Zement

Zement (concrete; ciment; cemento). Unter Zement versteht man im allgemeinen pulverförmige Körper, die beim Anrühren mit Wasser einen Brei bilden, der auch unter Wasser in einen starren Zustand übergeht und dabei andere feste Körper zu verkitten (verbinden) vermag. Die Zemente werden daher nebst anderen Baustoffen ähnlicher Wirkung als Bindemittel, und da sie auch unter Wasser erhärten, als hydraulische Bindemittel bezeichnet.

Je nach dem Ursprung der Rohstoffe, der Erzeugungsweise, den Eigenschaften und der Verwendung treten die Bindemittel unter verschiedenen Bezeichnungen auf. Sie werden in der Literatur auch nach verschiedenen Gesichtspunkten eingeteilt. Die in der nachstehenden Tabelle dargestellte Gruppierung dürfte den Bedürfnissen der Verbraucher am besten entsprechen. Sie lehnt sich teilweise an die Vorschläge des Vereines Deutscher Portlandzementfabrikanten, teilweise an die Einteilungen und Begriffsbestimmungen nach Tetmajer, Schoch und nach Kühl & Knote an und enthält sämtliche Bindemittel für Mörtel, die denn auch insgesamt als Mörtelstoffe bezeichnet werden.

Luftkalke.

Luftkalke (Fett- oder Weißkalke) sind durch Brennen unterhalb der Sintergrenze aus Kalksteinen gewonnene Erzeugnisse von folgendem Verhalten: Trocken gelöscht zerfallen sie unter erheblicher Wärmeentwicklung und Raumvergrößerung (Gedeihen) zu einem staubfeinen weichen Pulver (Kalkhydrat) und liefern eingestampft einen speckigen weichen Brei. Nach dem Löschen nehmen sie etwa das zwei- bis dreifache ihres ursprünglichen Rauminhaltes ein. Ihre Mörtel erhärten allmählich unter Abgabe von Wasser durch Aufnahme von Kohlensäure aus der Luft, also unselbständig, von außen nach innen.

Die Luftkalke eignen sich für Hochbauten, Kalkdüngung, technische und chemische Zwecke.

Sie kommen in der Regel in Stückform, zu besonderen Zwecken jedoch auch gemahlen in den Handel.

Die Abnahme und Probung der Luftkalke erfolgt am zweckmäßigsten nach den vom Verein Deutscher Kalkwerke aufgestellten Leitsätzen für einheitliche Überprüfung von Kalk. Zum Vergleiche mit anderen Bindemitteln sei hier nur angeführt, daß die Festigkeiten von Luftkalken im Mischungsverhältnis von 1 Teil Kalkhydrat und 3 Teilen Normalsand nachstehende Mindestzahlen aufweisen müssen:

nach 21 Tagen Luftlagerung:

Zugfestigkeit	2∙0 kg/qcm
Druckfestigkeit	6∙0 kg/qcm

nach 56 Tagen Luftlagerung:

Zugfestigkeit	3∙0 kg/qcm
Druckfestigkeit	8∙0 kg/qcm

Schwach hydraulische Kalke.

Schwach hydraulische Kalke sind durch Brennen unterhalb der Sintergrenze aus Kalksteinen gewonnene Erzeugnisse von folgendem Verhalten: Sie löschen sich wie Luftkalke, gedeihen jedoch etwas weniger stark; eingesumpft werden sie nach einiger Zeit in der Grube hart. Ihre Mörtel erhärten durch Bindung von Kohlensäure und Wasser an der Luft und nach vorausgegangener genügender Lufterhärtung auch unter Wasser bei stetig zunehmender Festigkeit. Sie bedürfen einer längeren, mehr als siebentägigen, höchstens jedoch einundzwanzigtägigen Lufterhärtung, ehe sie der Einwirkung des Wassers ausgesetzt werden dürfen. Kalke, deren Mörtel eine längere als einundzwanzigtägige Lufterhärtung brauchen, um dem Wasser zu widerstehen, sind den Luftkalken zuzuzählen.

Die schwach hydraulischen Kalke eignen sich zu Hochbauten und allen Arbeiten bei Mauerwerk, bei denen schnellere Erhärtung des Mörtels verlangt wird. Sie finden auch in der Landwirtschaft, zur Kalksandsteinherstellung und zu technischen Zwecken Verwendung.

Sie werden in der Regel in Stückform in den Handel gebracht und trocken gelöscht, bisweilen jedoch auch eingesumpft verwendet.

Die Abnahme und Probung der schwach hydraulischen Kalke erfolgt am zweckmäßigsten nach den vom Verein Deutscher Kalkwerke aufgestellten Leitsätzen für einheitliche Prüfung von Kalk. Zum Vergleiche mit anderen Bindemitteln sei hier nur angeführt, daß die Festigkeiten von schwach hydraulischen Kalken im Mischungsverhältnis von 1 Teil Kalkhydrat und 3 Teilen Normalsand nachstehende Mindestzahlen aufweisen müssen:

nach 21 Tagen Luft- und 7 Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	2∙0 kg/qcm
Druckfestigkeit	6∙0 kg/qcm

nach 21 Tagen Luft- und 3$ Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	3∙0 kg/qcm
Druckfestigkeit	10∙0 kg/qcm

Stark hydraulische Kalke.

