Titel: | Eigenschaften und Herstellung der Kalksandsteine. |
Autor: | Gustav Rauter |
Fundstelle: | Band 318, Jahrgang 1903, S. 606 |
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Eigenschaften und Herstellung der
Kalksandsteine.
Von Dr. Gustav Rauter.
(Schluss von S. 586 d. Bd.)
Eigenschaften und Herstellung der Kalksandsteine.
Was die Art und Weise der Herstellung des Presskörpers oder Formlings
anbetrifft, so sind hierbei zwei Systeme zu unterscheiden. Nach dem einen System ist
die Bewegung des Presstempels zwangsläufig, sodass er unter allen Umständen das in
die Pressformen eingebrachte Material bis auf eine gewisse, genau vorgeschriebene
Dicke zusammendrücken wird. Nach dem anderen System fällt der Presstempel frei in
die Pressform herab, sodass eine gewisse Dichtigkeit des Steines, nicht aber bei
etwa veränderter Füllung auch genau gleiche Dicke erzielt wird. Im Interesse der
Erzielung besonders sauberer Steine ist erstere Konstruktion vorzuziehen, zur
Vermeidung von irgendwie eintretenden Unglücksfällen anlässlich des Hin eingeraten s
fremder harter Körper in die Pressform, ist die zweite Art und Weise der
Stempelführung besser. Um beide Anforderungen mit einander zu vereinigen, stellt man
auch Pressen her, deren Stempel zwar zwangsläufig geführt werden, die aber so
eingerichtet sind, dass bei Ueberschreiten eines gewissen Gegendruckes eine
Sicherungsvorrichtung in Kraft tritt, um einen Bruch der Presse zu verhindern.
Jedenfalls ist unter sonst gleichen Verhältnissen diejenige Konstruktion die beste,
bei der das Eintreten eines Bruches nach Möglichkeit ausgeschlossen ist, und bei der
es nach trotzdem erfolgtem Bruche am leichtesten und in kürzester Zeit möglich ist,
den Schaden wieder auszubessern.
Auch noch ein anderer Punkt an der Presse ist von grosser Wichtigkeit, nämlich der
Verschleiss der Formkästen. Durch die Reibung des in diese eingepressten Sandes
tritt nämlich ein verhältnismässig sehr rascher Verschleiss dieser Kästen ein,
sodass sich ihre Wandungen ausweiten und demgemäss die Steine zu gross ausfallen. Es
ist nun wichtig, hier eine Presse zu haben, bei der sich dieser Verschleiss leicht
wieder ausgleichen lässt. Dieser Ausgleich geschieht nun auf die einfachste Weise
so. dass die Formtische mit auswechselbaren Einsätzen für die Pressformen versehen
werden. Man hat dann nur nötig, im Falle der Abnutzung für diese Einsätze neue
einzufügen. Früher wurde dieser Punkt öfters übersehen, sodass man dann jedesmal den
ganzen Formtisch verwerfen musste.
Schliesslich ist noch darauf hinzuweisen, dass vielfach eine Heizung der Presstempel
durchgeführt wird, um das Anbacken des Pressgutes an ihnen zu vermeiden. Zu dem
Zwecke sind die Stempel hohl und im Innern mit Dampfheizung versehen. Es tritt so
weit seltener als sonst die Notwendigkeit ein, die Presse zwecks Reinigung der
Stempel still stehen zu lassen.
Von der Presse gelangen die Steine nunmehr in die Erhärtungskessel. Zu diesem Zwecke
werden sie vom Presstisch abgenommen und sofort auf daneben stehende Plattformwagen
gesetzt, die ohne weiteres in die Erhärtungskessel eingeschoben werden. Diese
Plattform wagen müssen möglichst solide konstruiert sein, um das hohe Gewicht der
auf ihnen ruhenden Steine tragen zu können, und ausserdem auf einer sorgfältig
gelegten Schienenbahn laufen, die namentlich auch da gut in Stand zu halten ist, wo
Drehscheiben oder Schiebebühnen in sie eingefügt sind. Denn es muss durchaus
vermieden werden, dass das noch ziemlich mürbe und nur eben zusammenhaltende
Material irgendwie in die Gefahr kommt, Stösse zu erleiden und dadurch zertrümmert
zu werden.
