Titel: Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 294 (S. 163–167)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj294/ar294045

Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement.

(Schluss des Berichtes S. 137 d. Bd.)

Verfasser hat ferner dieselben Cemente der Prüfung nach seiner bekannten Hochdruckdampfmethode unterworfen. Die Versuche ergaben nach 3tägiger Erhärtung beim Zerreissen nach 6stündigem Kochen die folgenden Festigkeitszahlen:

|164|
Cement-Nr. Bei 3 at Bei 6 at Bei 10 at Bei 20 at
k k k k
1) Mit 0,8 Proc. MgO 12,0 20,0 27,5 32,3*
2) „ 3,8 „ MgO 10,0 18,0 33,0** 23,5
4) „ 4,6 „ MgO 9,0 17,0 28,0 23,0
6) „ 5,7 „ MgO 9,0 14,0 18,5*** schon stark
angekocht
7) „ 6,4 „ MgO 6,0 11,5 schon an-
gekocht, an
den Kanten
Risse
zerkocht
und mürbe
9) „ 9,1 „ MgO schon stär-
kere Rise
schon stär-
ker ange-
kocht




zerkocht
und stark
gequollen



stark ge-
quollen,
ganz zer-
kocht und
mürbe
10) „ 11,5 „ MgO starke Risse gequollen
und mürbe
11) „ 13,2 „ MgO stark ge-
quollen


zerkocht
und stark
gequollen
12) „ 15,4 „ MgO stark ge-
quollen und
zerkocht
13) „ 19,2 „ MgO desgl. wie
Nr. 12

* Auch Reinprobe noch ganz intact mit 47 k Festigkeit.

** Reinprobe schwach angekocht, doch noch 36 k Festigkeit.

*** Reinprobe stärker angekocht, mürbe.

Die Hochdruckdampfmethode gibt demnach ein Mittel ab, sich in kurzer Zeit über das spätere Verhalten der Cemente zu orientiren.

Verfasser schlägt auf Grund seiner Versuche vor:

1) Dass neben der gewöhnlichen Normenprüfung auch die Hochdruckdampfprobe gemacht wird als Vorprobe, welche viel schneller ein klares Resultat ergibt als irgend eine andere Prüfung. Alle Cemente, welche nach Normenmanier bei 1 Cement: 3 Sand eingeschlagen werden, müssen nach 6stündigem Kochen bei 10 at (3 Tage nach dem Anmachen in den Apparat gegeben) nicht unter 16 k/qc halten. Als Nebenprobe kann man noch aufnehmen, dass die Reinproben bei 3 at Druck noch kein eigentliches Treiben und Erweichen ergeben dürfen. Die Hochdruckdampfprobe soll also hier zunächst entscheiden.

2) Für die analytische Feststellung der MgO-Menge soll für Preussen die kgl. Bergakademie in Berlin die entscheidende Instanz sein, und für die Feststellung des Hochdruckdampfresultates die kgl. Prüfungsstation in Charlottenburg.

Diese Vorschläge wurden in der 16. Generalversammlung des Vereins deutscher Portlandcement-Fabrikanten besprochen, ebenso wie auch ein Vorschlag des Capitän Maclay, die Cemente bei einer Temperatur von 195 bis 200° F. zu prüfen, wurden aber, ebenso wie der letztere, von der Versammlung nicht angenommen.

Als Anhang zu seiner Magnesia-Broschüre bringt Erdmenger einen endgültigen Beweis für die Treibwirkung der Magnesia im Portlandcement. Es ist neuerdings wieder die Frage aufgeworfen worden, ob nicht die zugeschlagene Magnesia, die den Antheil an basischen Oxyden erhöhe, das Treiben verursache, ob diejenige Magnesia, welche äquivalente Kalkmengen ersetzt, nicht unschädlich sei. Dass Magnesia den Kalk im Portlandcement auch nicht theilweise zu ersetzen im Stande sei, ist schon weiter oben ausgeführt worden. Eine von Schott neuerdings gemachte Annahme ist die, dass MgO anfangs todt, also unwirksam sein könne, später aber ihre chemische Wirkung wieder erlange und dann als stärkere Base gegenüber dem CaO auftrete, Magnesiasilicat bilde und entsprechende Mengen Kalk frei mache und letzterer die nachträglichen Treiberscheinungen veranlasse. Auch andere Forscher schreiben alles Treiben dem Kalke zu, so Le Chatelier und Candlot. Dass dem nicht so sei, soll durch die folgenden Versuche erwiesen werden:

