Titel: | Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement. |
Fundstelle: | Band 273, Jahrgang 1889, S. 551 |
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Ueber die Untersuchung und das Verhalten von
Cement.
(Fortsetzung des Berichtes S. 471 d.
Bd.)
Ueber die Untersuchung und das Verhalten von Cement.
Die Anfertigungsweise der Probekörper bespricht R. DyckerhoffX. Generalversammlung des Vereins deutscher
Cementfabrikanten.. So lange Zug- und Druckproben durch
Handarbeit hergestellt wurden, war man bestrebt, für beide Arten der Probekörper
gleiche Dichte zu erzielen. Nach Einführung des Rammapparates zur Anfertigung der
Würfel gab man 150 Schläge à 2k mit dem Böhme'schen Hammerapparate (vgl. 1884 256 492) und erzielte dadurch die gleiche Dichte, wie bei
Anfertigung durch Handarbeit. Als die Zugproben ebenfalls mit dem Hammerapparate
hergestellt wurden, war man bestrebt, die seitherige Zugfestigkeit zu erhalten.
Zufällig waren da auch 150 Schläge à 2k
nothwendig; die Dichte muſs aber in diesem Falle gröſser ausfallen, als bei den
Druckproben, indem der gleiche Arbeitsaufwand auf eine 5 mal kleinere Masse
verwendet wird. Gibt man aber nur 30 Schläge, so erhält man Probekörper von der
gleichen Dichte wie bei der Handarbeit, aber die Festigkeit ist erheblich geringer.
Als Beleg dafür mag die folgende Tabelle angeführt werden.
1 Cement: 3 Normalsand.
Marke
Anfertigung
Wasser-Zusatz
Spec. Gew.
Festigkeit28 Tage
Zug
Druck
Zug
Druck
A„„
Schlagapparat 150 SchlägeHandapparatSchlagapparat 30
Schläge
10 Proc. 10 „ 10 „
2,3042,2282,232
2,220––
22,122,418,6
224,0––
B„„
Schlagapparat 150 SchlägeHandarbeitSchlagapparat 30
Schläge
10 Proc.10 „ 10 „
2,3042,2352,228
2,230––
20,520,615,6
193,6––
Der Grund, warum die Handarbeit bei gleicher Festigkeit geringere Dichte gibt, liegt
jedenfalls in der verschiedenen Art der Bearbeitung. Die mit der Hand hergestellten
Probestücke sind weicher und elastischer als die mit dem Apparate hergestellten,
welche auffallend fest sind. Wie Dyckerhoff schon
früher gezeigt hatte, ist sogar die Festigkeit verschieden bei gleicher Dichte und
gleichem Arbeitsaufwande, wenn die Arbeit in verschiedener Weise ausgeführt wurde.
Die Dichte kann daher nur dann ein Maſsstab für die richtige Anfertigung der
Probekörper für Zug und Druck sein, wenn die beiden Proben in gleicher Form und auf
dieselbe Weise hergestellt werden.
Zur Normirung der Schlagzahl mit dem 2k-Hammer für
die Herstellung der Zugprobekörper hat Böhme wiederholt
verschiedene Versuchsreihen ausgeführt, bei welchen wechselnde Schlagzahlen benutzt
wurden. Es ergab sich für Normalproben aus 1 Th. Cement und 3 Th. Normalsand:
MittleresGewichtnach
demEinschlagen
Dichtehierzu
MittlereZugfestig-keit nach7
Tagen
g
I. durch Handarbeit
160,0
–
16,06,
II. „ Apparatarbeit 75 Schläge à 2k
158,0
2,225
12,75
III. „ „ 100 „ à 2k
159,5
2,246
13,25
IV. „ „ 125 „
159,5
2,246
14,56
V. „ „ 150 „
159,0
2,239
15,56
Mithin bei 150 Schlägen eine Differenz gegen die Handarbeit um 0k,5. Wenn also behauptet wird, daſs die Handarbeit
gröſsere Zugfestigkeit gibt, so erklärt dies Böhme
dahin, daſs dieselbe zu lebhaft durchgeführt wurde. Es ist auch nicht
ausgeschlossen, daſs beim Abschneiden und Glätten der Apparatproben gefehlt wurde,
indem auch hier die bekannte Uebung in der Handhabung des Formkastens eine
unerläſsliche Bedingung ist. Auch die Dichte der Apparatzugprobekörper und der
Apparatdruckprobekörper ist fast ganz gleich.
Töpffer bestätigt, daſs man mit dem Böhme'schen Apparate sehr gleichmäſsige Resultate
erhält, und führt Versuche an, die mit zwei verschiedenen Apparaten durchgeführt
wurden.
Dyckerhoff bemerkt, daſs er schon wiederholt
Verschiedenheiten in den Dichtigkeitsverhältnissen der Zug- und Druckprobekörper
bemerkt hat, will auf die Dichte aber kein besonderes Gewicht legen, indem man
hauptsächlich darauf zu sehen hat, daſs man mit der Maschine dieselbe Zugfestigkeit
erhält, wie mit der Hand.