Dass unter diese Plattformwagen öfters Gefässe zum Kalklöschen untergehängt oder
untergeschoben werden, wurde bereits erwähnt.
Die Erhärtungskessel pflegen einen Durchmesser von etwa 2 m und eine Länge von 10 bis
20 m, unter Umständenauch noch mehr zu haben. Sie werden wagerecht gelagert,
sodass die Wagen ohne weiteres in sie einfahren können. Aussen sind sie mit einem
isolierenden Mauerwerk umgeben. Der schwierigste Punkt in ihrer Konstruktion ist die
Erzielung einer guten Abdichtung für ihre Kopfenden, die einerseits dem bedeutenden
Innendruck standhalten, andererseits aber auch leicht vorgesetzt und wieder entfernt
werden müssen. Die Verschlussdeckel pflegen an Flaschenzügen beweglich zu sein,
sodass sie im Falle der Füllung oder Entleerung des Kessels nach oben gezogen und
nach Bedarf wieder herabgelassen werden können. Sie werden mittels eines Kranzes von
Schrauben auf dem Kessel befestigt. Zweck massig sind diese Schrauben so
eingerichtet, dass der Schraubenbolzen an dem einen Ende in einen Ring ausläuft, der
um einen Stift drehbar ist. Diese Stifte sind dann rings um die Mündung des
Erhärtungskessels so befestigt, dass die Schraubenbolzen bei Nichtgebrauch nach
hinten zurückgeschlagen sind, während sie beim Gebrauch nach aussen umgeklappt
werden und dann in Ausschnitten des Deckelrandes eingreifen, sodass sie beim
Anziehen der Muttern den Deckel gegen den Kessel anpressen. Auf diese Weise wird ein
Verlorengehen der Schrauben vermieden, und jede Schraube befindet sich stets genau
an dem für sie bestimmten Platz.
Es ist verschiedentlich darauf aufmerksam gemacht worden, dass sich innerhalb der
Erhärtungskessel für Kalksandsteine verhältnismässig recht viel freier Raum
befindet, und dass nur etwa die Hälfte bis zwei Drittel des Raumes wirklich von
Steinen ausgefüllt werde. Um diesen Raum auszunutzen, sind einesteils
Kalklöschvorrichtungen hier untergebracht worden, andererseits ist aber auch der
Vorschlag gemacht worden, die Kalksandsteine nicht in den wagerecht liegenden Kessel
einzuschieben, sondern sie in einen senkrecht zu stellenden Kessel einzulassen. Es
wurden dann die entsprechend umzuändernden Plattformen von den Wagen abgehoben und
mittels eines Flaschenzuges in den Kessel übereinander eingesetzt. Es ist
andererseits aber auch leicht nachzuweisen, dass dieser Raumersparnis bedeutende
Nachteile gegenüberstehen, und dass der letzt erwähnte, in einer Fabrik in
Frankreich ausgeführte Vorschlag wohl weiter keine Verbreitung finden wird. Durch
die senkrechte Stellung der Kessel werden viel schwierigere Bau- und
Fundierungsarbeiten für deren Aufstellung nötig, als es bei liegenden Kesseln der
Fall ist; auch leidet die Ueberwachungsmöglichkeit der Kessel hierbei bedeutend, und
schliesslich würden etwa durch Abschleudern des Kessel deck eis verursachte
Unglücksfälle weit schlimmere Folgen haben, wenn der Kesseldeckel nicht blos
seitlich herausgeschleudert würde, sondern in die Höhe und wieder zurückfliegen
würde. Namentlich aber verursacht das Hineinbringen und Wiederherausheben der
einzelnen Plattformen gegenüber dem einfachen Hineinschieben der Wagen einen solchen
Mehraufwand an Arbeit, dass demgegenüber der nur sehr geringe Aufwand an Dampf für
die Füllung des leer gelassenen Kesselraumes kaum in Betracht kommt.
