Titel: | Ueber die Eigenschaften, Bestandtheile und chemische Verbindung der hydraulischen Mörtel. Eine gekrönte Preisschrift vom Akademiker und Conservator Dr. J. N. Fuchs in München. |
Fundstelle: | Band 49, Jahrgang 1833, Nr. LIII., S. 271 |
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LIII.
Ueber die Eigenschaften, Bestandtheile und
chemische Verbindung der hydraulischen Moͤrtel. Eine gekroͤnte
Preisschrift vom Akademiker und Conservator Dr. J. N. Fuchs in Muͤnchen.
Aus den Natuurkundige Verhandelingen van de Hollandsche
Maatschappy der Wetenschappen te Haarlem XX. Deel Bl.
173–218.
Uebersezt von Dr. C. G. Kaiser in Landshut.
Dr. Fuchs, uͤber den hydraulischen
Moͤrtel.
Die hollaͤndische Société des
Sciences zu Haarlem hat im Jahre 1830 folgende Preisfrage zur Beantwortung
ausgeschrieben:
„Quels sont les caractères, auxquels on
réconnaîtra les Ciments, qui s'endurcissent sous l'eau? Quels
en sont les principes constituans et quelle est la combinaison chimique, qui
s'opère pendant leur solidification?“
Der geistreiche Hr. Verfasser, beruͤhmt als unermuͤdet eifriger
Murforscher durch die Genauigkeit seiner Versuche und Beobachtungen, so wie durch
die Klarheit und Deutlichkeit seiner Abhandlungen, hat die vorstehende Frage,
nachdem Er schon ein Jahr vorher in Erdmann's Journal fuͤr technische und oͤkonomische
Chemie Bd. VI. Heft 1 S. 1–26 und Bd. VI. Heft 2 S. 132–162 eine
hoͤchst interessante Abhandlung uͤber denselben Gegenstand geliefert
haͤtte, binnen 2 1/2 Monaten unter nachstehendem Motto auf eine so
gruͤndliche Weise geloͤst, daß die genannte Gesellschaft bei ihrer
79sten Versammlung am 19. Mai 1832 Ihm den Preis, bestehend in einer goldenen
Medaille, zuerkannt, und die Beantwortung in den oben angefuͤhrten
Verhandlungen in hollaͤndischer Sprache bekannt gemacht hat. Wenn es dem
Uebersezer auch immer erfreulich war, dem deutschen Publikum aus
franzoͤsischen und hollaͤndischen Zeitschriften interessante Notizen
auf dem Gebiete der Chemie etc. mitzutheilen, so ist es demselben beim Empfange der
naturwissenschaftlichen Verhandlungen der Haarlemer Gesellschaft doppelt erfreulich,
daß er der Erste seyn kann, der die lichtvolle Darstellung dieses wichtigen
Gegenstandes, wofuͤr der hochgelehrte Hr. Verfasser, auf welchen Bayern stolz
seyn kann, einst den Dank vieler Nationen genießen wird, auf deutschem Boden
verbreitet, und dadurch Gelegenheit findet. Demselben als seinem hochgeachteten
Lehrer seine innigste Verehrung oͤffentlich auszudruͤken.
Involuta latet in alto veritas.
Das Wort Cement wird nicht immer in derselben Bedeutung
aufgefaßt; bald versteht man darunter das Materiale (den Zuschlag), welches mit dem Kalk den im
Wasser erhaͤrtenden Moͤrtel (hydraulischen oder Wassermoͤrtel)
darstellt, bald bezeichnet man damit diesen Moͤrtel selbst. In dem lezteren
Sinne ist dieses Wort wahrscheinlich in der vorliegenden Preisfrage genommen; ich
werde es aber hier durchgaͤngig in dem ersteren Sinne nehmen und daher unter
Cementen alle diejenigen Substanzen verstehen, welche geeignet sind, mit Kalk ein in
Wasser erhaͤrtendes Product zu bilden, was immer wohl unterschieden werden
muß von seinen Factoren. Da aber das Cement nur Bezug auf diese Art von
Moͤrtel hat, nur dadurch als solches bestimmt und erkannt wird, so ergibt
sich von selbst, daß der hydraulische Moͤrtel den Hauptgegenstand ausmachen
muͤsse von dem, was hier verhandelt werden soll.
Das Erste, was in Betrachtung kommen muß, ist der Proceß des Erhaͤrtens des
hydraulischen Moͤrtels. Obschon hieruͤber sehr viele Versuche gemacht
wurden, so wurde diese Sache doch bis jezt noch nicht in das gehoͤrige Licht
gesezt, und es herrschen uͤber diesen Punkt verschiedene Ansichten. Einige
sind der Meinung, daß das Erhaͤrten bloß eine Wirkung der
Adhaͤsionskraft sey; Andere glauben, daß es auf einer chemischen Anziehung
beruhe, sezen aber Dieses nicht gehoͤrig auseinander, und zeigen nicht
deutlich, welche Substanzen dabei vorzuͤglich wirksam sind, welches die
Umstaͤnde sind, unter denen sie chemisch auf einander wirken, und geben
uͤberhaupt zu erkennen, daß ihnen das Wesentliche von dem ganzen Vorgange
noch verborgen ist. Bisweilen wird so davon gesprochen, daß man glauben
moͤchte, es muͤsse ein eigenthuͤmliches hydraulisches Princip
geben.
In dem Nachfolgenden wird man, wie ich glaube, genuͤgende Beweise finden, daß das Erhaͤrten des hydraulischen Moͤrtels im
Wesentlichen auf einer chemischen Verbindung der Kieselerde und des Kalkes,
welche sich auf dem nassen Wege allmaͤhlich herstellt, beruhe, und daß es
folglich kein Cement ohne Kieselerde geben koͤnne.
Ehevor ich die Beweise fuͤr diesen Saz anfuͤhre, muß ich auf einige der
vorzuͤglichsten, zum Theil schon lange bekannten, zum Theil von mir
ausgemittelten Verhaͤltnisse der Kieselerde aufmerksam machen, welche wohl
beachtet werden muͤssen, wenn man das Verhalten dieser Erde zum Kalk und
ihrer Verbindungen auf nassem Wege gehoͤrig beurtheilen will.
Die Kieselerde spielt in ihren Verbindungen die Rolle
einer Saͤure, und diese werden daher Silicate
genannt. Mit den Basen vereinigt sie sich in mehreren quantitativen
Verhaͤltnissen, und sie hat ein vorzuͤgliches Bestreben, mehrere Basen
zugleich in sich aufzunehmen. Die Zahl der Silicate ist daher sehr groß; es
laͤßt sich da gar
keine Graͤnze bestimmen, und es gibt keine so fixen Saͤttigungspunkte,
wie bei anderen Koͤrpern. Die meisten bekannten Silicate sind auch so
zusammengesezt, daß unter guͤnstigen Umstaͤnden noch basische
Koͤrper in groͤßerem oder geringerem Maße damit in Verbindung treten
koͤnnen.
Von den meisten Silicaten macht die Thonerde einen
wesentlichen Bestandtheil aus, und, obschon diese Erde zu den schwaͤchsten
Vasen gehoͤrt, so bildet sie doch mit der Kieselerde mehrere schwer zu
zersezende Verbindungen, wie uns unter Anderen der Andalusit,
Disthen und mehrere Sorten von Thon beweisen. Besonders auffallend ist, daß
kein Thonerdesilicat in Kali aufgeloͤst werden kann, da doch jede dieser
beiden Erden fuͤr sich darin aufloͤslich ist. Bringt man daher die
Aufloͤsungen beider zusammen, so scheiden sie sich wieder mit einander
vereinigt in Form einer schleimigen Masse ab, und es bleibt in der
Fluͤssigkeit fast gar nichts zuruͤk, wenn nicht die eine oder die
andere in zu großer Quantitaͤt vorhanden war. Dieser Niederschlag ist aber
nicht, wie Guyton Morveau geglaubt hat, eine bloße
Verbindung von Kieselerde und Thonerde, sondern enthaͤlt, wie ich schon bei
einer anderen Gelegenheit gesagt habe, eine betraͤchtliche Quantitaͤt
Kali chemisch gebunden, und naͤhert sich in Hinsicht seiner chemischen
Constitution oft dem Leucit. Wenn ein Thonerdesilicat.
z.B. Porcellanthon, anhaltend mit Kalilauge gekocht wird, so nimmt es ebenfalls viel
Kali in sich auf und verbindet sich chemisch damit. Es hat uͤberhaupt den
Anschein, als ob die Thonerde gleichsam ein Band ausmache, wodurch in den meisten
Faͤllen die uͤbrigen Basen (die Bittererde vielleicht ausgenommen)
kraͤftiger mit der Kieselerde vereinigt werden, als sie sich fuͤr sich
mit ihr verbinden. Da die Thonerde unter gewissen Umstaͤnden sich auch wie
eine schwache Saͤure verhaͤlt und gleichsam ein amphoterischer
Koͤrper ist, so kann man, wenigstens in manchen Faͤllen, das
Thonerdesilicat wie eine Doppelsaͤure betrachten, d.h. mit staͤrkerer
Aciditaͤt begabt, als jeder dieser beiden Erden fuͤr sich
eigenthuͤmlich ist. Daher geben auch die Silicate, welche Thonerde enthalten,
bessere Cemente ab, als diejenigen, welche davon frei sind, wenn auch in beiden
Faͤllen die Kieselerde gleich gut aufgeschlossen ist, wovon sogleich die Rede
seyn wird.
Was die Verwandtschaftsordnung anbelangt, in welcher die Basen in Bezug auf die
Kieselerde stehen, so laͤßt sich darauf nicht aus der Ordnung schließen,
welche die meisten Basen, gegen die anderen Sauren betrachtet, beobachten; denn es
kann beinahe als ausgemacht angenommen werden, daß z.B. der Kalk den Alkalien und
die Bittererde dem Kalk in der Verwandtschaft zur Kieselerde vorgeht. Ueberhaupt hat
diese Erde ein von den meisten anderen Koͤrpern abweichendes Verhalten; das Auffallendste
aber ist, daß diese schwach Saͤure aus vielen ihrer Verbindungen durch die
staͤrksten Saͤuren nicht abgeschieden werden kann. Der Grund hievon
kann in nichts Anderem liegen, als in der verschiedenen Cohaͤrenz, welcher
die Kieselerde faͤhig ist, und die sie in verschiedenen Graden auf ihre
Verbindungen uͤbertragt, so daß mehrere derselben von den Saͤuren gar
nicht, einige schwach, und manche stark angegriffen werden, und gewisse dadurch
sogar vollkommen zersezt werden koͤnnen, wobei wieder der Unterschied Statt
findet, daß sich die Kieselerde aus einigen pulverfoͤrmig oder schleimartig,
aus anderen als eine steife Gallerte abscheidet, nachdem sie vorher selbst in die
Aufloͤsung uͤbergegangen war.