Stark hydraulische Kalke oder Wasserkalke sind durch Brennen unterhalb der Sintergrenze aus Kalksteinen gewonnene Erzeugnisse von folgendem Verhalten: Beim Trockenlöschen zerfallen sie unter Wärmeentwicklung und mäßigem Gedeihen ganz oder nur teilweise zu Pulver; ihre Mörtel erhärten an der Luft und nach genügender, höchstens jedoch siebentägiger Lufterhärtung auch unter Wasser bei stetig zunehmender Festigkeit.

Die Wasserkalke sind für Wasserbauten mit Erfolg zu verwenden, wenn die Einwirkung des Wassers erst nach hinreichender Anfangserhärtung des Mörtels an der Luft erfolgt.

Sie werden ferner mit Vorteil auch als Mauer- und Putzmörtel verwendet, wenn an Festigkeit und Wetterbeständigkeit höhere Anforderungen gestellt werden.

Die Wasserkalke werden in der Regel im gemahlenen Zustande in den Handel gebracht und trocken gelöscht, hin und wieder jedoch auch eingesumpft verwendet.

Die Abnahme und Probung der stark hydraulischen Kalke erfolgt am zweckmäßigsten nach den vom Vereine Deutscher Kalkwerke aufgestellten Leitsätzen für einheitliche Prüfung von Kalk. Zum Vergleiche mit anderen Bindemitteln sei hier nur angeführt, daß die Festigkeiten von stark hydraulischen Kalken im Mischungsverhältnis von 1 Teil Kalkhydrat und 3 Teilen Normalsand nachstehende Mindestzahlen aufweisen müssen:

nach 7 Tagen Luft- und 2 i Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	5∙0 kg/qcm
Druckfestigkeit	12∙0 kg/qcm

nach 7 Tagen Luft- und 49 Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	8∙0 kg/qcm
Druckfestigkeit	20∙0 kg/qcm

Gips.

Gips ist ein Erzeugnis, das durch Brennen und Mahlen von Gipsstein gewonnen wird. Erfolgt das Brennen des Gipssteins bei einer Temperatur von unter 200° C, so erhält man das normale Halbhydrat, das nach seiner Verwendung als Mauer-, Putz- oder Stuckgips und in seiner besseren Güte als Form- oder Modellgips bezeichnet wird.

Mit Wasser angemacht beginnt der Gipsbrei sofort abzubinden und erstarrt binnen einer ¹/₂ Stunde durch Bildung von Bihydrat. Der Stuckgips wird im Baugewerbe zur Verzierung der Innenräume und für sog. Gipsdielen stark verwendet. Da ihm jede Wetterbeständigkeit abgeht, ist er für Außenarchitektur unverwendbar.

Der Stuckgips wird am zweckmäßigsten nach den vom Deutschen Gipsverein aufgestellten Vorschriften zur einheitlichen Gipsprüfung übernommen und erprobt. Hier sei zum Vergleiche angeführt, daß für Stuckgipsmörtel ohne Sandzusatz nachstehende Mindest-Zugfestigkeiten verlangt werden:

nach 1 Tag Erhärtung	8 kg/cm2
nach 7 Tagen Erhärtung	16 kg/cm2

Beim Zusatz von nur geringen Sandmengen wird die Festigkeit des Stuckgipses ganz bedeutend herabgesetzt.

Erfolgt das Brennen des Gipssteins bei einer Temperatur von über 900° C, so erhält man den sog. Estrichgips, auch Mörtelgips genannt. Dieser ist langsam bindend und erhärtet mit wenig Wasser zu einer dichten, harten, wetterfesten Masse. Er verhält sich als Mörtelstoff ähnlich wie der später beschriebene, langsam bindende Romanzement und wird häufig auch wie dieser verwendet. Obzwar der Estrichgips auch hydraulische Eigenschaften hat, wurde er im Hinblick auf allfällige Vermischung mit totgebranntem Gips, der die Hydraulizität stark herabsetzt, unter die Luftmörtelstoffe eingereiht. Einheitliche Übernahmsvorschriften sind für Estrichgips nicht erstellt.

Sorelzement.

Sorelzement erhält man durch Mischen von gebranntem Magnesit (kohlensäurefrei) mit einer konzentrierten Lösung von Chlormagnesium.

Dieser Brei erstarrt nach kurzer Zeit zu einer marmorharten Masse, die als sehr festes Bindemittel wirkt, aber nicht ganz raumbeständig ist und durch Wasser zersetzt wird. Mit Sägemehl als Zuschlagstoff verarbeitet, erhält man den sog. Xylolith oder das Steinholz, das für Fußböden verwendet wird. Einheitliche Übernahms- und Festigkeitsvorschriften bestehen für Sorelzement nicht.

Dolomitkalke und hydraulische Dolomite.

Dolomitkalke und hydraulische Dolomite sind durch Brennen unterhalb der Sintergrenze aus stark magnesiahältigem Rohgestein gewonnene Erzeugnisse von mehr oder weniger ähnlichem Verhalten, wie die hydraulischen Kalke. Die Erhärtung der aus dolomithältigem Rohgestein gebrannten Kalke geht in anderer Weise vor sich als bei den aus magnesiafreien Kalken gebrannten Erzeugnissen. In den Leitsätzen des Deutschen Kalkvereines wird jedoch ein Unterschied zwischen Kalk und Dolomit nicht gemacht.