Reiner Magnesit wurde bei starker Cementsintertemperatur gebrannt. Das specifische Gewicht der erhaltenen Magnesia stellte sich auf 3,43. Es wurden durch Kochen dieses Magnesiapulvers in Wasser bei gewöhnlichem Luftdruck, also bei 100° C., eine Reihe hydratisirter Magnesiamodificationen hergestellt, wobei die Magnesia nach vorherigem, jedesmaligem starken Trocknen nach jeder wiederholten Kochperiode sich als immer specifisch leichter und zartpulveriger werdend herausstellte, in dem Grade, als sie Wasser aufnahm, dasselbe chemisch bindend. Nach etwa 1wöchentlichem Kochen war immer erst ein Wässerungsgrad von etwa ⅔ Aequivalent Wasser erreicht auf 1 Aequivalent MgO. Es wurde daher noch eine andere Menge im Hochdruckdampfapparat gekocht, und man erzielte da bereits bei 5 at nach 8 Stunden und bei 10 at nach 4 Stunden, bei 15 at nach 2 Stunden und bei 25 at bereits nach 1stündigem Kochen die volle bezieh. fast vollständige Hydratisation der Magnesia. Es wurden nun von jeder Modifikation einem guten tadellosen Portlandcement je 20 Proc. des Magnesiapulvers bezieh. der Magnesiahydrate zugemischt, und zwar von letzteren stets eine solche Menge, dass nach Abzug des aufgenommenen Wassers noch 20 Gew.-Th. reine, wasserfreie Magnesia auf je 100 Gew.-Th. Portlandcement kamen. Während die Hydratisation sich beim Ablöschen von Aetzkalkpulver auf einmal sogleich bis zu seinem Endstadium vollzieht und da sofort zartestes, puderartiges Pulver liefert, durchläuft die gleiche Hydratisation der stark geglühten Magnesia, selbst bei schon 100gradigem Kochen, erst nach und nach alle die die Magnesia mehr und mehr auflockernden Phasen, wenn man nicht den beschleunigten Weg des Kochens bei Wasser von 150 bis 200° und darüber einschlägt und so den Process dann auch bis auf das kürzeste Zeitminimum forcirt. Bei gewöhnlicher Temperatur kann der Hydratisationsprocess womöglich Jahre dauern.

Es wurden ferner zu 100 Th. Cement 20, 10 und 5 Th. CaO in Form von Kalkhydratpulver zugegeben und auch diese Mischungen der Hochdruckdampfprobe unterworfen. Die Resultate dieser Versuche finden sich in der nächstfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Es ergibt sich daraus zunächst, dass die Magnesia um so geringere Wirkung auf das Verhalten des Cementes ausübt, je mehr sie hydratisirt ist, je weniger ihr specifisches Gewicht von vornherein beträgt, je mehr ihr also von vornherein die Möglichkeit genommen ist, durch weitere Wasseraufnahme ihr Volumen nachträglich zu vergrössern. Ferner zeigt sich, das abgelöschter Kalk nicht die Eigenschaft hat, den Cement in einen Kalktreiber zu verwandeln, und endlich geht aus den Versuchen hervor, dass die nachtheilige Wirkung der Magnesia nicht darin gesucht werden kann, dass dieselbe Kalk frei macht; denn. wenn letzteres der Fall wäre, so müsste Magnesiahydrat die gleiche Wirkung äussern.

Die Magnesiafrage wurde in Deutschland bekanntlich aufgerührt, veranlasst durch die enorm treibenden Eigenschaften des am Justizpalast in Cassel verwendeten Cementes. Schott hat nun diesen Cement näher untersucht und gefunden, dass derselbe aus einem natürlich vorkommenden Kalkstein ohne vorherige innige Mischung des Rohmaterials |165| hergestellt wurde. Der betreffende Kalkstein enthält erbsengrosse Stücke von Kalkspath eingestreut, und es ist erklärlich, dass solches Material, wenn es direct gebrannt wird, zu Treiberscheinungen Veranlassung gibt.

