Die hydraulischen Eigenschaften von Steinkohlenflugasche und ihr ...

23) D. R. P. 704 753 vom 23. 10. 1938, C. 1941 II, 797,
D. R. P. 742023 vom 18. 2. 1941, C. 1944 II, 686.
24) D. R. P. 752194 vom 15. 5. 1941.
Vergl. Belg. P. 451 340 vom 2. 7. 1943.
Auszug veröffentlieht 17. 3. 1944, C.1945 I, 710.
") C. R. (Doklady) Aead. Sei. URSS. 52.325-28, 1946, C. 1947 I, 84,
C. 1948 I, 152.
") F. P. 883158 vom 5. 11. 1941, C. 1944 I, 119.8.
") A. P. 2460266 vom 4. 11. 1944, E. Prior. 17 12. 1942.
A. P. 2460' 267, C. 1950 I, 603.
E. P. 562561 vom 6. 7. 1944, C. 1948 I, 622.
") E. P. 478921 vom 9. 3. 1937.
") D. R. P. 69527 vom 10. 5. 1892.
3D) D. R. P. 391 125 vom 25. 7. 1922, C. 1924 I, 2300.
51) D. R. P. 14 439 vom 30. 10. 1880. Ber. dtseh. ehern. Ges. 14, 2433.
") Russ. P. 65798 vom 28. 2. 1946, C. 1948 I, 748.
33) Sehw. P. 198930 vom 19. 3. 1937, C. 1939 I, 1829.
34) D. R. P 22289 vom 2. 8. 1881, Ber. dtseh. ehern. Ges. 16, 1120,
Zusatz zu D. R. P. 16798.
") E. P. 2787 vom 5. 2. 1884, Ber. dtseh. ehern. Ges. 18, R. 353.
") Ber. dtseh. ehern. Ges. 18, 3314.
37) Ber. dtseh. ehern. Ges. 24, 2557.
") A. P. 1620915 vom 6. 5. 1922, C. 1927 I, 3127.
39) F. P. 615791 vom 7. 5. 1926 C. 1927 I, 2596.
") F. P. 792236 vom 17. 6. 1935, E. Prior. 26.7.1934, C. 19361,-4966.
41) F. P. 810284 vom 6. 12. 1935, C. 1937 II, 2584.
") Can. P. 367203 vom 10. 3. 1936, C. 1938 I, 1853.
") A. P. 2255998 vom 9. 8. 1938, C. 1944 II, 276.
") Zement-Kalk-Gips, Oktober 1949, Heft 10, 201.
") Sehw. P. 185380 vom 4. 9. 1935, C. 1937 I, 2238.
48) E. P. 266 524 vom 5. 2. 1926, C. 1927 I, 3126.
") A. P. 1620067 vom 9. 1. 1926, C. 1927 I, 3127.
") D. R.' P. 68586 vom 28. 10. 1892, Zusatz zu D. R. P.' 63 667
vom 22. 11. 1891.
,n) D. R. P. 3 203 vom 1. 5. 1878, Ber. dtseh. ehern. Ges. 12, 142.
50) Be1g. P. 389617 vom 4. 7.1932, C. 1936 I, 1291.
") F. P. 820756 vom 31. 12. 1936, C. 1938 I, 2239.
52) A. P. 2432963 vom 30. 3. 1945.
53) P. P. Budnikow und W. K. Gussew, Russ. P. 64805
vom 31. 5. 1945, C. 1948 I, 392.
") D. R. P. 113456, C. 1900 II, 827.
55) E. P. 2640, (1884).
") E. P. 273477 vom 19. 6. 1926, C. 1927 II, 2418.
57) A. P. 2448218 vom 31. 8. 1948, E. Prior. 17. 12. 1942.
58) A. P. 2460 266 und A. P. 2460267
beide vom 4. 11. 1944, E. Prior. 17. 12. 1942, C, 1950 I, 603.
"') George T. Morse, Ceramie Age, Vol. 50. Juli 1947, 81,
Zement-Kalk-Gips, Februar 1950, 38.
60) A. P. 2060295 vom 22. 6. 1934, C. 1937 I, 2432.