Diejenigen Silicate, welche mit Sauren geradezu keine Gallert bilden, werden in
diesen Zustand versezt, wenn sie mit einem feuerbestaͤndigen Alkali oder
Baryt gehoͤrig gegluͤht oder geschmolzen werden. Durch diese
Operation, welche man ganz schiklich das Ausschließen
nennt, wird ein Theil des Aufschließungsmittels mit den Silicat, oder vielmehr mit
der Kieselerde des Silicates in Verbindung gebracht, und ein neues Product gebildet;
wobei zugleich die Cohaͤrenz derselben so geschwaͤcht wird, daß sich
das Ganze, die Kieselerde mit den vorhandenen Basen, in den geeigneten
Saͤuren aufloͤst, und wenn die Fluͤssigkeit nicht zu sehr
verduͤnnt ist, eine steife zitternd Gallerte bildet. Das Naͤmliche,
was die Chemiker aus guten Gruͤnden gewoͤhnlich nur mit den
angefuͤhrten Aufschließungsmitteln zu erreichen suchen, kann man auch durch
andere basische Koͤrper bezweken und insbesondere eignet sich dazu der Kalk,
wodurch die Silicate in gehoͤriger Hize eben so gut aufgeschlossen werden,
als durch die Alkalien und den Baryt, so daß sie dann ebenfalls mit Saͤuren
gelatiniren. Auf aͤhnliche Weise wirkt auch das Eisenoxyd und die Bittererde, und wenn auch
dadurch nicht alle Silicate in den Zustand versezt werden, daß sie mit
Saͤuren eine Gallerte bilden, so wird die Cohaͤrenz der Kieselerde
doch so geschwaͤcht, daß sie dem leicht durch Sauren zersezt werden
koͤnnen.
Es ist nicht nothwendig, allen Silicaten einen Zuschlag zu geben, um sie
aufzuschließen; ich habe schon vor mehreren Jahren die Entdekung gemacht, daß
mehrere, welche geradezu von den Saͤuren nur schwach oder gar nicht
angegriffen werden, durch Gluͤhen oder Schmelzen sich so veraͤndern, daß sie dann mit Saͤuren eine ausgezeichnete Gallerte bilden, und
durch dieselben vollkommen zersezt werden. Dazu gehoͤren z.B. der Zoisit, Pistacit (Epidot),
Vesuvian, der edle und gemeine Granat, der Prehnit etc. Viele andere, wie der Glimmer, die
Hornblende, der Turmalin, mehrere Sorten von Thon etc. werden zwar nach dem
Gluͤhen in den
Saͤuren nicht aufloͤslich, aber doch viel staͤrker von ihnen
angegriffen und groͤßten Theils zersezt.
Die Cohaͤrenz der Kieselerde in den Silicaten wird also
auch durch das Gluͤhen oder Schmelzen fuͤr sich
geschwaͤcht, und so wie dann auf sie die Sauren leichter einwirken,
so muͤssen sie auch anderen chemischen Agentien zugaͤnglicher
werden.Man koͤnnte vielleicht auch annehmen, daß die Kieselerde im Feuer eine
aͤhnliche Veraͤnderung erleide, wie die Phosphorsaͤure,
welche in Pyrophosphorsaͤure umgewandelt wird.Anmerk. d. Verf. Dieses ist in Bezug auf den hydraulischen Moͤrtel von großer
Wichtigkeit.
Noch weit wichtiger aber ist das, daß der Kalk auf nassem Wege
auf sehr viele Silicate, besonders auf die gegluͤhten und mehrere
geschmolzene fast eben so wirkt, wie auf trokenem Wege.
Dieses geht unwiderleglich daraus hervor, daß solche Silicate, welche fuͤr
sich mit Sauren keine Gallerte geben, wenn sie mit Kalk gemengt laͤngere Zeit
hindurch unter Wasser liegen, dann mit Saͤuren ebenso ausgezeichnet
gelatiniren, wie wenn sie mit Kalk im Feuer waͤren behandelt worden. Darin
liegt der Beweis fuͤr meinen vorhin aufgestellten Saz; auf diesem Processe,
den ich wegen seiner Aehnlichkeit mit der Cementation auf trokenem Wege nasse Cementation nennen will, beruht das Erhaͤrten des hydraulischen Moͤrtels.
Aus dem Erhaͤrten laͤßt sich daher auch umgekehrt auf die gegenseitige
chemische Einwirkung des Kalkes und der Sillicate schließen, denn Beides steht in
nothwendiger Verbindung, wie Ursache und Wirkung.
Wenn ein Silicat schon, bevor es der nassen Cementation mit Kalk unterworfen worden,
mit Saͤuren eine Gallerte bildet, so kann man dann nur aus dem
Erhaͤrten der Masse abnehmen, daß darin ein chemischer Proceß Statt findet,
was auch vollkommen genuͤgt, weil bei den uͤbrigen Silicaten das
Erhaͤrten mit Kalk und das Gelatiniren stets zugleich Statt hat. Indessen
werde ich, um in dieser Hinsicht gar keinem Zweifel Raum zu lassen, in der Folge
doch noch ein anderes, fuͤr die chemische Einwirkung des Kalkes auf die
Kiesels eck und Silicate auf nassem Wege sprechendes Factum darlegen.
Ueberhaupt werde ich noch Manches in Bezug auf diesen Proceß in ein besseres Licht
sezen, wenn ich von den einzelnen Versuchen sprechen werde, welche ich
hieruͤber angestellt habe. Zuvor noch Folgendes im Allgemeinen
daruͤber:
Wenn die Versuche gelingen sollen, so ist vor Allem nothwendig, daß die Silicate oder Cemente zu einem feinen Pulver zerrieben
werden. Auf grobes Pulver, was dem Kalk nur wenige
Beruͤhrungspunkte darbietet, wirkt es nur aͤußerst langsam und
schwach, so daß man leicht auf die Vermuthung kommen koͤnnte, daß gar keine
Einwirkung Statt faͤnde. Ich habe daher, um ganz sicher zu gehen, die meisten
Koͤrper zu diesen Versuchen durch Schlammen in das feinste Pulver verwandelt.
Dabei erlangte ich den Vortheil, daß ich fast immer nach wenigen Tagen schon sehen
koͤnnte, ob ein guͤnstiges oder unguͤnstiges Resultat zu
erwarten war. Um den Proceß zu beschleunigen, sezte ich auch bisweilen die mit Kalk
gut gemengten und in das Wasser versenkten Proben einer gelinden
Digestionswaͤrme aus.
Auf vier bis fuͤnf Theile Cement wurde gewoͤhnlich ein Theil Kalk, in
trokenem Zustande gewogen, genommen. Dieser muß vollkommen geloͤscht seyn,
wenn die Probe sogleich unter Wasser gut stehen soll.
Zum Anmachen der Proben wird nur so viel Wasser genommen, daß sie einen ziemlich
steifen Teig bilden, welcher mit einem Pistill oder mit der Hand gut durchgearbeitet
werden muß. Wenn aber zu viel Wasser hinzugekommen ist, so muß man den Ueberfluß
mittelst eines absorbirenden Koͤrpers wieder zu entfernen trachten, und dabei
die Masse gut zusammen druͤken; denn je naͤher die Theile einander gebracht werden, desto
schneller und kraͤftiger wirken sie auf einander ein. Bei
uͤbrigens ganz gleichen Umstaͤnden bleibt diejenige Masse, auf welche
kein Druk ausgeuͤbt wird, stets weit hinter derjenigen zuruͤk, welche
comprimirt wird. Ein auffallender Unterschied ist auch dann schon zu bemerken, wenn
die Masse, bevor sie in das Wasser gebracht wird, nur einige Tage in feuchtem
Zustande unter einer Presse gelegen hat. Dadurch koͤnnen auch mit Cementen,
welche nur schwach anziehen, gute Resultate erzielt werden. Dieser Umstand kommt
sehr in Anschlag, wenn mit hydraulischem Moͤrtel Mauern aufgefuͤhrt
werden, wobei er durch den Druk der Bausteine zusammengedruͤkt und zu einem
bedeutenden Grab von Haͤrte gebracht wird, wenn er auch nicht von bester
Qualitaͤt ist. Auch ein sehr schwacher Druk vermehrt die Consistenz schon
merklich, was ich daraus schließe, weil meine frei in Wasser liegenden Proben an den
unteren Theilen harter wurden, als an den oberen. Der mit gebranntem Dolomit
bereitete Wassermoͤrtel erlangt durch Compression eine ungewoͤhnliche
Harte, so daß man daraus sehr gute Steine verfertigen koͤnnte.
Wenn man dieses Alles beobachtet, so ist es in den meisten Faͤllen nicht
noͤthig, die Masse in ein Gefaͤß hineinzudruͤken, sondern man
kann ihr eine beliebige Form geben, und sie frei in das Wasser legen. Mir ist selten eine Probe
zerfallen, wenn ich es auch mit einem sehr langsam anziehenden Cemente zu thun
hatte.
Nach Verlauf eines Monates ist der Proceß gewoͤhnlich schon so weit
vorgeruͤkt, daß die Masse eine betraͤchtliche Consistenz erhalten hat,
und mit Salzsaͤure eine Gallerte bildet, wobei man jedoch nicht erwarten
darf, daß sich Alles in der Saͤure aufloͤse. Um die Gallerte deutlich
zu bekommen, muß man die Masse pulverisiren, mit maͤßig verduͤnnter
Salzsaͤure uͤbergießen, einige Minuten unter bestaͤndigem
Umruͤhren gelinde erwaͤrmen und dann in einem offenen Gefaͤße
eine Zeit lang ruhig stehen lassen. Sie zeigt sich manchmal erst am zweiten oder
dritten Tage, so daß man das Gefaͤß umkehren kann, ohne daß etwas
herauslaͤuft.
Die wenigsten natuͤrlichen Silicate sind, mit
Ausnaͤhme einiger vulkanischen Producte, so beschaffen, daß der Kalk auf
nassem Wege ohne weitere Behandlung darauf einwirken kann; sie muͤssen
fast alle durch das Feuer und einige sogar zugleich mit etwas Kalk
aufgeschlossen werden, wenn man je ein gutes Resultat erhalten will. Selbst
die meisten derjenigen Silicate, welche fuͤr sich gekannt Cemente abgeben,
werden durch Aufschließen mit etwas Kalk noch besser. – Bei einigen ist ein
gelindes Gluͤhen schon hinreichend; andere aber muͤssen sehr stark
gegluͤht und manche sogar geschmolzen werden. Starkes Gluͤhen fand ich
fast nie nachteilig; man soll es aber doch nicht anwenden, wenn es nicht
unumgaͤnglich nothwendig ist, weil dadurch die Koͤrper zu compact
werden, und sich dann nur mit Schwierigkeit in ein feines Pulver verwandeln lassen.
