Ueber Cement und dessen Verwendung. (Schluſs des Berichtes S. 456 d. Bd.) Ueber Cement und dessen Verwendung. Beim Brennen von Cement hat Tomei den Betrieb in Schachtöfen dadurch ununterbrochen gestaltet, daſs er mehrere Schachtöfen mit einander verbunden hat, um so die Wärme auszunutzen. Beim Betrieb des in Lebbin erbauten Ofens beläuft sich die Ersparniſs an Kokes, bei Berücksichtigung des Mehrausbringens aus dem Ofen gegen die alte Betriebsweise, auf über 30 Proc. Berücksichtigt man das Mehrausbringen nicht, nimmt man also an, daſs ein gewöhnlicher Schachtofen und ein gleich groſser Circulirofen gleich viel ausgebracht habe, so würde die Ersparniſs als Durchschnitt des ganzen Jahresbetriebes 27,7 Proc. betragen. Das Mehrausbringen ist aber dadurch festgestellt, daſs in Schachtöfen von gleicher Gröſse beim alten System 30 Lagen Cementsteine eingesetzt wurden, während beim neuen System 34 bis 35 Lagen Cementsteine in einen Ofen gingen. Der Brand ist genau derselbe wie in anderen Oefen, er ist nur gleiehmäſsiger. Feuchte Steine werden in den Circuliröfen besser vorgeschmaucht; es linden sich daher weniger Nester oder ungares Material. Das Anhaften an den Wänden findet auch statt, bereitet dem Betriebe aber keine Schwierigkeiten. Der Ofen sackt wie jeder andere Schachtofen und wird während des Betriebes von oben controlirt, indem man mit einer Stange fühlt, ob sich Alles gleichmäſsig gesackt hat. Ist ein ungleichmäſsiges Sacken eingetreten, so schlieſst man das Ventil im Rauchsammler* dadurch wird die Hitze zurückgehalten und verbreitet sich mehr über die ganze Fläche. (Vgl. 1880 237 * 293. 1881 241 135.) Vortheilhafte Verwendung und Verarbeitung des Portlandcementes zu Mörtel und Beton. B. Dyckerhoff bemerkte schon früher (1880 236 472), daſs man heim Einstampfen von Beton an der Luft doppelt so viel Kies als Sand anwenden müsse, um ökonomisch zu arbeiten, und daſs beim Betoniren unter Wasser stärkere Mörtel und weniger Kies genommen werden müſsten. Da sich für diesen Fall das richtige Mischungsverhältniſs nicht berechnen läſst, so muſste dasselbe durch Versuche ermittelt werden, deren wesentlichsten Resultate in folgender Tabelle IV aufgestellt sind. Das Anmachen des Cementes geschah auf dieselbe Weise Tabelle IV. Mischungsverhältniſs Vol.-Th. Druckfestigkeitnach 28 Tagen Bemerkungen Cement Hydraul.Kalk Sand Kies 1111 –––– 2222 –432       49,7k/qc24,041,051,3 Der Cement ergabbei der Normal-probe 16k Festigkeitbei 1 Std. Bindezeit. 1111 –––– 3333 –543 34,123,327,535,2 1 1 6 – 11,2 1 1 6 7   7,8 1 1 6 6   9,8 1 1 6 5 11,7 wie beim Einstampfen und wurde die Betonmasse mittels Trichter in Würfelformen, welche sich unter Wasser befanden, eingefüllt. Wie aus dieser Tabelle ersichtlich, dürfen beim Betoniren unter Wasser nicht mehr als gleiche Theile Sand und Kies genommen werden, wenn die Festigkeit des Betons derjenigen des Mörtels gleichkommen soll; bei stärkerem Kieszusatz wird die Festigkeit geringer. Es wurde bereits mitgetheilt, daſs die Festigkeit des Mörtels beim direkten Verbringen unter Wasser wesentlich geringer ausfällt als beim Einstampfen desselben. Versuche mit Beton ergaben das gleiche Resultat, und zwar hat ein Beton von z.B. 1 Cement, 3 Sand und 3 Kies, direkt unter Wasser gebracht, nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit von 35k, während eingestampfter Beton aus 1 Cement, 3 Sand und 3 Kies nach gleicher Erhärtungsdauer über 100k aufweist. Diese auffallende Abnahme der Festigkeit beim Betoniren unter Wasser findet dadurch ihre Erklärung, daſs das Mörtel- und Zuschlagmaterial beim Einfüllen sich nur lose auf einander lagern können. Es läſst sich indeſs annehmen, daſs in der