61) A. P. 1901 052 und 1901 053 vom 3. 7. 1930, C. 1933 I, 3768.
") F. P. 839220 vom 13. 6. 1938, D. Prior. 17. 6. 1937.
") D. R. P. 558839 vom 17. 4. 1931, C. 1932 II, 2686.
") D. R. P. 660 589 vom 7. 7. 1936, C. 1938 II, 1815.
57) A. P. 2149804 vom 27. 7. 1936. C.1939 II, 474.
") Can. P. 366187 vom 25. 2. 1936, C. 1937 II, 3936.
';) It. P. 305486 vom 19. 2. 1933, C. 1938 I, 505.
") E. P. 518596 vom 26. 9. 1938.
F. P. 8S0 302 vom 19. 9. 1939, C. 1941 I, 1845 und C. 1941 II, 510.
") Zement-Kalk-Gips, Heft 2, 1950, 43 naeh Journ. Am. Ceram.
Soe. 31, Nr. 3.
") Ber. Akad. Wiss. UdSSR (NS) 56, 503, C. 1948 I, 1048.
B) D. R. p. 63 569 vom 26. 7. 1891.
72) Zement-Kalk-Gips 3 (1950). 93.
;3) Zement-Kalk-Gips 2 (1949), 209.
Die hydraulischen Eigenschaften von Steinkohlenflugasche und
Iihr / Einfluß auf die Sulfatbeständigkeit von Portlandzement
Von W. Kronsbein, Stade
I. Allgemeines ZAHLENTAFEL 1
Chemische Zusammensetzung der Flugaschen
In den Vereinigten Staaten von Amerika werden
seit Jahren die Rückstände der Kohlenstaubfeuerung,
die sog. Flugaschen, insbesondere die mit Elektrofiltern
zurückgehaltenen noch feineren Filteraschen, wegen
ihrer latenten hydraulischen Eigenschaften in nennenswertem
Umfange als Beimengung zu Portlandzement
und zur Herstellung von Baustoffen herangezogen. Angeregt
durch die dort durchgeführten Untersuchungen
auf diesem Gebiet hat Verfasser bereits vor dem Kriege
Steinkohlenflugaschen aus zahlreichen Betrieben der
deutschen Energiewirtschaft auf ihre Verwendungsmöglichkeit
im Bauwesen untersuchV) Dabei war, abgesehen
von der Bedeutung, die bei dem damaligen großen Bedarf
der Bauwirtschaft an Bindemitteln einem wirksamen
und billigen Streckungsmittel für Zement zukommen
konnte, in erster Linie die Frage nach dem"
Einfluß der Flugaschen auf die Sulfatbeständigkeit von
Mörtel und Beton bestimmend gewesen. Obwohl die
Ergebnisse dieser Versuche infolge der zumeist ungeeigneten
Beschaffenheit der Flugaschen wenig ermutigend
waren, sind die Versuche während des Krieges
fortgesetzt worden. über das Ergebnis wird im folgenden
berichtet.
11. Kennzeichnung der verwendeten Flugaschen
1. Chemische Zusammensetzung
Zahlentafel 1 gibt die chemische Zusammensetzung
von 8 Flugaschen verschiedener Herkunft wieder, welche
für die Versuche verwendet wurden. Der Glühverlust,
das ist im wesentlichen der Gehalt an Verbrennbarem,
liegt bei 3 Aschen, Fr, Co und E, unter 10 %, bei 4
weiteren Aschen, Zo, Ve, Be und Os, zwischen 14 und
20 % und bei einer Asche, Ew, sogar über 50 %. Für die
Menge der in Salzsäure unlöslischen Bestandteile ist
eine gewisse Abhängigkeit vom Kalkgehalt und z. T.
auch vom Eisenoxydgehalt erkennbar. Kieselsäure- und
Tonerdegehalt halten sich in verhältnismäßig engen
Grenzen, während der Eisenoxydgehalt wieder sehr
Bezeichnung
der Asche
I
Fr I
I I
Co
unterschiedlich ist. Entsprechend dem Kalkgehalt, der
mit Ausnahme der Asche E unter 10 % liegt, schwanken
auch die Werte für den Magnesiagehalt. Der SOs-Gehalt
ist bei allen Aschen gering. Der nicht unbeträchtliche
nicht bestimmte Rest entfällt zweifellos auf Alkalien.