Ueber das Verhalten der Magnesiacemente in der Praxis von F. Kawalewski (Thonindustrie-Zeitung, 1893 S. 451 und 576). Verfasser hat die Eigenschaften magnesiahaltiger Cemente durch mehrere Jahre beobachtet und stellt die Resultate seiner Beobachtungen in einer Abhandlung zusammen. Das Verhalten der einzelnen Cemente wird besprochen nebst Angabe der chemischen Zusammensetzung der betreffenden Cemente.

In der folgenden Tabelle sind die Resultate der Untersuchung übersichtlich zusammengestellt:


Probe
MgO
in
Proc.

Darrprobe

Beobachtungen
I 26,0 3,13 1,86 treibt sehr
wenig
Probestücke zeigten
nach 4 Jahren un-
bedeutende Risse.*
II 20,0 2,15 1,18 desgl. Desgl.
III 1,8 2,35 1,40 treibt stark;
90 Tage alte
Wasserprobe
zerfiel beim
Darren
Nach 1 Jahr starke
Risse. Festigkeit
gering; nach 8 Jah-
ren Zusammenhang
noch vorhanden.
IV 17,0 1,81 1,49 treibt nicht Nach 10 Jahren voll-
ständig intact und
hart. Mit der Lupe
kein Risschen zu
entdecken.
V 17,3 1,84 1,63 treibt wenig Nach 3 Jahren rissig.
Risse bis 8 Jahre
zunehmend. Nach
10 Jahren haben
sich dieselben nicht
vergrössert.
VI 18,5 2,50 3,99 treibt stark Nach 8 Jahren voll-
ständig zerklüftet,
nur die grösseren
Stücke zeigen noch
wenig Zusammen-
hang.
VII 1,92 2,27 volum-
beständig
Nach fast 10 Jahren
noch ganz gut

* Ein nachträgliches Treiben ist in Folge des Werthes als wahrscheinlich vorauszusagen; dass es bisher nicht eintrat, ist wohl dem sehr scharfen Brennen zuzuschreiben.

Aus dem Verhalten der untersuchten Cemente schliesst Verfasser, dass die Zerstörungsursache der Cemente nicht auf den Gehalt an Magnesia, sondern vielmehr auf die chemische Zusammensetzung der ersteren zurückzuführen ist

Textabbildung Bd. 294, S. 165

Einwirkung von Seewasser und anderen Flüssigkeiten auf Cement.

M. J. Powers theilt Beobachtungen über die Erhärtung von Cement beim Anmachen mit Salzwasser mit (Engineering News, 1891 S. 481). Verfasser kommt zu dem Resultate, dass Salzlösungen die Erhärtung innerhalb der ersten Wochen zwar beschleunigen, die Festigkeit der mit Salzwasser angemachten Cementproben aber später bedeutend hinter derjenigen der mit Süsswasser angemachten Cementproben zurückbleibt.

Wirkung des Seewassers auf Portlandcement von Dobrynski (Thonindustrie-Zeitung, 1892 S. 64). Verfasser verwendet einen Cement mit 23 Proc. SiO2, 64 Proc. CaO, 11,5 Proc. Fe2O3, Al2O3 und 0,15 Proc. SO3 und beobachtet die Abbindezeit und Art der Erhärtung, wenn der Cement mit verschieden concentrirten Salzlösungen angemacht wird.

Die Resultate der Beobachtungen sind in nachstehenden zwei Tabellen zusammengestellt. Von Interesse ist das Verhalten der Chlorbariumlösungen, die eine Erhöhung der Zugfestigkeit veranlassen, wahrscheinlich in Folge einer chemischen Umsetzung, die zur Bildung von Bariumsilicat Veranlassung gibt.