Andererseits ist es auch verschiedentlich vorgeschlagen worden, an Stelle einer
gewöhnlichen Bahnanlage die Wagen mit den Kalksandsteinen auf einer Hängebahn in den
Kessel hineinzubefordern. Jedoch leiden auch diese Vorschläge noch an starken
Unzuträglichkeiten und sind für die praktische Ausführung wenig geeignet.
Wie viel Druck in dem Erhärtungskessel gegeben wird, ist sehr verschieden. Der
angewendete Druck schwankt nach dem, was darüber bekannt geworden ist, zwischen 6
und 10 Atmosphären.
Ebenso ist auch die Zeitdauer des Erhärtens sehr verschieden und wird auf 6 bis 18
Stunden angegeben. Je höher der herrschende Druck ist, desto erfolgreicher und
rascher geht die Einwirkung des Kalkes auf den Sand vor sich. Erhärtungszeit und
Druck stehen demnach im umgekehrten Verhältnisse zu einander.
Es ist übrigens wesentlich, in dem Erhärtungskessel nicht nur Druck, sondern auch
tatsächlich den Druck von gesättigtem Wasserdampf auf die Steine einwirken zu
lassen. Man hat eine Zeit lang geglaubt, dass es schliesslich auch der Druck allein
tun würde, und hat deshalb Versuche mit überhitztem Wasserdampf angestellt. Diese
Versuche haben aber kein befriedigendes Ergebnis geliefert, da alsdann in der
Atmosphäre des Kessels nicht der nötige Wasserdampf vorhanden war, der die
Einwirkung des Kalkes auf den Sand unterstützen muss. Jedenfalls geht der Angriff
des Kalkes auf die Kieselerde nur bei Gegenwart von genügend Wasser von statten, und
wahrscheinlich bilden sich hierbei vorübergehend stark wasserhaltige Silikate, wie
sie auch aus der Mineralogie unter dem Namen Zeolithe bekannt sind. Auch ist deshalb
ein Ueberschuss von Wasser wünschenswert, weil sich wahrscheinlich selbst in dem am
besten abgelöschten Kalk immer noch kleine Teilchen an Aetzkalk befinden, die sich
der vollständigen Hydratisierung entzogen haben, und die nun noch eine gewisse Menge
an Wasser aufnehmen müssen.
Ist nun die Erhärtung vollendet, so werden die Steine wieder aus dem Kessel gefahren
und sind nunmehr fertig.
Aehnlich wie die Hochdruckerhärtung wird auch die Niederdruckerhärtung betrieben, nur
dass sie nicht in Kesseln, sondern in gemauerten Kammern mit nur wenig über 100° C.
erwärmtem Dampf vorgenommen wird. Bei der Niederdruckerhärtung bleiben die Wagen mit
dem Kalksandstein etwa 3 bis 4 Tage unter Dampf. Es wurde bereits darauf
hingewiesen, dass das Produkt der Niederdruckerhärtung nicht so gut seinkann,
auch tatsächlich nicht so gut ist, wie das der Hochdruckerhärtung. Dagegen wird für
die Niederdruckerhärtung der Vorteil geringerer Anlagekosten angegeben, der sich
aber auch kaum als tatsächlich vorhanden erweist. Allerdings sind bei der
Niederdruckerhärtung keine verhältnismässig teuren Druckkessel für die Erhärtung der
Kalksandsteine erforderlich, sondern nur einfache gemauerte Kammern. Es wird aber
dieser Vorteil schon dadurch wieder hinfällig, dass die Steine dafür nun auch 6 mal
länger in diesen Kammern verbleiben müssen, also bei ununterbrochenem Betriebe statt
eines Kessels 6 Kammern nötig sind. Andererseits haben aber auch solide konstruierte
Kessel für Hochdruck eine ausserordentlich lange Lebensdauer, während es auf der
Hand liegt, dass gemauerte und ständig von Dampf über 100° C. erfüllte Räume einer
recht raschen Abnutzung ausgesetzt sind.
