Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement. (Schluss des Berichtes S. 138 d. Bd.) Mit Abbildungen. Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement. III. Volumenveränderung, Schäden, Uebelstände. Die Volumenveränderung von Mörteln und Steinen wurde von Schumann untersucht.12. Generalversammlung. Schon frühere Versuche (1881) ergaben, dass sich alle Bausteine und Mörtel ausdehnen (vgl. nebenstehende graphische Darstellung), wenn sie sich mit Wasser sättigen und beim Trocknen schwinden. Neue Versuche ergaben nun, dass ein 10 cm langes Prisma aus 1 Th. Portlandcement und 3 Th. Normalsand im Wasser liegend sich im Mittel verlängert um 0,0088 mm bis zu 1 Woche und 0,002 mm von 1 bis 4 Wochen. Puzzolancement aber um 0,0129 bis 0,0048 mm. Für die Schwindung der Mörtel ergaben sich an einem Prisma von 10 cm Länge, 1 Woche im Wasser und 3 Wochen an der Luft liegend, die folgenden Resultate: Textabbildung Bd. 281, S. 164 Fig. 1.Schaulinien für die Volumveränderung von Mörtel und Steinen. Mörtelsorte Ein Prisma von 10 cm,1 Woche im Wasser und3 Wochen an der Luft lie-gend, schwindet um Milli-meter Portlandcement A 1 Cem.: 3 Sand 0,0400               „            B 1    „    : 3     „ 0,0405               „            C 1    „    : 3     „ 0,0410               „            D 1    „    : 3     „ 0,0455 Hydraul. Kalk. 1 Kalk : 3     „ 0,0540 Puzzolancement  I 1    „    : 3     „ 0,1050               „            II 1    „    : 3     „ 0,1100 4 Trass, 3 Kalk, 2 Sand 0,1330 Die Frage der Zerstörung des Cementmörtels am Stephansdome zu Wien wurde nochmals von Dr. Schott einer Erörterung unterzogen (vgl. 1889 273 593). Schott erhielt durch Herrn Baudirector Berger aus Wien einige Muster des betreffenden Cementmörtels. Die Muster zeigten eine ganz ungleichmässige Structur; ein Theil derselben bildete eine ganz dichte, feste graue Masse, ein anderer damit zusammenhängender Theil war gelblichgrau und weich, durch vielfache Risse zerklüftet und zeigte eine blätterförmige Structur. Die beiden Massen wurden getrennt analysirt: Cementmörtel vom Stephansthurm in Wien. I. Harte graue Masse II. Hellere gelbl. Masse Durch Ana-lyse gefun-dene Zu-sammen-setzung Aus Analyseberechneteursprüng-liche Zu-sammen-setzung Durch Ana-lyse gefun-dene Zu-sammen-setzung Aus Analyseberechneteursprüng-liche Zu-sammen-setzung KieselsäureThonerde und Eisen-  oxydKalkMagnesiaSchwefelsäureKohlensäureWasserAlkalien u.s.w. Proc.17,95  9,8742,80  1,02  1,0714,8011,42nicht be-stimmt Proc.24,4213,4358,23  1,39  1,45––– Proc.15,55  9,2536,22  0,76  1,2424,48  9,01nicht be-stimmt Proc.24,3014,4656,62  1,19  1,94–––              Summa 98,93 98,92 98,51 98,51 Kalk SummaKalk an Schwefelsäure gebunden 42,80 Proc.  0,72    „ 36,22 Proc.  1,01    „                                                 RestKalk an Kohlensäure gebunden 42,08 Proc.18,83    „ 35,21 Proc.33,70    „                                          Kalkrest 23,25 Proc.   1,51 Proc. Man ersieht, dass die Zusammensetzung der beiden Massen namentlich in Bezug auf Kohlensäure- und Wassergehalt bedeutende Unterschiede aufweisen. Die graue, dichte Masse hat 14,8 Proc. CO2 und 11,4 Proc. H2O, die andere 24,5 Proc. CO2 und 9,0 Proc. H2O. Berechnet man aus der durch die Analyse gefundenen Zusammensetzung die der ursprünglichen Masse, so ergeben sich fast die gleichen Zahlen. Beide Theile der Probe stammten also, trotz ihrer verschiedenen