Romanzemente.

Romanzemente sind Erzeugnisse, die aus tonreichen Kalkmergeln durch Brennen unterhalb der Sintergrenze gewonnen werden, bei Benetzung mit Wasser sich nicht löschen und daher erst durch mechanische Zerkleinerung in Mehlform gebracht werden müssen.

Die Romanzemente sind zumeist rasch bindend, werden aber häufig auch als Langsambinder hergestellt. Sie erhärten in beiden Fällen nur sehr langsam und erreichen erst nach sehr langer Zeit höhere (portlandzementähnliche) Festigkeiten.

Rasch bindende Romanzemente werden zu rasch fortschreitenden Luft- und Wasserbauten verwendet, und zwar dort, wo es sich zunächst um Dichten, Trockenlegen und rasche Formgebung und erst in zweiter Linie um Festigkeit handelt. Mitunter kommen unter dem Namen Romanzemente auch Zemente in den Handel, die sich den Naturportlandzementen sehr stark nähern und entsprechend den höheren Festigkeiten dann auch für Zwecke verwendet werden können, für die sonst nur Portlandzemente in Frage kommen.

Für die Übernahme und Erprobung der Romanzemente sind in den einzelnen Ländern einheitliche Normen aufgestellt. Zum Vergleiche sei hier nur angeführt, daß nach den vom Österreichischen Ingenieur- und Architektenverein in Wien aufgestellten Bestimmungen der Romanzement im Mischungsverhältnis von 1 Teil Zement und 3 Teilen Normalsand nachstehende Mindestfestigkeiten haben soll:

1. Langsam- und mittelbindender Romanzement:

nach 1 Tag Luft- und 6 Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	5 kg/cm2
Druckfestigkeit	–

nach 1 Tag Luft- und 27 Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	10 kg/cm2
Druckfestigkeit	80 kg/cm2

2. Raschbindender Romanzement:

nach 1 Tag Luft- und 6 Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	4 kg/cm2
Druckfestigkeit	–

nach 1 Tag Luft- und 27 Tagen Wasserlagerung:

Zugfestigkeit	8 kg/cm2
Druckfestigkeit	60 kg/cm2

Dolomitzemente.

Dolomitzemente sind Erzeugnisse, die aus sehr tonhaltigen Dolomiten durch Brennen unterhalb der Sintergrenze und darauffolgender Zerkleinerung auf Mehlfeinheit gewonnen werden.

Diese sind den eigentlichen Romanzementen ähnlich, erhärten jedoch in anderer Weise als die aus magnesiafreien Kalken gebrannten Romanzemente und werden auch seltener angewendet. Besondere Normenvorschriften für einheitliche Lieferung und Prüfung von Dolomitzementen sind ebenso wie für die Dolomitluftkalke und die hydraulischen Dolomite nicht allgemein eingeführt.

Portlandzemente.

Portlandzemente sind Erzeugnisse, die aus natürlichen Kalkmergeln oder künstlichen Mischungen ton- und kalkhaltiger Stoffe durch Brennen bis zur Sinterung und darauffolgender Zerkleinerung bis zur Mehlfeinheit gewonnen werden und auf 1 Gewichtteil hydraulischer Bestandteile mindestens 1∙7 Gewichtteile Kalk enthalten. Zur Regelung technisch wichtiger Eigenschaften des Portlandzementes ist ein Zusatz fremder Stoffe bis zu 3% des Gewichts ohne Änderung des Namens zulässig. (Österreichische Normenbestimmung.)

Falls die Rohstoffe in der geeigneten chemischen Zusammensetzung vorgefunden und sodann im Naturzustande, also »nicht aufbereitet« bis zur Sinterung gebrannt und gemahlen werden, erhält man die sog. Naturportlandzemente. Wegen der häufig ungleichmäßigen Zusammensetzung der natürlichen Mergel sind sie nicht in dem gleichen Maße zuverlässig, als wenn die geeignete Zusammensetzung der Rohstoffe durch künstliche Vermischung, also durch Aufbereitung des Rohgesteines, sichergestellt wird.

Aus diesem Grunde hat der Verein Deutscher Portlandzementfabrikanten die Naturportlandzemente in die Gruppe der Romanzemente eingereiht, welcher Maßnahme jedoch nicht beigepflichtet werden kann. Die Aufbereitung der Rohstoffe ist jetzt die Regel und ergibt die künstlichen Portlandzemente oder die Portlandzemente schlechtweg.

Gewöhnliche Portlandzemente bestehen in der Hauptsache aus Kalk, Kieselsäure, Tonerde und Eisenoxyd, deren verhältnismäßiger Anteil in der Regel nur innerhalb enger Grenzen schwankt. Diese Schwankungen im Zusammenhange mit dem Grade der Aufbereitung, des Brennens und des Mahlens, bedingen die allgemeinen Güteeigenschaften des Portlandzements, sowie dessen Eignung für besondere Zwecke. Infolge dieser Einflüsse weichen die einzelnen unter dem Namen Portlandzement in den Handel kommenden Erzeugnisse hinsichtlich ihrer Güte voneinander mehr ab, als ein an der untersten Gütestufe befindlicher Portlandzement von einem guten Romanzement. Daher ist eine Unterteilung des Portlandzements hinsichtlich der Güte nicht mehr zu umgehen, für welche Unterteilung in erster Linie der Grad des Brennens (unvollkommen und vollkommen gesintert) sowie die Mindestfestigkeiten ausschlaggebend sein sollen.