Schumann bespricht die Herstellung der Druckprobekörper.XI. Generalversammlung des Vereins deutscher
Cementfabrikanten. Läſst man dieselben in der Form erhärten,
so ergeben sich andere Festigkeitszahlen, als beim Ablösen derselben gleich nach der
Anfertigung. Bei der Mischung von 1 Cement: 3 Sand mit 10 Proc. Wasser wurden z.B.
folgende Festigkeitszahlen erhalten:
In der Form erhärtet
Form gleich abgelöst
Differenz
Cement 1
244,0
227,0
17,0
„ 2
242,0
208,0
34,0
„ 3
222,0
195,0
27,5
„ 4
220,0
201,6
18,4
„ 5
166,0
142,0
24,0
Die Würfel, welche in der Form erhärteten, haben sämmtlich eine höhere Festigkeit
geliefert, als jene, die gleich herausgenommen wurden, aber aus den Differenzen
läſst sich keine bestimmte Regel ableiten. – Böhme
bestätigt, daſs derartige Unterschiede vorkommen, bei seinen Versuchen aber von
höchstens 10 bis 11k. – Schott macht darauf aufmerksam, daſs die Differenzen abhängig sind von dem
gröſseren oder geringeren Gehalte an Feuchtigkeit. Man erhält bei weichem Mörtel
nach dem Auseinandernehmen der Form leicht keine Würfel, sondern abgestumpfte
Rhomboeder. Die Versammlung beschlieſst, die Druckprobekörper erst 24 Stunden nach
dem Einschlagen aus der Form zu nehmen.
Schiffner bespricht die Prüfung
rasch bindender Cemente nach den Normen. Diese ist mitunter recht
schwierig, da wirklich rasch bindende Cemente häufig abbinden, bevor man im Stande
ist, die Probekörperchen herzustellen; besonders zu berücksichtigen ist dabei der
Einfluſs der Temperatur. Bei schnell bindenden Cementen sollte die Temperatur nie
höher als 15 bis 18° C. sein, da sonst die Festigkeitszahlen in Folge theilweiser
Abbindung während der Verarbeitung zu Ungunsten des Cementes ausfallen. (Ueber den
Einfluſs der Temperatur auf die Bindezeit vgl. das Werk Candlot's.) Wenn selbst bei niedriger
Temperatur die Abbindung zu rasch stattfinden sollte, so schlägt Schiffner vor, die Probekörper nicht mit der Maschine,
sondern mit der Hand herzustellen, und die Mörtelquantitäten der Bindezeit
entsprechend, so gering zu nehmen, daſs je nach der Schnelligkeit nur Mörtel für 1
bis 2 Zugproben verarbeitet und die Proben mit möglichster Schnelligkeit hergestellt
werden. In gleicher Weise hergestellte Maschinenprobekörper ergaben bei sehr schnell
bindenden Cementen nur ⅔ der Festigkeit der Probekörper von Handarbeit.
Die strenge Prüfung eines Cementes hat lange nicht den ihr angemessenen Werth, wenn
die Sicherheit dafür fehlt, daſs am Bauplatze der Mörtel in dem zuvor bestimmten
Verhältnisse zusammengesetzt wird; es ist daher zur zeitweiligen Controle
wünschenswerth, ein Verfahren zur Untersuchung der
Cementmörtel auf dem Bauplatze zu besitzen.
Der russische Ingenieur P. Goloubiatnikow schlägt nun
ein einfaches Verfahren vor, das sich bewährt haben soll und das auf der Bestimmung der Siebfeinheit beruht. Man schlägt 100g Cement durch ein 900 maschiges Sieb und bestimmt
so die Procente a des Siebfeinen. Ebenso bestimmt man
b, die Procente Sand, welche das gleiche Sieb
hindurchläſst. Nimmt man nun 100g der Mischung,
enthaltend Cg Cement
und Zg Sand, so
erhält man eine durchgesiebte Menge M und es ist:
C + Z = 100 und ac + bz = M,
aus welchen Gleichungen sich c
und Z leicht bestimmen läſst. Es ist:
C=\frac{M-100\,b}{a-b}\ \mbox{und}\ Z=\frac{100\,a-M}{a-b}.
Durch Versuche wurde ermittelt, daſs die Summe der beiden möglichen Fehler höchstens
4,5 Proc. beträgt, während bei Bestimmung des Bruchgewichtes 10 Proc. Fehler nicht
ausgeschlossen sind.
Das Verhältniſs \frac{c}{Z}, dessen Ermittelung wichtig, ist
gleich \frac{M-100\,b}{100\,a-M}.Wenn a = b, so wählt man ein andermaschiges
Sieb.
Auch für feuchte Mörtel eignet sich das Verfahren; man macht den Mörtel mit viel
Wasser zu einem dünnen Brei an und verdampft dasselbe unter stetem Umrühren auf
freier Flamme. Der Rückstand läſst sich mit den Fingern zu Mehlfeinheit zerdrücken
und in der Korngröſse der Cemente hat sich nichts geändert (Deutsche Bauzeitung, 1888).