Den Hauptbestandteil der Aschen bilden demnach die
Kieselsäure und die Tonerde, welche etwa 2/3 bis %. der
I
I
E
I
I
I
Zo I
Be
Ve I I Ew i Os
Olühverlus! % 3,24 4,87 7,70 14,40 16,70 15,95 51,50 20,1(
Unlösliches %
(HCl1:1)
Unlösliches %
(glühverlustfrei)
75,71 82,80 52,81 59,35 67,29 55,51 31,19 63,61
78,10 86,20 57,20 69,10 80,90 66,10 64,20 79,10
SiO, % 45,38 52,08 41,90 43,14 47,60 42,54 42,90 42,68
--------------
A1,O, % 28,90 30,85 23,00 26,05 27,90 27,90 25,95 27,35
------------I-
------------I-
------------I-
------------I-
Fe,O. % 12,80 8,80 12,40 24,40 15,60 11,60 17,20 21,60
----------._---
CaO % 4,40 2,35 12,80 2,55 3,00 9,45 7,00 3,3(
-------- _.- ----
SO. % 1,17 0,44 2,28 0,47 0,67 1,52 0,40 0,61
Res! (n. b.) % 5,86 4,57 3,00 2,51 3,11 3,57 4,48 3,27
A1,O.:SiO,
MgO % 1,49 0,91 4,62 0,88 2,12 3,42 2,07 I,H
------ ------I-
------------I-
------------I-
1:2,66 1:2,86 1:3,09 1:2,80 1:2,89 1:2,61 1:2,80 1:2,6'
123

Gesamtmerige ausmachen. Das Molverhältnis beider Bestandteile
liegt etwa zwischen 1 : 2,6 und 1 : 3,0 AbO. :
Si02• Man kann daher die Aschen als eine Art entwässerter
Tonsubstanz ansehen, welche auch den beträchtlichen
Alkaligehalt bedingt und mehr oder weniger
bedeutende Mengen an wahrscheinlich aus sulfidischen
Eisenverbindungen herrührendem Eisenoxyd enthält.
Das hydraulische Verhalten der Flugaschen kann infolgedessen
mit dem ja hinreichend bekannten Verhalten
schwach gebrannter Tone (Ziegelmehl, gebrannter
Schlick usw.) verglichen werden.
Ihrer Konstitution nach gehören die Flugaschen in
das Dreistoffsystem Si0 2 - AbO. - Fe 20., dessen thermisches
Verhalten durch den wechselnden Kalkgehalt
beeinflußt wird. Abb. 1 zeigt die Lage der 8 Flugaschen
im Dreistoffdiagramm. Welcher Gleichgewichtszustand
in der erkalteten Asche vorliegt, hängt außer von der
chemischen Zusammensetzung weitgehend von der
Brenntemperatur und der Abkühlungsgeschwindigkeit
,der Asche ab, woraus sich daher ebenfalls Abweichungen
im hydraulischen Verhalten ergeben werden.
I
ZAHLENTAFEL 2
Erhärtungsvermögen der Flugaschen nach den Traßnormen
Bezeichnung
der Asche
Kornfeinheit
'im angel.
Festigkeit der gemahlenen
OIüh-
Zustand n.Mahlg. Aschen kg/cm'
verlust
Rückst.% Rückst.%
a. d. S. a. d. S.
%
ZugfestigkeitIDruckfestigk.
900 14900 900 /4900 M. M. M. M. 7 Tg·128 Tg. 7 Tg·.128 Tg.