Textabbildung Bd. 318, S. 606
Fig. 2.
Fig. 2 veranschaulicht nun den Plan einer
Kalksandsteinfabrik, wie sie ähnlich bereits an vielen Orten ausgeführt und mit
Erfolg in Betrieb gesetzt worden ist. Wir verdanken diesen Plan der Güte des
Geschäftsführers des Vereins Deutscher Kalksandsteinfabriken, Ingenieur G. Beil zu Charlottenburg.
Es ist angenommen, dass die Fabrik den Kalk fertig gebrannt von auswärts bezieht.
Dieser wird dann unter Dach bei A gelagert und gelangt
von da in die Kalklöschtrommel B. Der Behälter C liefert das zum Löschen nötige Wasser, das mitreis
eines bei D befindlichen Messgefässes jedesmal genau
abgemessen werden kann. Der gelöschte Kalk wird dann aus der Trommel entleert und
gelangt durch E zu dem Becherwerk F. Zugleich wird hier auch der Sand zugegeben, der bei
G durch eine Schienenbahn angeliefert wird. Ein
genaueres Abwiegen oder Messen des Sandes findet nicht statt; es genügt, dessen
Menge aus dem Inhalt der Wagen abzuschätzen. Die roh vorgemengten Materialien
gelangen nun zu der im Innern mit schraubenartig verlaufenden Winkeleisen versehenen,
sich konisch erweiternden Mischtrommel H, und von da
aus, bereits stärker vorgemischt, zu dem hochstehenden Kollergang I. Von da aus wird die Mischung der Schlagstempelpresse
K zugeführt, die ausser von vorne auch unter dem
Kollergang weg bei L zugänglich ist. Die Steine werden
von der Presse aus dann unmittelbar auf Wagen gesetzt und gelangen nun mittels der
Schienen –bahn M über die Schiebebühne N nach einem der beiden Erhärtungskessel O, später von hier nach dem Stapelplatz K. Q ist die Laufkatze, vermittels deren die
Kesseldeckel zur Seite bewegt werden, R der
Dampfkessel, der für die Erhärtungskessel, sowie für die Maschine S den nötigen Dampf liefert.
Die ganze Anlage ist also auf äusserst engem Raum zusammengedrängt und infolgedessen
sehr leicht zu übersehen. Sie hat vor der Tonziegelei namentlich den Vorteil, dass
sie weder Brennöfen noch Trockenvorrichtungen für die fertig gepressten Steine nötig
hat, die hier vielmehr ohne weiteres aus der Presse in den Erhärtungskessel
gelangen. Durch diesen Fortfall der Trockenvorrichtung, die bei Ringofenziegeleien
oberhalb des Ofens angebracht zu sein pflegen, vermindert sich auch die Feuersgefahr
ganz bedeutend.
Was nun schliesslich den Materialbedarf und die Kosten der Kalksandsteinfabrikation
anbetrifft, so werden hierüber sehr widersprechende Zahlen verbreitet, indem
einerseits Interessenten an der Lieferung von Einrichtungen für diesen Betrieb
öfters viel zu niedrige Zahlen angeben, dagegen andererseits auch wiederum aus
Gründen des Wettbewerbs offenbar recht hoch gegriffene Zahlen als abschreckendes
Beispiel vorgeführt werden.
Die nachstehenden Zahlen sind durch Vergleich einer Anzahl von Angaben verschiedener
Maschinenfabriken und Kalksandsteinfabriken gewonnen worden und dürften wohl
durchschnittlich zutreffen. Diese Berechnungen sind so aufgestellt worden, dass sie
sich leicht übersehen und den örtlichen Verhältnissen entsprechend umändern
lassen.
