,8
12,2
24,4
14,7
25,4
16,3
|474|

Die Zugfestigkeit scheint eher dem Umfange als der Fläche proportional zu wachsen.

Aenderung der Festigkeit mit der Zeit. Guter Cement nimmt an Festigkeit zu, bis er nach einer bestimmten Zeit ein Maximum derselben erreicht hat, auf welchem sich die Festigkeit ohne merkbare Abnahme erhält. Andere Cemente nehmen nach einiger Zeit an Festigkeit bedeutend ab, so z.B. Bindemittel, die zu viel Kalk enthalten oder unvollständig gebrannt sind; nachdem sie die Festigkeit der besten Cemente erreicht haben, bekommen sie Risse und zerfallen nach einem oder mehreren Jahren. Eine ähnliche Erscheinung zeigen auch zuweilen gute Cemente unter gewissen Umständen. Reiner Cement, genügend fein gemahlen und mit Meerwasser befeuchtet, zeigt ein Maximum der Festigkeit zwischen dem 3. und 6. Monat der Erhärtung. Die schlieſsliche Festigkeit ist etwas geringer. Aber in diesem Falle ist die scheinbare Anomalie die Folge der Vorgänge bei den Versuchen; sie bezeichnet keine Verminderung des wahren Zusammenhalts des Cementes, denn man findet sie nicht wieder in den daraus hergestellten Mörteln. Diese scheinbare Verminderung der Festigkeit ist nur bei Probekörpern zu beobachten, die im Bruche sich dem Glase ähnlich verhalten, die nicht am kleinsten Querschnitt, sondern an verschiedenen anderen Stellen brechen, bei denen der Bruch häufig von der Angriffsstelle der Eisenzangen seinen Ausgang nimmt (vgl. W. Michaëlis „Zur Beurtheilung des Cementes“ Berlin 1876). Die Zahlen für die Zugfestigkeit schwanken in solchen Fällen sehr bedeutend, eine Probe ergibt oft den doppelten Werth der anderen. – Aus den Tabellen des Herrn Candlot ist auch zu ersehen, daſs die Erhärtung der Cemente nach 8 bis 50 Tagen ein nur sehr unvollständiges Bild gibt von der Festigkeit der Cemente nach 1 bis 2 Jahren.

Die Menge Anmachwasser wird besprochen, ebenso die Beschaffenheit des letzteren. Das Meerwasser gibt andere Festigkeiten als Süſswasser; aus seinen Tabellen konnte der Verfasser aber keine bestimmte Regel ableiten. Die Unterschiede schwanken mit der Natur der Cemente, der Menge des Anmachwassers, des zugesetzten Sandes u.s.w. Die Abweichungen sind aber nie sehr bedeutend.

Die Temperatur hat nicht nur Einfluſs auf die Bindezeit, sondern auch auf die Widerstandsfähigkeit der Cemente, die mit zunehmender Temperatur etwas abzunehmen scheint. Aber die Versuche sind hier nicht sehr beweiskräftig; Candlot scheint nur sehr kalkreiche Cemente untersucht zu haben, auf die allerdings der Einfluſs der Temperatur unbestreitbar ist; ihre Zugfestigkeit nimmt in hohem Maſse ab mit der Steigerung der Temperatur. Hier wären noch weitere Versuche wünschenswerth.

Candlot fand, daſs Mörtel, die mit Meerwasser angemacht und dann der Luft ausgesetzt wurden, fester wurden, als wenn sie im Wasser verblieben:

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3 Monate 6 Monate 9 Monate
Wasser 15,6 20,7 19,5
Luft 29,5 36 42

Bei Süſswasser waren die Resultate zweifelhaft. Man hat hier den Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu berücksichtigen (vgl. die Versuche von Dyckerhoff weiter unten). Bei Meerwasser scheint der Gehalt an hygroskopischen Salzen die Erhärtung zu begünstigen.

