Zur Kenntniſs des Cementes. (Schluſs des Berichtes S. 415 dieses Bandes.) Zur Kenntniſs des Cementes. Generalversammlung des Deutschen Vereines für Fabrikation von Ziegeln. Sitzung der Section für Cement und Kalk. (Schluſs.) Ueber vortheilhafte Verwendung von Portlandcement zu Mörtel und Beton hat Rud. Dyckerhoff Versuche angestellt, welche sich erstreckten: A) auf die Stärke der hydraulischen Eigenschaften der verschiedenen Mörtel und B) auf die Festigkeit derselben, wenn sie 1) nur an feuchter Luft erhärteten und 2) sofort nach dem Anmachen unter Wasser gebracht wurden. Sämmtliche Festigkeitsermittlungen beziehen sich auf die Druck-Festigkeit, da diese allein für den Vergleich von Mörteln aus verschiedenen Materialien maſsgebend ist. Eine dritte Versuchsreihe erstreckte sich darauf, die Festigkeit zu ermitteln, welche erhalten wird, wenn die Mörtel 24 Stunden an der Luft und dann bis zur Prüfung unter Wasser verblieben; dieselbe gab nahezu die gleiche Festigkeit, als wenn die Mörtel nur an feuchter Luft erhärtet waren. Es wurden zur Festigkeitsbestimmung bei den beiden genannten Arten der Erhärtung Würfel von 10cm Seitenlänge benutzt und (der Praxis entsprechend) gewöhnlicher Rheinsand angewendet, der durch ein Sieb von 4mm Maschenweite abgesiebt war. Der Wasserzusatz wurde so bemessen, daſs ein Mörtel von dem Feuchtigkeitsgrade erzielt wurde, wie man ihn zu Betonirungen anwendet; der Mörtel war also nässer als bei der Normenprobe. Bei den Proben, welche an der Luft erhärteten, wurde der Mörtel eingestampft; beim Verbringen des Mörtels direct unter Wasser wurde derselbe mittels eines Trichters eingefüllt, die Form gewölbt voll gemacht und die die Form überragende Mörtelmasse nach dem Abbinden abgestrichen. Für Portlandcement wurden die Versuche mit rasch bindendem Cement (unter 30 Minuten) und mit langsam bindendem Cement (von mehreren Stunden) durchgeführt. Um zu ermitteln, nach welcher Zeit die verschiedenen Cemente dem Angriff des Wassers widerstehen, wurden die zur Ermittelung der Bindezeit angefertigten Kuchen nach verschiedenen Zeiträumen ins Wasser gelegt. Nachfolgende Tabelle zeigt die Resultate, welche mit zwei Cementen erhalten wurden: Cementsorte Bindezeit Procent Rück-stand auf dem900 Maschensieb NormenprobeK auf 1qc Widersteht demWasser nach 1 Th. Cement, 3 Th. Sand. Druckfestigkeit vonWürfeln, k auf 1qc An der Luft erhärtet Direct unter Wasserbetonirt Min. 24 Stdn. 1 Woche 4 Woch. 24 Stdn. 1 Woche 4 Woch. A   20 10,5 12,6 20 Min. 11,0 38,2   79,5 0,75 12,8 30,1 B 600   5,0 17,8 12 Stein.   8,4 60,7 114,4 0,23 17,8 32,1 Es ergibt sich aus diesen Zahlen, um wie viel die Festigkeit geringer ausfällt, wenn mit einem Mörtel direct unter Wasser betonirt wird, gegenüber der Festigkeit, welche man erhält, wenn der Mörtel an der Luft verarbeitet wird. Ob sich diese groſsen Abweichungen nach längerer Erhärtungsdauer vermindern, müssen weitere Versuche ergeben. Wir sehen ferner aus dieser Tabelle, daſs der rasch bindende Cement bereits 20 Minuten nach dem Anmachen seinen Zusammenhang im Wasser behält, während der langsam bindende hierzu 12 Stunden gebraucht. Damit hängt zusammen, daſs beim Verbringen des Mörtels direct unter Wasser der rasch bindende Cement nach 24 Stunden eine wesentlich höhere Festigkeit ergibt als der langsam bindende. Nach 'Tagen hat letzterer