Uebrigens ist es ganz gleichguͤltig, ob diese Koͤrper mit oder ohne
Zutritt der Luft gegluͤht werden, wenn man sie nachher nur stets sein
pulverisirt. Es haben zwar einige behauptet, daß dieß einen wesentlichen Unterschied
ausmache, und daß die beim Zutritte der Luft gegluͤhten Cemente viel besser
seyen, als die in verschlossenen Raͤumen gegluͤhten; allein sie haben
dieselben im ersten Falle ohne Zweifel bloß schwaͤcher gegluͤht als im
zweiten, und auf das Zerreiben der stark gegluͤhten nicht die noͤthige
Sorgfalt verwendet. Am sorgfaͤltigsten muͤssen die geschmolzenen oder
verglasten Koͤrper zerrieben werden; sie ziehen auch dann in der Regel mit
Kalk nur langsam an, geben. aber gar oft viel haͤrtere Producte als die
uͤbrigen nicht geschmolzenen.
Auf diesen Proceß hat auch, abgesehen von der Cohaͤrenz der Kieselerde, die
chemische Constitution der Silicate einen großen Einfluß, und es kommt viel auf die
Quantitaͤt und Qualitaͤt der Basen an, mit welchen die Kieselerde
verbunden ist. Ich mußte daher meinen Versuchen eine große Ausdehnung geben, und
dabei insbesondere auf
solche Stoffe Ruͤksicht nehmen, welche am oͤftesten als Bestandtheile
derjenigen Koͤrper vorkommen, die gewoͤhnlich als Cemente zum
hydraulischen Moͤrtel in Anwendung gebracht werden. Es duͤrfte auch
nicht uͤbersehen werden, daß der Kalk nicht selten mit fremdartigen!
Substanzen gemengt ist, wodurch ebenfalls die Resultate modificirt werden
koͤnnen.
Nun will ich die Versuche anfuͤhren, welche das bisher Vorgetragene
bestaͤtigen, und daruͤber, wie ich glaube, noch mehr Licht verbreiten
werden.
Da die Kieselerde und der Kalk die beiden Hauptfactoren des hydraulischen
Moͤrtels sind, so muß es vor Allem interessiren, das gegenseitige
Verhalten dieser beiden Koͤrper auf nassem Wege kennen zu lernen. Das, was
ich schon oben von der Cohaͤrenz der Kieselerde gesagt habe,
bestaͤtigt sich hier auf eine sehr auffallende Weise, und es zeigt sich
deutlich, daß die chemisch zubereitete Kieselerde, wie
man sie bei Analysirung der Silicate, oder durch Praͤcipitation aus dem
Kieselkali mit Salmiak nach dem gehoͤrigen Aussuͤßen und Troknen in
Form eines hoͤchst feinen Pulvers erhaͤlt, sehr verschieden ist von
der des reinen Quarzes oder Bergkrystalles, wenn dieser
durch Reiben und Schlammen auch in das feinste Pulver
verwandelt worden ist.Der Unterschied zwischen der chemisch praͤparirten Kieselerde und im
Quarzpulver gibt sich auch dadurch kund, das jene nach dem Ausgluͤhen
schnell 18–20 Procent Wasser aus der Luft anzieht, dieses aber keines
aufnimmt; – ferner daß jene sich schon bei der gewoͤhnlichen
Temperatur in Kali aufloͤst, dieses zuvor damit geschmolzen werden
muß. Anmerk. d. Verf. Auf dieses Pulver wirkt der Kalk nicht im Mindesten ein, waͤhrend er
sich mit jener zu einem sehr consistenten Product verbindet, welches mit
Salzsaͤure eine ausgezeichnete Gallerte bildet. Man erhaͤlt dasselbe,
wenn man einen Theil Kalk mit zwei Theilen Kieselerde gut mengt und die Masse vier
bis fuͤnf Wochen lang im Wasser liegen laͤßt.
Auffallend verschieden von dem Quarz verhaͤlt sich der Opal, welcher nichts Anderes als Kieselerde mit etwas Wasser ist, aber
eine viel geringere Cohaͤrenz besizt, als der Quarz, und sich daher schon bei
gewoͤhnlicher Temperatur langsam in Kalilauge aufloͤst.Siehe die geistreiche Abhandlung des Hrn. Verfassers „uͤber den Opal und den Zustand der
Gestaltlosigkeit (Amorphismus) fester Koͤrper“ in Schweigger-Seidel neuem Jahrb. der Chem.
und Ph. Bd. VII. Heft 7 und 8 S. 418–434; oder in den bayerischen
Annalen 1833 No. 51, S. 345–351.Anmerk. d. Uebers. Er zieht zwar mit Kalk langsamer unter Wasser an, gibt aber zulezt ein
merklich konsistenteres Product als die chemisch praͤparirte Kieselerde, was
ebenfalls die Eigenschaft zu gelatiniren besizt.
Da der Quarz bloß seiner Cohaͤrenz wegen auf nassem Wege so sehr dem Kalk widersteht, so
kann man ihm dadurch beikommen, daß man ihn zuerst mit etwas Kalk im Feuer
aufschließt, und erst dann, indem man ihm noch etwas Kalk zugesezt, im Wasser
behandelt. Auf diese Weise erhielt ich auch wirklich eines der besten Producte dem
wenig andere gleich gekommen sind. Ich habe dazu drei Theile fein pulverisirten
Quarz und einen Theil Kalk gemengt, und vor dem Geblaͤse einer so starken
Hize ausgesezt, daß die Theile anfingen zusammenzusintern und sich zu verglasen.
Diese Masse wurde wieder sehr sein zerrieben, und mit Kalk im Verhaͤltniß = 6
: 1 gemengt und unter Wasser gebracht.
Obwohl sie anfangs nur langsam anzog, so war sie doch nach Verlauf von fuͤnf
Monaten so hart geworden, daß sie beinahe dem Marmor gleichkam. Ein anderer Versuch,
wobei die Masse keinem so hohen Hizgrade ausgesezt worden war, so daß die Theile nur
schwach zusammenballen, hat mir bei weitem kein so gutes Resultat gegeben; denn die
Probe war, nachdem sie fuͤnf Monate lang im Wasser gelegen haͤtte,
kaum merklich haͤrter als Gyps (Alabaster).
Der mit Kalk gehoͤrig aufgeschlossene Quarz koͤnnte demnach ein sehr
gutes Cement abgeben zur Verfertigung von allerlei Gegenstaͤnden der Kunst
und der Zierde; denn diese Masse ist weiß, sehr compact und haͤlt sich gut in
der Luft, was mit derjenigen, welche die chemisch praͤparirte Kieselerde
gibt, nicht der Fall ist.
Man koͤnnte vielleicht dem Quarz etwas mehr Kalk zusezen, als ich angegeben
habe; allein man muß sich doch sehr in Acht nehmen, daß ein gewisses Maß nicht
uͤberschritten wird, weil die Kieselerde, wenn sie vor der nassen Cementation
zu viel Kalk aufgenommen hat, dann mit diesem im Wasser nicht mehr gut bindet.
Dieses bewies mir sehr augenfaͤllig der Wollastonit (Tafelspath), welcher aus 2 Atomen Kieselerde und 1 Atom Kalk
besteht.Procentgehalt = Kieselerde 52, Kalkerde 48. Dieses Silicat, dessen Kieselerde schon voraus so aufgeschlossen ist, daß es
mit Saͤuren eine Gallerte bildet, bindet mit Kalk auf nassem Wege gar nicht.
Wird es geschmolzen, wodurch die Eigenschaft zu gelatiniren bei demselben noch mehr
erhoͤht wird, so verhalt es sich merklich besser, liefert aber doch kein sehr
gutes Product. Die Kieselerde scheint demnach auf nassem Wege nicht gern mehr Kalk
aufnehmen zu wollen, als im Wollastonit damit verbunden ist.
Etwas Anderes ist es, wenn ein Theil des Kalkes durch Thonerde ersezt wird. Es kann
dann selbst verhaͤltnißmaͤßig weniger Kieselerde vorhanden seyn, ohne
daß der Koͤrper aufhoͤrt als Cement zu dienen. Einen Beleg dazu gibt
uns unter anderen der Prehnit.
Dieser enthaͤlt in 100 Theilen 44 Kieselerde, 27,2 Kalk, 24,5 Thonerde und 4,3
Wasser, und ist daher beinahe ein neutrales Silicat. Den Saͤuren widersteht
er hartnaͤkig; wenn er aber stark gegluͤht oder geschmolzen worden
ist, so loͤst er sich vollkommen in Salzsaͤure auf und bildet eine
Gallerte. Mit Kalk erhaͤrtet er dann stark im Wasser, zieht aber damit fast
gar nicht an, wenn er nicht zuvor durchs Feuer gegangen ist. –
Wenn das Verhaͤltniß der Kieselerde groͤßer ist als im Prehnit und ihre
Cohaͤrenz einen gewissen Punkt nicht uͤbersteigt, so faͤllt das
Resultat noch guͤnstiger aus, wie mir der Desmin
(Stilbit) bewies, welcher auch im ungebrannten Zustande ein gutes Cement abgibt.
Der Feldspath muͤßte seiner chemischen Constitution
gemaͤß zu den besten Cementen gehoͤren, wenn er kein so
cohaͤrenter Koͤrper waͤre;Er wird selbst von der Schwefelsaͤure in der Siedhize nicht merklich
angegriffen.Anmerk. d. Verf. so aber steht er auf der niedrigsten Stufe. Daß jedoch der Kalk nicht ohne
alle Wirkung auf ihn ist, ersah ich daraus, daß er damit doch in Zeit von 10 Monaten
beinahe die Consistenz des Gypses angenommen haͤtte, und mit
Salzsaͤure eine Gallerte bildete, was mich wirklich sehr uͤberraschte.
Wird er geschmolzen, so bindet er weit schneller und starker mit Kalk und kann zu
den Cementen von mittlerer Guͤte gerechnet werden. Wollte man ihn noch mehr
verbessern, so muͤßte man ihn wie den Quarz mit etwas Kalk im Feuer
aufschließen.
Fast eben so wie der geschmolzene Feldspath verhaͤlt sich der Pechstein und der Bimsstein,
und da der leztere sich um so wirksamer zeigt, je feiner er zerrieben wird, so
widerlegt sich dadurch von selbst die Meinung derjenigen, welche die
Porositaͤt der Cemente als vorzuͤglich wirksam beim Erhaͤrten
des hydraulischen Moͤrtels betrachten.