Darnach unterscheiden wir zwischen den mehr oder weniger unvollkommen gesinterten »Normen-Portlandzementen«, die die in den einzelnen Ländern vorgeschriebenen Mindestfestigkeiten nach den Normen erreichen und den vollkommen gesinterten »Hochwertigen Sonderportlandzementen« mit besonders günstiger chemischer Zusammensetzung und Aufbereitung, welche die die Normenfestigkeiten weitaus überragenden später angeführten Festigkeiten nach Spindel aufweisen.

Von den »Normen-Portlandzementen« mit besonderer chemischer Zusammensetzung, die wir als »Sonderportlandzemente« bezeichnen wollen, seien hier nur der Erzzement nach Michaelis und der tonerdereiche Sternzement angeführt.

Bei Erzzement ist die Tonerde fast zur Gänze durch Eisenoxyd ersetzt, um die Bildung des schädlichen Kalzium-Aluminiumsulfats bei Einwirkung von Meer- und Moorwässern, schwefelhaltigen Rauchgasen, Gipswasser u.s.w. zu vermeiden.

Bei Sternzement sowie bei den in Frankreich häufig erzeugten Bauxitzementen ist das Eisenoxyd durch Tonerde ersetzt, wodurch die Eigenschaften dieses Zements ebenfalls in bestimmter Richtung beeinflußt werden.

Die Abnahme und Erprobung der Portlandzemente geschieht nach den in den einzelnen Ländern aufgestellten Bestimmungen (»Normen«) für einheitliche Lieferung und Prüfung von Portlandzement.

In diesen Normen sind, ähnlich wie beim Kalk und Romanzement, nebst den Güteanforderungen hinsichtlich der chemischen und physikalischen Beschaffenheit, der Abbindeverhältnisse und der Raumbeständigkeit auch Mindest-Zug- und Druckfestigkeiten vorgeschrieben, die beispielsweise nach den Deutschen Normen für die Mischung von 1 Teil Zement und 3 Teilen Normalsand betragen müssen:

nach 1 Tag Luft- und 6 Tagen Wassererhärtung:

Zugfestigkeit	12 kg/cm2
Druckfestigkeit	120 kg/cm2

nach 1 Tag Luft- und 27 Tagen Wassererhärtung:

Zugfestigkeit	– kg/cm2
Druckfestigkeit	200 kg/cm2

Die Mindestfestigkeiten sind derart festgesetzt, daß sie von allen im betreffenden Lande erzeugten Portlandzementmarken ohneweiters erreicht werden können. Demgemäß mußten die Fristen für die früheste Inbenützungnahme, dann die zulässige Beanspruchung der aus Portlandzementmörtel und -beton hergestellten Bauteile und Betonwaren den Mindestfestigkeiten solcher Zemente angepaßt werden, die gerade noch unter dem Namen Portlandzement auf dem Markt erscheinen dürfen, was insbesondere bei Bauten auf im Betrieb befindlichen Eisenbahnen überaus lästige Betriebserschwernisse und somit sehr empfindliche Nachteile verursachte. Diesem Übelstande erscheint durch die Einführung des bereits erwähnten »hochwertigen Sonderportlandzements« abgeholfen. Bei diesem sind die in den Normen für achtundzwanzigtägige Erhärtung vorgeschriebenen Zug- und Druckfestigkeiten schon nach zweitägiger Erhärtung erreicht, während nach siebentägiger Erhärtung Mindestfestigkeiten vorhanden sind, welche Normen-Portlandzemente erst nach vielen Monaten, ja sogar erst nach Jahren aufweisen. Zur besonderen Kennzeichnung dieses in den Jahren 1913 und 1914 bei der Bundesbahndirektion Innsbruck durch Spindel eingeführten hochwertigen Sonderportlandzements sei nur erwähnt, daß die mit ihm hergestellten Betonbauten statt nach sechs- bis achtwöchentlicher, schon nach zwei- bis dreitägiger Erhärtung in Betrieb genommen werden konnten.

Da die zuständigen Körperschaften über die Festigkeitsvorschriften für den hochwertigen Sonderportlandzement noch nicht einig sind, werden nachstehend die bei der Bundesbahndirektion Innsbruck vorgeschriebenen und öffentlich bekanntgegebenen Mindestfestigkeiten für die Mischung von 1 Teil Zement und 3 Teilen Normalsand angeführt:

nach 1 Tag Luft- und 1 Tag Wassererhärtung:

Zugfestigkeit	20 kg/cm2
Druckfestigkeit	200 kg/cm2

nach 1 Tag Luft- und 6 Tagen Wassererhärtung:

