LXXV. Ueber den hydraulischen Kalk, die künstlichen Steine und über verschiedene neue Anwendungen der auflöslichen kieselsauren Alkalien; von Hrn. Fr. Kuhlmann. Aus den Comptes rendus, Juni 1855, Nr. 26. Kuhlmann, über den hydraulischen Kalk, die künstlichen Steine und über verschiedene neue Anwendungen der auflöslichen kieselsauren Alkalien. Erster Theil. Gegen Ende 1840 erhielt ich den Auftrag, eine Untersuchung über die starken Auswitterungen bei einem ganz neuen Bau anzustellen, welche man einer Salpeterbildung zuschrieb; ich überzeugte mich aber bald, daß die ausgewitterten Salze großentheils aus kohlensaurem Natron bestanden, und daß der angewandte Kalk (hydraulischer Kalk aus der Umgegend von. Tournay) zu diesen Auswitterungen beigetragen hatte; durch weitere Versuche fand ich dann, daß alle Kalksteine, namentlich aber jene, welche natürlichen hydraulischen Kalk oder Cement geben können, nicht unbeträchtliche Quantitäten von Kali und Natron enthalten. Theorie des hydraulischen Kalks. – In einer Abhandlung, welche ich der (französischen) Akademie der Wissenschaften im Jahr 1841 einreichte, suchte ich die Rolle zu erklären, welche das Kali und Natron in den Cement liefernden Kalksteinen spielen; ich bemerkte, daß diese Alkalien dazu dienen, die Kieselerde auf den Kalk zu übertragen und so Silicate herzustellen, welche in Berührung mit Wasser, einen Theil von diesem durch Hydratbildung in festen Zustand überführen. Ich führte damals zahlreiche Thatsachen zur Unterstützung dieser Theorie auf, unter anderen die unmittelbare Verwandlung des fetten Kalks in hydraulischen Kalk durch bloße Berührung desselben mit einer Auflösung von kieselsaurem Kali. Wenn also beim Brennen eines Kalksteins Kali mit der Kieselerde in Berührung ist, so muß das sich bildende Kalisilicat nothwendig reagiren, und sollte es erst in dem Zeitpunkt seyn wo der gebrannte Kalk mit Wasser zusammengebracht wird. Ich habe meine Versuche über diesen Punkt sehr ausgedehnt und nachgewiesen, daß man mit fettem Kalk und Alkali-Silicat, beide sehr fein pulverisirt und im Verhältnis von 10 bis 12 Th. Silicat auf 100 Th. fetten Kalk gemengt, einen Kalk erhalten kann, welcher alle Eigenschaften des hydraulischen besitzt. Würde man die Materialien nicht gut pulverisirt anwenden, so wäre die gegenseitige Einwirkung eine sehr unvollständige, und das Gemenge fiele nach dem Festwerden bald wieder auseinander. Meine früheren Versuche ergaben somit die Möglichkeit, einen mit fettem Kalk dargestellten Mörtel in hydraulischen Mörtel umzuwandeln, indem man ihn mit einer Auflösung voll Alkali-Silicat begießt; bei meinen neueren Versuchen habe ich aber ein Mittel gefunden, unmittelbar hydraulische Cemente hervorzubringen, nämlich mittelst Wasserglas (silicate de potasse vitreux) und Kalk. Dadurch ist man in Stand gesetzt, ohne zu große Kosten hydraulische Bauten an Orten auszuführen, wo nur fette Kalksteine vorkommen. Das pulverisirte kieselsaure Kali wird also als hydraulisirendes Agens in die Praxis übergehen. Verkieselung; künstliche Steine. – Die große Verwandtschaft des Kalks zu der in Kali aufgelösten Kieselerde veranlaßt mich die Wirkung der Alkali-Silicate auf die Kalksteine zu untersuchen; das Resultat war, daß von diesem Verhalten der Alkali-Silicate zahlreiche nützliche Anwendungen gemacht werden können. Ich hebe aus meiner Abhandlung vom J. 1841 folgende bezügliche Stellen aus: „Rührt man gepulverte Kreide in eine Lösung von kieselsaurem Kali, so erhält man einen Kitt, welcher an der Luft langsam erhärtet und hart genug wird, um in manchen Fällen zur Restauration öffentlicher Monumente und zur Darstellung von geformten Ornamenten u.s.w. gebraucht werden zu können.