M. Meyer berichtet in einem über den Dietz'schen Etagenofen gehaltenen Vortrage über
Bestimmungen der Sinterungstemperaturen der Cemente,
die im Laboratorium für Thonindustrie ausgeführt wurden. Sechs verschiedene
Cementrohmassen wurden zu Tetraedern geformt, diese möglichst enge an einander auf
eine Thonplatte gestellt und damit Vorversuche angestellt; dieselben ergeben, daſs
der Schmelzpunkt sämmtlicher Massen zwischen der Garbrenntemperatur des
Hartporzellans und der des Segerporzellans liegt. Weitere Versuche im Senfströmofen
ergaben, daſs Sinterungspunkt und Schmelzpunkt der Proben sehr nahe an einander
liegen bei den einzelnen Proben, und daſs auch die Schmelzpunkte verschiedener
Massen nicht fern von einander liegen. Um zu genaueren Resultaten zu gelangen, wurde
das Brennmaterial abgewogen. Es zeigt sich, daſs die Tetraeder zu Glas
zusammenschmelzen, wenn der Seger'sche Normalkegel 15
noch nicht geschmolzen war. Da die Thonunterlage einen gewissen Einfluſs auf die
Schmelzbarkeit der Proben ausübt, wurde zunächst Marmorpulver und dann gesiebte Koke
als Unterlage verwendet. Bei einem Brennmaterialverbrauche von 1100g Koks zeigten sämmtliche Proben ein poröses
Aussehen, während bei 1150g Koks sämmtliche Proben
zu Tropfen zusammengeschmolzen waren. Die geschmolzenen Proben zerfielen spontan.
Nach der Schmelzbarkeit geordnet enthielten die Rohmassen folgende Mengen
kohlensauren Kalk in Procenten ausgedrückt:
1
76,6
3
75,2
5
77,4
2
76,2
4
76,3
6
78,8
Nr. 3 enthielt viel Magnesia, Nr. 1 und 2 enthalten viel Eisenoxyd. Berücksichtigt
man dies, so ergibt sich die Schmelzbarkeit abhängig von der Zusammensetzung des
Rohmaterials, aber nicht von der Abstammung desselben.
Um einen Einblick in die bei der Einwirkung des Kalkes auf den Cement auftretenden
Wärmeverhältnisse zu gewinnen, wurden einige calorimetrische Versuche angestellt:
Ein Erlenmeyer'scher Kolben wurde nach auſsen gut
isolirt, mit 250cc 10procentiger Salzsäure und mit
20g mit Säure gereinigtem Normalsande gefüllt;
der Apparat wurde auf Zimmertemperatur gebracht, die Temperatur mittels eines in 1/20° C.
getheilten Thermometers abgelesen, dann unter Umschwenken rasch der auf das Feinste
gepulverte Cement eingeworfen, die Flasche gut geschüttelt und in jeder Minute das
Thermometer abgelesen. So war binnen 2 bis 3 Minuten das Maximum der Wärme erreicht,
und es begann dann ein regelmäſsiges Sinken derselben. Der Wasserwerth des
Apparates, sowie die Correctur für die Verluste durch Strahlung wurden durch Füllung
desselben mit warmem Wasser, sowie durch Auflösen mit reinem Aetzkalke in demselben
bestimmt.
Die sechs verschiedenen Cemente geben, nach ihrer Schmelzbarkeit geordnet, folgende
Zahlen:
Kalkgehalt
1
1,76°
C.
60,3
2
1,77°
„
61,1
3
1,78°
„
61,1
4
1,82°
„
63,8
5
1,80°
„
65,3
6
1,80°
„
67,7
Die Differenzen sind hier vom Kalkgehalte abhängig. Weiter hat sich ergeben, daſs je
stärker ein Cement gebrannt ist, um so geringere Wärmemengen von ihm abgegeben
werden; da die Endproducte dieselben sind, so muſs beim Garbrennen eine
Wärmeentwickelung vor sich gehen. Ein ungleichmäſsig gebranntes Stück Cement wurde
in drei Theile zerlegt, je nachdem die Hitze eingewirkt hatte. Beim Auflösen
entwickelte das Ungare auf 1g 2° C., der bessere
Brand 1,94° und der
Garbrand 1,82°. Basische Hochofenschlacken ergaben: ungranulirt 0,8°, granulirt
1,8°. – Die calorimetrische Prüfung gibt also ein einfaches Mittel, Cemente auf
Gehalt an Schlacken zu prüfen.
Einwirkung der Luft, des Süſs- und Seewassers, des Frostes
auf Cement.
a) Vor der Verwendung.
Dr. Tomëi in Oppeln berichtet über die Einwirkung der Luft auf Cement im Anschlusse an
frühere Mittheilungen, bei welchen sich ergeben hatte, daſs
1) die Einwirkung der Luft am intensivsten nachzuweisen ist bei Proben mit reinem
Cement,
2) die trockene Kohlensäure nicht wesentlich nachtheilig, in einzelnen Fällen
sogar bessernd,
3) die feuchte Luft bei längerer Einwirkung unbedingt schädlich wirkt.
Der Cement war in festgeschlossenen Kästen ausgebreitet der Einwirkung von
Kohlensäure bezieh. Luft ausgesetzt. Die Trocknung der Luft wurde mit
Chlorcalcium und Schwefelsäure bewirkt.