Beschaffenheit, von ein und demselben Cemente ab. Nach Schott findet diese sonderbare Erscheinung eine Erklärung, wenn man berücksichtigt, dass vor 30 Jahren häufig Cement mit einem hohen Procentsatze an Schwachbrand verwendet wurde. Wird ein solcher Cement mit einem bedeutenden Ueberschuss von Wasser angerührt, so sinken die stark gebrannten Theile zu Boden, die leichteren kommen oben zu liegen und man erhält so zwei Mörtelschichten von verschiedener Qualität. Diese Annahme findet anscheinend eine Bestätigung durch den Kohlensäuregehalt der beiden Schichten. Von den 42,8 Proc. Kalk der harten Schicht sind 18,8 Proc. – also weniger als die Hälfte – an Kohlensäure gebunden. Von den 36,2 Proc. Kalk der gelblichen Masse dagegen 1 Proc. an Schwefelsäure und 33,7 Proc. an Kohlensäure, so dass 95,7 Proc. des Kalkgehaltes an Kohlensäure gebunden sind. Es scheint demnach, dass die bis zur Sinterung gebrannte Masse sich trotz der ungünstigen Verhältnisse gut gehalten hat, und dass nur die schlecht gesinterte Masse an den Zerstörungen Schuld trägt. Nach Dyckerhoff ist dagegen jeder Cement, auch der bestgebrannte, wenn er ohne Sandzumischung angemacht und den Witterungseinflüssen ausgesetzt wird, zu Schwindrissen geneigt. Derartige Schwindrisse konnten auf der Oberfläche das Eindringen von Wasser und Kohlensäure erleichtert und damit die verschiedenartige Beschaffenheit der beiden Theile bedingt haben. Jedenfalls ist dieser Umstand bei den Zerstörungen am Stephansdome maassgebend gewesen. Schott glaubt aus der Structur einzelner Massenstücke mit Bestimmtheit schliessen zu können, dass bei den ihm zugekommenen Mörtelproben eine Trennung der scharfen von den weniger scharf gebrannten Theilchen stattgefunden hat. Goslich erwähnt einen Uebelstand13. Generalversammlung., der öfter bei Bleiröhren und Zinkrinnen, welche in Cement eingebettet waren, angetroffen wird. Die Bleiröhren zersetzen sich sehr schnell und die Zinkrinnen werden angefressen, und zwar an jenen Stellen, an welchen sie mit Cement in Berührung kommen. Nach Laube-Ulm ist die Alkalität des Cementes an den Zerstörungen schuld. Es ist bekannt, dass Zink durch Alkalien leicht angegriffen wird. Seger bemerkt dazu, dass bei dem Baue der Markthalle II in Berlin Steine, welche Sulfate enthielten, verwendet wurden. Diese waren die Veranlassung, dass das Zink überall da durchfressen wurde, wo es mit den Steinen in Berührung kam. Trockene Sulfate greifen Zink nicht an, nasse oxydiren dasselbe schnell. Nach Dr. Lieven in Port Kunda kommt es häufig vor, dass Eisen, welches in Cement eingelagert ist, Blätter abspaltet. Er schreibt diese Erscheinung dem Schwefelgehalte der betreffenden Cemente zu. Delbrück räth dagegen, Dampfkessel, welche in feuchtes Mauerwerk gebettet sind, mit Cement zu isoliren. Es hat sich herausgestellt; dass die Ursache von Kesselexplosionen oft darin gelegen war, dass die Kessel von aussen her, und zwar dort, wo sie auf dem Mauerwerke liegen und daher der Untersuchung nicht zugänglich sind, bis auf 0,5 mm Dicke durchrostet waren. Dieses Durchrosten könnte man voraussichtlich durch Cementisolation der Kessel verhüten. Ueber schwimmende Cemente spricht Dr. Goslich.13. Generalversammlung. Man begegnet manchmal Cementen, welche, wenn man sie mit Wasser anrühren will, sich mit diesem nicht mischen, sondern auf der Oberfläche bleiben. Erst nach längerem Rühren gelingt es, dieselben unter Wasser zu