Zugfestigkeit	30 kg/cm2
Druckfestigkeit	450 kg/cm2

Dieser auf der höchsten Gütestufe stehende »unvermischte« Portlandzement hat überdies nach der siebentägigen Erhärtung eine den besten Portlandzementen entsprechende Nacherhärtung und entspricht auch allen in den Normenvorschriften an Portlandzemente gestellten Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Abbindezeit und der Raumbeständigkeit. Übrigens werden in verschiedenen Fabriken mit mehr oder weniger gutem Erfolge Versuche gemacht, eine ähnliche Höchstgüte durch besondere Zusätze zum Zementklinker zu erreichen, welche Maßnahme in den Normen für Portlandzement untersagt ist. Solche Verbesserungen können, wie bei den Sonderportlandzementen, bestimmten Sonderzwecken, z.B. dem Schutze gegen Säuren, Wasserdurchlässigkeit, Ausblühungen u.s.w. oder der Erreichung von Höchstfestigkeiten dienen. Etwaige, dem Portlandzementklinker beigemischte, güteregelnde Zusätze, die über das erlaubte Maß von 3% hinausgehen, ergeben die »Sonder-Mischportlandzemente«. Wenn hiedurch die Höchstfestigkeiten des hochwertigen Sonderportlandzements erreicht werden, so soll ein solcher Z. nach dem Vorschlage Spindels »Hochwertiger Sonder-Mischportlandzement« oder »Extra-Portlandzement« benannt werden. Die nachstehenden Ausführungen hinsichtlich der Verwendung beziehen sich hauptsächlich auf die unvermischten Portlandzemente.

Portlandzemente sind zu allen Bauten unter Wasser und an der Luft zu verwenden, die schon nach kurzer Erhärtungszeit möglichst hohe Festigkeiten, sowie Frost- und Wetterbeständigkeit aufweisen müssen, oder die einen besonderen Grad von Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Abnützung erfordern. Portlandzemente kommen zumeist als Langsambinder in den Handel und werden in der Regel auch als solche benötigt. Für Wasserbauten, bei Arbeiten im Frost u. dgl. kommt es darauf an, daß der Z. abgebunden (vollkommen erstarrt) ist, bevor die Einwirkung des Wassers und Frostes beginnt. In solchen Fällen empfiehlt es sich, sog. mittelbindende oder fallweise sogar rasch bindende Portlandzemente zu verwenden. Leider läßt sich die Abbindezeit für solche in den Fabriken nur schwer oder gar nicht regeln, so daß es mitunter nötig wird, langsambindende Portlandzemente zu beziehen und die Raschbindung, insbesondere für Dichtungszwecke1, durch besondere Zusätze an der Verwendungsstelle zu erreichen. Raschbindende Portlandzemente kommen aber mitunter ungewollt zur Verarbeitung und können, falls dies nicht rechtzeitig erkannt wird, große Mißerfolge verursachen. Da auch ein »Umschlagen« des Z. (Umwandlung von Langsambinder in Raschbinder) während der Verfrachtung und Lagerung eintreten kann, ist es unerläßlich, daß die Abbindeverhältnisse auch an der Baustelle überprüft werden.

Raumbeständigkeit ist für sämtliche Z. und insbesondere für die Portlandzemente von höchster Bedeutung, denn der aus nicht raumbeständigem Z. (Treiber) hergestellte Mörtel und Beton kann nach kurzer oder längerer Zeit an Festigkeit verlieren oder völlig zerstört werden. Treiber entstehen zumeist, wenn der Portlandzement einen jeweils unzulässigen Gehalt an freiem Kalk, an Magnesia oder an schwefelsaurem Kalk aufweist. Letzterer kann auch von außen einwirkend auf den in Erhärtung begriffenen oder bereits erhärteten Portlandzementmörtel oder Beton zerstörend wirken. Ähnlich nachteilig wirken auf den erhärtenden oder schon erhärteten Portlandzement Säuren, sehr reines, kohlensäurehaltiges Wasser, fette Öle u.s.w.

In allen solchen Fällen empfiehlt es sich, Vorkehrungen zum Schutze des Portlandzementmörtels und -betons zu treffen, was durch besondere Zusätze bei der Verarbeitung, durch Dichtung der Oberfläche und allenfalls auch durch geeignete Anstriche mit mehr oder minder gutem Erfolg erreicht wird.

Auf Grund zahlreicher Versuche ist festgestellt, daß ein dichter Portlandzementmörtel und -beton, der insbesondere während des Abbindens und der ersten Erhärtungszeit vor der Einwirkung der Rauchgase der Lokomotiven geschützt ist, auch in der Folge dieser Einwirkung ohne Schädigung zu widerstehen vermag. Bei der Bundesbahndirektion Innsbruck hat sich ein bei einer Tunnelverlängerung auf der Arlbergstrecke auf diese Weise hergestelltes Gewölbe aus Eisenbeton vollkommen bewährt.

Dagegen kann auf Grund der bei dieser Direktion gemachten Erfahrungen nicht genug vor gips- und sonstigen schwefelsäurehältigen Quellen gewarnt werden, die – unvorhergesehen aufgetreten – den betreffenden Beton in einen käseweichen Brei umgewandelt haben.

Als besonders widerstandsfähig gegen die Einwirkung von Schwefelsäure gilt, wie bereits erwähnt, der Erzzement nach Michaelis. In jüngster Zeit wird diese Eignung im besonderen Grade dem größtenteils aus Hochofenschlacke hergestellten Hochofenzement zugeschrieben, da die Hochofenschlacke tatsächlich weit höheren Gipszusatz ohne zu treiben verträgt als Portlandzement. Inwieweit dies für jede Schlacke bzw. für jeden Hochofenzement zutrifft, müßte erst durch praktische Versuche festgestellt werden.