Eine Anlage wie die in Fig. 2 dargestellte, zur
Herstellung von 14000 Kalksandsteinen täglich, wird im Jahre bei 286 wirklichen
Arbeitstagen rund 4 Millionen Steine liefern können und dabei an Anlagekapital und
Betriebsaufwand etwa folgendes erfordern:
A. Anlagekosten.
1. Grunderwerb, etwa 5000 qm
15000
Mark
2. Gebäudefläche, etwa 500 qm
20000
„
3. Dampfkesselanlage nebst Schornstein,
Dampfmaschine und Zubehör
25000
„
4. Sonstige maschinelle Einrichtungen,
ein- schliesslich der Erhärtungskessel
40000
„
–––––––––––––––––––––––
zusammen
100000
Mark
B. Betriebskosten.
auf 1000 Steine
auf 4 Mill.Steine
Bedarf
Preis
Preis
1. Abschreibungen auf obige Anlagekosten,
durch- schnittlich 7,6 v. H2. Sand, zu 30 Pf. das
cbm3. Gebrannter Kalk, zu 1,50 M. 100 kg4. Kohlen,
zu 1,80 M. 100 kg5. 12 Arbeiter zu durchschnitt- lich
1000 M. Verdienst6. Kleine Ausgaben und
Re- paraturen
–2,5 cbm200 kg150
kg––
1,90–,753,–2,703,–1,65
7600 3000120001080012000 6600
M. 13, –
52000
Rechnen wir aus diesem Materialverbrauch die durchschnittliche Zusammensetzung der
hergestellten Kalksandsteine aus, so erhalten wir folgende Zahlen:
2,5 cbm Sand zu 1200 kg = 3000 kg Sand
= 92 v. H.
200 kg Kalk, entsprechend 264 kg Kalkhydrat
= 8 v. H.
––––––––––––––––––––––––––––
3264 kg Kalksandst.
= 100 v. H.
Dabei ist indessen das jedenfalls in den Steinen vorhandene Hydratwasser nicht
mit berücksichtigt worden. Indessen wäre zur Kenntnis der tatsächlichen,
durchschnittlichen Zusammensetzung der Kalksandsteine eine grössere Anzahl von
Analysen erforderlich. Solche werden aber nur wenig gemacht, da sie für die
Ueberwachung des Fabrikbetriebes zu umständlich sind. Was übrigens im allgemeinen
den Kalkverbrauch anbetrifft, so schwankt dieser vorläufig noch in ziemlich weiten
Grenzen, und die in vorstehender Berechnung angegebenen günstigen Zahlen werden
durchaus noch nicht überall erreicht; vielmehr steigt der Kalkgehalt mitunter auch
wohl auf das Doppelte.
4. Besondere Arten von Kalksandsteinen.
Von den Abarten der Kalksandsteine haben wir die in der Masse gefärbten Steine schon
erwähnt. Es werden ausserdem noch teilweise gefärbte Kalksandsteine hergestellt,
indem man in die Pressformen zunächst gewöhnliche Kalksandsteinmischung einschüttet
und diese dann mit einer Schicht gefärbter Mischung überdeckt. Indem dann die Masse
zusammengepresst wird, so entsteht ein nur an einer Seite gefärbter Stein. Die
Herstellung solcher Steine bietet gegenüber derjenigen durch und durch gefärbter
Kalksandsteine den Vorteil einer wesentlichen Ersparnis an Farbstoff, dagegen den
Nachteil eines grösseren Aufwandes an Arbeit, der durch das zweimalige Füllen der
Formen erfordert wird.
Derartige, aus zwei verschiedenen Schichten bestehende Kalksandsteine werden aber
auch weiter noch in der Weise hergestellt, dass die Deckschicht nicht aus
Kalksandsteinmasse, sondern aus einer zementhaltigen Masse besteht. Dies ist
besonders dann der Fall, wenn man die Steine als Belag für Flure usw. verwenden und
demgemäss eine glattere Oberfläche erzielen will, als sie die gewöhnlichen
Kalksandsteine besitzen. Derartige Verbundsteine werden auch in einfachen Mustern
hergestellt und haben bereits öfters Anwendung gefunden. So z.B. ist ein Belag aus
solchen Platten im Tiergarten zu Königsberg in Preussen verwendet worden und hat
sich dort schon einige Jahre lang gut bewährt.