bringen. Dann erhält man aber nicht den bekannten homogenen Brei, sondern ein klumpiges, käseartiges Gebilde, welches nur schlecht oder eigentlich gar nicht erhärtet. In der Mühle merkt man sofort, dass schwimmender Cement vorliegt. Die Schnecken treiben denselben nicht fort, sondern er tritt immer wieder zurück wie Wasser. Die Vermuthung, es könnte eine geringe Menge Oel dem Cemente beigemengt sein, war dem Redner Veranlassung zu einer Menge von Versuchen, derartige Cemente durch Verreiben von Oel mit Cement herzustellen, die aber meistens nicht von Erfolg begleitet waren. Manchmal wurde aber doch schwimmender Cement erhalten, wenn man nämlich Cement von 40 bis 50° mit einigen Tropfen Oel begoss und dann in der Schale zerrieb. Erhitzt man „schwimmenden Cement“ auf dem Platinbleche, so tritt ein brenzlicher Geruch auf, und nachher schwimmt er nicht mehr. Nach Heintzel ist die Ursache dieser Erscheinung in einer geringen Menge Oel zu suchen, welche bei der Besorgung der Schmierbüchsen in den Cement gekommen ist. Wenn man Staub, der auf den Balken der Cementfabriken liegt, mit Cement mischt, so erhält man auch schwimmenden Cement. Auch hier ist ein Fett die Ursache des Schwimmens. Die ungemein feine Zertheilung dieses Fettes im Cemente lässt es begreiflich erscheinen, dass durch einfaches Zumischen von Oel zum Cementmehle schwimmende Cemente nicht erhalten werden. Reibt man aber einige Tropfen Oel mit wenig Cement zusammen und mischt diesen dann zu einer grösseren Quantität desselben Productes, so tritt bestimmt ein Schwimmen der Theilchen auf dem Anmachwasser ein. Derartige Cemente sind nach Goslich unter Umständen zum Mauern nicht zu gebrauchen. Goslich hat noch einen Versuch angestellt, der zeigt, dass nicht immer das Oel der Mühle die Ursache des Schwimmens ist. Cement, welcher nach dem Mahlen schwamm, wurde vom Steinbrecher in eine Porzellanschale gebracht und in dieser zerrieben. Der so erhaltene Cement zeigte die Erscheinung des Schwimmens gleichfalls. Hier dürfte die Ursache des Schwimmens in einem geringen Gehalt von Steinkohlen-theerölen zu suchen sein, welche im Ofen in den Cement gelangt sind. IV. Fremde Bestandtheile und Zusätze. Dyckerhoff untersuchte die Wirkung der Magnesia auf Portlandcement (Verhandl. 1889). Eine Mischung von Kalkstein und Thon wurde zu Portlandcement gebrannt und der Kalkgehalt derselben absichtlich niedrig gehalten, um beim Brennen im Probirofen durchaus volumenbeständigen Cement zu erhalten. Andererseits wurde eine Mischung von dolomitischem Kalkstein aus dem Lahnthal mit Thon hergestellt und ferner drei Mischungen, in welchen der Kalkstein in verschiedenen Procentsätzen durch dolomitischen Kalk ersetzt wurde. Es wurde zu diesen Versuchen dolomitischer Kalk genommen, weil Magnesia in anderer Form in der Praxis nicht in Betracht kommen kann. Die Cemente wurden auf einer Handmühle sämmtlich gleich fein gemahlen – etwa 22 Proc. Rückstand auf dem Sieb von 5000 Maschen auf 1 qc – und hatten folgende Zusammensetzung: I II III IV V Unaufgelöster Rückstand 0,7   0,47   0,79   1,14   1,41 Fe2O3 + Al2O3 10,74 10,25 10,34   9,37   8,67 CaO 62,50 59,12 55,44 50,56 47,28 MgO   1,93   6,23 11,36 17,80 21,14 Glühverlust 0,8   1,24   1,11   1,16   1,50 SiO2 21,46 20,48 19,42 18,31 18,71 Spec. Gew. d. Cemente     3,159     3,169     3,219     3,251     3,251 Der Magnesiagehalt der mit dolomitischem Kalk hergestellten Cemente liegt danach