Durch Beimischung von Traß, Si-Stoff u. dgl. verbindungsfähige Kieselsäure enthaltenden Puzzolanen zum Portlandzement wird der Mörtel und Beton für alle Fälle gegen Angriffe durch säurehaltige Wässer widerstandsfähiger. Derartige Zusätze werden dem Portlandzementmörtel und -beton auch zur Erzielung der Wasserdichtigkeit, eines elastischeren Verhaltens, sowie fallweise auch zur Streckung beigegeben.

Von dem Treiben des Z. ist das Schwinden und Dehnen zu unterscheiden. Zementmörtel und Beton haben die Eigenschaft, während der Erhärtung an der Luft zu »schwinden« und im Wasser sich zu »dehnen«. Diese Eigenschaft ist allen Bindemitteln eigen, deren Erhärtung auf kolloidalen Vorgängen beruht, ist aber durchaus nicht so unschuldig, als es gemeinhin dargestellt wird. Spindel hat zum erstenmal die Schwindung nicht erst an schon erhärtetem Mörtel und Beton, sondern am weichen Brei vom Beginn des Wasserzusatzes gemessen. Es zeigte sich, daß der Beginn der Schwindung fast regelmäßig mit dem Beginne des Abbindens (Erstarrens) zusammenfällt und die Höchstwerte der Schwindung während des Abbindens selbst erreicht werden. Die Schwindung während des Abbindens ist jedoch nur bei Formguß nachteilig. Die nach dem Erstarren auftretende Schwindung kann aber in Beton- und Eisenbetonbauwerken Spannungen hervorrufen, die jene infolge der Belastung und der Wärmeschwankungen erreichen, ja sogar übertreffen und bei nicht entsprechender Berücksichtigung auch zu Rißbildungen an unerwünschten Stellen führen. Die Schwindung des Z. ist tatsächlich die Hauptursache der an Eisenbetontragwerken wahrgenommenen Rißbildungen im Beton, die bei letzteren zum Rosten der durch solche Risse freigelegten Eiseneinlagen führten. Auf diesen Umstand muß im Eisenbahnbau insbesondere bei Überfahrtsbrücken, Hallen und dergleichen Eisenbetontragwerken besonders Rücksicht genommen werden.

Das Schwinden kann durch geeignete Wahl des Z. und der Zuschlagstoffe sowie deren Mischung, ferner durch richtige Verarbeitung wohl auf ein Mindestmaß herabgesetzt, aber nicht ganz vermieden werden. Es würde einen großen Fortschritt für die Bauwelt bedeuten, wenn der Portlandzement durch besondere Zusammensetzung oder nachträgliche Zusätze weniger schwindend gemacht werden könnte.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß der Portlandzement seinen ausgezeichneten Ruf in erster Linie der Eigenschaft verdankt, schon nach kurzer Zeit verhältnismäßig hohe Festigkeiten zu erreichen. Nichtsdestoweniger können wir heute bei eiligen und wichtigen Bauherstellungen mit einem Portlandzement, der nur die Normenfestigkeiten erreicht, nicht mehr das Auslangen finden. Viele Handelsportlandzemente übertreffen zwar mehr oder weniger die Normenfestigkeiten, doch ist dies nur äußerst selten in dem für Sonderzwecke erforderlichen Maße der Fall. Für Bauherstellungen, die in möglichst kurzer Zeit in Benützung genommen oder besonders stark beansprucht werden müssen, also naturgemäß vornehmlich bei Bauten auf im Betrieb befindlichen Eisenbahnen, wird man den hochwertigen Sonderportlandzement verwenden müssen.

Es empfiehlt sich, über den Erhärtungsfortschritt des Portlandzements auf der Baustelle unterrichtet zu sein. Falls zuverlässige Prüfungsergebnisse nicht bekannt sind, kann der Erhärtungsfortschritt mit der Kugeldruckprobe festgestellt werden, welcher Prüfungsvorgang (mit einem kleinen Taschenapparat) von Spindel beim Bau der Fleimstalbahn in Südtirol mit gutem Erfolg eingeführt worden ist.

Von großem Einfluß auf die mit Portlandzement erzielten Festigkeiten ist natürlich auch die Art der Verarbeitung und die Güte der Zuschlagstoffe.

Eine Erörterung hierüber würde über den Rahmen dieser Mitteilungen allzuweit hinausgehen.

Hydraulische Zuschläge (Puzzolane).

Hydraulische Zuschläge sind natürliche oder künstliche Stoffe, die die Eigenschaft besitzen, in Berührung mit Ätzkalk hydraulisch zu erhärten. Zu den hydraulischen Zuschlägen gehören eine Reihe jüngerer Eruptivgesteine, so der aus Traßstein erzeugte Traß, die Puzzolan- und Santorinerde, ferner gebrannte Tone (Ziegelmehl) und andere, zumeist als Abfälle vorkommende Tonerde- und Kieselsäurepräparate (Kohlenasche, gepulvertes Glas, Si-Stoff u.s.w.) sowie schließlich die ebenfalls als Abfallstoffe gewonnenen granulierten Hochofenschlacken. Wir unterscheiden zwischen Puzzolanen, die infolge ihres Gehaltes an Stoffen, die mit Ätzkalk hydraulisch erhärten, in erster Linie als Zuschlagstoffe (zum Kalk oder auch Portlandzement) verwendet werden und zwischen Puzzolanen, deren Eigenerhärtung durch verhältnismäßig geringe Zusätze an ätzenden Mitteln (Kalk, Portlandzement u.s.w.) ausgelöst wird und die nach Kühl als latente Bindemittel bezeichnet werden. Zu den letzteren gehören die basischen Hochofenschlacken, die eine dem Z. ähnliche Zusammensetzung haben, doch für sich allein, d.h. ohne fremde Zusätze, nicht erhärten können.