Um Aufschluſs über das sogen. Nachfeinen der Cemente zu erhalten, wurden genaue
Siebproben angestellt, dabei aber gefunden, daſs dieselben keinerlei
wesentlichen Unterschied ergeben. Die Temperaturerhöhung hat bei Einwirkung von
feuchter Luft regelmäſsig abgenommen. Aus den Zahlen einer beigegebenen Tabelle
ist sowohl die schädliche Einwirkung der feuchten Luft als auch der trockenen
und feuchten Kohlensäure zu ersehen. Eine besonders groſse Verschlechterung
tritt bei der Einwirkung von Feuchtigkeit ein. Diese Versuche beweisen, daſs ein
rationelles Lagern des Cementes bessernd auf denselben einwirkt, mindestens
nicht schädlich wirkt, während nicht sachgemäſses
Lagern besonders bei feuchter Luft entschieden
nachtheilig den Cement beeinfluſst (XI. Generalversammlung des Vereins
deutscher Cementfabrikanten).
b) Nach der Verwendung.
Für die praktische Verwendung von Portland-Cement ist es nicht unwichtig, das Verhalten des Cementes unter verschiedenen
Bedingungen der Erhärtung kennen zu lernen. Untersuchungen über diesen
Gegenstand hat R. DyckerhoffProtokoll der XI. Generalversammlung des Vereins deutscher
Cementfabrikanten. angestellt. Um die Festigkeit der
Cemente zu prüfen, wenn sie nicht nach 24 Stunden unter
Wasser gebracht werden, sondern früher, wurden drei Reihen von Würfeln
in der Mischung von 1 Cement: 3 Sand nach dem Normenverfahren hergestellt und
nach 6, 12 und 24 Stunden unter Wasser gebracht. Einer der geprüften Cemente
hatte eine Bindezeit von 6 Stunden und, nach Normen geprüft, 24k Zugfestigkeit.
Die Druckfestigkeit der drei Würfelreihen betrug nach 28 Tagen:
nach 6 Stunden
12 Stunden
24 St. unter Wasser gebracht
244,0
250,0
252k/qcm
Die Festigkeiten sind also annähernd die gleichen, gleichgültig, ob man die
Proben nach 6, 12 oder 24 Stunden unter Wasser bringt. Fettere Cemente können
noch früher unter Wasser gebracht werden, magere werden dagegen durch Eindringen
des Wassers zerstört.
Wird der Mörtel statt mit 10 Proc. Wasser mit 12 oder 15 Proc. Wasser angemacht,
so bindet er später ab und kann daher erst später unter Wasser gebracht werden.
Man darf also Cementmörtel unter Wasser setzen, sobald sie abgebunden haben.
Wird dagegen der Cementmörtel während des Abbindens einem
Wasserdrucke ausgesetzt, so erhärtet er nur theilweise, unter Umständen
auch gar nicht. Beweise dafür wurden bei Versuchen mit einer Cisterne erbracht.
Eine solche wurde aus Ziegelsteinen aufgeführt, und zwar 2m hoch mit 50cm lichter Weite. Die Wandstärke betrug ½ Stein; der Mörtel bestand
aus 1 Portland-Cement: 3 Sand. Nach einigen Tagen wurde die Cisterne mit Wasser
gefüllt, welches im unteren Theile durch Fugen und Steine drang. Zwei Tage
später wurde das Wasser abgelassen und eine Seite mit Mörtel 1 Cement: 1 Sand
verputzt und mit reinem Cemente eingeschliffen. Der Verputz war vollkommen
wasserdicht; ein Versuch, die anderen drei Seiten unter Wasser zu verputzen gab
ein ungünstiges Resultat, da nur der Mörtel im oberen Drittel das Wasser gut
hielt, unten aber durchlässig war. Bei steigendem Wasserandrange nimmt also die
Erhärtungsfähigkeit der Cemente ab, und wird bei einem gewissen Drucke gleich
Null. Man hat bei Wasserandrang den Druck desselben nach Möglichkeit zu
beseitigen und – kann dies nicht vollständig geschehen – einen rasch bindenden
Cement anzuwenden, in der Mischung 1 Cement: 1 Sand oder bei der Mischung 1 : 3
unter Zusatz von ¼ Kalkhydrat (um den Mörtel dicht zu machen). Probekörper aus
dieser Mischung erhärteten nach ¼ Stunde.
Verhalten der Cementmörtel beim Erhärten an der
Luft. Aus der nachstehend wiedergegebenen Tabelle lassen sich folgende
Schlusse ziehen. Der benutzte Cement, welcher bei 5 Stunden Bindezeit nach der
Normenprobe 21k,0 Festigkeit ergab – also kein
Cement von auſsergewöhnlicher Festigkeit war – lieferte nach Jahresfrist beim
Erhärten in Wasser 32k,9. Vergleicht man die
Versuchsreihe 1 mit den Reihen 2 bis 10, so ersieht man, daſs die Festigkeit in
der Luft unter allen angewendeten Verhältnissen höher ist, als im Wasser, woraus
folgt, daſs Portland-Cement auch ausgezeichnete Luftmörtel liefert. Für die
Endfestigkeit ist es unwesentlich, ob der Mörtel nur einige Tage oder mehrere
Wochen unter Wasser war. Erhärtet der Mörtel im Freien, wobei er zeitweilig naſs
wird, so ergibt er die gröſste Festigkeit.