zwischen 6,23 und 21,24 Proc. und sämmtliche fünf Cemente hatten nach Ausschluss der Magnesia die Zusammensetzung von Portlandcement. Bei steigendem Magnesiagehalte wurde der Kalkgehalt etwas vermindert (auch relativ), weil die Sinterung sich um so schwieriger einstellte, je mehr Magnesia die Mischung enthielt, so dass Cement V trotz des geringsten Kalkgehaltes den stärksten Kokszusatz zum Garbrennen erforderte. Dass alle fünf Cemente bis zur Sinterung gebrannt waren, geht aus dem hohen specifischen Gewichte derselben hervor. Textabbildung Bd. 281, S. 165Fig. 2.Schaulinien für die Wirkung der Magnesia auf Portlandcement. In der 13. Generalversammlung deutscher Cementfabrikanten berichtet Dyckerhoff über die Fortsetzung seiner Versuche über die Wirkung der Magnesia im gebrannten Cement. In der vorstehenden graphischen Darstellung ist die Zugfestigkeit der sechs Cemente mit 1,9 bis 21,2 Proc. MgO aufgezeichnet. Der Portlandcement mit 1,93 Proc. Magnesia weist, wie man sieht, eine regelrechte Zunahme der Festigkeit auf. Die übrigen fünf Cemente zeigen bis zu 6 Monaten eine Festigkeitszunahme. Bei dreien derselben geht jedoch die Festigkeit schon von 6 Monaten an rückwärts, bei den übrigen zwei in der Zeit von 1 Jahr bis zu 2 Jahren. Der Eintritt des Rückganges hängt von der Höhe des Magnesiagehaltes und von der Stärke der Sinterung ab. Der Einfluss der Sinterung macht sich besonders bei dem Cement mit 10,8 Proc. MgO bemerkbar, welcher nicht so vollkommen gesintert war wie die übrigen Cemente. Das Ende der später eintretenden Wirkung der Magnesia lässt sich selbst nach 3 Jahren nicht absehen. Bei den Probekörpern (1 : 3) des letzterwähnten Cementes zeigten sich Treibrisse erst nach 3 Jahren und bei den Probekörpern der Cemente mit 17,8 und 21,2 Proc. MgO nach 2 Jahren. Bei dem reinen Cement mit einem Magnesiagehalte von 21,2 Proc. waren Treibrisse erst nach 1 Jahre Wasserlagerung zu bemerken. Textabbildung Bd. 281, S. 166Fig. 3.Schaulinien über den Einfluss der Magnesia auf Portlandcement. Die Ausdehnung der fünf Magnesiacemente sind in folgender graphischen Darstellung wiedergegeben. Die Darstellung lässt deutlich erkennen, dass bei den vier Cementen mit höherem Magnesiagehalte (10,8 bis 21,2 Proc.) die Ausdehnung von 1 bis zu 2 Jahren noch weit mehr zunimmt, als im ersten Jahre, und dass bei dem Cement aus dolomitischem Gestein (10 Proc. MgO) wieder eine Zunahme der Ausdehnung bemerkbar wird. Auch die Curve über das Verhalten des Cementes mit 6 Proc. MgO, welche erst nach 1 Jahre die Durchschnittscurve normaler Portlandcemente erreicht, zeigt von 1 bis zu 2 Jahren ein stetes Ansteigen, während die Curve normaler Portlandcemente nahezu wagerecht verläuft. Wenn auch diese Ausdehnung bei mageren Mörteln für Bauwerke vielleicht noch nicht gefährlich ist, so erscheint dieselbe bei fetten Mörteln jedenfalls bedenklich. Dyckerhoff theilt weiter mit, dass aus Versuchen von Mr. Debray, Professor an der École des ponts et chaussées, hervorgeht, dass Magnesia usta, zur Sinterung gebrannt und hierauf dem Portlandcemente beigemischt, ebenfalls eine starke und lange anhaltende Ausdehnung des Portlandcementes bewirkt: Ein Prisma von 50 cm Länge aus Portlandcement vermischt mit 25 Proc. gesinterter Magnesia (ohne Sandzusatz) zeigte, im Wasser in einem Glasrohre stehend und auf einen Multiplicator wirkend, an der angebrachten Scala eine ständige, sehr bedeutende Zunahme der