allerdings die Oberhand; es gleichen sich jedoch diese Differenzen nach 4 Wochen fast vollständig aus. Beim Erhärten an der Luft ergibt der rasch bindende Cement nach 24 Stunden ebenfalls eine höhere Festigkeit als der langsam bindende Cement; dagegen wird ersterer nach 1 und 4 Wochen von letzterem übertroffen. Andererseits zeigen die Zahlen auch, daſs bei dem rasch bindenden Cement die Festigkeit von 1 auf 4 Wochen in stärkerer Proportion zunimmt als bei dem langsam bindenden. Wenn nun ein Cement in der Zeit zwischen 20 Minuten und 10 Stunden abbindet, so nähern sich seine Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und seine sonstigen Eigenschaften entweder mehr denjenigen des rasch oder des langsam bindenden Cementes, je nachdem die Bindezeit mehr dem einen oder dem anderen Grenzwerthe näher liegt. Ziehen wir die Nutzanwendung für die Praxis, so liegt in den obigen Zahlen zunächst die Begründung der Forderung, daſs man überall da, wo es angeht, vermeiden muſs, direct ins Wasser zu betoniren, da hierbei die Festigkeit eines jeden Mörtels wesentlich beeinträchtigt wird, daſs also das Wasser vor dem Abbinden des Mörtels oder Betons fern zu halten ist. Wo man aber eine Arbeit unter Wasser oder bei Wasserandrang ausführen muſs, wird man sich eines rasch bindenden Cementes oder wenigstens eines Cementes von mittlerer – etwa 1 Stunde – Bindezeit mit mehr Vortheil bedienen als eines langsam bindenden. Da der rasch und mittelrasch bindende Cement innerhalb der ersten 24 Stunden dem langsam bindenden an Festigkeit weit voraus ist, so werden diese Cemente auch in vielen anderen Fällen der Verwendung vortheilhafter sein als der langsam bindende Cement, welcher mehrere Stunden zum Abbinden erfordert. Wo hingegen frühes Widerstehen gegen Wasser oder relativ hohe Festigkeit in den ersten 24 Stunden nicht erforderlich sind, wird man wegen der höheren Festigkeit in den ersten Wochen den langsam bindenden Cement vorziehen. Bekanntlich zeigen gute, minder langsam bindende Cemente- und zwar nur in Folge ihres rascheren Abbindens – bei der 28-Tagesprobe eine geringere Festigkeit als gute, sehr langsam bindende Cemente (vgl. 1879 234 390); solche rascher bindende Cemente nehmen jedoch an Festigkeit in stärkerem Maſse zu als die langsamer bindenden und holen daher diese letzteren nach einiger Zeit an Festigkeit ein und übertreffen sie sogar zuweilen. Nachdem im vorigen Jahre der Beschluſs gefaſst worden ist, „daſs die Festigkeitszahl der Normenprobe nur unter Berücksichtigung der die Festigkeit mit bedingenden Bindezeit zur Werthbestimmung eines Cementes dienen kann“, wird die Bindezeit bei der Werthschätzung des Cementes in der Praxis jetzt schon vielfach berücksichtigt. Nach den Vorschriften des preuſsischen Kriegsministeriums hat indeſs die Werthbestimmung durch einen Quotienten zu geschehen, welcher erhalten wird durch Division mit dem Preis in die bei der Prüfung gefundene 28-Tagesfestigkeit, gleichviel ob der Cement in 1 oder in 10 Stunden abbindet. Gegenüber dem an sich richtigen Gedanken, welcher der Aufstellung der Werthziffer zu Grunde liegt, zeigen jedoch obige Betrachtungen allein schon, zu welch völlig unrichtigen Schlüssen für die Praxis man durch eine solche Werthziffer gelangen kann. Aehnliche Versuche, wie die vorher besprochenen, hat Dyckerhoff auch mit mageren Cementmörteln (also bei hohem Sandzusatz) mit und ohne Zusatz von Fettkalk und zum Theil auch mit Mörteln aus Traſs und hydraulischem Kalk ausgeführt. Zur Ermittelung der Widerstandsfähigkeit gegen Wasser wurden bei diesen Versuchen Probekörper von den betreffenden Mörteln in verschiedenen Zeitabschnitten ins Wasser gelegt. Nachfolgend die Resultate, welche bei diesen Versuchen beispielsweise mit einem Mörtel von 1 : 6 mit und ohne Kalkzusatz, ferner mit einem Traſsmörtel und mit hydraulischem Kalk erzielt wurden; der Sand und die Anfertigung der Würfel waren dieselben wie bei den fetten Cementmörteln: Mischungsverhältnis Wider-stehtdemWassernach Druckfestigkeit in k auf 1qc Bemerkungen An der Lufterhärtet Direct unterWasser betonirt 24 Stdn. 1 Woche 4 Woch. Stdn. 1 Woche 4 Woch. 1 Cement, 6 Sand1 Cem., 6 Sand + 1 Kalkteig.1 Traſs, 1 hydr. Kalk + 2 SandHydraulischer Kalk 12 Std.  2 Std.  2 TagmehrerenTagen 6,06,6–– 16,531,2  8,3– 32,751,522,9– –0,40–– 5,54,80,32–   9,413,9  6,2– Der Cement hattebei der Normen-probe: 15k,4 bei1 stde. Bindezeit. Aus den Zahlen dieser Tabelle folgt, daſs durch einen geeigneten Zusatz von Fettkalk die Festigkeit des mageren Cementmörtels bei beiden Erhärtungsarten wesentlich erhöht wird. Die früheren Mittheilungen über Cementkalkmörtel (1879 240 392) sind von verschiedenen Seiten derart ausgelegt worden, als ob Dyckerhoff, um billigen Mörtel herzustellen, unter allen Umständen einen Zusatz von Kalk zu Cementmörtel befürwortet hätte. Dies ist durchaus nicht der Fall. Wo man hohe Festigkeit braucht, wird man nach wie vor reinen Cementmörtel, also von 1 Cement auf 1 bis 3 oder 4 Th. Sand, anwenden müssen und nur, wenn man sich mit geringerer Festigkeit begnügen kann, also bei 5 Th. Sand anfangend, wird man einen Zusatz von Fettkalk geben; dann ist derselbe auch ganz entschieden von Vortheil. Die vorjährigen Mittheilungen hierüber sind inzwischen durch Versuche von Wolff in Frankfurt a. M. bestätigt worden. Auch haben Dyckerhoff's fortgesetzte Versuche gezeigt, daſs die Cementkalkmörtel am Festigkeit ebenso zunehmen wie die reinen Cementmörtel. Aus obiger Tabelle erkennt man zwei weitere werthvolle Eigenschaften des Cementkalkmörtels: 1) Die starken hydraulischen Eigenschaften. Der reine Cementmörtel mit 6 Th. Sand widerstand selbst bei einem Cement von nur 1 Stunde Bindezeit erst nach 12 Stunden dem Wasser, mit Kalkzusatz schon nach 2 Stunden, die Traſsmörtel erst nach 2 Tagen, die hydraulischen Kalke erst nach 4 bis 7 Tagen, ferner 2) die rasche Erhärtungsfähigkeit sowohl beim Erhärten an der Luft, als auch beim Betoniren direct unter Wasser. Mit hydraulischem Kalk wurden entsprechende Ermittelungen der Festigkeit nicht ausgeführt, da die Festigkeit der Kalkmörtel noch weit geringer ausfällt als die der Traſsmörtel. Einen Vergleich zwischen der Festigkeit von Cementkalkmörtel und den Mörteln aus Traſs und hydraulischem Kalk geben die 28-Tageszahlen der folgenden beiden Tabellen. Versuche auf längere Zeit sind im Gange und es läſst sich bis jetzt, d. i. bis zu 6monatlicher Erhärtung, aus denselben ersehen, daſs die Traſsmörtel von 1 Monat bis 6 Monate nicht in stärkerem Maſse an Festigkeit zunehmen als die Cementkalkmörtel: 1 Cement6 Sand½ Kalkteig 1 Cement7 Sand1 Kalkteig 1 Cement8 Sand1 ½ Kalkteig 1 Cement10 Sand2 Kalkteig 1 Cement12 Sand3 Kalkteig