Festigkeit der Portland-Cement-Mörtel beim Erhärten in Wasser und an der
Luft.
Vers.-Reihe
Mörtel-Mischung
Erhärtungsart
Zugfestigkeit in k/qcm
1 Woche
4 Woch.
13 W.
26 W.
1 Jahr
1
1 Cem.: 3 Sand
Im Wasser
17,5
21,0
22,7
28,2
32,9
2
„
An d. offenen Luft im Zimmer
17,9
22,7
26,1
32,4
35,6
3
„
1 Tag im Wasser, dann an der Luft im Zimmer
18,7
25,4
29,3
34,1
38,4
4
„
2 Tage im Wasser, dann an der Luft im Zimmer
19,3
26,9
31,5
38,1
40,1
5
„
4 Tage im Wasser, dann an der Luft im Zimmer
18,0
28,9
33,4
38,7
41,3
6
„
1 Woche im Wasser, dann an der Luft im Zimmer
17,4
28,2
34,9
39,4
41,9
7
„
2 Wochen im Wasser, dann an der Luft im Zimmer
–
26,5
35,2
40,0
42,2
8
„
4 Wochen im Wasser, dann an der Luft im Zimmer
–
21,3
34,9
41,2
42,9
9
„
Im Freien
16,1
27,6
25,5
35,4
53,5
10
„
1 Woche im Wasser, dann ins Freie
17,6
22,1
30,3
33,9
56,1
11
1 Cem.: 6 Sand
Im Wasser
8,0
12,0
16,6
20,1
23,8
12
½ Kalkhydrat
Im Freien
8,6
13,5
22,9
24,1
35,1
13
„
1 Woche im Wasser, dann im Freien
–
12,6
23,6
24,2
40,2
Sämmtliche Proben wurden normengemäſs mit dem Hammerapparate
eingeschlagen und die ersten 24 Stunden in einem feuchten Raume aufbewahrt.
Schumann berichtet über das Verhalten des Portland-Cementes beim Erhärten in Seewasser. Das
verwendete Seewasser stammte aus der Nordsee, Zur Herstellung der Mörtel wurde
gewöhnlicher Mauersand verwendet.
Cement-marke
BindezeitinStunden
Zugfestigkeit in k/qcm
Mit Süſswasserangemacht,in
Süſswassererhärtet
Mit Süſswasserangemacht,in
Süſswassererhärtet
Mit Seewasserangemacht,in
Süſswassererhärtet
Mit Seewasserangemacht,in
Süſswassererhärtet
1 Woche
4 Wochen
1 Woche
4 Wochen
1 Woche
4 Wochen
1 Woche
4 Wochen
A
8
20,9
26,7
18,6
25,1
17,1
24,8
16,9
23,2
B
6
–
25,6
17,5
22,4
–
22,8
15,5
20,6
C
6
18,1
23,6
16,7
21,2
14,9
20,5
15,3
19,3
D
6
15,6
21,1
13,8
19,3
11,4
18,0
11,0
17,7
E
½
15,4
20,4
14,9
18,6
12,9
17,1
12,0
17,0
Alle Proben, bei welchen Mörtel mit Seewasser in Berührung kam, haben eine etwas
geringere Festigkeit ergeben, als bei der gewöhnlichen Prüfungsweise. Am
schädlichsten wirkt das Anmachen des Cementes mit Seewasser; man wird deshalb wo
möglich den Cement mit Süſswasser anmachen müssen. Dem zerstörenden Einflüsse
des Seewassers entgegen wirkt das rasche Erhärten des Cementes, der ein weiteres
Eindringen des Wassers und damit auch der darin gelösten Magnesiasalze
verhindert. Daſs dabei die Dichtigkeit eine groſse Rolle spielt, geht schon daraus hervor,
daſs, wenn man z.B. den Mörtel 1 Cement zu 3 Sand durch Zusatz von Kalkhydrat
dichter macht, dieser widerstandsfähiger wird, obgleich gerade Kalkhydrat der
Einwirkung des Seewassers leichter zugänglich ist, als Portland-Cement. Daſs der
Cementmörtel in der That in Seewasser gut erhärtet, geht auch aus Mittheilungen
des Oberinspektors Bömches hervor, wonach
Probekörper, die 1 Jahr lang im Seewasser gelegen hatten, an Festigkeit
beständig zunahmen, und daſs Prismen aus 1 Cement: 3 Sand nach 20 monatlichem
Liegen im Seewasser vollkommen hart und scharfkantig sich erwiesen.