Auch noch auf eine andere Weise hat man das Färben der Kalksandsteine vorgeschlagen,
nämlich so, dass die Steine weder aus gefärbter Masse hergestellt, noch nachträglich
etwa angestrichen werden. Es ist vielmehr vorgeschlagen worden, die Steine im
Erhärtungskessel nach Ablassen des Dampfes mit einer farbstoffhaltigen Flüssigkeit
zu tränken. Dieser Vorschlag ist in einer neuerdings erschienenen Patentschrift, D.
R.-P. 130500 vom 30. Juli 1901, von Hugo Schön
enthalten, dürfte sich aber wohl nicht in die Praxis einführen, da es einerseits
zweifelhaft ist, ob die ganzen Steinstapel auch durch und durch von der Flüssigkeit
durchdrungen werden, und da andererseits die Wetterbeständigkeit einer so erzeugten
Färbung wohl jedenfalls mehr als fraglich sein dürfte. Was den ersteren dieser
beiden Einwände anbetrifft, so könnte dem ja vielleicht in der Weise begegnet
werden, dass man die | Tränkungsflüssigkeit, ähnlich wie es bei der Holztränkung der
Fall ist, unter starkem Druck in die Steine einpresst. Hierzu wäre aber die
Hinzufügung einer Druckpumpe erforderlich, die den nötigen Wasserdruck in dem Kessel
aufrecht erhalten müsste. Jedoch ist es nicht anzunehmen, dass es gelingen wird,
überhaupt in Wasser lösliche oder darin gleichmässig verteilt bleibende Farben zu
finden, die die erforderliche Beständigkeit gegen Licht und Auswaschen besitzen, wie
sie von einem Baustoff verlangt werden muss.
Ausser Kalksandsteinen in gewöhnlichem Ziegelformat werden auch gelegentlich Steine
in grösseren Abmessungen hergestellt, um einen quadersteinähnlichen Bau mit
Kalksandstein aufführen zu können. Derartige grosse Steine lassen sich auf
gewöhnlichen Pressen schlecht erzielen, wie es andererseits auch nicht lohnt, eigens
für die Erzeugung derartiger Steine besondere Pressen zu konstruieren, da der Bedarf
daran nicht so sehr gross ist. Es werden deshalb grössere Formstücke entweder in der
Weise hergestellt, dass man die Kalksandsteinmasse möglichst fest in Formkästen
einstampft, und die Formstücke dann, wie auch andere Kalksandsteine, in den
Härtekessel einbringt; oder man mauert aus gewöhnlichen Kalksandsteinen mit einem
Mörtel aus der gleichen Masse Quadern in der verlangten Grosse zusammen, die man dann
nochmals in den Erhärtekessel einbringt, um sie so zu einem einzigen Stück zu
verkitten.
Eine besondere Abart der Kalksandsteine sind auch die sogenannten Silicasteine nach
Horak. Dies sind besonders kalkarme Kalksandsteine,
die nach dem Formen und Erhärten noch gebrannt werden, und die dann zum Ersatz der
bekannten feuerfesten Dinassteine dienen sollen. Im grossen und ganzen läuft die
Herstellung der Silicasteine auf das Nämliche heraus, was auch bei der Anfertigung
der künstlichen Dinassteinegeschieht. Es werden Steine geformt, die möglichst
aus Quarz bestehen und nur so viel Bindemittel besitzen, dass sie eben
zusammenhalten. Statt dass diese Steine nun sofort gebrannt werden, so werden sie
hier erst noch in Härtekesseln erhärtet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass
die Steine vor dem Einsetzen in den Brennofen schon bedeutend härter sind, und sich
dementsprechend leichter handhaben lassen, während demgegenüber der Nachteil
entsteht; dass die Anlage eines besonderen Härtekessels und der Aufwand für dessen
Betrieb und Bedienung notwendig werden.