Fr 3,24 18,9 54,0 1,7 12,4 21 33 185 378
1----------------------I-
Co 4,87 25,4 48,6 1,3 10,4 5 23 68 '210
-- ----I-
E 7,70 0,02 3,36 nicht 12 22 119 215
gemahlen
--
----I-
Zo 14,4 43,7 70,9 0,01 10,9 6 11 55 117
1----------------~-----I-
Ve 16,7 3,4 20,3 0,9 9,6 2 13 24 111
--------- ----I-
Be 15,95 0,7 10,2 nicht 4 13
gemahlen
42 94
-- ----I-
Ew 51,5 13,8 60,7 0,2 11,5 3 14 27 89
------ - -------
Os 20,1 26,4 69,6 0,04 10,2 2 11 20 77
1-----------------------
Normen für
TraB DIN 1043 ~7,0 - ~20
- 5 16 45 140
Aschen nicht von ihrem Gehalt an säurelöslichen Bestandteilen
abhängt und auch nicht allein durch den
Kieselsäuregehalt bestimmt wird.
Abb. 1: Lage der Flugaschen im Dreistoffdiagramm
2. Erhärtungsvermögen
a) Mit Kalkhydrat nach den Traßnormen.
Zahlentafel 2 enthält die Ergebnisse der Prüfung der
Flugaschen nach den Traßnormen. Die Aschen waren
vorher, sofern ihre natürliche Körnung gröber war, in
einer Laboratoriumsmühle bis auf einen Rückstand von
etwa 10 bis 12 % auf dem SIeb mit 4900 M. gemahlen
worden.
Ein sehr gutes Erhärtungsvermögen zeigen die Aschen
Fr, Co und E, von denen die Asche Fr mit sehr hohen.
Festigkeitswerten besonders hervorragt. Bemerkenswert
ist der Unterschied in der 7-Tage-Festigkeit zwischen
den Aschen Co und E bei praktisch gleicher Festigkeit
nach 28 Tagen. Die übrigen Aschen folgen in weitem
Abstand mit nur mäßigen Festigkeiten, die wesentlich
unter den für Traß geforderten Werten liegen. Ein gewisser
Zusammenhang zwischen dem Gehalt der Aschen
an Verbrennbarem (Glühverlust) und ihrem Erhärtungsvermögen
ist zu erkennen. Eine nähere Betrachtung der
Einzelergebnisse zeigt jedoch, daß nicht ausschließlich
dieser das hydraulische Verhalten beeinfiußt, sondern
daß auch Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung
und im physikalischen Aufbau hierfür
maßgeblich sein müssen. Was die chemische Zusammensetzung
der Aschen angeht, so lassen sich aus den vorliegenden
Analysendaten keine eindeutigen Schlüsse auf
den Einfluß bestimmter Bestandteile auf das Erhärtungsvermögen
ziehen. Am Beispiel der drei Aschen
Fr, Co und E, deren Gehalt an Verbrennbarem verhältnismäßig
gering und nicht sehr unterschiedlich ist,
wird jedoch klar, daß das Erhärtungsvermögen der
b) Mit Portlandzement nach den Zementnormen
Für diese Prüfung wurden als Bindemittel statt des
reinen Portlandzementes Gemische aus Portlandzement
und Flugasche im Verhältnis 60: 40 und 80 : 20 G. T. verwendet.
Als Maßstab für das Erhärtungsvermögen der
Flugaschen ist die 3-Tage-Prismendruckfestigkeit ermittelt
worden, und zwar waren je drei Prismen 1 Tag
an feuchter Luft, darauf 2 Tage in Wasser von 200 C,
bzw. 1 Tag in Wasser von 50° C und 1 Tag in Wasser
von 20° C gelagert worden. Dieses Verfahren zur Prüfung
des Erhärtungsvermögens von latenthydraulischen Stoffen
ist im Bericht der Building Research Station 1935
beschrieben (Ref. Zement 1938, S.381). Es soll nach den
vorliegenden Erfahrungen in kurzer Zeit ein Urteil
über den Wert eines latenthydraulischen Stoffes in Verbindung
mit Zement ermöglichen.