Entgegen diesen Erfahrungen sind neuerdings Bedenken gegen die Haltbarkeit des
Portland-Cementes geltend gemacht worden, und zwar auf Grund gewisser
Laboratoriums versuche von Prof. Brazier und der in
neuerer Zeit an verschiedenen Häfen Englands beobachteten Zerstörungen durch
Einwirkung des Meerwassers. Insbesondere lenkten die Schäden am Hafendamme zu
Aberdeen die Aufmerksamkeit der Fachmänner auf diesen Gegenstand. Der
Wellenbrecher zu Aberdeen wurde wie folgt hergestellt:
Auf dem Meeresboden wurden zunächst groſse, mit Guſsbeton gefüllte Säcke von
100000k Gewicht verlegt und die Oberfläche
durch Taucher möglichst eben gemacht. Die Mischung des Betons war 1 Th. Cement,
2½ Th. Sand und 3½ Th. Kies. Auf diese Betonsäcke kamen zunächst Betonblöcke zu
liegen, welche aus Guſsbeton in der Mischung 1 Cement: 4 Sand: 5 Kies
hergestellt und an der Luft erhärtet waren. Dem Beton waren noch groſse
Steinstücke einverleibt. Das Gewicht der Blöcke betrug anfangs 7500 bis 18000k, später 10000 bis 24000k. Diese Blöcke wurden mit offenen Fugen über
einander gesetzt bis zu 8m Höhe und bis 30cm über Niedrigwasser. Auf die Betonblöcke kam
endlich eine 5m,5 hohe Schicht aus Guſsbeton
zu liegen, welcher zwischen Spundwänden eingebracht wurde und aus der Mischung 1
Cement: 3 Sand und 4 Kies bestand. Die mittlere Dicke des Wellenbrechers betrug
etwa 12m. Die verwendeten Materialien waren
angeblich gut. – Schon nach einigen Jahren zeigten sich nun bedeutende Schäden.
Bei schweren Stürmen waren einzelne Betonblöcke aus dem Damme herausgeschleudert
worden. (Aehnliche Erscheinungen sind nicht selten, so wurde z.B. an der Nordsee
beobachtet, daſs 20000k schwere Blöcke bei
schwerem Seegange 5m hoch gehoben und über den
Damm geworfen wurden.) Durch die entstandenen Spalten konnte das Seewasser
eindringen und bewirkte weitere Zerstörung des Dammes. In einzelnen Fugen und
Spalten wurde das Auftreten eines rahmartigen Schlammes beobachtet, der nach
Untersuchung von Prof. Brazier aus Magnesia und
kohlensaurem Kalke bestand.
Nach dem Urtheile von Fachmännern ist es fehlerhaft, Betonblöcke von so geringem
Gewichte anzuwenden. Ein zweiter Fehler ist der, daſs man mit dem Cement zu sehr
gespart hat. Nach Schumann sollte selbst bei gestampftem Beton
kein schwächeres Mischungsverhältniſs als 1 Cement: 2 Sand: 3 Kies angewendet
werden, an jenen Stellen, die dem Angriffe des Meerwassers direkt ausgesetzt
sind. Die Zerstörung des Hafens zu Aberdeen ist also mechanischen Einflüssen
zuzuschreiben. Hätte man in Aberdeen so gebaut, wie jetzt in Holland gebaut
wird, so wären die Schäden nicht aufgetreten. In Deutschland wird bei Hafen
bauten seit 20 bis 25 Jahren reichlich Portland-Cement verwendet, es sind aber
nur ausnahmsweise üble Erfahrungen damit gemacht worden, und dies in
vereinzelten Fällen, wenn schlechtes Material zur Verwendung kam.
M. v. FroidevilleProtokoll der XI. Generalversammlung des Vereins deutscher
Cementfabrikanten. und Schott machen darauf aufmerksam, daſs Mörtel, die mit einem
Ueberschusse von Wasser angemacht werden, im Froste sich leicht abblättern; die
Ursache davon ist das unter der Oberfläche eingeschlossene Wasser, welches als
Eis schädlich wirkt. Manske bestätigt, daſs
Betonbauten aus magerem Mörtel dem Froste gut widerstehen, fand aber in
Uebereinstimmung mit Schott und Froideville, daſs bei Betonarbeiten, bei denen ein
glattes Abreiben der Oberfläche stattfindet, der Frost dieselbe zerstört.
Delbrück erinnert an den Bau eines Schornsteines von
30m Höhe, der bei 10 bis 12° Kälte
aufgeführt wurde; das Abtragen dieses Schornsteines war sehr schwierig, da der
Mörtel sich nur mit groſser Mühe von den Mauersteinen trennen lieſs.
Ueber den Einfluſs des Frostes auf die Festigkeit der
Cemente hat Dr. Böhme (Mittheilungen aus den
königl. technischen Versuchsanstalten zu Berlin, 1889 S. 43) eine Reihe
von Versuchen angestellt und die Resultate derselben in vier Tabellen
wiedergegeben. Die Ausführung der Versuche erfolgte für jede der benutzten zehn
Cementmarken:
1) in Bezug auf die allgemeinen Eigenschaften der Cemente,
2) auf Zugfestigkeit und Druckfestigkeit derselben mit reinem Cement und einem
Gemenge aus 1 Gew.-Th. Cement + 3 Gew.-Th. Normalsand, und zwar für 7 Tage und
28 Tage alte Normenproben,
3) auf Abnutzbarkeit des reinen Cementes und der Mörtel aus 1, 2, 3 und 4
Gew.-Th. Normalsand auf 1 Gew.-Th. Cement an Probekörpern., welche
a) im feuchten Raume an der Luft,
b) die ersten 24 Stunden an der Luft, die übrige Zeit unter Wasser
erhärteten,
c) die ersten 24 Stunden an der Luft erhärteten und hierauf durch Frost
beansprucht wurden, indem sie 20 Stunden in den Frost von – 12° c. bis – 15° C.,
hierauf 4 Stunden zur Aufthauung unter Wasser von 18° C., dann nochmals 20
Stunden in den Frost, schlieſslich 4 Stunden zur Aufthauung kamen und die übrige
Zeit unter Wasser gesetzt wurden.