Das gemeine Glas uͤbertrifft die ebengenannten
Koͤrper noch etwas an Guͤte; es zieht zwar langsam an, gibt aber
zulezt ein Product, welches dem Marmor an Harte beinahe gleichkommt. Da jedoch das
Glas weder in Hinsicht der Cohaͤrenz noch der chemischen Constitution immer
gleich ist, so will ich hiemit nicht behauptet haben, daß jede Sorte das
naͤmliche Resultat geben werde, welches ich erhalten habe.
Da die Thonerde fast von allen denjenigen Koͤrpern,
welche beim Bauwesen als Cemente in Anwendung kommen, einen wesentlichen
Bestandtheil ausmacht, so mußte ich auf sie ein besonderes Augenmerk richten. Daß
sie in betraͤchtlicher Menge vorhanden seyn kann, ohne zu schaden, ist schon vorhin
dargethan worden; aber es ist noch ausfindig zu machen, ob die reine Thonerde mit dem Kalk auf nassem Wege sich chemisch verbinde und
damit erhaͤrte, und wie sich die Silicate verhalten, worin sie in sehr großer
Menge oder mehr als die Kieselerde angetroffen wird.
Die reine Thonerde geht mit den feuerbestaͤndigen
Alkalien auf nassem Wege Verbindungen ein, was allerdings zu dem Schlusse
berechtigen kann, daß sie sich auf aͤhnliche Weise zum Kalk verhalten
muͤsse. Allein ich habe es bis jezt noch nicht so gefunden; wenigstens
laͤßt sich nach meinen bisherigen Erfahrungen mit dieser Erde und dem Kalk
kein im Wasser erhaͤrtendes Product darstellen.
Von den wenigen Silicaten, welche die Thonerde vorwaltend uͤber die Kieselerde
enthalten, waͤhlte ich den Disthen (Cyanit),
welcher aus 1 Atom Kieselerde und 2 Atomen Thonerde besteht. Las unter Wasser
gebrachte Gemenge von diesem Minerale und Kalk fand ich nach 4 Monaten noch so
weich, wie es anfangs war; ich gab daher nach Verlauf dieser Zeit die Hoffnung auf,
mit diesem Koͤrper ein erhaͤrtendes Product zu erhalten. Da jedoch die
Cohaͤrenz desselben auch Ursache seines Widerstandes gegen den Kalk auf
nassem Wege seyn koͤnnte, so beschloß ich ihn mit etwas Kalk im Feuer
aufzuschließen und dann wieder der nassen Cementation zu unterwerfen. Auf 5 Theile
Disthen nahm ich 1 Theil Kalk und ließ ein sehr starkes und anhaltendes Feuer darauf
wirken. Die Masse kam zusammengebaken aus dem Feuer, und koͤnnte nur mit
Muͤhe zu einem feinen Pulver zerrieben werden. Fuͤnf Theile dieses
Pulvers gaben nun mit 1 Theil. Kalk unter Wasser ein Product von
mittelmaͤßiger Consistenz. Daraus geht so viel hervor, daß ein Uebermaß von
Thonerde fuͤr die nasse Cementation eher etwas nachtheilig als vortheilhaft
ist. Uebrigens kommt dieses Verhaͤltniß der Kiesel- und Thonerde
ohnehin aͤußerst selten vor, und in allen den Koͤrpern, welche als
Cemente gebraucht werden, waltet mehr oder weniger die Kieselerde vor, und ein
solches Gemisch von Kiesel- und Thonerde, worin jene vorwaltet, fand ich
immer besser als Kieselerde allein, wenn sie sich auch vollkommen in dem Zustande
befindet, daß sie dem Kalk auf nassem Wege zugaͤnglich ist. Dazu
gehoͤrt vorzuͤglich der Thon, der Traß, die Puzzolana etc.,
woruͤber ich Einiges sagen muß.
Die unter dem Namen Thon begriffenen Mineralsubstanzen
sind bekanntlich von sehr verschiedener chemischer Constitution; Kieselerde und
Thonerde sind die stets darin sich einfindenden Bestandtheile, und zwar in
verschiedenem quantitativen Verhaͤltnisse, jedoch so, daß meines Wissens nie
die Thonerde uͤber die Kieselerde vorwaltet. Die leztere uͤberwiegt
die erstere manchmal so sehr, daß der Thon bloß als ein feines mit etwas Thonerde
verunreinigtes Quarzpulver betrachtet werden kann. Er ist nicht ganz frei von
Eisenoxyd und fuͤhrt nicht selten kohlensauren Kalk und kohlensaures
Eisenoxydul etc. mit sich. Es kann daher auch nicht jede Sorte gleich gut zum
hydraulischen Moͤrtel seyn; mir ist aber noch keine unter die Haͤnde
gekommen, welche dazu ganz untauglich waͤre, oder nicht durch schikliche
Behandlung in ein brauchbares Cement haͤtte verwandelt werden koͤnnen.
Fast aller Thon muß zu diesem Zwek mehr oder weniger stark, mancher selbst bis zur
anfangenden Verglasung gegluͤht werden; und demjenigen, welcher ein großes
Uebermaß von Kieselerde enthaͤlt und gleichsam ein zermalmter Quarz ist, muß
man zugleich etwas Kalk zusezen, um ihn aufzuschließen. Man hat zwar die Ansicht aufgestellt, daß der Thon und
andere Silicate, wenn damit Kalk auf trokenem Wege verbunden worden, im Wasser
dadurch hart werden, daß sie Krystallisationswasser aufnehmen. Allein diese Ansicht
wird dadurch widerlegt, daß von den natuͤrlichen wasserhaltigen Silicaten
– den sogenannten Zeolithen – keines nach
dem Ausgluͤhen sein Krystallisationswasser wieder aufnimmt, noch weniger
unter Wasser hart wird. Hievon uͤberzeugte ich mich durch mehrere Versuche,
welche ich mit diesen Mineralien angestellt habe. Es enthaͤlt allerdings
jeder erhaͤrtete Wassermoͤrtel chemisch gebundenes Wasser, allein
dieses wird von ihm stets nur gleichzeitig mit dem Kalk waͤhrend des
Cementations-Processes aufgenommen, worauf sich lediglich das
Erhaͤrten gruͤndet. Uebrigens bliebe es bei dieser Ansicht
unerklaͤrt, warum fuͤr sich (ohne Kalk) gebrannter Thon mit Kalk im
Wasser erhaͤrtet, – warum er (so wie auch andere Silicate) nachher mit
Saͤuren eine Gallerte bildet, – warum waͤhrend des
Erhaͤrtens die in den Cementen vorhandenen Alkalien zum Theil freigemacht
werden, – warum die mit Kalk oder anderen Vasen bis auf einen gewissen Punkt
gesaͤttigte Kieselerde mit Kalk unter Wasser nur noch schwach oder gar nicht
mehr anzieht etc.
Es wuͤrde zu weitlaͤuftig und von keinem Nuzen seyn, wenn ich von allen
den Versuchen sprechen wollte, welche ich mit verschiedenen Sorten von Thon gemacht
habe; ich fuͤhre daher nur folgende als Beispiele an:
Ein Porcellanthon (Porcellanerde), dessen Bestandtheile
bloß Kiesel- und Thonerde waren im Verhaͤltnisse von 14:11, gab,
gelinde gegluͤht, ein vortreffliches Cement, und der damit gebildete
hydraulische Moͤrtel gab mit Salzsaͤure eine ausgezeichnete Gallerte.
Im ungebrannten Zustande erhaͤrtete er mit Kalk nur wenig, erlangte aber doch
die Eigenschaft mit Saͤuren zu gelatiniren.
Ein sehr fetter und feuerfester Thon, worin sich Kiesel,
und Thonerde ungefaͤhr im Verhaͤltnisse = 2 : 1 nebst etwas Eisenoxyd
fanden, wurde durch gelindes Gluͤhen in ein Cement von vorzuͤglicher
Guͤte verwandelt, welches einen hydraulischen Moͤrtel lieferte, der
nach 5 Wochen nur mit Muͤhe schwache Eindruͤke vom Fingernagel annahm.
Dieser Moͤrtel gelatinirte ebenfalls mit Sauren. Es schadete diesem Thon auch
nicht, wenn er sehr stark gebrannt wurde.
Eine Sorte von Thon, die viel Eisenoxyd enthielt, und eine gelbe Farbe haͤtte,
mußte bis zur anfangenden Verschlakung gegluͤht werden, um die Eigenschaft zu
erlangen, mit Kalk im Wasser zu binden. Darauf werde ich nachher wieder
zuruͤkkommen.
Der Traß und die Puzzolana sind laͤngst als gute
Cemente bekannt, und seit undenklichen Zeiten mit Vortheil zum Wasserbau verwendet
worden. Zu diesem Zwek hat man sie oft in weit von ihrer Lagerstaͤtte
entfernte Gegenden verfahren, weil man glaubte, daß in diesen nichts Aehnliches zu
finden waͤre. Man hat sie gleichsam fuͤr, dem Schoͤße der Erde
entstiegene, Wunderdinge angesehen, und sich, ich weiß nicht was fuͤr,
sonderbare Vorstellungen von ihrem inneren Wesen gemacht. Gegenwaͤrtig, da
wir wissen, woraus diese Koͤrper bestehen, da wir von den Modificationen,
welche die Silicate, zu denen sie gehoͤren, im Feuer erleiden, Kenntniß
haben, und uns nicht mehr verborgen ist, was beim Erhaͤrten des hydraulischen
Moͤrtels vorgeht, – haben diese natuͤrlichen Feuerproducte auch
nichts Raͤthselhaftes fuͤr uns, und wir sind im Stande, sie vollkommen
durch andere Koͤrper zu ersezen. Da sie, wie die Thone, denen sie
uͤberhaupt sehr aͤhnlich sind, verschiedene chemische Constitution
haben, und nicht auf alle gleich starkes Feuer gewirkt hat, so koͤnnen sie
auch nicht ein ganz gleiches Verhalten zum Kalk haben. Diejenigen, welche lange dem
Einfluß der Atmosphaͤrilien ausgesezt waren, konnten auch wieder eine
ruͤkgaͤngige Veraͤnderung erlitten, und die ihnen durch das
unterirdische Feuer ertheilten Eigenschaften zum Theil wieder verloren haben; diese
werden sich daher auch durch Ausgluͤhen als Cemente um Vieles verbessern
lassen. Ich habe nicht versaͤumt, auch mit diesen Koͤrpern Versuche
anzustellen, welche mir das bestaͤtigten, was laͤngst von ihnen
bekannt ist; und da ich mich uͤber den Proceß des Erhaͤrtens schon
hinlaͤnglich erklaͤrt habe, so halte ich es fuͤr
unnoͤthig, hier laͤnger zu verweilen.