Die Prüfung wurde mit 4 verschiedenen Portlandzementen
durchgeführt, die auch für die langfristigen
Versuche mit Mörtelkörpern in MgSO.-Lösung verwendet
worden sind. Diesem eigentlichen Zweck der
ZAHLENTAFEL 3
Chemische Zusammensetzung der Zemente
,-
Bezeichnung
R
H
G
V
der Zemente
Glühverlust %
I
I
I
1,39 q4
I
I
3,11 1,88
Unlösliches % 0,23 0,30 0,30 0,18
SiO. % 19,37 20,26 19,40 20,08
AI.Os % 4,42 3,88 6,52 6,22
Fe,Os % 5,80 8,08 2,76 2,40
CaO % 63,30 62,93 61,99 64,02
MgO % 2,02 0,78 1,69 1,88
SO, % 2,60 2,16 2,52 1,32
Rest (nicht bestimmt) 0,87 0,47 1,71 2,04
Tonerdemodul 0,76 0,48 2,36 2,59
124

ZAHLENTAFEL 4
Normeneigenschaften der Zemente
r:l
Bezeichnung
R
I I H G
der Zemente
I
Druckfestigkeit (alte Norm) 7 Tg. W. 438 418 465 350
------
Biegezugfestigkeit 57 48 53 48
(neue Norm) 7 Tg. W. ---------
Druckfestigkeit
279 I 333 288
- ---
Druckfestigkeit (alte Norm) 28 Tg. W.
I~
I~
536 542 428
----_ ..
Biegezugfestigkeit , 65 62 68 60
(neue Norm) 38 Tg. W. ----
Druckfestigkeit
1_ 439 385 448 422
----
0,26 0,59 0,65
Mahlfeinheit 900 M
Rückstand in % I_~~~- - --
auf Sieb von 4900 M 13,63 _~~13,59_
.
Raumbe- Normenwasserprobe be- be- be- I beständigkeit
Kochprobe standen standen standen standen
1---- 1 -----
Abbindeverhältnisse Beginn : Std. 3'/.
1_2_1_ 2 _1_ 5 _
zwischen den verschiedenen Aschen sind hier bei dem
verhältnismäßig geringeren Anteil am Bindemittel nicht
so ausgeprägt. Aber auch hier liegen die Aschen Fr und
Co meist an der Spitze. Aus Zahlentafel 5, welche für
alle Aschen und jeweils einen Zement den oberen und
unteren Grenzwert der bei 20° C und 50° Cerreichten
Druckfestigkeit (Festigkeit des reinen Zementes = 100)
wiedergibt, wird ersichtlich, daß die Festigkeit der
Zemente H und V in beiden Mischungen mit Flugasche
bei Lagerung in Wasser von 20° C gegenüber dem
re'inen Zement überwiegend stärker zurückgegangen ist
als die der beiden anderen Zemente. Dieser Festigkeitsrückgang
wird aber durch einen höheren Steigerungsbetrag
bei Lagerung in Wasser von 50° C wieder ausgeglichen.
ZAHLENTAFEL 5
3-Tage-Prismendruckfestigkeit der Zement-Flugaschemischungen
in Wasser von 20' und 50' C (reiner Zement = 100).
Zement]
60: 40
I
!
I
R
I
I
G H V
20°C
I
44-85 38-56 30-47 22-63
50°C 48-78 45-82 39-81 38-77
I Abbindeverhältnisse Ende: Std. 7'/. I 6'/2 I 4 I 7 125
Versuche entsprechend wurden außer 2 normalen Portlandzementen
225 2 tone!'dearme und eisenoxydreiche
Zemente gewählt. Die chemische Zusammensetzung und
die üJ;>rigen Normeneigenschaften dieser Zemente sind
aus den Zahlentafeln 3 und 4 ersichtlich.
Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung das Ergebnis
dieser Prüfung an Hand der 3-Tage-Prismendruckfestigkeit,
welche mit den verschiedenen Zement-Flugaschemischungen
ermittelt wurde. Die Werte sind für
die einzelnen Aschen nach fallender Festigkeit bei Lagerung
in Wasser von 50° C geordnet. Die Festigkeit des
reinen Zementes wird von keiner Mischung erreicht. Der
Festigkeitsrückgang ist z. T. erheblich, besonders bei den
Mischungen mit 40 % Aschezusatz. Von den 8 Aschen
haben sich auch bei dieser Prüfung die Aschen Fr, Co
und E im allgemeinen am günstigsten verhalten von
denen die Asche Fr in der Mischnug 60: 40 bei'allen
Zementen weitaus die höchste Festigkeit liefert. Die
übrigen Aschen ordnen sich in wechselnder Folge mit,
wesentlich geringerer Festigkeit. In der Mischung 80 : 20
sind der Festigkeitsrückgang gegenüber dem reinen
Zement in Wasser von 20° C und die prozentualen
Steigerungsbeträge bei Lagerung in Wasser von 50° C
geringer als bei der Mischung 60: 40. Die Unterschiede
pzl(
/'z 6
tiO:1H)
'PzH
~FI'C()lPOsEV&EII -JioCoOsVEEwZ()$# -FrCoEZ()V&OsE/,
/'z#
/'zJ'
Pz Y
-~"YmäE~~ ~~nEhVh"~ "h~~hV[& "V[~u&~h
L.tb. 2: 3-Tage-Prismendruckfestigkeit von Zement- Flugasche­
Mischungen.
Lagerung: heller Teil: 1 Tag f. Luft, 2 Tage Wasser v. 20';
ganze Säule: 1 Tag f. Luft, ITag Wasser v. 50', 1 Tag Wasser v. 20'
20°C 61-90 60-82 49-80 44-88
80: 20
--~.-
50°C 65-87 67 --85 66-83 66-87
Inwieweit diese Prüfung das hydraulische Verhalten
der Flugaschen auch bei längerer Erhärtungszeit bestätigt,
wird das Ergebnis der im nächsten Abschnitt
zu besprechenden Dauerversuche an Mörtelkörpern
zeigen.
Auf Grund der Ergebnisse'der bisherigen Prüfungen
der Aschen mit Kalk und Zement sind für die weiteren
Versuche nur die 3 Aschen Fr, Co und E verwendet
worden.
IH. Mörtelversuche in MgSO,-Lösung
Für diese Versuche dienten Mörtelkörper von 7,07 cm
Kantenlänge. Der Mörtel wurde hergestellt aus Mischungen
je eines der 4 Zemente mit jeweils einer der 3
Flugaschen im Verhältnis 60: 40 und 80: 20 als Bindemittel
und einem scharfkörnigen Quarzsand 0 bis 3 mm
als Zuschlagstoff mit folgender Kornzusammensetzung:
< 0,2 mm < 1 mm < 3 mm
10 % 60 % 100 %.
Das Mischungsverhältnis des Mörtels war 1: 4 G. T.,
die Konsistenz schwach plastisch mit einem Ausbreitmaß
auf dem Zementnormengerät von 135 bis 140 mm.
Der Bindemittelgehalt betrug bei allen Mischungen
410 kg/m 3 des frischen Mörtels bei einer Toleranz von
etwa ± 2 %. Der Mörtel wurde in zwei Schichten mit
einem leichten Holzstampfer in den Formen verdichtet
und nach 24 Stunden in Wasser gelagert. Nach 3­
monatigel' Wasserlagerung wurde die erforderliche Anzahl
Probekörper in 5 'foige MgSO,-Lösung gelegt,
welche die Körper völlig bedeckte. Die übrigen Probekörper
blieben weiterhin im Wasser. Die Erhärtung vor
Beginn der Lagerung in MgSO,-Lösung wurde auf drei
Monate ausgedehnt, weil die hydraulische Wirkung
latenthydraulischer Stoffe erfahrungsgemäß erst im
Laufe der Zeit merkbar wird.
Nach jeweils drei Monaten wurden je 3 Versuchskörper
einer Mischung aus Wasser und MgSO.-Lösung auf ihr
äußeres Verhalten und ihre Druckfestigkeit geprüft.