Schumann sprach in der 15. Generalversammlung über den Einfluss verschiedener Flüssigkeiten auf die Erhärtung der Portlandcementmörtel. Normengemäss hergestellte Probekörper, 1 Cement: 3 Sand und 1 Cement: 1 Sand, wurden in Erdöl, Vulkanöl und Rüböl gebracht und in gewissen Zeitabständen auf Festigkeit geprüft. Die Resultate der Untersuchung sind übersichtlich in einer Tabelle zusammengestellt. Es zeigte sich, dass die Probekörper in Wasser am besten erhärten, dann folgt Erdöl, dann Vulkanöl und schliesslich Rüböl, in welchem die Probekörper theilweise zerstört wurden; es ist dies leicht verständlich, da Rüböl in der Weise auf Cement einwirken kann, dass eine Kalkseife gebildet wird, welche Reaction die Erweichung und |166| unter Umständen auch die Zerstörung der Cemente herbeiführen kann. Es ergab sich im Allgemeinen, dass die dichteren Proben dem Einflusse der Oele besser widerstanden, als die weniger dichten Proben. Aehnliche Beobachtungen wie an den Oelen wurden auch an den Abwässern einer Färberei gemacht. Auch die Einwirkung zweier Mineralwässer wurde studirt. Die beiden Wässer verhielten sich bei gewöhnlicher Temperatur fast so wie Brunnenwasser, dagegen wirkte das Wiesbadener Kochbrunnenwasser bei 55° entschieden kräftigend auf die Erhärtung der Cementmörtel, deren Zugfestigkeit (1 : 3) nach 1jährigem Liegen in solchem Bade auf 41 k/qc gestiegen war, in gewöhnlichem Wasser der gleichen Temperatur dagegen nur auf 33,3 k/qc.

Tabelle I.

Die zur Erlangung der Normalconsistenz
erforderliche Wassermenge

Beginn des Erhärtens

Bindezeit
Reiner Cement 28 Proc. Wasser 5 Minuten 12 Minuten
Zusatz von Procent 1 2 3 4 6 1 2 3 4 6 1 2 3 4 6
M. St. M. St. M. St. M. St. M. M. St. M. St. M. St. M. St. M.
Chlormagnesium 28 29 29 30 30 8 0 12 0 23 0 55 3 00 29 0 35 0 55 1 15 4 20
Chlorbarium 29 30 31 32 33 15 1 20 2 30 4 40 6 40 45 2 5 3 30 5 40 9 40
Chlornatrium 28 29 29 30 31 12 0 18 1 20 1 50 3 40 32 1 5 1 40 2 30 5 30
Chlorammonium 28 29 29 30 30 15 0 15 0 30 1 10 3 20 31 0 45 1 25 1 40 1 30

Tabelle II.

Zugfestigkeit in k/qc
nach 7 Tagen nach 28 Tagen
Cement und 3 Th. Sand ohne Zusatz 9,75 12,83
Cement und 3 Th. Sand mit Zusatz Proc. 1 2 3 4 6 1 2 3 4 6
Chlormagnesiumlösung 11,0 10,85 11,0 9,25 8,7 13,7 13,5 13,5 11,5 10,5
Chlorbariumlösung 10,5 10,5 12,6 12,7 13,3 13,5 13,5 14,7 14,7 15,2
Chlorammoniumlösung 10,5 10,25 9,0 8,7 8,5 12,7 12,7 12,0 11,5 10,7
Chlornatriumlösung 10,75 10,5 10,0 9,7 8,6 13,0 13,0 12,7 11,5 11,0

Volumänderungen, Verhalten bei Frostwetter, Litteratur.

Ueber Schwindrisse im Cementmörtel. F. Kawalewski beschreibt eingehend die Schwindrisse bei Plattenproben und ihre Unterscheidungsmerkmale von den Treibrissen. (Thonindustrie-Zeitung, 1893 S. 96.)

Zur Bestimmung der Haftfestigkeit des Cementes soll man nach W. Michaëlis den Mörtel nicht einschlagen, sondern mit einem höheren Wasserzusatz anmachen, als plastischen Mörtelbrei auffüllen und nur andrücken und abstreichen.

Dr. Tomeï macht darauf aufmerksam, dass die Bemerkung im Buche Portlandcement und seine Anwendung im Bauwesen: „Der gelagerte Cement bindet immer langsamer ab als der frische“, in dieser Allgemeinheit ausgesprochen, unrichtig sei. (Thonindustrie-Zeitung, 1893 S. 893.)