Die Angaben über den Ursprung der benützten Cemente sind weggelassen.
Aus der Tabelle B und C ist folgendes Beispiel entlehnt: Cement I zeigte nach 7
Tagen eine Zugfestigkeit von 32,25 und nach 28 Tagen von 37,23k/qcm, wenn er
wie unter b) angegeben erhärtet; erhärtet er dagegen nach c), also dem Froste
ausgesetzt, so ist die Zugfestigkeit nach 7 Tagen 33,15, nach 28 Tagen 36,9. Die
Druckfestigkeit ergibt für denselben Cement nach b) 226,6 nach 7 Tagen und 281,2
nach 28 Tagen, nach c) die Werthe 207,3 und 266,7k/qcm. In kleingedruckten Zahlen sind
die durch den Frost hervorgerufenen Festigkeitsänderungen in Procenten der
Festigkeit der nicht ausgefrorenen Proben beigesetzt. Im Allgemeinen ergibt
sich, daſs die Werthe der 28 Tageproben ein wesentlich geringeres Zurückbleiben
der ausgefrorenen Proben gegen die nicht ausgefrorenen zeigen, als dies bei den
7 Tageproben der Fall ist. Hierdurch erweist sich unverkennbar ein gewisses
Nacheilen der Frostproben zwischen 7 und 28 Tagen, was zweifellos als eine
günstige Erscheinung bezeichnet werden muſs, indem hiernach angenommen werden
darf, daſs solche ausgefrorenen Cemente, welche gegen das Ausfrieren überhaupt
intact bleiben, durch den Einfluſs desselben nur in der ersten Erhärtungszeit
zurückgehalten werden, jedoch nachher bestrebt sind, das Versäumte nachzuholen.
Hierfür sprechen auch die Versuche mit den Plattenproben, die ergeben haben,
daſs die kurz vor erfolgtem Abbinden mit dem Fingernagel noch ritzbaren nach c)
in den Frost gebrachten Platten unmittelbar nach dem Aufthauen ebenfalls mit dem
Fingernagel ritzbar, also in der Erhärtung nicht fortgeschritten waren, während
die gleichen, nicht ausgefrorenen Platten sich vollständig erhärtet zeigten. Die
Abnutzungsversuche erfolgten an Würfeln mit 50qcm Fläche durch Schleifbeanspruchung auf einer wagerecht laufenden
Guſseisenscheibe mit 22 Umdrehungen in der Minute und 30 Umgängen Laufzeit bei
Anwendung von 20g Naxosschmirgel Nr. 3 auf je
15 Scheiben-Umgänge, 22cm Schleifradius und
25k Belastung des Probestückes: Aus der
Gewichtsdifferenz (G – G1
) = A der Proben vor
und nach dem Schleifen in Grammen ergab sich durch Division mit der Dichte der
7-Tagesproben (γ7)
die Volumenabnutzung derselben auf
\frac{A}{\gamma_7}={V_7}^{cc}.
Zur Bestimmung der Abnutzung für 28 Tage alte Proben ergab sich die Dichte der
ursprünglich 355cc fassenden Würfel aus
\frac{\mbox{Gew. d.}\ 28\ \mbox{Tage alten
Proben}}{355-V_7}=\gamma_{28}
und die Abnutzung selbst auf
\frac{\mbox{Gewichtsverlust der}\
28-\mbox{Tagesproben}}{\gamma_{28}}={V_{28}}^{cc}
Die Abnutzbarkeit ist in Tabelle D zusammengestellt;
aus dieser sei wieder der Cement I als Beispiel gewählt.
Mischungsverhältniſs
inGewichtstheilen
γ
A
\frac{A}{\gamma}
γ
A
\frac{A}{\gamma}
7 Tage alte Proben
28 Tage alte Proben
a
Reiner Cement1 Cement + 1 Normalsand1 „ 2
„1 „ 3 „1 „ 4 „
2,0992,0342,2262,1392,042
11,6 8,6 7,713,118,2
5,54,23,56,18,9
2,0842,0232,2152,1202,040
16,4 8,2 4,120,528,7
7,9 4,5 1,9 9,713,8
b
Reiner Cement1 Cement + 1 Normalsand1 „ 2
„1 „ 3 „1 „ 4 „
2,2202,2642,2302,2472,208
11,2 8,3 8,417,822,9
5,0 3,7 3,8 7,910,7
2,2392,2792,2472,2632,223
6,4 4,0 6,0 9,315,1
2,91,82,74,16,8
c
Reiner Cement1 Cement + 1 Normalsand1 „ 2
„1 „ 3 „1 „ 4 „
2,1692,2762,3372,3332,051
16,312,511,017,322,4
7,5 5,5 4,7 7,710,9
2,1162,2532,3132,2212,042
13,2 6,1 6,9 9,516,2
6,22,73,04,37,9
a, b und c haben hier die oben angegebene Bedeutung.