Poröse Oberflächen verursachen eine schnellere Erhärtung als solche, die kein Wasser aufzunehmen vermögen. Daſs die Natur des Sandes, die Quantität desselben, die Menge des Anmachwassers die Festigkeit beeinflussen, ist bekannt. Alle bisher besprochenen Umstände von Einfluſs auf die Festigkeit sind von der Natur der Cemente unabhängig; sie verändern die Resultate der Festigkeitsprüfung und würden Fehler hervorrufen, wenn man sie nicht berücksichtigen würde. Die wichtigsten Eigenschaften der Cemente selbst, welche die Art ihrer Erhärtung bedingen, sind die Zusammensetzung, der Grad des Brandes, des Alters und die Feinheit der Mahlung.

Abweichungen in der Zusammensetzung haben zwei ganz entgegengesetzte Wirkungen, je nachdem der Kalk- oder der Thongehalt vorherrscht. Ein Ueberschuſs an Kalk gibt Cemente, die schnell erhärten, aber bald rissig werden und zerfallen; ein Ueberschuſs an Thon bewirkt, daſs der Cement während des Erkaltens zu Staub zerfällt, langsam bindet, aber seine Festigkeit beibehält.

7 Tage 28 Tage 3 Mon. 6 Mon. 9 Mon.
Normaler Cement 21 38 49 56 58
Cement mit viel Kalk 37 49 41
Schwerer kieselreicher Staub 18 25 35 35 38

Cemente, die nicht genügend gebrannt sind, verhalten sich wie solche mit einem Ueberschuſs an Kalk.

Die sicherste Schluſsfolgerung, die man aus den Experimenten Candlot's ziehen kann, ist die, daſs die Proben auf Zugfestigkeit kein Bild von der wahren Widerstandsfähigkeit der Cemente geben. Die Zugfestigkeit hängt in der That auſser von der Qualität der Cemente auch noch von einer groſsen Anzahl äuſserer Umstände ab. So ändert sich der Widerstand auf 1qcm mit dem Querschnitte; er ist von der Temperatur, der Menge und Beschaffenheit des Anmachwassers abhängig; endlich wird der Cement meist nicht auf Zug-, sondern gewöhnlich auf Druckfestigkeit beansprucht.

Die Proben mit heiſsem Wasser verwirft Candlot vollständig, ohne für seine Anschauung die genügende Anzahl von Beweisen zu bringen. Le Chatelier rügt diesen Mangel, indem Versuche mit heiſsem Wasser doch gewisse Vortheile bieten: heiſses Wasser beschleunigt die Hydratisation der Cemente und läſst einen Ueberschuſs an Kalk und andere Mängel eher erkennen, als die Versuche mit kaltem Wasser.

|476|

Nachdem Candlot in höchst genauer Weise alle Umstände studirt hat, die auf die Untersuchung der Cemente von Einfluſs sein können, trachtet er eine Methode anzugeben, diese Proben möglichst fehlerfrei auszuführen. In der That, eine Schluſsfolgerung, die man aus der Arbeit des Verfassers ziehen kann, ist die, daſs die Proben, man möge sie mit der peinlichsten Genauigkeit ausführen, nur sehr wenig von den wahren Eigenschaften der Cemente erkennen lassen. Man wird mit ihrer Hilfe in bestimmten Fällen mit Sicherheit sagen können, daſs ein Cement schlecht, aber niemals, daſs er wirklich gut ist, was zu wissen viel interessanter wäre. Zum Schlusse des Referates wird hervorgehoben, welche Eigenschaften der Cemente für die Praxis zu bestimmen wünschenswerth wäre.

Die Arbeit von Candlot ist jedenfalls als recht werthvoll der Aufmerksamkeit der Fachmänner zu empfehlen. Die wenigen hier wiedergegebenen Zahlenangaben sind aus Tabellen des Werkes entnommen, das viele Hunderte derselben enthält, und diese selbst wieder sind aus Verzeichnissen von Versuchen ausgezogen, die Tausende derselben enthalten. Die so bestimmten Zahlen verdienen ein ganz besonderes Vertrauen. – Auſserdem enthält das Werk Candlot's noch sehr nützliche Anweisungen über den Gebrauch der Portland-Cemente im Allgemeinen, über den rasch bindenden Portland-Cement und über die Anwendung von Chlorcalcium, um die Eigenschaften desselben zu verändern.