Verfasser führt eine Reihe von Cementen an, welche anfangs langsam binden, nach 2 bis 3 Monaten schneller bindend werden und dann nach 9 bis 12 Monaten Lagerung wieder langsam abbinden. Durch Gypszusatz lässt sich dieses Rascherwerden nicht vollständig vermeiden. (Vgl. Candlot weiter oben.)

Uebereinstimmend mit Candlot fand ferner der Verfasser, dass, wenn Cement mit angefeuchtetem Sand gemischt wird, 10 Minuten damit liegen gelassen und schliesslich mit dem Rest des Wassers angemacht wird, er langsamer abbindet, als wenn man auf einmal die ganze Wassermenge hinzusetzt. Als Beispiel möge der folgende Versuch angeführt werden:

Der Cement band rein in 8 Minuten ab.

1) Mit 13 Proc. Wasser und 3 Th. Normalsand band er in 15 Minuten und ergab:

Zugfestigkeit nach
7 Tagen 28 Tagen 5 Monaten
10,9 k 16,6 k 23,0 k

2) Der Normalsand mit 3 Proc. Wasser angefeuchtet und mit dem Cement gemischt, sodann 10 Minuten liegen gelassen und dann mit den noch fehlenden 10 Proc. Wasser gemischt. Dieser Mörtel band erst nach 2¼ Stunden und zeigte dieselbe Festigkeit wie 1):

Zugfestigkeit nach
7 Tagen 28 Tagen 5 Monaten
11,8 k 16,7 k 23,4 k

Langsam bindender Cement ist gegen diese Behandlung unempfindlich.

Verfasser bespricht ferner das Verhalten des Portlandcementes bei längerer Erhärtung im Freien.

Als Ergänzung der vorjährigen Veröffentlichung machte Dr. Tomeï in der heurigen Generalversammlung noch einige Mittheilungen über die Fortsetzung seiner Versuche. Zug- und Druckfestigkeit stehen nach Verfasser in einem grossen Missverhältniss; wir nehmen für das Verhältniss Zug: Druck die Ziffern 1 : 8 und 1 : 9 an, aber dieses Verhältniss geht bei manchen Handelscementen herunter bis auf 1 : 6,6.

In folgender Tabelle ist die Schwindung von Betonmischungen bei verschiedenem Sandzusatz angeführt:

|167|

Schwindung in Procenten der Länge beim Erhärten in der Luft von verschiedenen Mischungsverhältnissen.

Mischungsverhältniss Erhärtungsdauer
7 Tage 28 Tage 90 Tage 180 Tage 360 Tage
Alles minus
1 Cement A + 0 Sand 0,026 0,093 0,118 0,194 0,260
1 „ A + 1 „ 0,037 0,052 0,087 0,093 0,160
1 „ A + 0 „ 0,035 0,030 0,065 0,070 0,130
1 „ A + 3 „ 0,025 0,035 0,060 0,065 0,125
1 „ A + 6 „ 0,025 0,025 0,045 0,057 0,100

Es ergibt sich daraus, dass die Schwindung ganz stufenweise mit dem Sandzusatze abnimmt; eine Bestätigung der von Dyckerhoff öfter ausgesprochenen Ansicht.

Es zeigt sich ferner, dass nach 1 Jahre abwechselnder Beanspruchung verschiedener Probekörper durch Luft und Wasser stets Schwindung eingetreten ist.

Bei denjenigen Probekörpern, welche die ersten 90 Tage im Wasser und dann abwechselnd je 14 Tage in Luft und Wasser erhärteten, ist beim reinen Cement ein Schwinden von 0,063 Proc. festzustellen, während derselbe Cement, nur im Wasser erhärtend, eine Dehnung von 0,015 Proc. noch zeigt. Die zugehörigen Sandproben 1 : 3 zeigten ebenfalls ein grösseres Schwinden bei der abwechselnden Beanspruchung (– 0,134 Proc.), als nur bei der Erhärtung im Wasser (– 0,062 Proc.).

