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Herstellung von Magnesiazementen Es ist seit langem bekannt, daß sich
Magnesiumoxyd mit Lösungen bestimmter Magnesiumsalze, z. B. Magnesiumchlorid oder
Magnesiumsulfat, zu selbst erhärtenden Massen anmachen läßt; besonders haben Eingang
in die Praxis die bekannten Sorelzemente gefunden, bei denen Magnesiumoxvd mit Magnesiumchloridlösung
angemnscht wird. Diese -lassen haben die Fähigkeit, sich mit den verschiedenstartigen
Füllmitteln, insbesondere auch anorganischer Natur, zu binden. Massen, die im wesentlichen
Holzmehl, Sägespäne u. dgl. als Füllmaterial enthalten, haben in die Praxis als
Steinholz Eingang gefunden und haben sich als wertvolles Baumaterial z. B. zur Herstellung
fugenlos gestampfter Böden. Bauplatten u. ä. bewährt.
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Trotz zahlreicher vorzüglicher Eigenschaften dieses Baustoffes wurde
es immer wieder als ein erheblicher Mangel empfunden, daß die aus Magnesiumoxyd
und :\-lagnesiuinchloridlau-ge hergestellten Massen nicht wasserbeständig sind.
Sie enthalten stets einen gewissen Anteil an unverändertem Magnesiunichlorid, das
eiserne Unterlagen, Armierungen, Rohrleitungen, Kabel usf. korrodiert und dadurch
schon schwere Schäden hervorgerufen hat.
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Ein weiterer Nachteil macht sich besonders dann bemerkbar, wenn, wie
es meist der Fall ist, die Massen als Stampfmassen benutzt und erst auf der Baustelle
angeteigt werden. Denn die Notwendigkeit der Verwendung einer Magnesiumchloridlauge
bedeutet nicht nur eine Verteuerung der Verlegungskosten durch die besonderen Emballage-
und Frachtkosten für die Lauge, sondern auch eine Erschwerung für die Arbeit des
Bauhandwerkers.
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Für die aus Magnesiumoxyd und Magnesiumsulfatlösung herstellbaren
Zemente gilt das gleiche. Bei ihnen kommt, wie durch eingehende Versuche festgestellt
wurde, als schwerwiegender Nachteil
weiter hinzu, daß beim Erhärten
der Massen eine .ehr starke Schwindung eintritt, die das 5- bis zofache (linear)
derjenigen der Oxychloridzemente beträgt und es unmöglich macht, rißfreie Böden
zu verlegen. Die gleiche starke Schwindung zeigen auch 1Iassen, die aus Magnes:iumoxyd
gewonnen werden, das zunächst teilweise mit Schwefelsäure umgesetzt und dann mit
Wasser zu einer Stampfmasse verarbeitet wurde.
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Trotz dieser Nachteile ist bisher recht konservativ an den genannten
Mischungen festgehalten worden. Erst in letzter Zeit ist ein Vorschlag gemacht worden,
der die geschilderten Nachteile beheben soll: Dieser Vorschlag besteht darin, daß
Mischungen von Magnesiumoxyd mit Mag nes.i.umchlorid in Form des festen wasserfreien
Salzes verwendet und diese Mischungen an der Baustelle mit Wasser angeteigt werden.
Derartige Massen sollen auch gegen Wasser bedeutend weniger empfindlich sein als
mit Magnesiumchloridlauge gefertigte Magnesiazemente. Dieses Verfahren hat iedoch
den Mangel, daß das wasserfreie Magnesiuinchlorid sehr hygroskopisch ist und daß
die Mischungen des Oxydes und Chlorides nicht haltbar sind und unter Feuchtigkeitsabschluß
verpackt und möglichst schnell verarbeitet werden müssen.
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Man könnte schließlich hoffen, daß die aus der Literatur bekannten
Zemente auf der Grundlage von Oxyd/Oxydhydrat- oder Hydroxyd-Gemischen eine Lösung
der schwebenden Probleme bringen. könnten. Es wurde jedoch festgestellt, daß derartige
Gemische. z. B. aus --#Iagnesiumoxyd und Magn.esiumhydroxyd, nur sehr langsam und
zögernd erhärten, geringe Festigk eiten erreichen und in Wasser leicht zerbröckeln.
Für die praktische Verarbeitung erschwerend würde zudem die gelartige Beschaffenheit
der Hydroxyde oder Oxvdhydrate sein, sowohl was die Herstellung der Mischung mit
Vagnesiumoxyd wie deren Transport betrifft.
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Bekannt ist ferner, daß beim Brennen von Dolomit ein Gemenge von Magnesiumoxyd
und Calciumcarboiiat erhalten wird, das beim Anmachen mit Wasser erhärtet. Das in
dem Gemisch enthaltene Calciu:mcarbonat wirkt nur als neutrales Füllmittel, so daß
das erhärtete Gemisch etwa die gleichen mäßigen Fertigkeitseigenschaften wie llagnesiumoxydzemente
aufweist.