Die Normen für die einheitliche Lieferung und Prüfung von Portland-Cement (vgl. 1886 261 344) sind nach Erlaſs vom 28. Juli 1887 des Ministers für öffentliche Arbeiten von den ihm unterstehenden Behörden in Zukunft den Lieferungen von Cement zu Grunde zu legen. An dem Entwürfe wurden vorher wenige kleine Abänderungen vorgenommen. Statt „Definition“ ist „Begriffserklärung“ gewählt. Die Begründung zu I ist geändert worden; sie heiſst jetzt:

„Im Interesse der Verkäufer und des sicheren Geschäftes ist die Durchführung eines einheitlichen Gewichtes dringend geboten. Hierzu ist das weitaus gebräuchlichste und im Weltverkehr fast ausschlieſslich geltende Gewicht von 180k Brutto = etwa 400 Pfd. englisch gewählt worden.“

Der zweite Absatz fällt weg. In den Erläuterungen zu II ist das Wort „Consistenz“ durch „Dickflüssigkeit“ ersetzt worden. Im 2. Absatz heiſst es:

„Für genaue Ermittelung der Bindezeit und zur Feststellung des Beginnes des Abbindens, welche (da der Cement vor dem Beginne des Abbindens verarbeitet werden muſs) bei rasch bindenden Cementen von Wichtigkeit ist, bedient man sich einer Normalnadel von 300g Gewicht, welche einen cylindrischen (? D. Ref.) Querschnitt von 1qmm Fläche hat und senkrecht zur Achse abgeschnitten ist.“

Eine der wichtigsten Aenderungen betrifft den Absatz über die Volumenbeständigkeit. Derselbe lautet jetzt:

„Portland-Cement soll volumenbeständig sein.

Die Worte: „Als vorläufige, eine rasche Beurtheilung gestattende |477| Probe wird die Darrprobe empfohlen“ sind gestrichen worden, ebenso die Erläuterungen zu III, worin die Durchführung der Darrprobe auseinandergesetzt ist, und desgleichen ist im ersten Absatz der Erläuterungen hinter den Eingangsworten „Zur Ausführung der“ das Wort „entscheidenden“ gestrichen worden. Der Antrag auf Fortfall der Darrprobe wurde vom Vorstande des Vereins deutscher Cementfabrikanten selbst beantragt, und zwar weil sie in zwei Richtungen zu schweren Irrthümern Veranlassung geben kann. Sie kann einen Cement als nicht volumenbeständig darstellen, der in der That volumenbeständig ist, und kann einen Cement als volumenbeständig darstellen, der es nicht ist.

In der Begründung zu Nr. V: „Festigkeitsproben“ sind die Worte am Schlusse des 3. Satzes: „Die Zugsprobe soll nur als Controlprobe für die Gleichmäſsigkeit der gelieferten Waare gelten“ gestrichen worden.

Der Vorstand des Vereins deutscher Cementfabrikanten macht in einem Rundschreiben noch besonders darauf aufmerksam, daſs die Normen, wie schon ihre Ueberschrift ergibt, nur zum Vergleiche verschiedener Portland-Cemente unter einander, nicht aber zur Werthvergleichung mit anderen hydraulischen Bindemitteln benutzt werden können. Durch alleinige Prüfung auf Bindekraft zu Sand, wie sie die Normen zur Prüfung von Portland-Cement vorschreiben, kommen nicht alle Eigenschaften eines hydraulischen Bindemittels zum Ausdrucke. Dieselben zeigen in Bezug auf Volumenbeständigkeit, Festigkeit mit anderen Sandzusätzen und bei anderen Erhärtungsweisen, wie die in den Normen vorgeschriebenen, ferner in Bezug auf Wasserundurchlässigkeit, ihre Widerstandskraft gegen Witterungseinflüsse u.s.w. ein sehr verschiedenes Verhalten. Sie müssen daher auch in dieser Richtung geprüft werden.

(Fortsetzung folgt.)

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