Bei den Körpern, die zunächst 90 Tage an der Luft und dann abwechselnd in Wasser und Luft erhärteten, ist das Endergebniss nach 1 Jahr fast gleich. Dasselbe betrug bei reinem Cement bei der abwechselnden Beanspruchung – 0,225 Proc., bei nur Lufterhärtung – 0,246 Proc. Die zugehörigen Normenproben 1 : 3 ergaben im ersten Falle – 0,150 Proc., im letzteren – 0,136 Proc. Also in beiden Fällen fast dasselbe.

Die hydraulischen Bindemittel Norddeutschlands bespricht Regierungsbaumeister R. Kuntze. Verfasser spricht für die ausgedehntere Verwendung von billigeren Cementen, die sich für viele Zwecke sehr gut eignen, und namentlich dort, wo die hervorragenden Eigenschaften des Portlandcementes nicht ausgenutzt werden, angewendet werden sollten. (Centralblatt der Bauverwaltung, 1892.)

H Möller, Professor in Braunschweig, berichtet in der Deutschen Bauzeitung, 1893 S. 255, über Betonproben, die bei Frostwetter mit einem von den Braunschweiger Cementwerken unter Mitbenutzung von granulirter Schlacke hergestellten Cement angestellt wurden. Dieser Cement besitzt die Eigenschaft, nach wenigen Minuten Bindezeit vom Wasser nicht mehr mechanisch aufgelöst zu werden; er fühlt sich wie Thon fettig an und trotzt der auflösenden Wirkung des Wassers schon während der ersten Minuten Bindezeit.

Die Versuche ergaben, dass sich unter Verwendung einer Mischung von 1 Vol.-Th. Braunschweiger Cement, 4 Th. Kies und 5 Th. Ziegelbrocken selbst bei Temperaturen bis zu 4° C. Kälte ein haltbarer Beton herstellen lässt, dessen Bruchfestigkeit bei mittelgutem Ziegelmaterial etwa 15 k beträgt und bei gutem Einstampfen und vorzüglichen Ziegeln noch mehr betragen dürfte.

Einige Worte über Cementlitteratur von Golinelli (Thonindustrie-Zeitung, 1893 S. 659). Verfasser führt die bekanntesten Werke aus der Cementlitteratur an, spricht sein Urtheil über einige dieser Werke aus und erwähnt unter anderem, dass es eine merkwürdige Erscheinung sei, dass Werke von unanfechtbarem Werth, wie das von Michaëlis, Klose, Feichtinger und Hauenschild, noch nicht in Neubearbeitung erschienen sind, sondern sich in dem ehrwürdigen Alter von 10 bis 30 Jahren repräsentiren. Von neuen Werken sind zu erwähnen:

Tarmin, Cement und Kalk (Neubearbeitung von Gerstenbergk's „Cemente“) 1892.

Zwick, Hydraulischer Kalk und Portlandcement. (Neue Auflage.) 1892.

Heusinger v. Waldegg, Die Kalk- und Cementbrennerei, II. Theil. (Neue Auflage.) 1892.

Vom Verein deutscher Portlandcement-Fabrikanten wurde ferner ein Werk über Portlandcement und seine Anwendung im Bauwesen herausgegeben.1) Wie schon aus dem Titel des Werkes hervorgeht, befasst sich dasselbe hauptsächlich mit der Anwendung des Portlandcementes; wer in dem von den Fabrikanten herausgegebenen Werke einiges über die Fabrikation des Cementes zu finden hofft, wird das Buch wieder enttäuscht aus der Hand legen. Das Werk beginnt mit einer recht interessanten historischen Einleitung, geht auf die Eigenschaften und die Prüfung des Portlandcementes über und behandelt dann, wie schon erwähnt, mit besonderer Ausführlichkeit und als Hauptgegenstand die Anwendung des Portlandcementes.

Eingehend werden die Eigenschaften des Betons und dessen Verarbeitung erörtert, und an ganzen Reihen von Beispielen wird gezeigt, in welcher Weise Betonbauten zweckmässig zur Ausführung gelangen. Zahlreiche Abbildungen erleichtern das Verständniss des Textes. Das Werk wird hauptsächlich Ingenieure interessiren und diejenigen Unternehmer, welche beabsichtigen, Betonbauten ausführen zu lassen, oder den Portlandcement in einer oder der anderen Form verwenden wollen.

Dr. R. Zsigmondy.

|167|

Berlin 1892.

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