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Es wurde nun gefunden, daß man gut selbst erhärtende NIagnesiumzemente
dadurch erhält, d@aß man Magnesiumoxy d im Gemisch mit basischem Magnesumcarbonat
mit Wasser anteigt. Mit dieser Masse ist also der Vorteil verbunden, daß man zum
Anmachen an der Baustelle nicht eine Lauge, sondern Wasser benötigt, andererseits
ist damit ein chlorid- und sulfatfreier Zement geschaffen, der die gefürchteten
Korrosionen nicht hervorrufen kann und zudem bemerkenswert wasserbeständig ist und
in seiner Schwindung sich nicht von .derjenigen der bisher üblichen Oxychloridz_emente
unterscheidet. Die Fertigkeitseigenschaften des neuen Magnesiazementes übertreffen
die des aus halbgebranntem Dolomit gewonnenen Zements.
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Gemäß der Erfindung benutzt man alis Oxydkomponente ein kaustisch
gebranntes Magnesiumoxyd. Ein sehr reaktionsfähiges Oxyd, das.sich für den vorliegenden
Zweck eignet, erhält man z. B. durch Brennen von basischem Magnesiumcarbonat, das
i auf verschiedensten Wegen z. B. durch Zersetzung von Magnesiumbicarbonatlösung;
durch Anlagerung von Kohlendioxyd an Magnesiumhy droxyd, durch Fällung von Magnesiumsalzlösungen
mit Alkalicarbonaten usf. dargestellt werden kann. Es kömien ferner allein oder
in Mischung mit dem vorgenannten Oxyd aktive Magnesiumoxyde verwendet werden, die
man durch Erhitzen von Magnesit oder magnesiumoxy dhaltigen Substanzen natürlicher
oder technischer Herkunft erhält, in denen Magnesiumoxyd auch nur einen Teil dets
eingesetzten Rohstoffes ausmachen kann. Die übrigen Komponenten dessielben übernehmen
dann die Rolle eines Füllstoffes in der fertigen Zementmasse. Beispielsweise kann
in diesem Sinne auch halbgebrannter Dolomit eingesetzt werden. der bekanntlich bei
Temperaturen von etwa 70o bis 750° in ein Gemisch von Magne;siunioxyd und Calciumcarbonat
zerlegt wird. In dieseln Falle übernimmt das nicht dissoziierte Calciumcarbonat
des Dolomites die Rolle eines Füllmittels.
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Die zweite Komponente, das basische Magnesiumcarbonat. kann auf die
verschiedenste Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Ausriihren oder durch
andersartige Zersetzung von Magnesiumbicarboiiatiösu.ngen, durch Behandlung von
Magnesiumhydroxy dsuspensionen mit Kohlensäure oder durch Fällung von Magnesiumsalzlösungen
mit Alkalicarbonaten. Es wird der M agnesiumoxydkomponente trocken beigemischt in
einer Menge, die etwa 5 bis 200/a der Gesamtmischung betragen kann.
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Es ist aber auch möglich, die gewünschten Mischungen aus Oxyd und
Carbonat nicht nur auf mechanischem Wege durch Vermischen zweier ursprünglich getrennt
hergestellter Komponenten, sondern auch aus basischem Magnesiuincarbonat allein
durch teilweise thermische Zersetzung desselben herzustellen.
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Die genannten Massen werden zur Herstellung eines Zements mit Wasser
angemacht. Dien Wasserzusatz wird iso bemessen, daß eine krümelig-feuchte Masse
entsteht, die in Formen u. dgl. einzuschlagen oder einzustampfen ist. Es entstehen
bei der Abbindung sehr dichte marmorartige Massen, die sich schleifen und polieren
lassen und für viele bautechnische Zwecke verwendet werden können.
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Im allgemeinen wird man es aber vorziehen, den Mischungen von Magnesiumoxyd
und basischem Magnesiumcarbonat noch Füllmittel zuzusetzen. Diese können ebenso
wie bei den eigentlichen Sorelzementen sehr verschiedenartiger Natur sein, beispielsweise
haben sich Holzmehl, Sägespäne, Torfmehl. Kieselgur, Sand, Hochofenschlacke als
brauchbareFüllmittel erwiesen. Ferner können Farbkörper anorganischer oder organischer
Natur
zugegeben werden. Bezüglich der Verwendung dieser Füllmittel gelten die gleichen
Erfahrungen und Lehren, die man aus der Praxis der Sorelzemente und des Steinholzes
bereits gezogen hat. Holzmehl, Sägespäne, Torfmehl, Kieselgur wird man für solche
Fälle anwenden, wo es auf geringes Raumgewicht, gute Schall- und V@7ärmedäimmutig
u. a. ankommt. Hierbei spielt selbstverständlich u. a. auch die Teilchengröße des
Füllmittels eine große Rolle. Es können bei feinteiligen Füllmitteln dichte polierbare
Massen, bei grobteiligen, wie groben Spänen, Häcksel u. dgl., sehr poröse und leichte
Bauplatten hergestellt werden.