Bemerkungen Druckfestigkeit von Platten nach 28 Tagen, k auf 1qc Bindekraft des Cementesnach der Normenprobe:15k,8 bei 4 StundenBindezeit 175 140 130 110 85 Mischungsverhältnis Druckfestigkeit von Platten, k auf 1qcnach 28 Tagen Kalk Traſs Sand Hydraul.Kalk A Hydraul.Kalk B Hydraul.Kalk C 1 – 1   36   33 – 1 – 2   27   21   52 1 1 2 112 112 107 Bei diesen sowie bei allen hier mitgetheilten Prüfungen entsprechen die Mischungsverhältnisse Maſstheilen. Bei den Proben im Kleinen wurde jedoch der Genauigkeit wegen nicht abgemessen, sondern es wurden den Hektolitergewichten entsprechende Gewichtsmengen abgewogen. Die Festigkeitszahlen sind, der sicheren Ermittelung wegen, an kreisrunden Platten von 40qc Fläche und 22mm,5 Dicke nach dem Einschlageverfahren der Normen bestimmt worden. Diese Zahlen sind also nur Verhältniſszahlen, deren Werth aber darin liegt, daſs sie einen richtigen Vergleich der verschiedenen Mörtel gestatten. Vergleicht man nun die Festigkeit der Cementkalkmörtel mit derjenigen der Mörtel aus Traſs oder Wasserkalk und zieht man ferner die stärkeren hydraulischen Eigenschaften und die rasche Erhärtungsfähigkeit der Cementkalkmörtel, wie sie sich in der relativ hohen Festigkeit nach 7 Tagen ausspricht, in Betracht, so kommt man zu dem Schluſs, daſs die billigen Cementkalkmörtel vor Mörtel aus Traſs oder hydraulischem Kalk den Vorzug verdienen. Im letzten Jahre wurden Cementkalkmörtel anstatt anderer hydraulischer Mörtel angewendet, z.B. bei den Bauten der Fortification Mainz: Mörtel aus 1 Cement, 2 Kalkteig, 8 Sand; bei der Friedberg-Hanauer Bahn: 1 Cement, ¾ hydraulischer Kalk, 6 Sand. – Für das Fundament des Universitätsgebäudes in Straſsburg wurden etwa 5000cbm Beton aus 1 Cement, 1 Kalkteig, 5 Sand und 9 Kies hergestellt. Das Grundwasser stand dort etwa 1m über der Fundamentsohle und es wurde dasselbe während des Betonirens durch Pumpen entfernt. Nach einigen Tagen schon wurde auf dem Beton gemauert. Dyckerhoff selbst verwendet in seiner Fabrik bei Bauten, welche bald benutzt werden sollen, statt des gewöhnlichen Kalkmörtels einen Mörtel aus 1 Cement, 2 Kalkteig und 10 Sand. Was bei der Bereitung von Beton die Auswahl des Cementes betrifft, so gilt von dieser dasselbe, was beim Mörtel erörtert wurde. Man wird z.B. auch bei Anwendung eines Betons aus Cement, Sand und Kies, beim Betoniren unter Wasser, oder Wasserandrang, mit rasch oder mittelrasch bindendem Cement bessere Resultate erhalten als mit langsam bindendem. Wenn wir uns vergegenwärtigen, daſs ein Beton nichts weiter ist, als ein Conglomerat von Kies und Steinstücken, in welchem der Cementmörtel den Kitt bildet, so liegt es auf der Hand, daſs die Festigkeit des Betons durch die Stärke des angewendeten Mörtels bedingt wird, vorausgesetzt natürlich, daſs die Steine nicht etwa eine geringere Festigkeit besitzen als der Mörtel, sowie ferner dadurch, daſs alle Hohlräume zwischen den Kies- bezieh. Steinstücken so mit Mörtel ausgefüllt sind, daſs die Kiesstücke unter einander sich eben nicht mehr berühren. Mehr Mörtel zu nehmen, wird meistens Verschwendung sein; zu wenig Mörtel muſs den Beton verschlechtern. Um nun in jedem gegebenen Falle einen guten, aber möglichst ökonomisch hergestellten Beton zu erzeugen, fragt es sich in erster Linie: Welche Stärke soll der Mörtel haben, ferner wie viel Hohlräume sind bei