Ich habe bisher bloß von den Hauptagentien bei diesem Processe gesprochen, und alle
anderen Dinge, die dabei noch in's Spiel kommen, außer Acht gelassen; es
muͤssen nun auch noch diese, um feine Luͤke zu lassen, zur Sprache
gebracht werden. Dazu gehoͤren Eisenoxyd, Titanoxyd, Bittererde, Alkalien,
Schwefelsaͤure, Krystallisationswasser und Kohlensaͤure.
Ueber das Eisenoxyd als Agens beim hydraulischen
Moͤrtel ist sehr verschieden geurtheilt worden. Einige haben es fuͤr
die conditio eine qua non
betrachtet; Andere Haben es fuͤr indifferent oder gar fuͤr nachtheilig
angesehen. Die Wahrheit liegt in der Mitte, wie ich glaube darthun zu
koͤnnen. Keines der Eisenoxyde – das Oxydul, das Oxyd und
Oxyd-Oxydul – wirkt auf nassem Wege chemisch auf die Kieselerde oder
den Kalk ein, wie ich mich durch eigens deßhalb angestellte Versuche
uͤberzeugt habe. Auf trokenem Wege verbindet sich aber damit die Kieselerde
und wird dadurch so aufgeschlossen, daß sie mit Saͤuren eine Gallerte bildet;
und in diesem Zustande habe ich sie auch in manchen Eisenschlaken angetroffen. So ist sie ebenfalls im Lievrit enthalten – naͤmlich aufgeschlossen durch
Eisenoxydul, zum Theil aber auch durch Kalk. Im edlen
Granat (Almandin) bewirke das Eisenoxyd nebst einer Portion Thonerde, daß
er nach dem Schmelzen fuͤr sich in Salzsaͤure sich vollkommen
aufloͤst und damit gelatinirt, was im gemeinen
gruͤnen Granat ebenso der Kalk bewirkt. Hieraus – und wenn
man zugleich das oben schon Gesagte in Erwaͤgung zieht – laͤßt
sich leicht beurtheilen, was fuͤr eine Rolle das Eisenoxyd im Cemente spielt,
und was es fuͤr einen Einfluß auf den hydraulischen Kalk haben koͤnne.
Es schließt naͤmlich die Kieselerde auf wie andere Basen, oder haͤlt
sie, um mich so auszudruͤken, offen, so daß sie dem Kalk auf nassem Wege
zugaͤnglich wird. Es darf aber doch ein gewisses Maß nicht
uͤbersteigen, und nicht in so großer Menge vorhanden seyn, wie es z.B. im Lievrit enthalten ist, der aus 32,2 Kieselerde, 56,5
Eisenoxydul und 11,3 Kalk besteht. Dieses Silicat gibt auch, wenn es geschmolzen
wird, kein gutes Cement ab. Eben dasselbe gilt von den Eisenschlaken, welche sehr
viel Eisenoxyd enthalten. Diejenigen aber, worin die Kieselerde vorwaltend ist, sind
sehr gute Cemente, besonders wenn sie wenig oder gar keinen Kalk enthalten. Hiebei
muß ich erinnern, daß sich die Kieselerde immer lieber mit zwei oder mehreren Basen
verbindet, als mit einer, und lieber noch von einer anderen etwas aufnimmt, als von
derjenigen, mit welcher sie schon verbunden und bis auf einen gewissen Punkt
gesaͤttigt ist. Es ist daher nicht gleichguͤltig, ob im Cemente mit
einer gewissen Quantitaͤt Kieselerde ein gewisses Quantum Kalk oder statt
desselben ein aͤquivalenter Antheil Eisenoxyd verbunden ist. Im ersteren
Falle wird die Verbindung ein minder gutes Cement abgeben, als im zweiten, wobei
jedoch das Quantitaͤtsverhaͤltniß wohl zu beruͤksichtigen ist.
Wuͤrde man z.B. dem Kalk des Wollastonits
Eisenoxyd substituiren,
so wuͤrde er ohne Zweifel in ein gutes Cement verwandelt werden.
Sind Eisenoxyd und Thonerde zugleich vorhanden und in einem solchen
Verhaͤltnisse, daß die Kieselerde das Uebergewicht uͤber beide bleibt,
so ist das Gemisch stets geeignet bei gehoͤriger Behandlung ein gutes Cement
zu geben. Dieses beweisen mir mehrere sehr eisenhaltige Thonsorten und absichtlich
gemachte Gemenge von feuerfestem Thone und Eisenoxyd, welche, gehoͤrig
gebrannt und mit Kalk angemacht, fast ohne Ausnahme einen hydraulischen
Moͤrtel lieferten, der nichts zu wuͤnschen uͤbrig ließ.
– In Betreff der eisenhaltigen Thone ist noch zu bemerken, daß das Eisenoxyd
groͤßten Theils nicht chemisch gebunden, sondern bloß eingemengt ist –
gewoͤhnlich als gelbes Hydrat oder zuweilen auch als kohlensaures Oxydul.
Wird ein solcher Thon nicht so stark gebrannt, daß nicht wenigstens ein Theil des
Eisenoxydes mit der Kieselerde in chemische Verbindung gebracht wird, so gibt er
selten ein gutes Cement ab, und ist manchmal als solches gar nicht zu gebrauchen.
Dieses trifft besonders dann zu, wenn wenig Thonerde und sehr viel Kieselerde
vorhanden ist, wie es gerade bei den sehr eisenhaltigen Thonsorten fast immer der
Fall ist. Dergleichen Thone muͤssen oft bis zur anfangenden Verschlakung
gegluͤhet werden, wenn sie mit Kalk im Wasser gut binden sollen. Dabei
aͤndert sich ihre Farbe in's Graue, oder, wenn sie sehr eisenhaltig sind,
in's Braune oder Schwarze um, in dem das Eisenoxyd mit der Kieselerde chemisch sich
verbindet, und sie ausschließt. Geschieht dieses nicht, so versagt mancher
eisenhaltige Thon als Cement seinen Dienst, und man kann leicht auf den Gedanken
verfallen, es sey das Eisenoxyd Schuld daran, welches doch gewiß in diesem Falle
hoͤchst unschuldig ist.
Die meisten Bauleute ruͤhmen das Pulver von Ziegelsteinen, die
gewoͤhnlich aus sehr eisenhaltigem Thon verfertigt werden, als ein
vorzuͤgliches Cement. Ich habe gefunden, daß es manchmal sehr gut, oft aber
auch ganz verwerflich ist, besonders wenn es von schlecht gebrannten Ziegeln kommt,
da diese naͤmlichen Ziegel starker gebrannt oder geschmolzen immer ein
brauchbares Cement geben. Der Schluß aus Allem, was nun in Betreff des Eisenoxyds
gesagt worden ist, ist: daß dasselbe fuͤr die nasse Cementation nachtheilig
ist, wenn es sich in zu großer Menge im Cemente einfindet, dagegen aber in den
meisten Faͤllen vortheilhaft, wenn es in geringerem Maße vorhanden ist, und
daß es sich ganz indifferent verhalt, wenn es bloß einen Gemengtheil des Cementes
ausmacht, oder, was auf das Naͤmliche hinauskommt, wenn es mit dem Kalk
hinzukommt. Ebendasselbe gilt auch von dem Manganoxyde.
Das Titanoxyd findet sich oͤfters auch unter den Bestandtheilen derjenigen
Materialien, welche als Cemente gebraucht werden, und ich habe es sogar in einigem
Mergel angetroffen. Daher glaubte ich auch das Verhalten dieses Metalloxydes zum
Kalk und einigen Silicaten auf nassem Wege pruͤfen zu muͤssen, um
nichts unversucht zu lassen, was einen Einfluß auf den Cementationsproceß
ausuͤben oder die Resultate desselben modificiren kann.
Da das Titanoxyd sich mehr wie eine Saͤure als wie eine Basis verhaͤlt
und im Sphen (Titanic) mit Kalk und Kieselerde ein
Product von bedeutender Cohaͤrenz darstellt, so war vorauszusehen, daß es
sowohl mit Kalk allein, als auch mit Kalk und Silicaten consistente Producte geben
werde, was auch die damit angestellten Versuche vollkommen bestaͤtigten.
Diese wurden damit angefangen, daß ich ein Gemeng von 6 Theilen Titanoxyd mit 2
Theilen Kalk gelinde gluͤhete, dann dasselbe noch mit 1 Theil Kalk versezte
und der nassen Cementation unterwarf. Nach Verlauf von 6 Wochen haͤtte diese
Masse eine solche Consistenz erlangt, daß sie nur mit Muͤhe Eindruͤke
annahm. Spaͤterhin wurde sie noch etwas haͤrter.
Die Versuche, welche ich hierauf mit Gemengen von Kalk und verschiedenen Thonsorten,
denen etwas Titanoxyd beigegeben wurde, machte, gaben alle gute Resultate, und
dieses Oxyd schien sich da besonders wirksam zu zeigen, wo nur wenig Thonerde
vorhanden war, welche uͤbrigens immer als der wirksamste Nebenbestandtheil
der Cemente betrachtet werden muß. Daraus ergibt sich der Schluß: daß die Gegenwart
des Titanoxydes in den Cementen nicht nur nicht nachtheilig ist, sondern in manchen
Faͤllen sogar sehr vorteilhaft seyn kann.
Um die Wirkung der Bittererde bei der nassen Cementation
gehoͤrig zu beurtheilen, muß man voraus wissen, daß diese Erde eine starke
Verwandtschaft zur Kieselerde hat, und hoͤchst wahrscheinlich sogar eine
staͤrkere als der Kalk, daß sie auch von der Thonerde stark angezogen wird,
und mit dieser und der Kieselerde sehr innige und schwer zu zersezende Verbindungen
bildet; was Alles aus der analytischen Chemie und Mineralogie hinlaͤnglich
bekannt ist. Sie laͤßt sich auch unter den gehoͤrigen
Umstaͤnden auf nassem Wege mit der Kieselerde in Verbindung bringen. Es
entsteht mithin hier die doppelte Frage: wie verhaͤlt sich der Kalk zu den
bittererdehaltigen Silicaten, und wie der bittererdehaltige Kalk zu den Silicaten
uͤberhaupt?