Bei den natürlichen, wie bei den künstlichen Puzzolanen (also auch bei Hochofenschlacken) ist sowohl hinsichtlich ihrer Eignung, wie auch ihrer Güte der Gehalt an wirksamen Stoffen und die Art der Verarbeitung maßgebend. In den gleichen Gewinnungsstellen findet man nebst brauchbarem auch mehr oder weniger unwirksamen Traß und aus den gleichen Hochöfen wird nebst vorzüglicher auch mehr oder weniger nur als Sand wirkende Hochofenschlacke gewonnen.

Von der Güte der Puzzolane hängen denn auch die Eigenschaften der mit diesen an den Baustellen oder in den Fabriken erzeugten Puzzolanzemente und der Mischportlandzemente ab.

Für die Lieferung und Prüfung der wichtigsten natürlichen Puzzolane, des Trasses, hat der Verband für die Materialprüfung der Technik besondere Vorschriften herausgegeben, die in ähnlicher Weise wie die Normen für die Prüfung der Z. gehalten sind. Zum Vergleich der Festigkeiten sei hier nur angeführt, daß Mörtelkörper aus 1 Raumteil Traß, 1 Raumteil Kalkteig (Normenkalk) und 1 Raumteil Normensand nachstehende Mindestfestigkeiten aufweisen müssen:

nach 3 Tagen Luft- und 25 Tagen Wassererhärtung:

Zugfestigkeit	14 kg/cm2
Druckfestigkeit	70 kg/cm2

Für die künstlichen Puzzolane sind Normenvorschriften für einheitliche Lieferung und Prüfung nicht allgemein eingeführt.

Vermischte hydraulische Bindemittel.

Es sollen die Bindemittel, die aus der Mischung eines unvermischten Bindemittels (Kalk, Roman- oder Portlandzemente) mit Puzzolanen oder sonstigen (bei Portlandzement über das erlaubte Höchstmaß von 3% hinausgehenden) güteregelnden Zusätzen erhalten werden, allgemein als »Vermischte Bindemittel« bezeichnet werden.

Sobald es sich nur um güteregelnde »Zusätze« handelt (die also in geringerer Menge als bei den eigentlichen Mischzementen beigegeben werden), u. zw. lediglich um höhere Festigkeiten zu erzielen, die denen des Portlandzements bzw. des hochwertigen Sonderportlandzements gleichkommen, sei hiefür nach Spindel die Bezeichnung »extra« gewählt.

Demnach wären hydraulische Kalke, die durch güteregelnde Zusätze die Mindestnormenfestigkeiten für Portlandzement erreichen, als »Extrakalke«, ebenso Romanzemente als »Extraromanzemente« und Portlandzemente, die durch über 3% hinausgehende güteregelnde Zusätze die Mindestfestigkeiten für hochwertigen Sonderportlandzement aufweisen, als »Extraportlandzemente« zu bezeichnen.

Falls den Bindemitteln jedoch hydraulische Zuschläge in größerer Menge beigemischt werden, erhält man die eigentlichen Mischzemente, u. zw. »Puzzolanzemente«, wenn Kalk und »Mischportlandzemente«, wenn Portlandzement als Grundstoff gewählt wird. Die Mischzemente, die als einen Bestandteil Portlandzement oder Hochofenschlacke enthalten, müssen die für Portlandzement vorgeschriebenen Normenfestigkeiten aufweisen, so daß für diese Mischzemente (Schlacken-, Hochofen- und Eisenportlandzement) die solche Festigkeiten verbürgende Bezeichnung »extra« nicht angebracht ist.

»Extrakalke.«

Unter diesem Namen kamen bisher hydraulische Bindemittel in den Handel, für die eine sichere Begriffsbestimmung nicht gegeben werden kann.

Nach den Vorschlägen des Vereines Deutscher Portlandzementfabrikanten sind es gebrannte Kalke, die mit Wasser teilweise zu Staub zerfallen (Zwitterkalke) und die gelöscht, gemahlen und mit Zusätzen vermischt sind. Nach dem Vorhergesagten müßten sie überdies noch die für Portlandzement vorgeschriebenen Mindestfestigkeiten aufweisen.

Puzzolanzemente.

Das sind Erzeugnisse, die durch Mischung pulverförmiger Kalkhydrate oder hydraulischer Kalke mit staubfein zerkleinerten hydraulischen Zuschlägen gewonnen werden. Z. dieser Art sollen unter Angabe des verwendeten Zuschlags bezeichnet werden, also bei Verwendung von Traß, Schlacke u.s.w. als Traßzement, Schlackenzement u.s.w. Von derartigen Z. wird derzeit nur einer fabriksmäßig erzeugt, u. zw. der

Schlackenpuzzolanzement oder Schlackenzement.