dem gegebenen Kies- oder Steinmaterial auszufüllen und wie noch darf man folglich bei dem gewählten Mörtel den Kieszusatz steigern, ohne die Festigkeit zu verschlechtern? Zunächst ermittelt man demnach die Hohlräume des Zuschlagmaterials (Kies oder Steine) durch Eingieſsen von Wasser in ein mit dem Material angefülltes Maſsgefäſs. Das richtige Verhältniſs zwischen Mörtel und Kieszusatz ergibt sich dann durch folgende Betrachtung: Wenn man in ähnlicher Weise, wie dies auf der vorjährigen Versammlung von C. Schumann für mauergerechte Mörtel dargethan wurde, das Volumen des Mörtels berechnet, (indem man die angewendeten absoluten Gewichte der einzelnen Mörtelbestandtheile durch ihre specifischen Gewichte dividirt und alsdann die Quotienten addirt), so erhält man für den Mörtel das denkbar kleinste Volumen, welches er einnehmen kann. Wendet man nun für jeden Beton immer so viel Mörtel an, daſs dieses berechnete Mörtelvolumen die Hohlräume des Kieses noch um etwa 15 Proc. übersteigt, so wird der Mörtel stets hinreichen, die Hohlräume der Steine u.s.w. nicht nur auszufüllen, sondern auch die einzelnen Stücke zu umhüllen; denn praktisch kann ja das Mörtelvolumen dadurch, daſs im Mörtel selbst geringe Hohlräume verbleiben, nur noch gröſser ausfallen, als die Berechnung ergibt. Man kann natürlich auch durch den Versuch ermitteln, wie groſs das Volumen einer jeden Mörtelmischung nach dem Einstampfen ist und dieses der Berechnung zu Grunde legen. – Führt man die angedeutete Rechnung für einige Mörtelmischungen durch, so ergibt sich, daſs folgende Mischungsverhältnisse vollständig satt ausgefüllte Betonmassen liefern müssen: Mischungsverhältniſs in Hektoliter 1 Cement 2 Sand   5 Kies 1 „ 3 „   6 ½ „ 1 „ 4 „   8 ½ „ 1 „ 6 „ 12 „ Der bei diesen Berechnungen und den gleich zu besprechenden Festigkeitsversuchen benutzte Kies war Rheinkies (zwischen 5mm und 30mm Korngröſse). 1001 dieses Kieses hatten 351 Hohlräume und wogen 164k. Der Sand war durch ein Sieb von 4mm Maschenweite abgesiebter Rheinsand und wog in feuchtem Zustande für 1001 140k. Für Cement wurde 1hl zu 140k angenommen. Um sich von der Richtigkeit der obigen Ausführungen zu überzeugen, wurden nun verschiedene Mörtel von der Consistenz, wie man sie zu Beton verarbeitet, einerseits für sich und andererseits mit verschiedenen Kieszusätzen in Würfelformen von 10cm Seite eingestampft und die Festigkeit ermittelt. Der Kies wurde dem Mörtel stets in frisch genetztem Zustande zugesetzt und der Beton eingestampft, bis sich Wasser zeigte. Die Ergebnisse der Versuche sind in folgender Tabelle zusammengestellt: Mischungsverhältniſs in Volumtheilen Druckfestigkeitk auf 1qc Bemerkungen Cement Kalkteig Sand Kies 111111111111 ––––––––––11 222–33344466 –355–56½–58½–12 151,8196,2170,5  69,9  98,8111,6108,2  75,2  90,9  86,0  53,5  52,1 Bindekraft des Cementesnach der Normenprobe,16k,3 bei 1 StundeBindezeit.Die Würfel erhärteten 1 Tagan der Luft und 27 Tageunter Wasser. Aus diesen Zahlen lassen sich folgende Schlüsse ziehen: 1) Die Festigkeit eines Betons wird wesentlich beeinträchtigt, wenn man, wie dies hier und da geschieht, reinen Cement mit starkem Kieszusatz verarbeitet, anstatt demselben den entsprechenden Sandzusatz beizufügen. 2) Ein Beton, welcher Cementmörtel und Kies im ökonomisch richtigsten Verhältniſs enthält, hat die gleiche Festigkeit wie der Cementmörtel für sich, wenn beide eingestampft werden. 