“ „Die Kreide, als künstliche Masse oder als natürlicher Stein, absorbirt, wenn sie in eine Lösung von kieselsaurem Kali getaucht wird, selbst in der Kälte eine Quantität Kieselerde, welche, wenn man den Stein wechselsweise und zu wiederholtenmalen der Einwirkung der kieselerdehaltigen Lösung und der Luft aussetzt, beträchtlich werden kann; die Kreide erhält ein glattes Ansehen, ein dichtes Korn und eine mehr oder weniger gelbliche Farbe, je nachdem sie mehr oder weniger eisenhaltig war. Die so präparirten Steine nehmen eine schöne Politur an; die anfangs nur oberflächliche Erhärtung setzt sich nach und nach bis in die Mitte fort, sogar wenn der Stein ziemlich dick ist; so präparirte Steine scheinen für Bildhauerarbeiten und verschiedene, selbst sehr zarte Ornamente, von sehr großem Nutzen werden zu können; denn wenn die Verkieselung auf sehr trockner Kreide statt findet (was zu einem guten Resultat nothwendig ist), so werden die Oberflächen gar nicht verändert. Versuche, welche hinsichtlich der Anwendung dieser Steine zum lithographischen Druck angestellt wurden, versprechen den besten Erfolg.“ „Diese Methode, die weichen Kalksteine in kieselige Kalksteine umzuwandeln, kann für die Baukunst eine schätzbare Requisition werden; von der Nässe nicht leidende und sehr harte Ornamente können dadurch billig hergestellt werden, und in vielen Fällen kann ein Anstrich mit einer Lösung von kieselsaurem Kali zum Schuhe alter, in weichem Kalkstein ausgeführter Monumente dieselben gegen späteres Verderben schützen; derselbe Anstrich könnte in den Gegenden wo, wie in der Champagne, die Kreide beinahe das einzige Baumaterial bildet, in allgemeine Anwendung kommen.“ Alle diese Verbesserungen in der Baukunst und im Verzieren unserer Bauten, welche ich im Jahr 1841 beschrieb, haben in der Praxis bereits ausgedehnte Anwendung gefunden. Ich habe auch schon damals die wichtige Frage aufzuklären gesucht: wie wirkt die Luft beim Erhärten der kieseligen oder künstlichen Kalksteine? Ich habe nämlich durch Versuche gezeigt, daß aus dem Alkali-Silicat durch die Kohlensäure der Luft ein Theil der Kieselerde abgeschieden wird, daß aber die Theile des Alkali-Silicats, welche mit einer hinreichenden Menge von kohlensaurem Kalk in Berührung waren, in kieselsauren Kalk übergehen.Die Abhandlung, welche Hr. Fr. Kuhlmann im J. 1841 der französischen Akademie der Wissenschaften einreichte, erschien damals im Auszug in den Comptes rendus und wurde aus diesen im polytechn. Journal Bd. LXXXI S. 133 mitgetheilt; erst im J. 1847 wurde diese Abhandlung in den Annales de Chimie et de Physique vollständig veröffentlicht, woraus sie in das polytechn. Journal Bd. CVI. S. 425 überging. Beiden Uebersetzungen wurden Bemerkungen der Redaction dieses Journals beigefügt, worin genügend auseinandergesetzt ist, daß Hr. Kuhlmann den Abhandlungen des Hrn. Professor Dr. J. N. v. Fuchs in München „über das Wasserglas:“ und „über die hydraulischen Mörtel“ , wovon jene im Jahr 1825, diese im Jahr 1833 erschien, nichts wesentlich Neues beigefügt hat; es wurde insbesondere hervorgehoben, daß Fuchs zuerst das Kali im hydraulischen Kalk ausfindig gemacht und nachgewiesen hat, daß beim Erhärten des hydraulischen Kalks die Alkalien gegen den vorhandenen freien Kalk ausgetauscht werden, welcher sich mit dem Thonerde-Silicat verbindet; ferner wurde bemerkt, daß Hr. Kuhlmann in einem großen Irrthum befangen ist, indem er annimmt daß die Kreide bei der Behandlung mit Wasserglas sich in Kalksilicat umwandelt. Wenn man einen Kalkstein oder sonstigen Baustein mit Wasserglaslösung tränkt, so macht die Kohlensäure der Atmosphäre die Kieselerde aus dem Wasserglas frei, welche sich also in den Poren des Steins und um dessen Theilchen herum ablagert; dadurch werden die Berührungspunkte dieser Theilchen vergrößert und es entsteht gewissermaßen eine Glasur von unauflöslicher Kieselerde, welche den Stein gegen die Wirkungen der Feuchtigkeit etc. schützt. Gerade diese von Fuchs entdeckte Thatsache bildet die Grundlage seiner Stereochromie. worüber wir auf die Abhandlung des Hrn. J. Barlow im polytechn. Journal Bd. CXXXIII S. 290 verweisen.A. d. Red. Neue Beobachtungen. – Die merkwürdige Umwandlung der weichen und porösen Kalksteine in kieselige und compacte Kalksteine, hatte ich Verkieselung (silicatisation) genannt. Da bei der Ausführung dieser Verkieselung von Bauten und Bildhauerarbeiten oft sehr deutliche Färbungen entstehen, wodurch die Fugen auffallender und die Adern markirter werden, so bemühte ich mich diesem Nachtheil abzuhelfen. Die aus Kreide bestehenden Mauern bleiben oft zu weiß, während