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Auch in ihren Eigenschaften ,sind die in der geschilderten Weise hergestellten
Zemente mit oder ohne Füllmittel den alten Sorelzementen oder dem Steinholz auf
Sorelzementbasi.s in mancher Hinsicht überlegen. In erster Linie ist die höhere
Beständigkeit gegen kaltes und heißes Wasser zu nennen. Beispielsweise ergab eine
Masse, die aus 9o Gewichtsteilen Magnesiumoxyd, io Gewichtsteilen basischem Carbonat,
4o Gewichtsteilen Wasser angemacht und von Hand in eine Form eingeschlagen worden
war, nach 5 Tagen eine Brinellhärte von 7"s, die sie nach 4stiindigem-i Kochen unverändert
beibehielt. Wurde hingegen die gleiche Mischung von Oxyd und basischem Carbonat
statt mit Wasser mit Magnesiumchloridlauge von 20° Be angemacht, wozu 56 Volumteile
gebraucht wurden, und eingeschlagen, so entstand eine Masse, die nach 5 Tagen die
Brinellhärte 8,4 besaß, nach 4stündigem Kochen aber auf einen Härtewert 4, i absank.
Zugleich waren bei diesem Kochprozeß 29010 des in der Masse enthaltenen Chlorids
gelöst worden.
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Ein weiterer, bautechnisch bedeutsamer Vorzug der neuen Zemente besteht
darin, daß sie wesentlich geringere Raumgewichte als die bisher üblichen Sorelzemente
haben. Beispielsweise besitzen Massen, die aus Mischungen von 8o Teilen Ma@gnesiurnoxvd,
2o Teilen basischem Carbonat und 5o Teilen Holzmehl, das ein Din-Sieb o.2 passiert
hatte, hergestellt waren, ein Raumgewicht von etwa i,1; bei Zusatz von größeren
Sägespänen (Normenspäne) in der Kornverteilung (o bis i mm 500/0, 1 bis 1,5 mm 10%,
1,5 bis 2 mm 400/a) ergab sich sogar ein Raumgewicht von nur o,96. Vergleichsweise
besaß hingegen ein Sorelzernent, der aus 9o Gewichtsteilen Magnesiumoxyd, 5o Gewichtsteilen
Sägemehl und 98 Volumteilen Magnes,iumchloridlauge von 2o° Be hergestellt war, ein
Raumgewicht von 1,36. Beispiel 8o Gewichtsteile eines durch Glühen von basischem
Magnesiumcarbonat bei 75o° hergestellten Magnesiumoxydes wurden mit 2o Gewichtsteilen
basischem Magnesiumcarbonat und 5o Gewichtsteilen Sägemehl innig gemischt. Sämtliche
Rohstoffe waren durch ein Dinsieb 0,2 getrieben worden. Die Mischung wurde mit ioo
Gewichtsteilen Wasser angefeuchtet, so daß eine feuchtkrümelige -lasse entstand.
Diese wurde mit dem Hammer in geeignete Formen eingeschlagen. Die Oberfläche der
beim Schlagen plastisch werdenden Masse wurde mit der Kelle glattgestrichen.
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Die Masse wurde nach 24 Stunden der Form entnommen und weitere 6 Tage
frei liegend erhärten gelassen. Nach insgesamt 7 Tagen wurden Druck-, Zug-- und
Biegefestigkeit sowie die Brinellh.ärte gemessen. Es ergaben sich folgende Werte:
| Druckfestigkeit .. .. .. . 205,o kg/cm2, |
| Biegefestigkeit . . . . . . . . 56,2 kg/cm2, |
| Zugfestigkeit . . . . . . . . . 30,o kg/cm2, |
| Brinellhärte . . . . . . . . . . 4,o kg/cm2. |
In einer besonderen Probe wurde die Wasserbeständigkeit an Hand von Brinellhärtemessungen
geprüft. Ein nach dem gleichen Ansatz hergestellter, 3 Tage gelagerter Versuchskörper
besaß die Brinellhärte 2,6. Nach 4stündigem Kochen war der Körper äußerlich unverändert.
Die Brinellhärte betrug unmittelbar nach der Kochprobe 2,2, nach weiteren 5 Stunden
2,7. Sie stieg bei längerer Lagerung unbeschadet der vorgenommenen Kochprobe weiter
an und betrug nach 14 Tagen 4,0, nach 32 Tagen 5,0.