Länge bis zu 3 Jahren. Risse waren jedoch an der Probe nicht zu bemerken. Versuchsreihen mit 3, 4 und 5 Proc. MgO sind eben im Gange. Ein Handelscement mit 4,2 Proc. Magnesia zeigte, nach der Normenprobe geprüft, nach 1 Jahr 22,6 k/qc und nach 2 Jahren 20,9 k/qc Zugfestigkeit; also noch hier war ein Rückschritt bemerkbar. Meyer beobachtet seit 2 Jahren Cemente mit 4 bis 6 Proc. Magnesia und konnte an den Proben keine abnormen Erscheinungen bemerken. Nach Schott erhärtet der Magnesiacement von Sorel (aus MgCl2 und MgO) nur an der Luft, weicht aber selbst an feuchter Luft wieder auf. Von der Firma F. A. Schmidt in Dresden wurden unter dem Namen „Cajalith“ Tischplatten hergestellt, welche aber nach mehreren Jahren anfingen zu treiben, so dass die Fabrik ihren Betrieb einstellen musste. Wenn man gleiche Aequivalente Calcium- und Magnesiumcarbonate, durch Fällung erhalten, sehr gut mischt, so bekommt man nach dem Glühen eine etwas gesinterte Masse, welche, fein gepulvert und mit Wasser angemacht, langsam abbindet und vollkommen hydraulisch erhärtet, also einen Cement, der keine Säure enthält. Bei öfterer Wiederholung dieses Versuches erhielt Schott immer wieder nur Treibcemente. (12. Generalversammlung.) Dutoit hat eine Reihe von Versuchen angestellt über den Einfluss der Korngrösse des Sandes auf die Erhärtung der Cemente. Zunächst erstreckten sich die Versuche auf das Verhältniss 1 Cement : 4 Sand. Dieses Verhältniss blieb das gleiche, aber die Natur des Sandes war verschieden. Man verwendete: 1) Sand, welcher durch Brechen von Kieselsteinen hergestellt und durch Anwendung des Siebes auf die richtige Korngrösse gebracht wurde; man erhielt so Körner mit scharfen Kanten und spitzen Winkeln. 2) Sand von Juvisy, den Ufern der Seine entnommen. 3) Sand von Triel, aus dem Bette der Seine. 4) Sand von Fontainebleau. Es ergab sich, dass die Festigkeit durch Anwendung des gröberen Sandes erhöht wurde. Dieselben Resultate ergaben sich auch für das Mischungsverhältniss 5 : 1. Um mit grösserer Genauigkeit den Einfluss der Feinheit des Sandes zu ermitteln, wurden aus dem Sande von Juvisy und Triel Sandsorten von fünf verschiedenen Korngrössen mit Hilfe von Sieben von 1 bis 342 Maschen auf 1 qc hergestellt. Auch hier zeigten sich die Mörtel mit grobem und scharfkantigem Sande fester als die, welche mit kleineren oder abgerundeten Körnern hergestellt wurden. Dazu kommt noch, dass ihre Durchlässigkeit geringer ist. Bei den Mörteln der ersteren Art braucht man weniger Anmachwasser und der Cement erfüllt etwa ⅚ des Raumes, den der Sand freilässt, bei den letzteren dagegen nur ⅔. Die weiteren Untersuchungen über die Anwendung von salzhaltigem Wasser zur Herstellung von Mörteln bei niedrigen Temperaturen wurden im Auftrage des Herrn Journet ausgeführt. Während bei uns vor Zusatz von Salz zum Anmachwasser gewarnt wird (vgl. 1889 273 563), scheint die Anwendung von Salzwasser in Frankreich viele Anhänger zu besitzen. Durch Salzwasser wird ein gänzlicher Zerfall, dem manche Mörtelproben bei starkem Froste unterworfen sind, hintangehalten. Um einige dabei obwaltende Verhältnisse zu studiren, wurde die vorliegende, jedenfalls sehr unvollständige Arbeit ausgeführt. Die Salzzusätze betrugen 1/30 bis 1/7 des Wassergewichtes; der Einfluss des Frostes auf die Salzlösungen ist in folgender Tabelle zusammengestellt: Salz-gehalt Temperatur der Bildungvon Temperaturder voll-ständigenEisbildung nicht zu-sammen-hängendenKrystallen zusammen-hängendenKrystallen Cels.