manche eisenhaltige Kalksteine zu dunkle Nüancen annehmen; um diesem Uebelstand abzuhelfen, benutze ich zur Verkieselung der zu weißen Kalksteine ein Doppelsilicat von Kali und Manganoxyd; es ist dieß eine dunkelviolette glasige Masse, welche eine braune Auflösung gibt, die in dem künstlichen kieselerdehaltigen Teig ein wenig Manganoxyd absetzt. Das Kobaltoxyd verbindet sich ebenfalls, aber in kleinerer Menge, mit dem kieselsauren Kali; die aus demselben durch einen Kohlensäurestrom niedergeschlagene Kieselerde ist schön lasurblau; dieses Silicat wird sich bei der Behandlung weißen Marmors benutzen lassen. Wenn die Nüancen der Kalksteine zu dunkel sind, was meistens der Fall ist, so erhalte ich vortreffliche Resultate, indem ich in der Auflösung des kieselsauren Kalis kleine Mengen von künstlichem schwefelsaurem Baryt vertheile, welcher dann in den porösen Stein eindringt und durch die entstehende kieselige Schicht darin fest zurückgehalten wird. Die Fugen kann man mit gewöhnlichem Cement verstreichen, dessen Nüance durch Zusatz weißer Substanzen lichter gemacht wurde; um sie noch unkenntlicher zu machen, kann man Stücke des Kalksteins selbst anwenden, gemengt mit Kali-Wasserglas, indem man das Ganze vor der Benutzung sehr fein pulvert und als flüssigen Teig einstreicht. Färben des Kalksteins. – Im Verlauf meiner Arbeiten erschien es mir wünschenswerth, die der Verkieselung unterzogenen Bausteine in Harmonie mit denjenigen bringen zu können, womit diese Operation nicht vorgenommen wurde; dadurch wurde ich veranlaßt, ein wirkliches Färben der Kalksteine vorzunehmen, indem ich sie zuerst mit gewissen Metallsalzen imprägnirte, um dann Niederschläge von gefärbten Verbindungen in denselben zu erzeugen. Indem ich z.B. die Steine mit Blei- oder Kupfersalz tränke und sie dann mit Schwefelwasserstoffgas oder einer Auflösung von Schwefelwasserstoff-Ammoniak in Berührung bringe, erhalte ich nach Belieben graue, schwarze oder braune Nüancen. Mit den Kupfersalzen und gelbem Blutlaugensalz erhalte ich rothbraune Farben etc. Bei dieser Gelegenheit habe ich eine in theoretischer und praktischer Hinsicht interessante Beobachtung gemacht: wenn man nämlich die porösen Kalksteine in Auflösungen von schwefelsauren Metallsalzen kochen läßt, so entbindet sich Kohlensäure und es werden die (unauflöslichen) Metalloxyde bis auf eine ziemlich große Tiefe in inniger Verbindung mit schwefelsaurem Kalk fixirt. Wenn die Basen der schwefelsauren Salze gefärbte Metalloxyde sind, so erhält man auf diese Weise sehr schöne Färbungen in sehr reinen Nuancen. So erhält man mit dem Eisenvitriol mehr oder weniger dunkle Rostfarben, je nach der Concentration seiner Lösung; durch Kupfervitriol wird der Kalkstein prächtig grün gefärbt; schwefelsaures Mangan gibt braune Nüancen; ein Gemisch von Eisen- und Kupfervitriol gibt eine Chocolate-Farbe. Die Metalloxyde der schwefelsauren Salze können von dem kohlensauren Kalk so vollständig absorbirt werden, daß von manchen, z.B. dem Kupferoxyd, nach dem Kochen mit einem Ueberschuß von Kreide, kaum wahrnehmbare Spuren in der Flüssigkeit zurückbleiben. Ich bemerke noch, daß wenn man Gemische von Kupfervitriol und Eisenvitriol, oder von Kupfervitriol und schwefelsaurem Mangan anwendet, das Eisenoxyd und Manganoxydul zuerst gefällt werden. Wendet man schwefelsaure Salze mit farblosen Oxyden an, z.B. Zinkvitriol, Bittersalz oder schwefelsaure Thonerde, so werden die Oxyde ebenfalls gefällt und dringen mit Entwicklung von Kohlensäure bis auf eine gewisse Tiefe in den Stein ein. Der saure phosphorsaure Kalk gibt analoge Resultate. Man mag die gefärbten Kalksteine zu Bauten oder für Mosaik benutzen, so ist es in der Regel zweckmäßig, sie mittelst Verkieselung härter zu machen. Aus Muscheln, weißen Korallen etc. verfertigte Gegenstände kann man nach den angegebenen Verfahrungsarten ebenfalls färben und sie nachher durch Verkieselung härter machen. Manche schwefelsaure Metallsalze, z.B. der Zinkvitriol, ertheilen dem Kalkstein, welcher damit gekocht wurde, durch die gebildeten Producte schon eine größere Härte, so daß die nachherige Verkieselung nicht mehr so nothwendig ist.