Praxis beim Betoniren unter Wasser in Folge der gröſseren Masse, die durch ihr eigenes Gewicht sich (lichter lagert, die Festigkeit eine höhere sein wird als bei Versuchen im Kleinen. Ueber die Zunahme der Festigkeit von Mörtel und Beton, sowohl eingestampften, als direkt unter Wasser gebrachten, wurden ebenfalls Versuche gemacht, welche ergaben, daſs die Festigkeit bei beiden Betonirungsarten annähernd im gleichen Maſse zunimmt. Die Zunahme hängt von der Höhe des Sandzusatzes ab und wird auch durch die Eigenschaften des Cementes bedingt. Im Allgemeinen kann man annehmen, daſs dieselbe nach 1 Jahr etwa das doppelte der 4-Wochen-Festigkeit beträgt. Da beim Betoniren unter Wasser die Festigkeit so gering ausfallt, so ist es für die Praxis zu empfehlen, das Wasser, wenn möglich, fern zu halten, bis die Betonmasse eingestampft ist und der Mörtel abzubinden beginnt. Zu bemerken ist noch, daſs fortgesetzte Versuche über die Verbesserung mageren Cementmörtels durch Zusatz von Kalk zweifellos ergeben haben, daſs auch bei Beton mit viel Sand und Kies dieselben Verbesserungen bewirkt werden wie beim mageren Cementmörtel. Es ist jedoch für die Betonbereitung die Anwendung von zu Pulver gelöschtem hydraulischem Kalk dem Fettkalk vorzuziehen, weil ersterer in dem nur erdfeuchten Mörtel sich gleichmäſsiger vertheilen läſst als Kalkteig. Nächst den Versuchen über Festigkeit von Mörtel und Beton wurden auch Beobachtungen über Wasserdichtigkeit und Widerstandsfähigkeit der Mörtel gegen Witterungseinflüsse gemacht. Um die Mörtel auf ihre Durchlässigkeit zu prüfen, wurden Platten von 15mm Dicke in eiserne Hinge im Frühling'schen Apparat (1879 233 * 319) einem Wasserdruck von 5m ausgesetzt. Die Mörtel wurden von einer Consistenz, wie man Beton in der Praxis einstampft, also nässer als bei der Normenprobe, in die Ringe eingeschlagen, mit einem Messer geglättet und, nachdem dieselben 7 Tage in einem feuchten Raum erhärtet waren, geprüft. Die auf die Durchlässigkeit in Anspruch genommene Fläche betrug 25qc. Die Cementmörtel von 3, bis abwärts zu 1 Vol.-Th. Sand auf 1 Vol.-Th. Cement erwiesen sich bei Anwendung von gewöhnlichem Rheinsand in einer Dicke von 15mm noch durchlässig. Selbstredend steigerte sich die Durchlässigkeit mit Vermehrung des Sandzusatzes. Sie war am stärksten innerhalb der ersten 12 Stunden und nahm von da an allmählich ab. Die Mörtel wurden also in Folge des Erhärtungsprozesses unter der Einwirkung des Wassers nach und nach dichter; immerhin ist ein Mörtel aus 1 Th. Cement und 1 Th. gröberem Sand selbst nach 7 Tagen bei obiger Stärke noch schwach durchlässig. Bei feinem Sand dagegen hat Tabelle V. 25qc einer 15mm starken Platte lassen Wasser durch Bemerkungen Zeit Rheinsand(grob) Grubensand(fein) 122436234567 Stunden„„Tagen„„„„„    44,0cc12,0–14,010,0  8,0  6,0  4,0  3,5    37,0cc   2,0     0,75     0,4000000 Der Cement hatte2,5 Proc. Rückstandauf dem 900-Ma-schensiebe. Summe = 7 Tage 101,5    40,15 sich in Folge der gröſseren Vertheilung des Cementes der Mörtel schon nach 24 Stunden so weit gedichtet, daſs derselbe als undurchlässig angesehen werden kann. Das verschiedene Verhalten von Rheinsand und feinem Grubensand zeigt die Tabelle V. Nimmt man die zu prüfende Mörtelschicht stärker als 15mm, so vermindert sich die Durchlässigkeit sehr bedeutend und lieſs z.B. eine Probeplatte aus 1 Cement und 1 Rheinsand von 25mm Stärke nach 24 Stunden nur noch 2cc,5 Wasser durch. Auf Grund der Beobachtung, daſs Cementmörtel durch Kalkzusatz dichter werden, wurde versucht, Mörtel von mehr als 1 Th. Sand wasserdicht zu machen. Es erwiesen sich hierbei nachfolgende Mörtel nach 7tägiger Erhärtung, bei 5m Wasserdruck