-Grad Cels.-Grad Cels.-Grad 1/7 – 7 – 12 – ⅛ – 6 – 11 – 1/9 – 6 – 11 – 1/10 – 5 – 10 – 12 1/15 – 3 –   7 – 11 1/20 – 3 –   6 – 11 1/25 – 3 –   5 – 10 1/30 – 3 –   5 – 10 Bei der Eisbildung lassen sich drei Phasen unterscheiden. Zunächst bilden sich Krystalle ohne Festigkeit und ohne Adhäsion; hierauf bekommen die Krystalle etwas Zusammenhalt, können aber immer noch leicht durch den Druck des Fingers getrennt werden. Schliesslich erscheint das Eis mit seiner gewöhnlichen Festigkeit. Die Versuche über Zugfestigkeit, von denen wir das Mittel wiedergeben, wurden an Probekörperchen von 0,04 × 0,04 m Querschnitt ausgeführt und erstreckten sich theils auf Mörtel aus Portlandcement (350 k Cement auf 1 cbm Sand), theils reinen Portland, theils auf Cement von Wassy. In den Reihen I und III ist die Festigkeit bei gewöhnlicher Temperatur und mit Brunnenwasser angegeben, in den Reihen II und IV die Festigkeiten bei Frost unter Anwendung von Salzwasser 1 : 10. Erhärtungnach Mörtel1 Portland : 3 Sand Portlandcement I II III IV k k k k     2 Tagen – –   3,95   2,34     5     „   2,37 –   9,90   5,72   10     „   5,38 – – –   15     „   7,24 – – –   30     „   9,31   7,50 19,70 15,25   50     „ –   8,64 – –   90     „ 10,75 – – 17,40 100     „ – 10,05 – – 105     „ – – 28,75 – Diese Versuche zeigen, dass die Benetzung mit Salzwasser geringere Festigkeit gibt, als die mit Süsswasser. Es ist jedoch ebenso gut anzunehmen, dass die niedrige Temperatur die Erhärtung der Mörtel verzögert hat. (Revue industrielle, 1890 S. 223.) Da das Einbringen von Salzlösungen irgend welcher Art in Mauerwerk stets die Gefahr der Zerstörung desselben unter Einfluss der Atmosphärilien mit sich bringt, so müssen derartige Versuche mit einer gewissen Reserve aufgenommen werden. Ebenso wird erst fortgesetzte Beobachtung lehren, ob der Vorschlag von Bernhofer (Wochenschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, Thonindustrie-Zeitung, 1890 S. 48), Sodalösungen zum Mörtel zu setzen, um bei Frost mauern zu können, sich in der Praxis bewähren wird. Bernhofer liess eine Mischung von 1 Th. Cement und 3 Th. Flussand, mit einer Sodalösung (2 l Wasser auf 1 k kryst. Soda) zum Breie angemacht, bei – 12 bis – 14° C. erhärten. Nach Erwärmung auf Zimmertemperatur zeigte die Probe normale Festigkeit. In ähnlicher Weise behandelter Cement-Kalk-Mörtel verhielt sich analog. L. D. Clare und P. Debray haben zur Ermittelung der Durchlässigkeit von Cementmörteln und der Empfindlichkeit derselben gegen Seewasser verdünnte Salzlösungen auf Beton einwirken lassen. Magnesiumsulfat und Magnesiumchlorid in etwa derselben Concentration, in welcher Seewasser diese Salze enthält, filtriren anfangs sehr schnell, nach einiger Zeit kann kein Wasser mehr durchdringen. Während der Kalkgehalt der Mischung abnimmt, nimmt der Magnesiagehalt in gleichem Maasse zu. Mit dieser Aenderung geht eine Volumenvergrösserung des Betons Hand in Hand, welche schliesslich ein Reissen der Bauwerke zur Folge hat. Wird Sand und Cement in gleichen Mengen gemischt, so spielt der Wasserzusatz eine grosse Rolle und ist so zu wählen, dass der Beton möglichst dicht ist und damit eine Filtration nach Möglichkeit vermieden wird. 4 Th. Sand auf 1 Th. Portlandcement und 11 Proc. Wasser geben den dichtesten Mörtel. (Journal of the Franklin Institute, 1889 S. 220.) Dr. R. Zsigmondy.