Schlackenzemente sind Erzeugnisse, die aus granulierter basischer Hochofenschlacke und aus pulverförmigem Kalkhydrat durch Zerkleinerung bis zur Mehlfeinheit und innigste Mischung gewonnen werden. »Zur Regelung technisch wichtiger Eigenschaften ist ein Zusatz fremder Stoffe bis zu 2% des Gewichts ohne Änderung des Namens zulässig.« (Österreichische Normen.) Die Abnahme und Erprobung der Schlackenzemente geschieht nach den jeweiligen Vorschriften (Normen) für einheitliche Lieferung und Prüfung von Schlackenzement. Die Anforderungen hinsichtlich der Abbindeverhältnisse, der Raumbeständigkeit und der Mindestfestigkeiten sind denen für Portlandzement gleichgehalten.

Schlackenzemente sind zu allen langsam fortschreitenden Arbeiten unter Wasser oder in feuchter Atmosphäre geeignet, wenn keine hohe Anfangsfestigkeit und insbesondere kein großer Widerstand gegen Abnützung verlangt wird. Sie eignen sich insbesondere zum Betonieren unter Wasser. An der Luft werden sie leicht schwindrissig und verlieren an Bindekraft.

Die Schlackenzemente sind vielfach beim Bau der neuen Alpenbahnen in Österreich angewendet worden. Merkwürdigerweise waren sie dort nur für Luftbauten zugelassen und für Bauten unter Wasser oder in feuchter Erde untersagt. Sie sollen in Fundamenten tatsächlich nicht erhärtet sein. Diese Erscheinungen stehen im krassen Gegensatze zu der schon von Tetmajer gewonnenen Erkenntnis, wonach Schlackenzement gerade für Wasserbauten geeignet ist, welche Erkenntnis auch bei den Bauten bestätigt wurde, die die Staatsbahndirektion Innsbruck nach der Vollendung der Alpenbahnen mit Schlackenzement gleicher Herkunft ausgeführt hat. Die teilweisen Mißerfolge beim Bau der Alpenbahnen dürften darauf zurückzuführen sein, daß entweder für den betreffenden Z. von Haus aus eine ungeeignete, nicht reaktionsfähige Schlacke verwendet worden ist, oder aber daß der Schlackenzement durch längeres Lagern verdorben war und er in beiden Fällen nur wie ein schwach hydraulischer Kalk gewirkt hat.

Es ergab sich leider keine Gelegenheit, die Ursache des Versagens nachträglich festzustellen, doch erscheint es geboten, auf diese Tatsachen besonders hinzuweisen.

Extraromanzemente, Mischromanzemente, Traß-Portlandzemente

werden fabriksmäßig gar nicht oder nur selten erzeugt und es bestehen für sie auch keine allgemein gültigen Normen für die Abnahme und Prüfung.

Hochofenzemente.

Hochofenzemente sind Gemische aus 70 bis 85% reaktionsfähiger Schlacke und 30–15% Portlandzementklinker. Es werden an den Hochofenzement ähnliche Güteanforderungen wie an den Normenportlandzement gestellt, doch weicht er von diesen auch in mancher Hinsicht ab. Er steht seinem Wesen nach zwischen dem normalen Portlandzement und dem Schlackenzement und wird auch dementsprechend verwendet. Wie bereits bemerkt, soll er besonderen Widerstand gegen den Angriff von Schwefelsäure bieten und ist wie der Erzzement dort zu verwenden, wo mit dem Angriff von schwefelhältigen Wässern und Gasen zu rechnen ist. Die Abnahme und Erprobung des Hochofenzements erfolgt nach den jeweiligen Normen, die sich von denen des Portlandzements nur hinsichtlich der Begriffsbestimmung und Verpackung unterscheiden.

Eisenportlandzement.

Eisenportlandzement ist ein hydraulisches Bindemittel, das aus mindestens 70% Portlandzement und höchstens 30% gekörnter Hochofenschlacke besteht. Der Portlandzement wird gemäß der Begriffserklärung der Normen des Vereines Deutscher Portlandzementfabrikanten hergestellt. Die Hochofenschlacken sind Kalk-Tonerde-Silikate, die beim Eisen-Hochofenbetrieb gewonnen werden. Sie sollen auf 1 Gewichtsteil lösliche Kieselsäure (SiO₂) + Tonerde (Al₂O₃) mindestens 1 Gewichtsteil Kalk und Magnesia enthalten.

Der Portlandzement und die Hochofenschlacke müssen fein vermählen im Fabriksbetrieb regelrecht und innig miteinander vermischt werden. Zusätze zu besonderen Zwecken, namentlich zur Regelung der Bindezeit, sind nicht zu entbehren, jedoch in der Höhe von 3% der Gesamtmasse begrenzt, um die Möglichkeit von Zusätzen lediglich zur Gewichtsvermehrung auszuschließen (Deutsche Normen).

Die Abnahme und Erprobung des Eisenportlandzements erfolgt nach jeweiligen »Normen«, die sich von denen des Portlandzements nur hinsichtlich der Begriffsbestimmung und Verpackung unterscheiden. Auch das Anwendungsgebiet des Eisenportlandzements ist jenem des Portlandzements fast gleich.

Spindel.

Zu: Zement.

1	Bei den Abdichtungsarbeiten im Gotthard- und Arlbergtunnel anläßlich der Elektrisierung wurde dem Porti. Z. sog. »Sika« zugesetzt.