Sofern bei Lagerung in MgSO.-Lösung bereits äußerlich
erkennbare Zerstörungen eintraten, zeigten sie zunächst
das typische Auftreiben der Ecken und Kanten dann
zunehmende Treibrißbildung und schließlich teil~eisen
bis nahezu völligen Zerfall der Körper. Das Ausmaß

der Wirkung des Flugaschezusatzes und der Einwirkung
der MgSO.-Lösung auf' den Mörtel wird am .deutlichsten
. bei der Betrachtung der Druckfestigkeiten,
deren Verlauf in den Abb. 3 bis 26 zeichnerisch dargestellt
ist,
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Abb. ;)-8: Drucl

der pz H allein von der MgSO,-Lösung nicht angegriffen
wird, bleiben auch die aschehaltigen Mischungen
unbeschädigt.
Auch in den Mischungen mit dem pz V (Abb. 21 bis
26) übertreffen die beiden Aschen Fr und Eim Laufe
der Zeit den reinen Zement erheblich. Die Asche Co
bleibt demgegenüber zurück, erreicht aber mindestens
die Festigkeit des reinen Zementes. Dessen Sulfatbeständigkeit
ist noch geringer als die des pz G, so
daß ein Anteil von 20 % Asche im Bindemittel nur bei
der Asche Fr die Zerstörung der Versuchskörper deutlich
verzögert, während bei den Aschen Co und Edel'
Abfall der Festigkeit nur wenig hintangehalten wird.
In der Mischung 60 : 40 tritt jedoch keine Zerstörung
und praktisch kein Festigkeitsabfall ein.
Die Darstellung der Abb. 27 ermöglicht einen Vergleich
der Mörteldruckfestigkeiten, welche bei Wasserlagerung
nach 28 Tagen und 1 Jahr erreicht worden
sind. Man erkennt, daß die Zement-Flugaschemischungen
60: 40 nach 28 Tagen durchweg mehr oder weniger
hinter dem reinen Zement zurückbleiben, diesen aber
nach 1 Jahr durch höhere Steigerungsbeträge einholen
und z. T. merklich übertreffen. In der Mischung 80: 20
ist die Anfangsfestigkeit kaum geringer als die des
reinen Zementes, die Steigerungsbeträge sind dagegen
nicht so hoch, so daß nach 1 Jahr etwa die gleichen
Festigkeiten erreicht werden wie mit der Mischung
60: 40.
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Abb. 27: Würfeldruckfestigkeit von Mörtel aus Zcment-Flugasche­
Lagerung: heller Teil: .28 Tage in Wasser von 20'
ganze Säule: 1 Jahr in Wasser von 20°.
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IV. Zusammenfassung
Es wurden 8 Steinkohlenflugaschen verschiedener
Herkunft, welche größtenteils vor der Prüfung auf etwa
Zementfeinheit gemahlen worden waren, auf ihre hydraulische
Wirksamkeit in Verbindung mit Normenkalkhydrat
und vier verschiedenen Portlandzementen
und auf ihren Einfluß auf die chemische Widerstandsfähigkeit
derselben Portlandzemente in 5 %iger MgSO,­
Lösung geprüft. Dabei hat sich folgendes gezeigt:
1. Bei der Prüfung nach den Traßnormen betrug die
Druckfestigkeit bei 3 Aschen, Fr, Co und E, nach 28
Tagen über 200 kg/cm 2 , bei der Asche Fr sogar 378
kg/cm 2 • Die übrigen 5 Aschen erreichten demgegenüber
nur mäßige Festigkeiten.
Bei der Prüfung mit vier verschiedenen Portlandzementen
im Mischungsverhältnis 60 G. T. Pz. : 40 G. T.
Asche bzw. 80 G. T. Pz. : 20 G. T. Asche erwiesen sich,
gemessen an der 3-Tage-Prismendruckfestigkeit bei
Lagerung in Wasser von 50 Ü C, vorwiegend die
gleichen Aschen als am wirksamsten, wobei ebenfalls
die Asche Fr besonders hervorragt.
Eine eindeutige Beziehung zwischen der chemischen
Zusammensetzung der Aschen und ihrem hydraulischen
Verhalten hat sich dabei nicht gezeigt.
