H.Bpintzinger u. W. Brintxinger. Vemendbarkeit vulkanisoher Asohe usw. 93

Die Verwendbarkeit vulkanischer Asche zur Herstellung von hydraulischem Mortel.

Von HERBERT BRINTZINGER und WALTEX BBINTZINOEB. Bei der Untersuchung der am 12. Juni 1925 beim Ausbruch

des Vulkans Acatenango in Guatemala ausgeworfenen Asche l) war es dem einen von uns aufgefallen, daB ein ziemlich hoher Prozent- satz von aufgeschlossenen, also durch Sauren zersetzbaren Silicaten in dieser Asche enthalten war. Nun ist aber bekannt, daB es gerade der Gehalt an derartigen aufgeschlossenen Silicaten ist, welcher dem Tra6 des Brohl- und Nettetals, sowie den Puzzolanen von Puteoli und Baiae so ausgezeichnete hydraulische Eigenschaften verleiht, da6 sie nicht nur als vorziigliche Zuschlagsmittel fiir Portlandzement bei der Herstellung von Wasserbauten, sondern bei entsprechender Mischung mit gebranntem oder gelbschtem Kalk auch zur Gewinnung von hydraulischem Mortel Verwendung finden. Es lag daher der Gedanke nahe, Versuche uber die Verwertbarkeit der in vulkan- reichen Gegenden in groBeren Mengen sich findenden Asche zur Herstellung von hydraulischem Mortel durchzufiihren, welche, sofern bei dem giinstigsten Mischungsverhaltnis Kalk : Asche genugend hohe Pestigkeitseigenschaften sich ergeben wiirden, die praktische Aus- niitzung der Asche, wenigatens in lokalen AusmaBen, ermiiglichen konnten. Als besonders giinstiger Umstand wiirde dabei ins Gewicht fallen, daB bei dem staubfeinen Zustand solcher Aschen ein Zer- kleinern und Mahlen vor dem Gebrauch sich eriibrigen wiirde. Eine gewisse Erschwerung fur die Ausniitzung der hydraulischen Eigen- schaften der Asche wiirde allerdings ihre mit fast jedem Ausbruch sich andernde chemische Zusammensetzung sein, die fur jedes von einem anderen Ausbruch stammende Aschenlager eine Neubestimmnng des optimalen Mischungsverhaltnisses erforderlich machen konnte. Immerhin ist abor anzunehmen, daB es durch in groBeren AusmaBen durchgefiihrte Untersuchungen moglich sein mu8, Durchnittswerte solcher Mischungen ausfindig zu machen, welche fur die Herstellung wenig beanspruchter Bauwerke einen Martel von geniigender Brauchbarkeit liefern.

') A. GUTB~EB u. H. BEINTZINGEB, 2. anorg. u. a&. Chem. 148 (1925), 141.

94 B. Bn’ntxinger und W. Brimtmhger.

Die fur unsere Versuche notwendige Asche stellte uns Herr Dr. KURT RENZ, Professor an der Universitat Guatemala, in liebens- wurdiger Weise zur Verfugung, wofur wir ihm auf das herzlichste danken. Leider befand sich im dortigen chemischen Institut aber nur noch eine sehr kleine Menge Asche, so da6 wir nur verhaltnis- mahig wenig Versuche durchfuhren konnten, und wir auherdem ge- zwungen waren, bei den Druckfestigkeitsmessungen nicht mit Probe- korpern der iiblichen Grofle zu arbeiten, sondern kleine Wurfel von nur 2 cm Kantenlange herzustellen.

Die neue Aschenprobe wurde zuerst aufs sorgfaltigste analysiert, wobei folgende Mittelwerte erhalten wurden:

SiO, : 60,39°/0 F : Spur SrO : O,OSo/ , , P,05 : 0,090/o CuO : Spur MgQ : 0,77°/5 Ti0, : 0,48O/, Al,03 : 19,69°/0 KsO : 0,83O/, so, : 0,250/, FeO + Na20 : 4,80°(, s’ : 0,42O/, Fe,03 : 6,05O/, s : 0,2401, CaO : 6,35°/0