Die bittererdehaltigen Silicate zeigten sich gegen den Kalk auf nassem Wege am
allerwiderspenstigsten, und die feinsten Pulver von Diopsid,
Tremolit, Talk und Spekstein bekamen mit
demselben im Wasser
nicht den mindesten Zusammenhang, weder vor noch nach dem Gluͤhen. Daraus zog
ich den Schluß, daß der Kalk auf diese Koͤrper darum nicht einwirken
koͤnne, weil die Bittererde mit der Kieselerde zu nahe verwandt und zu innig
mit ihr verbunden sey. Indessen gab ich doch die Hoffnung nicht auf, dieses Band, um
mich so auszudruͤken, durch ein heftiges Feuer lokerer zu machen, und somit
dem Kalk Eingang zu verschaffen. Dieses gelang mir auch wirklich mit dem Spekstein, den ich vor dem Geblaͤse einer so
starken Hize aussezte, als ich nur hervorzubringen im Stande war. Er verhielt sich
mm wie ein gutes Cement, was um so merkwuͤrdiger ist, da er durch das Brennen
eine solche Haͤrte erlangt haͤtte, daß er lebhafte Funken mit dem
Stahle gab.Haͤrte und chemische Cohaͤrenz halten nicht immer gleichen
Schritt, und muͤssen daher wohl unterschieden werden. Ich habe
Truͤmmer von alten Glashaͤfen gesehen, welche fast so hart
waren wie Feuerstein, und den Sauren, selbst den vegetabilischen nicht
widerstanden.Anmerk. d. Verf.
Auch der geschmolzene Tremolit, welcher nebst Bittererde
auch Kalk enthaͤlt, zeigte sich nicht ganz schlecht.Ein merklich besseres Resultat hat die geschmolzene Hornblende gegeben.Anmerk. d. Verf. Es moͤchten jedoch auf keinem Falle die Silicate, welche viel
Bittererde enthalten, als Cemente sehr zu empfehlen seyn, weil ihnen immer schwer
beizukommen seyn wird.
Wegen dieses Widerstandes der bittererdehaltigen Silicate gegen den Kalk, ließ sich
im Voraus vermuthen, daß, wenn die Bittererde den Silicaten gegenuͤber
gestellt wird, wie es geschieht, wenn zur Cementation bittererdehaltiger Kalk angewendet wird, die Resultate noch besser
ausfallen werden, als mit reinem Kalk, und dieses bestaͤtigten mir auch
zahlreiche Versuche, welche ich mit gebranntem Dolomit
angestellt habe.Zu dem Bittererde- und Kalk-Carbonat (Dolomit, Bitterkalk)
gesellt sich auch oft Mangan und Eisenoxydul-Carbonat mehr oder
weniger, und dieses Gemisch wird von den Mineralogen Braunspath genannt. Dieses Gestein war es ohne Zweifel, was Bergmann zum hydraulischen Moͤrtel
empfohlen hat. Allein ohne Cement kann es doch keinen solchen Moͤrtel
geben, wohl aber einen sehr guten gewoͤhnlichen Moͤrtel, wie
ihn auch der reine Dolomit gibt, wenn er durch starkes Brennen seiner
Kohlensaͤure voͤllig beraubt worden. Er loͤscht sich
dann mit Wasser fast eben so gut, als der reine Kalk und verwandelt sich in
einen eben so feinen und fetten Brei wie dieser. Diejenigen haben daher sehr
Unrecht, welche meinen, daß die Bittererde den Kalk mager mache, oder gar
den Thon beim hydraulischen Moͤrtel ersezen koͤnne.Anmerk. d. Verf. Die meisten Proben zogen schneller an, und viele bekamen eine
groͤßere Haͤrte, als mit Kalk, und selbst einiger ungebrannter Thon,
namentlich der Porcellanthon, bekamen nach laͤngerer Zeit eine nicht
unbedeutende Consistenz. Auch auf das Glas und den ungebrannten Feldspath wirkte der
gebrannte Dolomit viel staͤrker ein, als der Kalk. Die bittererdehaltigen Silicate
widerstanden ihm aber eben so hartnaͤkig wie diesem.
Diejenigen Silicate, welche ein Alkali – Kali,
Natron oder Lithion – enthalten, haben außerdem, daß sie, wenn sie
gehoͤrig aufgeschlossen sind, in der Regel gute Cemente abgeben, noch ein
eigenes sehr merkwuͤrdiges Verhalten bei der nassen Cementation. Wenn
naͤmlich ein solches Silicat diesem Processe unterworfen wird, so wird durch
den Kalk ein nicht unbedeutender Theil des Alkali allmaͤhlich ausgeschieden
und geht in das Wasser uͤber. Der gebrannte Dolomit zeigt sich dabei noch
viel wirksamer als der reine Kalk. Dieses in mancher Hinsicht interessante Factum
liefert auch noch einen unumstoͤßlichen Beweis, daß der Kalk auf nassem Wege
chemisch auf die Kieselerde einzuwirken faͤhig ist. Das Alkali kommt nicht in
den ersten Tagen, sondern immer erst nach einigen Wochen zum Vorschein. Anfangs
bildet sich, wie bei jeder anderen Probe, auf der Oberflaͤche des Wassers ein
Kalkrahm. Wenn man diesen nach einiger Zeit entfernt, oder in der
Fluͤssigkeit niederdruͤkt, so zeigt er sich nicht wieder, und die
Fluͤssigkeit faͤhrt doch fort, alkalisch zu reagiren, was ein sicherer
Beweis ist, daß das Wasser schon etwas Alkali aufgenommen hat, womit sich der Kalk
im Wasser nicht vertraͤgt. Der Alkaligehalt des Wassers nimmt dann Immer mehr
zu, und verraͤth sich auch sehr deutlich durch den Geschmak, so wie durch
Truͤbung des Kalkwassers. Wie weit es aber geht, und ob alles Alkali auf
diese Weise aus den Silicaten ausgeschieden werden kann, habe ich noch nicht
untersucht. So viel ist aber gewiß, daß alle, welche ein Alkali enthalten, es mag
viel oder wenig seyn, einen Theil davon fahren lassen, und so hat sich mir in
manchem Thone die Gegenwart eines Alkali kund gethan,
worin ich es vorher gar nicht vermuthet haͤtte. Auch der Pechstein und Bimsstein,
welche nur 2–3 Procent Kali oder Natrum enthalten, ließen es auf diese Weise
deutlich wahrnehmen; es vergingen aber beinahe 3 Monate, bis es bemerkbar wurde. Der
geschmolzene Feldspath entließ es ebenfalls nur
langsam; viel schneller und betraͤchtlicher entwikelte es sich aus dem Leuzit und vorzuͤglich aus dem Analzim und Natrolith, welche
auch im gebrannten Zustande als Cemente zu gebrauchen waͤren, wenn sie nicht
so selten vorkamen.
Der geschmolzene Lithionglimmer, der auch mit Kalk gut
bindet, gab Kali und Lithion
zugleich von sich.
Den Alkalien kann man keinen directen Einfluß auf das
Erhaͤrten des Wassermoͤrtels zuschreiben, weil sie sich nicht chemisch
mit dem Kalk verbinden. Da sie aber die Kieselerde in einem gewissen
aufgeschlossenen Zustande erhalten und ihren Plaz allmaͤhlich dem Kalk
uͤberlassen, so
moͤchte ihre Gegenwart in so fern als vortheilhaft zu betrachten seyn.
Zu den Ingredienzien des hydraulischen Moͤrtels gesellt sich auch bisweilen
Schwefelsaͤure, indem sie entweder schon mit
Kalk vereinigt oder mit anderen Basen – Thonerde, Eisenoxyd etc. –
verbunden hinzukoͤmmt, wie es z.B. der Fall ist, wenn man geroͤsteten
Alaunschiefer als Cement anwendet. Auf jeden Fall
wird dann Gyps gebildet, wenn er nicht schon vorher vorhanden war, und dieser
befoͤrdert sehr das Anziehen der Masse. Dieses geschieht auch, wenn man zum
Anmachen derselben anstatt des Wassers eine verduͤnnte Aufloͤsung von
Eisenvitriol nimmt; und ich glaubte fruͤher, daß man dieses mit großem
Vortheil thun koͤnne. Allein spaͤter habe ich mich uͤberzeugt,
daß kein Gewinn dabei ist, indem ich fand, daß der hydraulische Moͤrtel durch
dieses Mittel selten eine betraͤchtliche Haͤrte erlangt, und
gewoͤhnlich in der Folge wieder nachlaͤßt und weicher wird.
Als Agentien beim Erhaͤrten des hydraulischen Moͤrtels kommt auch noch
das Wasser und die Kohlensaͤure in Betrachtung. Das Wasser
ist fuͤr's Erste das Medium, in welchem der Proceß vorgeht. Wird es entfernt,
und dringt die Luft zwischen die Theile der Masse, so tritt Stillstand ein. Das
Wasser ertheilt auch den Theilen einen gewissen Grad von Geschmeidigkeit, wodurch
einiger Maßen der Zustand der Fluͤssigkeit ersezt wird, in welchem sonst
gewoͤhnlich nur der chemische Proceß Statt findet. Anfangs entzieht es immer
der Masse etwas Kalk, und es entsteht Kalkwasser und Kalkrahm; und dieses dauert um
so langer, je schwacher und langsamer das Cement und der Kalk auf einander wirken.
Solche Massen zerfallen auch manchmal ganz im Wasser, was leicht auf den Gedanken
bringen kann, daß man es mit einem unwirksamen Cement zu thun habe, wenn es auch
wirklich ein gutes ist. Dieses geschieht am oͤftesten bei verglasten
Cementen, die stets langsam anziehen, besonders wenn sie nicht sehr sein pulverisirt
sind, und ihnen zu viel Kalk beigesezt worden ist. Las Wasser dringt dann, vom Kalke
angezogen, in die Masse ein verwandelt ihn in einen duͤnnen Brei, bringt ihn
außer die Anziehungssphaͤre der Theile des Cementes, und so kann der
chemische Proceß gar nicht beginnen. Dieses findet noch um so mehr Statt, wenn der
Kalk noch nicht vollkommen geloͤscht war.
Waͤhrend sich der Kalk mit dem Cemente verbindet, wird auch ein Theil des
Wassers in den festen Zustand versezt, und es entsteht gleichsam eine zeolithartige
Zusammensezung, und das Wasser ist mithin als Krystallisationswasser auch ein Ingredienz des hydraulischen
Moͤrtels. Man kann sich davon leicht uͤberzeugen, wenn man einen alten
hydraulischen Moͤrtel, nachdem er gut ausgetroknet worden, in einer Retorte bis zum
Gluͤhen erhizt; es kommt dabei stets eine nicht unbedeutende
Quantitaͤt Wassers zum Vorschein. Die Menge des Krystallisationswassers ist
verschieden nach der verschiedenen chemischen Constitution des Moͤrtels,
haͤngt aber auch zum Theil von seiner Dichtigkeit so wie von der Dichtigkeit
und Cohaͤrenz des Cementes ab. Die mit verglasten Cementen bereiteten
Moͤrtelsorten, welche die dichtesten und schwersten sind, enthalten in der
Regel das wenigste Krystallisationswasser.