2. Bei der Lagerung von Mörteldruckkörpern 1: 4 G. T.
aus den gleichen Zement-Aschegemischen unter Verwendung
der Aschen Fr, Co und E und Quarzsand
1 bis 3 mm in 5 %iger MgSO,-Lösung ergab sich
während der Prufzeit von 25 Monaten praktisch kein
Festigkeitsabfall bei den beiden eisenoxydreichen und
tonerdearmen Zementen Rund H, die sich auch ohne
Aschezusatz als sulfatbeständig erwiesen.
Von den beiden normalen Portlandzementen G und
V wird der reine pz V in der Sulfatlösung noch
etwas schneller zerstört als der pz G. Ein Anteil
von 40 % der 3 Aschen bewirkt bei beiden Zementen
völlige Beständigkeit in der Lösung; diese wird bei
20 % Asche nur bei dem pz G in Verbindung mit der
Asche Fr noch erreicht, nimmt dann in der Reihenfolge.
der Aschen Fr, Co, E ab, und zwar beim pz V
stärker als beim pz G. Der Einfluß des unterschiedlichen
Erhärtungsvermögens der Aschen auf das Verhalten
der Mischungen mit Zement in MgSO,-Lösung
wird damit deutlich.
3. Bei Lagerung der gleichen Mörtelkörper in Wasser
von 20 ü C hat sich gezeigt, daß die Endfestigkeit der
Mischungen mit 40 % und 20 % Asche mindestens
die des reinen Zementes erreicht, diese meistens noch
übertrifft, während die Anfangsfestigkeit der
Mischung mit 40 % Asche zurückbleibt.
4. Für die Praxis darf man aus diesen Vers.uchen wohi
den Schluß ziehen, daß Steinkohlenflugaschen unter
bestimmten Voraussetzungen als gute. Puzzolane
wirken und die Sulfatbeständigkeit von Mörtel uno
Beton in erheblichem Maße verbessern können. Die
praktischen Möglichkeiten ihrer Verwendung dürften
wesentlich von der Entwicklung der Staubfeuerungstechnik
und damit dem Anfall brauchbarer
Flugaschen abhängen, worauf bereits in der zitierten
Arbeit hingewiesen worden ist.
Literatur:
1) W. Kronsbein, Zement, 30 (1941). 503.
"
Der Kalkindex
Von H. Kühl, Berlin-Lichterfelde
In Zement-Kalk-Gips 4 (1951), 33 findet sich eine
Mitteilung von A. Beitlich über den amerikanischen
Kalkindex, unter welchem der Prozentgehalt des im
Portlandzementklinker als Tricalciumsilikat gebundenen
Kalkes bezogen auf den Gesamtkalk verstanden
wird. Dieser Hinweis erscheint mir deswegen besonders
beachtlich, weil er ein helles Schlaglicht auf die Unterschiede
wirft, die sich allmählich in Amerika und in
Europa in der Betrachtung und Auswertung der Zementanalyse
entwickelt haben. Bevor ich hierauf näher eingehe,
möchte ich indessen zeigen, daß sich der Kalkindex
noch einfacher, als es in dem zitierten Aufsatz geschehen
ist, etwa wie folgt ableiten läßt:
Zunächst ist für die Rechnung (natÜrlich nur für die
Rechnung!) das Tetracalciumaluminatferrit i.n Ca und CF
zu zerlegen; wir haben es alsdann mit den vier Bestandteilen
CaS, C 2 S, CaA und CF zu tun und stellen uns vor,
daß die Kalkbindung nur bis zur Bildung von C 2 S, CaA
und CF fortgeschritten und also noch ein Kalkrest verfügbar
ist, mit dessen Hilfe ein Teil des Dicalciumsilikates in
Tricalciumsilikat umgewandelt werden kann. Dieser
Kalkrest ist gegeben durch die Beziehung
CaO Rest = CaO - (1,87 Si0 2 + 1,65 Al 2 0 g + 0,35 Fe20a)
Jedes' Molekül dieses Restkalkes kann sich mit einem
Molekül C 2 S zu einem Molekül CaS verbinden, und folglich
ist die Gesamtmenge des Kalkes, der in das Tricalciumsilikat
eingeht, dreimal so groß wie die Menge des Rest-
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