Auch Dyckerhoff hatte gefunden, daſs Portland-Cement
dem Froste ausgesetzt in der Festigkeit anfangs zurückbleibt, später aber
normale Festigkeit erreicht (Thonindustrie-Zeitung,
Bd. 12 S. 312). Als Beispiel sei folgende Versuchsreihe gewählt:
Mörtel
1 Woche
4 Wochen
13 Wochen
26 Wochen
1
Cement
: 1
Sand
26,1
27,0
26,3
56,4k/qcm
1
„
: 3
„
9,1
16,8
21,8
46,4
Die Proben kamen sofort nach der Anfertigung ins Freie bei – 8° C. Die erste
Nacht betrug die Temperatur – 11° C. Der Cement hatte bei der Normenprobe 24k,0 und eine Bindezeit von 6 Stunden. Die
Festigkeit wurde also bei der Mischung 1 Cement : 3 Sand durch den Frost nach 4
Wochen bis 16k,8 zurückgehalten, sie steigt
jedoch nach 26 Wochen schon auf 46k,4. Bei dem
Mörtel 1 Cement : 1 Sand ist der Einfluſs des Frostes geringer, da bei dieser
Mischung die Festigkeit im Wasser nach 28 Tagen 31k,7 betrug, also eine Herabsetzung derselben von nur 4k,7 constatirt werden konnte.
Ebenso ergaben Versuche von E. Riggenbach mit
langsam bindendem Portland-Cemente unter Anwendung von scharf körnigem Elbsand,
daſs durch Frost der Erhärtungsprozeſs nicht zum Stillstehen gebracht, sondern
nur verzögert wird (Deutsche Bauzeitung:
Thonindustrie-Zeitung, Bd. 12 S. 225). Um ermitteln zu können, ob auch
bei starkem Froste mit Cementmörtel gemauert werden darf, wurden Probeklötze aus
je sechs im Verbände auf einander gemauerten Ziegelsteinen hergestellt. Die so
erhaltenen Würfel waren Mauerkörper von etwa 25cm Seitenlänge; als Mörtel hatte eine Mischung von 1 Raumtheil
Portland-Cement mit 6 Raumtheilen Sand gedient. Die Steine waren vor Schnee und.
Eis geschützt worden. Jene Probeklötze, die ausschlieſslich starkem Froste
ausgesetzt waren, hatten nach 7 bis 12 Tagen eine etwas geringere Festigkeit als die unter
normalen Verhältnissen hergestellten Mauerwerke. Andere Proben, die nach dem
Froste einige Zeit bei Thauwetter erhärten konnten, hatten normale Festigkeit;
dieselben konnten nur durch starke Hammerschläge zerstört werden. Dabei erfolgte
der Bruch nicht in den Fugen, sondern der Mörtel haftete noch an den einzelnen
losgetrennten Steintheilchen. Von einer schädlichen Einwirkung des Frostes war
nichts zu bemerken.
Wenn die nöthigen Vorsichtsmaſsregeln (Verwendung von eis- und schneefreien
Ziegeln, Anmachen des Mörtels und Abspritzen der gemauerten Oberflächen mit
warmem Wasser) eingehalten werden, so ist das Mauern bei Frost jedenfalls
zulässig; werden diese Hauptbedingungen nicht erfüllt, so kann mit dem
frostbeständigsten Mörtel das Mauern bei starker Kälte von unsicherem Erfolge
sein.
Vor Salzzusatz zu Cementmörtel oder Cement-Kalkmörtel wird gewarnt (Dyckerhoff, Seger, Delbrück; Generalversammlung des
Vereins für Fabrikation von Ziegeln, Thonwaaren, Kalk und Cement). Nach
Dyckerhoff ist ein Salzzusatz bei Cementmörteln
nicht nothwendig, erscheint aber bei Roman-Cement und Kalkmörtel erforderlich.
Seger hält es für bedenklich, zum
Mörtelmateriale lösliche Salze zuzusetzen; die Salze ziehen sich in die Steine
hinein, und diese werden durch die Krystallisation der Salze zerstört. Es hat
wenig Werth, bei Frostwetter ein Mauerwerk aufzuführen, wenn dasselbe nach 10
Jahren unbrauchbar wird. Goerke erwähnt, daſs im
Norden, an der Ostsee der Gebrauch von salzigem Sande zur Mörtelbereitung
verboten sei.
Das Verhalten verschiedener hydraulischer Bindemittel bei
verschiedener Art der Erhärtung hat R.
Dyckerhoff geprüft und das Resultat seiner Versuche in der 10.
Generalversammlung des Vereins deutscher Cementfabrikanten mitgetheilt. Aus den
Verhandlungen dieses Vereins sind die folgenden Mittheilungen entlehnt.
(Schluſs folgt.)