Da der Kalk sich nie sehr schnell mit dem Cemente vereiniget, so findet er auch
leicht Gelegenheit, Kohlensaͤure anzuziehen, was
besonders dann geschieht, wenn das Wasser oft gewechselt wird. Es gesellt sich somit
zum Silicat auch Kalkcarbonat, welches leztere oft ziemlich tief in das Innere der
Masse eindringt, besonders wenn sie nur langsam anzieht. Das Aeußere bekommt dadurch
in kuͤrzerer Zeit eine groͤßere Consistenz als das Innere, was den
Vortheil gewaͤhrt, daß das Wasser nicht weiter stoͤrend auf das Innere
einwirken kann, und Kalk und Cement dort ihre gegenseitige Thaͤtigkeit ruhig
fortsezen koͤnnen. Nimmt man nach einiger Zeit – nach 6 bis 8 Monaten
– die aͤußere Kruste weg, und bringt die Masse wieder in's Wasser, so
entsteht gewoͤhnlich von Neuem wieder Kalkwasser, zum Beweise, daß noch
freier Kalk vorhanden, und der Proceß noch nicht beendigt ist. – Diese
Bildung von basischem Kalkcarbonat findet auch Statt, wenn man den Kalkstein in
maͤßiger Rothgluͤhhize brennt, wobei er ungefaͤhr nur die
Haͤlfte seiner Kohlensaͤure verliert, oder wenn man Aezkalk zwischen
Kohlen eine Zeit lang gelinde gluͤht, wobei er nahe halb so viel
Kohlensaͤure auf: nimmt. Wird dieses pulverisirt und mit Wasser angemacht, so
zieht es fast ebenso an wie der gebrannte Gyps, indem sich eine eigene Verbindung
von Kalkcarbonat und Kalkhydrat darstellt. Befindet sich dieses basische Carbonat in
einer hydraulischen Masse, wie es bei schwach gebranntem Mergel gar oft der Fall
ist, so bewirke es, daß diese bei weitem schneller anzieht, als sie sonst anzuziehen
pflegt. In diesem Falle hat man zwei Acte wohl zu unterscheiden, den ersten eben
genannten und den darauf folgenden, naͤmlich den Act der Silicatbildung oder
Cementation, wobei sich der Kalk des Hydrates allmaͤhlich mit der Kieselerde
vereinigt, und erst der eigentliche hydraulische Moͤrtel entsteht, von
welchem das vorhandene Kalkcarbonat eingehuͤllt wird.
Hr. Vicat hat behauptet, daß
der in der Luft zerfallene Kalk hydraulische Eigenschaften besize; allein die
Versuche, welche ich damit angestellt habe, haben mir das Gegentheil bewiesen, was
auch nicht auffallen kann, wenn man weiß, was beim Zerfallen des Kalkes vorgeht, und was fuͤr
eine chemische Constitution er hat, wenn er laͤngere Zeit in einem trokenen
Orte der Luft ausgesezt war. Der Kalk zieht naͤmlich aus der Luft
Kohlensaͤure und Wasser zugleich an, was anfangs ziemlich rasch von Statten
geht, dann aber immer abnimmt, bis endlich Stillstand eintritt. Untersucht man ihn
in diesem Zustande, so findet man ihn zusammengesezt aus Kalk-Hydrat und
Kalkcarbonat, was in trokener Luft keine weitere Veraͤnderung erleidet. Daß
dieser Koͤrper mit Wasser nicht mehr binden kann, scheint mir eben so
begreiflich zu seyn, als es klar ist, daß der gebrannte Gyps seine bindende Kraft
verloren haben muß, wenn er sein Krystallisationswasser aus der Luft wieder
angezogen hat.
Hier muß ich noch bemerken, daß man das Zusammenbaken pulverfoͤrmiger
Koͤrper unter Wasser, wobei das Ganze bloß durch Annaͤherung und
Adhaͤsion der Theile eine gewisse Consistenz bekommt, wie es z.B. bei der
Kreide der Faͤll ist, nicht verwechseln darf, mit dem eigentlichen Anziehen,
wobei die Theile durch chemische Verwandtschaft und Cohaͤsion vereinigt
werden. Dieses scheint Hr. Vicat uͤberhaupt nicht gehoͤrig beachtet und
unterschieden zu haben.
Uebrigens kann die Kohlensaͤure auch zersezend auf den hydraulischen
Moͤrtel einwirken, und das vorzuͤglich dann, wenn ein sehr lokeres
Cement dazu genommen worden ist, womit sich selten ein sehr cohaͤrentes
Product bildet, wie es z.B. der Fall ist, wenn man sehr feine und lokere chemisch
praͤparirte Kieselerde als Cement anwendet. Die Kohlensaͤure
bemaͤchtigt sich allmaͤhlich des Kalkes und die Kieselerde wird
ausgeschieden, und somit der Zusammenhang ganz aufgehoben, wie es mit dem unter dem
Namen Laumonit bekannten Mineral geschieht, wenn es der
Luft ausgesezt wird. Auch bei dem hydraulischen Moͤrtel erfolgt diese
Zersezung gewoͤhnlich nur in der Luft, weßwegen man dazu auch nur compacte
Cemente waͤhlen soll, wenn er mit der Zeit in die Luft kommen soll.
Ich glaube mich nun hinlaͤnglich uͤber das verbreitet zu haben, was
beim Erhaͤrten des hydraulischen Moͤrtels vorgeht, und was darauf
einen naͤheren oder entfernteren Einfluß hat. Es hat sich dabei ergeben, daß
nur solche Koͤrper als Cemente dienen, welche eine betraͤchtliche
Quantitaͤt von Kieselerde enthalten, uͤbrigens aber sehr
verschiedenartig seyn koͤnnen.Außer den schon angefuͤhrten Koͤrpern koͤnnen zu
(Zementen benuzt werden verschiedene Abfaͤlle in Gewerben und
Haushaltungen, als: zerbrochene und durch Verschlakung zum
gewoͤhnlichen Zwek unbrauchbar gewordene Ziegelsteine, Scherben von
Glas und Toͤpfergeschirren, Steinkohlenasche, Torfasche,
ausgelaugte Holzasche etc. Dabei ist aber immer wohl zu
bedenken, daß dergleichen Substanzen, welche gleiche Namen fuͤhren,
gar oft nicht von gleicher Qualitaͤt sind, und daher nicht immer
gleiche Dienste leisten koͤnnen. Anmerk. d. Verf. Wenn man also einen Koͤrper als Cement gebrauchen will, so muß man vor
Allem uͤberzeugt seyn, daß er zu den Silicaten gehoͤrt. Aeußere oder
physische Charaktere lassen sich im Allgemeinen dafuͤr nicht angeben, weil
sehr heterogene Silicate als Cemente dienen koͤnnen. Man muß eben die
einzelnen Silicate kennen und wissen, wie sie sich auf nassem Wege verhalten, und
wenn man es mit einem Gemenge zu thun hat, so wird man sein Verhalten ziemlich
richtig nach seinen Gemengtheilen beurtheilen koͤnnen. Der Basalt z.B. ist
ein feines Gemenge von Augit, einer Art Feldspath und Magneteisenstein. Daraus
laͤßt sich schließen, daß er nur dann ein gutes Cement abgeben koͤnne,
wenn er zuvor einer starken Gluͤhhize ausgesezt und das Eisenoxyd mit den
beiden anderen Gemengtheilen in chemische Verbindung gebracht worden ist.
Deßhalb glaube ich dieser Sache auch dadurch einigen Dienst erwiesen zu haben, daß
ich das Verhalten mehrerer Silicate zum Kalk kennen gelehrt habe; und ich darf nicht
fuͤrchten getadelt zu werden, weil ich zu meinen Versuchen auch solche
gewaͤhlt habe, welche nur sparsam in der Natur vorkommen. Dieses war
nothwendig, um die Theorie zu begruͤnden, und die Umstaͤnde kennen zu
lernen, welche dieselbe modificiren. Ist das Mischungsverhaͤltnis eines
Koͤrpers constant, und ist sein Verhalten ein Mal ausgemittelt, so weiß man
auch, daß es fuͤr alle Mal das naͤmliche ist, wenn die
Umstaͤnde die naͤmlichen sind. Anders ist es bei denjenigen
Koͤrpern, welche unbestimmt gemischtSo lange man sich nur mit solchen und nicht mit Koͤrpern von
bestimmter und konstanter Mischung beschaͤftigte, konnte man auch
nicht in's Reine kommen.Anmerk. d. Verf. oder gemengt sind. Diese muͤssen, wenn man wissen will, ob sie als
Cemente zu gebrauchen sind, stets untersucht und unter verschiedenen
Umstaͤnden – vor und nach dem Gluͤhen oder Schmelzen –
der Cementation unterworfen werden, wie ich oben schon angegeben habe. Hiebei muß
ich noch ein Mal erinnern, daß man sich die Muͤhe ja nicht verdrießen lasse,
die Koͤrper so fein als moͤglich zu zerreiben, besonders die
geschmolzenen. Will man etwas schneller zum Ziele gelangen, so seze man die Proben
einer Temperatur von 30° – 40° R. aus. Wenn sie ein Mal
angezogen haben, so kann man sie auch noch staͤrker erwaͤrmen, und
dadurch den Proceß der Cementation noch mehr beschleunigen.
Nach Hrn. Vicat sollen
kraͤftige Cemente aus dem Kalkwasser den Kalk abscheiden und absorbiren.
Dieses hat sich mir nur bei der chemisch praͤparirten Kieselerde
bewaͤhrt und besonders dann, wenn ich sie im schleimartigen Zustande
anwendete.
Sehr vorteilhaft ist es immer, wenn man die chemische Constitution des Koͤrpers kennt, mit
dem man zu thun hat; allein ich wuͤrde mich, wenn ich von der Ausmittelung
derselben sprechen wollte, zu weit von meinem Gegenstande entfernen. Jedoch kann ich
nicht umhin ein leichtes und einfaches Verfahren anzugeben, den Bittererdegehalt
ausfindig zu machen, weil die bittererdehaltigen Silicate es vorzuͤglich
sind, welche der Einwirkung des Kalkes am hartnaͤkigsten widerstehen, und es
daher, wenn man einen widerspenstigen Koͤrper vor sich hat, interessiren muß
zu wissen, ob er Bittererde enthaͤlt, um ihn, falls es so ist, auf eine
angemessene Weise behandeln zu koͤnnen. Das bittererdehaltige Silicat wird
fein pulverisirt, ein Theil davon mit sechs Theilen saurem schwefelsaurem Kali gut
gemengt, und in einem geraͤumigen Platintiegel 1–1 1/2 Stunden bei
maͤßigem Feuer im Flusse erhalten, bis sich keine schwefelsauren Dampfe mehr
entwikeln. Die geschmolzene Masse wird mit einer reichlichen Menge kochenden Wassers
behandelt und filtrirt. In der Aufloͤsung befindet sich alle Bittererde
(bisweilen mit etwas Eisenoxyd und Kalk), und sie kann daraus mit kohlensaurem Kali
in der Siedhize praͤcipitirt werden.