geprüft, sofort als völlig undurchlässig und blieben dies auch nach längerer Prüfungsfrist, wenn auf 1 Th. Cement 2 Th. Rheinsand und 0,5 Kalkteig, oder 3 Th. Sand und 1 Th. Kalkteig, oder aber 6 Th. Sand und 2 Th. Kalkteig verwendet wurden. Bei Anwendung von Feinsand kann zur Erzielung von wasserdichtem Mörtel etwas weniger Kalk genommen werden. Hydraulischer, zu Pulver gelöschter Kalk wirkt bei gleichem Mischlingsverhältniſs weit weniger günstig wie Fettkalk, weil er nicht so fein vertheilt ist, und ist von demselben etwa die doppelte Menge zuzusetzen, um die gleiche Wirkung wie mit Fettkalk zu erzielen. Romancement (Grenobler) ergab einen viel durchlässigeren Mörtel als Portlandcement und lieſs beispielsweise ein Mörtel aus 1 Th. Cement und 1 Th. Feinsand nach 12 Stunden 310cc Wasser durch. Es mag dieses Verhalten wohl in der weniger feinen Mahlung dieses Cementes begründet sein, da mit zunehmender Feinheit des Cementes die Wasserdichtigkeit des Mörtels gröſser wird. Traſsmörtel aus 1 Th. Traſs, 1 Th. Beckumer Wasserkalk und 1 Th. Sand lieſs bei der angegebenen Prüfungsweise nach 12 Stunden 58cc, vom 6. bis 7. Tag immer noch 12cc Wasser durch, dichtet sich also weniger als Portlandcementmörtel. Nach obigen Versuchen sind also folgende Mörtel wasserdicht: 1 Th. Cement mit 1 Th. Feinsand oder mit 2 Th. gewöhnlichem Sand und 0,5 Th. Kalkteig, oder mit 3 Th. Sand und 1 Th. Kalkteig, oder mit 6 Th. Sand und 2 Th. Kalkteig; es wird also vorzugsweise von der beanspruchten Festigkeit abhängen, welchen dieser Mörtel man in der Praxis zu wählen hat. Wasserdichte Verputze jedoch von hoher Festigkeit, zu welchen man bisher Mörtel aus 1 bis 2 Th. Sand verwendete und diesen mit etwas reinem Cement dicht einschliff, werden besser aus 1 Th. Cement, 2 Th. Sand und 0,5 Kalkteig hergestellt, weil dann das Einschleifen unterbleiben kann. Was die Beobachtungen über Witterungseinflüsse auf die Mörtel betrifft, so ist bekannt, daſs manche Cementarbeiten selbst bei tadelloser Beschaffenheit des Cementes im Freien Risse bekommen. Schon vor Jahren hatte Dycherkoff die Beobachtung gemacht, daſs aus reinem Cement angefertigte Proben, welche anfangs im Wasser erhärteten, sich im Zimmer durchaus riſsfrei erhielten, während entsprechende Proben im Freien rissig wurden. Die Resultate über das Dehnen und Schwinden der Mörtel und Steine, über welche Schumann (1831 241 301) berichtet hat, lieſsen vermuthen, daſs diese Volumenänderungen die Ursache der Risse seien. Jene Untersuchungen wurden deshalb weiter fortgesetzt und namentlich das Verhalten der Mörtel an freier Luft gegenüber demjenigen im Zimmer beobachtet. Zu diesem Zwecke wurden 15 Prismen von 10cm Länge aus reinem Cement angefertigt, welcher aus den verschiedensten angesehensten Fabriken stammte. Nachdem die Prismen 9 Wochen in einem feuchten Raum und 5 Wochen im Zimmer erhärtet waren, wurde ein Theil derselben ins Freie gelegt, während die Prismen im Zimmer keine Spur von Rissen zeigten. Die gleichzeitig vorgenommenen Messungen mittels des Bauschinger'schen Apparates ergaben bei allen Prismen, so lange dieselben im feuchten Raum erhärteten, eine sehr geringe Ausdehnung und, als sie nach 8 Wochen in das trockene Zimmer gebracht wurden, ein Schwinden. Diejenigen Prismen, welche nach 13 Wochen ins Freie gelegt wurden, zeigten ein abwechselndes Dehnen und Schwinden, während die im Zimmer gelassenen Prismen ein ständiges Schwinden aufwiesen. Nach Jahresfrist waren die Prismen im Zimmer um 0mm,243, die im Freien liegenden Prismen um 0mm,169 geschwunden, letztere weniger, weil sie durch atmosphärische Niederschläge zeitweilig naſs wurden und dabei eine Ausdehnung erfuhren. Hieraus