3) Eine Verminderung des Kieszusatzes unter die oben angegebene Menge ist unökonomisch, da die Festigkeit dadurch wenig gesteigert wird, während die Kosten des Betons sich beträchtlich höher stellen. Schlagend zeigt sich dies bei dem Mörtel mit der Mischung 1 : 4, welcher mit 8 ½ Th. Kies nahezu die gleiche Festigkeit ergibt wie mit 5 Th. Kies. 4) Da man bei Kies mit 35 Proc. Hohlräumen dem Cement mindestens doppelt so viel Kies als Sand zusetzen kann, so läſst sich für die Praxis, wenn man Kies verwendet, der annähernd gleiche Hohlräume enthält, wie es meist der Fall sein wird, die Regel aufstellen, daſs man auf 1 Th. Cement doppelt so viel Kies als Sand zuzusetzen hat, wenn man mit einem gegebenen Mörtel vortheihaft betoniren will. Die Festigkeit des Betons wird dann dieselbe sein wie die des angewendeten Mörtels allein, vorausgesetzt daſs beide eingestampft worden waren. Auf Grund der oben angegebenen Regel wurden Betonblöcke von 1m Länge und 0m,4 Höhe und Breite mit Zuschlagmaterialien, wie sie in der Praxis zur Verwendung kommen, angefertigt. Bei einer Anzahl von Blöcken wurden geschlagene Steine (in Gröſse von Straſsenschotter) verwendet. Die Hohlräume der letzteren betrugen etwa 50 Proc. und es berechnet sich dem entsprechend der Zusatz an geschlagenen Steinen geringer als bei Kies, wie dies auch in der nachfolgenden Tabelle angegeben ist. Nach 7 monatlicher Erhärtung im Freien wurden aus den Blöcken Würfel von 20cm Seitenlänge gesägt und diese in nassem Zustande in der Versuchsstation der Reichseisenbahnen zu Straſsburg Druckproben unterworfen. Die hierbei gefundenen Festigkeitszahlen haben wohl Werth für die Praxis, da sie der Festigkeit entsprechen, welche man im Groſsen mit eingestampftem Beton erhält, vorausgesetzt natürlich, daſs man gute Materialien verwendet; die Festigkeit der Betonproben wäre noch höher ausgefallen, wenn die Würfel bei der Prüfung trocken gewesen wären. Mischungsverhältniſsin hl Aus-beutehl Zu 1cbm ein-gestampftemBeton erforder-lich Cement Druck-festigkeitk auf 1qc Bemerkungen. Cement Sand Kies 1111 3456   6  81012   6,65  8,8511,2513,45   210k158125104 140,0121,2  94,1  96,8 Der Sand war Rhein-sand. durch ein Siebvon 5mm Maschenweiteabgesiebt. Der Kies warRheinkies von 5mm bis45mm Korngröſse. + 1 Kalkteig + 75l Kalktg. Kies-sand: GeschlageneSteine: 1111 5678 8 Basalt10 Kalksteine11 Kalksteine13 Kalksteine   9,8011,4512 5514 80 142,5122,0112,0  94,0 147,9121,0  83,0  91,2 Der Kiessand bestandaus gleichen TheilenSand und Kies bis zu18mm Korngröſse. +1 Kalkteig + 66l Kalktg. Schlieſslich ist zu erwähnen, daſs für die richtige und vortheilhafte Bereitung von Beton, auſser den besprochenen, ja noch manche andere Verhältnisse zu berücksichtigen sind je nach dem Zweck, welchen der Beton erfüllen soll. So wird man z.B. für wasserdichten Beton auch einen wasserdichten – also fetten – Mörtel anwenden müssen. Man wird ferner, wie Versuche dies gezeigt haben, beim Betoniren unter Wasser, um die gleiche Festigkeit zu erzielen wie an der Luft, nickt nur einen weit stärkeren Mörtel, sondern auch eine gröſsere Menge desselben nehmen müssen, indessen man beim Fernhalten des Wassers während des Abbindens die gleiche Mischung wird verwenden können wie bei Betonirung an der Luft u.s.w. C. S.