Ich muß nun noch von einem Koͤrper sprechen, welcher oft sehr geeignet ist zum
hydraulischen Moͤrtel. Dieses ist der Mergel, welcher auch von Einigen hydraulischer Kalk genannt wird.
Der Mergel ist ein Gemenge von kohlensaurem Kalk und Thon, fuͤhrt aber auch
oͤfters kleine Quarzkoͤrner, Glimmerschuppen, kohlensaures Eisenoxydul
etc. mit sich, und ist fast nie ganz frei von kohlensaurer Bittererde. Er ist,
abgesehen von den seltenen in ihm vorkommenden Substanzen, sehr verschieden in
Hinsicht des Thongehaltes und der physischen und chemischen Beschaffenheit des
Thones. Den Thongehalt erfahrt man, wenn man den Kalk mit verduͤnnter
Salzsaͤure auszieht, den Ruͤkstand, welcher der Thon ist, gut
ausfuͤßt, und wenn er scharf ausgetroknet oder schwach gegluͤht worden
ist, sein Gewicht bestimmt. Das Wenige, was sich von Thonerde und Eisenoxyd
bisweilen in Salzsaͤure aufloͤst, kommt hier nicht in Anschlag. Der
Thon des Mergels mag wie immer beschaffen seyn, so enthaͤlt er nach dem, was
ich daruͤber erfahren habe, immer so viel Kieselerde, daß er als Cement
dienen kann; ja manchmal ist er fast nichts als feines Quarzpulver. Cement und Kalk
sind also hier schon zugleich vorhanden. Wird der Mergel gebrannt, so verbindet sich
der Kalk zum Theil mit dem Thon, und wenn er nachher mir Salzsaͤure behandelt
wird, so bildet er eine Gallerte. Im starken Feuer verschlakt oder verglast er sich
mehr oder weniger leicht. Die Beschaffenheit des gebrannten Mergels und sein
Verhalten zum Wasser kann sehr verschieden seyn; er modificirt sich nach dem
verschiedenen Thongehalt, nach dem verschiedenen quantitativen Verhaͤltnisse
der Kiesel- und
Thonerde im Thone, und darnach, je nachdem der Thon groͤber oder feiner,
cohaͤrenter oder minder cohaͤrent, inniger oder weniger innig mit dem
kohlensauren Kalk gemengt ist. Einen vorzuͤglichen Einfluß hat darauf die
Staͤrke und Dauer der Hize, welcher der Mergel beim Brennen ausgesezt wird.
Derselbe Mergel kann darnach sehr verschiedene Resultate geben, indem sich mehr oder
weniger Kalt auf trokenem Wege mit dem Thone chemisch verbindet, der Kalk seine
Kohlensaͤure voͤllig oder nur zum Theil verliert, und ein basisches Kalkcarbonat sich bildet, welches auch die
Eigenschaft besizt, im Wasser fuͤr sich eine gewisse Consistenz anzunehmen.
Daß auch andere Substanzen – Eisenoxyd, Bittererde etc. – das Resultat
merklich abaͤndern koͤnnen, wenn sie in bedeutender Menge im Mergel
vorhanden sind, versteht sich von selbst.
Aus allem dem geht hervor, daß sich uͤber die Guͤte und Tauglichkeit
des Mergels zum hydraulischen Moͤrtel uͤberhaupt wenig sagen
laͤßt, und daß man keine allgemeinen Regeln aufstellen kann, wie er zu diesem
Zweke im Feuer zu behandeln sey. Man muß sich eben mit der zu Gebote stehenden Sorte
durch mehrere Versuche vertraut machen, wobei es immer gut ist, wenn man weiß, was
er enthaͤlt, und in welchem Verhaͤltnisse die verschiedenartigen
Substanzen darin zu einander stehen. Ich will nur Weniges noch daruͤber
sagen.
Wenn der Mergel nur 18–20 Procent Thon enthaͤlt, und so gebrannt wird,
daß er alle, oder fast alle Kohlensaͤure verliert, so bleibt stets so viel
freier Kalk uͤbrig, daß er sich mit Wasser gut loͤscht. Er bildet aber
bei weitem keinen so zarten und voluminoͤsen Brei, wie der reine (fette)
Kalk, und erhaͤrtet fuͤr sich ziemlich gut unter Wasser. Man kann ihm
auch noch etwas Cement zusezen, und ich fand, daß das Erhaͤrten dann fast
immer besser von Statten ging. Einen Zusaz von Cement fordert er besonders dann,
wenn der Thongehalt geringer, oder wenn er bloß ein sogenannter magerer Kalk ist.
Steigt der Thongehalt auf 25–30 Procent, so erwaͤrmt er sich nur mehr
oder weniger mit Wasser, zerkluͤftet sich und zerfallt bloß in Stuͤke
und muß daher pulverisirt werden, wenn man ihn zum Moͤrtel gebrauchen will.
Er zieht oft sehr schnell und stark an, und gibt ein gutes Product. Erhebt sich der
Thon bis auf 40 Procent und daruͤber, und wird er stark und anhaltend
gebrannt, so wird fast aller Kalk vom Thon verschlukt, und er erhaͤrtet nur
dann mehr oder weniger gut unter Wasser, wenn ihm etwas Kalk beigegeben wird. Durch
maͤßigen und nicht zu lange andauernden Brand haben mir oft dergleichen
Mergelsorten Producte gegeben, welche, nachdem sie pulverisirt und mit Wasser
angemacht worden, fuͤr sich sehr gut erhaͤrteten, und vortrefflichen
hydraulischen Moͤrtel abgaben. Merkwuͤrdig war mir besonders eine Sorte,
welche 33 Procent sehr groben Thones hatte, und worin sich auch kleine
Glimmerschuppen wahrnehmen ließen. Im raschen Feuer kurze Zeit gebrannt,
loͤschte er sich groͤßten Theils ziemlich gut mit Wasser und gab
fuͤr sich einen guten hydraulischen Moͤrtel, weil sich wegen der
kurzen Dauer des Brandes nur wenig Kalk mit dem Thone vereinigen konnte; starker und
laͤnger gebrannt, so daß er anfing sich zu verschlaken, konnte er nur mehr
wie ein Cement gebraucht werden, indem er nur mit Kalk wieder einen guten
Moͤrtel bildete. Dieser so wie mancher andere mit Mergel bereitete
Moͤrtel sezte Kali an das Wasser ab, zum Beweise daß der Thon des Mergels
manchmal dieses Alkali, bisweilen vielleicht auch Natrum enthaͤlt. Der
hydraulische Moͤrtel aus Mergel wird in der Regel sehr compact und
haͤlt sich immer sehr gut, wenn er nach dem Erhaͤrten im Wasser der
Luft ausgesezt wird; er verdient daher vorzuͤglich beruͤksichtigt zu
werden.
In Ermangelung des Mergels kann man sich auch durch Vermengung von Thon und Kalk oder
Kreide und gehoͤriges Brennen dieses Gemenges (kuͤnstlichen Mergel)
einen sehr guten hydraulischen Moͤrtel verschaffen, wie zuerst die HH.
John und Vicat
Der franzoͤsische Ingenieur en chef Hr.
Vicat hat
uͤberhaupt uͤber den Moͤrtel sehr viele lehrreiche
Versuche angestellt, und daruͤber sehr werthvolle Erfahrungen
gemacht, die ihm einen großen Ruf verschafften, den er auch vollkommen
verdient. Allein es hat ihm nicht gegluͤkt, eine Theorie uͤber
das Erhaͤrten des Wassermoͤrtels aufzustellen, welche die
Bahn, die er uͤbrigens mit so vielem Gluͤk betreten hat,
erleuchtet hatte. Wir duͤrfen uns daher nicht wundern, wenn wir ihn
manchmal auf Irrwegen antreffen. Es ist, indem ich dieses bemerke, nicht
meine Absicht, die Verdienste des Hrn. Vicat, welche kaum Jemand hoͤher
achten wird als ich, herabzusezen, sondern ich sage es nur, um den vorlauten
Aeußerungen derjenigen zu begegnen, welche behaupten, durch Hrn. Vicat sey in Betreff dieser
Materie schon langst Alles erschoͤpft worden, und nichts mehr zu
entdeken uͤbrig geblieben, wonach also meine Arbeit ganz
uͤberfluͤssig waͤre, indem ich nichts Neues mehr zu
Tage foͤrdern koͤnnte. Dieses wird gewiß Hr. Vicat selbst nicht
behaupten, der in seinem neueren Werke: „Resumé sur les mortiers et ciments
calcaires“
pag. 131 sagt: „Nous pensons avec M. Girard, qu'il est
impossible de méconnaître une action chimique dans la
solidification des ciments: mais nous pensons aussi, que la
question, qui a pour objet de déterminer comment et entre
quels principes s'opère particulièrement cette
combinaison, est encore é résoudre.“
Anmerk. d. Verf. gezeigt haben.
Hr. Vicat ruͤhmt dieses
Verfahren sehr, und es wird in Frankreich nach seiner Angabe sehr viel hydraulischer
Moͤrtel auf diese Art im Großen bereitet. Dagegen laͤßt sich nichts
einwenden; es moͤchte aber doch nur dann nothwendig seyn, so zu verfahren,
wenn der zu Gebote stehende Thon, fuͤr sich gebrannt, kein gutes Cement
abgibt, sondern zuvor durch Kalk im Feuer aufgeschlossen werden muß.
Der auf was immer fuͤr eine Weise dargestellte hydraulische Moͤrtel vertraͤgt auch
einen ziemlich großen Zusaz von Sand (Kalk-, Quarz- oder
Feldspathsand), wodurch nicht nur bezwekt wird, daß man mit der hydraulischen Masse
viel weiter reicht, sondern auch daß dieselbe dem Froste viel besser widersteht, was
ein wohl zu beachtender Umstand ist. Keine der Proben, welche ich mit Sand gemengt
habe, (ich habe von zuͤglich den Kalksand dazu geeignet gefunden), bekam
Risse, wenn ich sie im Wasser einfrieren ließ, waͤhrend mehrere andere, denen
kein Sand beigemengt worden war, nach verschiedenen Richtungen zerkluͤftet
wurden.
Geschrieben den 2. December 1830.