ergibt sich, daſs nicht das absolut stärkere Schwinden die Ursache der Risse ist, sondern daſs im Freien das ungleichmäſsige plötzliche Dehnen und Schwinden und insbesondere das rasche Austrocknen an der Oberfläche die Risse hervorruft. Die Risse wurden in der That auch stets in den Zeiträumen beobachtet, in welchen die Messungen ein auffallend starkes Schwinden ergaben. Durch Zusatz von Sand wird, wie sich dies durch Messungen feststellen läſst, die Schwindung des Mörtels nicht nur geringer, sondern sie wird auch gleichmäſsiger und ist dies der Grund, warum man durch Sandzusatz zum Cement die Risse vermeiden kann. So sind z.B. schon vor mehreren Jahren angefertigte Proben – eingestampfte Würfel von 10cm Seite mit ein oder mehr Theilen Sand – bis heute im Freien riſsfrei geblieben, während Würfel aus reinem Cement Risse erhielten. Solche Würfel mit Sandzusatz jedoch, bei denen die Oberfläche mit reinem Cement abgeglättet wurde, bekamen im Freien in diesem glatten, dünnen Ueberzug Haarrisse. Es ist also nicht allein zu verwerfen, Gegenstände, welche der Witterung ausgesetzt werden, aus reinem Cement herzustellen, sondern es muſs zur Vermeidung von Haarrissen auch Sorge getragen werden, daſs dieselben keine Oberfläche aus reinem Cement erhalten. Haarrisse beeinträchtigen übrigens die Dauerhaftigkeit nicht, weil sie nur an der Oberfläche sich befinden- dieselben sollten jedoch des unschönen Aussehens wegen vermieden werden. Wie bei Zusatz von Sand zum Cement keine Risse entstehen, so erreicht man durch Zusatz anderer Stoffe, welche eine gröſsere Vertheilung des Cementes bewirken, denselben Zweck. Wenn nun nichts desto weniger in der Praxis noch rissige Cementarbeiten vorkommen, so liegt dies nicht daran, daſs man nicht die Mittel zur Vermeidung der Risse besitzt, obschon sich mit der Zeit wohl noch manche Erfahrungen über diese Frage herausstellen werden. Mit gutem Cement lassen sich tadellose Arbeiten erzielen, wenn man nur die bis jetzt gemachten Beobachtungen benutzt und in jedem speziellen Fall die Schwindung und Dehnung berücksichtigt. Man beobachtet öfters, namentlich an Ueberzügen, Verputzen u. dgl. aus festem Mörtel, in den ersten Tagen nach der Anfertigung Risse. Es sind dies lediglich Schwindungsrisse, welche theils durch ungleiches Absaugen der Unterlage, theils durch zu rasches Austrocknen an der Oberfläche entstehen. Durch leicht zu bewirkende Beseitigung der erwähnten Ursachen wird man auch die Entstehung solcher Risse verhindern. Fuſsböden, welche in groſsen, zusammenhängenden Flächen aus Cement hergestellt werden, erhalten im Freien Risse. Man versieht bekanntlich derartige Fuſsböden der erforderlichen Härte wegen mit einem Ueberzuge von 1 Cement und 1 Sand. Dieser feste Mörtel ist beim Austrocknen einer verhältniſsmäſsig starken Schwindung unterworfen und dem hierbei entstehenden Spannungszustand kann die groſse zusammenhängende Fläche des Ueberzuges nicht widerstehen und muſs reiſsen. Trennt man dagegen die groſse Fläche durch Fugen in kleinere, so entstellen die Risse nicht mehr; oder bringt man in der Oberfläche nur Schnittfugen an, so entstehen in diesen die Schwindungsrisse und fallen dann nicht mehr auf. Die bei manchen natürlichen Bausteinen ebenfalls nicht selten beobachteten Risse sind, wie Messungsversuche dies zeigen, ebenfalls auf das Dehnen und Schwinden der Steine zurückzuführen. Könnte man aus solchen Steinen ebenso groſse Flächen herstellen wie aus Cement, so würden dieselben jedenfalls nach reiſsen. Ferner sehen wir oft noch, daſs Verputze nach einiger Zeit rissig werden, bisweilen sogar abblättern. Solche Verputze bestehen in der Regel aus mehreren dünnen Schichten, deren oberste der leichteren Verarbeitung wegen aus einem sehr fetten Mörtel besteht, dem oft sogar noch ein Ueberzug aus reinem Cement gegeben wird. In Folge der Witterungseinflüsse dehnen und schwinden die fetten oberen Schichten in höherem Grade als die untere und geben hierdurch zu Rissen und Abblättern Veranlassung. Würde man vor Allem reinen Cement an der Oberfläche, sowie dünne Schichten aus fettem Cementmörtel vermeiden und ferner danach streben, den Verputz in seiner ganzen Masse möglichst gleichartig herzustellen, so würden die erwähnten Uebelstände nicht mehr entstehen. Bei Anwendung von feinem Hand erhält man selbst bei 2 bis 3 Th. auf 1 Th. Cement noch Mörtel, welche für die Herstellung glatter Verputzflächen hinreichend geschmeidig sind. Bei stärkerem Sandzusatz, wo also nur geringere Festigkeit beansprucht wird, ist dagegen ein Zusatz von Fettkalk nöthig und geben z.B. Verputze aus 1 Cement, 5 Sand und 1 Kalkteig eine schöne Oberfläche. Nach Hauenschild muſs der Cementmörtel als ein Gemisch von festen und flüssigen Theilen betrachtet werden, als ein Leim, bei welchem die flüssigen Theile den Kitt der festen Theile bilden. Der Zusatz des Kalkes zum Cement wird theilweise noch immer als ein Unding bezeichnet, welches ganz widerstrebende Dinge mit einander in Verbindung bringt und in Folge dessen eine günstige Wirkung nicht zu erzeugen vermag. Wir wissen aber, daſs Fettkalk unter gewissen Umständen Eigenschaften annehmen kann, welche man hydraulische nennen muſs. Es handelt sich selbstverständlich nur um Verwendung von feinem gepulvertem Aetzkalk. Es ist ferner bekannt, daſs auſserordentlich günstige Resultate erzielt werden bei gewissen hydraulischen Kalken, wenn dieselben einen geeigneten Zusatz von feinstem Aetzkalk erhalten. Alle diese Resultate bestätigen die bekannte Stephani'sche Formel der scheinbaren Adhäsion, vermöge welcher die Zahl und Gröſse der Berührungsflächen, die Dicken der Kittfugen, die Zähflüssigkeit des Kittes und die Selbstfestigkeit desselben Functionen der schlieſslichen Cohäsionsgröſse darstellen. Die breiartigen Massen, welche hierbei in Frage kommen, verhalten sich nach dem Gesetz der Flüssigkeiten. Aus der Praxis wissen wir, daſs eine Fuge, welche z.B. mit Fettkalk gemacht wird und möglichst dünn ist, eine viel gröſsere Adhäsionsfestigkeit liefert als eine Fuge, welche stark und von demselben Mörtel gemacht ist; es kommt also die Stärke der Fuge hierbei in Rechnung. Bei hydraulischem Kalk finden wir eine viel geringere Mörtelausgiebigkeit, aber gröſsere Selbstfestigkeit. Man muſs annehmen, daſs hier in der breiartigen Masse feste Theile sind, welche als feste Flächenelemente zu den flüssigen Verkittungselementen in einem gewissen Gegensätze stehen. Beim Portlandcement, wo ja das Pulver im Breizustand ein sehr dichtes ist, wo also die verkittenden Theile zwischen den einzelnen Pulverkörnern minimale Fugen bilden, sehen wir, daſs die Selbstfestigkeit, also die Festigkeit im reinen Zustand, bis zu einem gewissen Grade um so gröſser ist, je überwiegender die Anzahl der festen Elemente gegenüber den Breielementen ist, und es ist bekannt, daſs ein Portlandcement, welcher verhältniſsmäſsig weniger Wasser bedarf, um zu dem gleichen Breizustande gebracht zu werden, eine gröſsere Selbstfestigkeit ergibt als ein Cement, der mehr Wasser bedarf. Durch die Einführung von Kalkbrei wird die verkittende Substanz vermehrt. Darin liegt die Erklärung, warum der Zusatz von Kalkbrei bei höherem Sandzusatz allmählich nöthig wird, ohne durch neuen Cementzusatz sämmtliche Berührungsflächen zu verkitten, und warum dadurch die Durchlässigkeit vermindert und die Festigkeit erhöht werden kann.