Wir stellten nun aus dieser Asche und reinstem gebranntem Kalk die verschiedensten Miwhungen her, wobei besonders darauf geachtet Wurde, da8 eine moglichst gleichmaBige Vermischung der beiden Komponeuten erzielt wurde. Diese Mischungen wurden dann jeweils mit genau derselben Menge Wasser versetzt, aufs Neue durchgearbeitet und zum SchluB in Formen zur Herstellung der oben beschriebenen Wurfel geschlagen. Nach 28 tagigem, norm- gemaBem Lagern wurde die Druckfestigkeit dieser Wurfel gepriift, wobei je nach dem Mischungsverhaltnis CaO : Asche im Mittel folgende Werte gefunden wurden: (Wir geben nur diejenigen Mischungs- verhaltnisse an, die einigermaBen brauchbare Druckfestigkeiten aufwiesen)

~ _. - __ ~-

CaO : Asche 1 kg/cm2 --.__I- __ _ _ __ -~ -

1 : l 68 1 : 2 1 114 1 : 3 103 1 : 4 I 83

Diese Werte wurden die Asche zur Gewinnung eines hydrauli- schen MGrtels fur leichtere Bauwerke, an die keine allzu hohen Forderungen gestellt werden, als durchaus geeignet erscheinen lassen, Venn nicht der - allerdings geringe - Gehalt an Sulfid und elementarem Schwefel zu besonderer Vorsicht mahnen wurde. Sulfid und bei geeigneten Bedingungen auch elementarer Schwefel werden nsmlich in Gegenwart von Fetichtigkeit und Luft zu Sulfat

Verwendbarkeit wlkanischer Asehe xur Hevstellung von hydraul. N6rtel. 95

oxydiert, das mi t noch vorhandencm freiem Calclumhydroxyd und Aluminiumoxydhydrat des Mortels Calcium-aluminium-sulfat bildet. Da diese mit einer VolumvergroBerung verbundene Calcium-alumi- nium-sulfat - bildung erst einige Zeit nach dem Abbinden und Er- barten des Mortels erfolgt, werden durch sie Treiberscheinungen verursacht, die boi grSBeren Sulfidgebalten der Rohstoffe bis zur Rissebildung fiihren ksnnen, bei geringerem Vorhandensein von Sulfid immerhin eine betrachtliche nachtriigliche Verringerung der Festigkeit des Mijrtels im Gefolge haben.

Wir bewahrten also verschiedene Probekorper 15 Monate lang in feuchter Atmosphare auf und priiften danach ihre Druckfestiglreit. Rissebildungen, also grobe Zerstijrungen, waren in keinem Falle zu beobachteo , dagegen zeigte sich, daB die Druckfestigkeit, anstatt wie es bei Portland- und Eisenportlandzementen uud auch den ge- brauchlichen TraBmGrteln stets der Fall zu sein pflegt, weiter zu- zunehmen, bei den verschiedenen Proben gegeniiber den entsprechen- den fruheren Ergebnissen durchschnittlich um etwa 15-20 O/,, ab- genommen hatte.

Die analytische Untersuchung derartiger ProbekSrper ergab, daB das gesarnte in ihnen enthaltene Sulfid in Sulfat iibergegangen war; selbst der in sehr feiner Verteilung vorhandene elementare Schwefel muBte sich in Sulfat umgewandelt haben, denn es gelang auch bei sorgfaltigstem Arbeiten nicht mehr ihn nachznweisen, dagegen ent- sprach die in den Probekorpern festgestellte Menge Sulfat mit ziem- licher Genauigkeit der berechneten Summe aus urspriinglich vor- handenem und aus Sulfid und Schwefel gebildetem Sulfat.

Sowohl Sulfid als auch sehr fein verteilter elementarer Schwefel werden also durch Wasser und Sauerstoff zu Sulfat oxydiert, wobei die Oxydationsgeschwindigkeit sehr wahrscheinlich durch die alkali- sche Reaktion des Mortels und die katalytische Wirkung des in der Asche sich befindenden Eisens erhoht wird.

Schwefel- und sulfidhaitige vulkanische Asche wird also, trotz ihrer beachtenswerten hydraulischen Eigenschaften, niemals als ernst- hafte Konkurrentin fur TraS, geschweige denn Portland- und Eisen- portlandzement, in Betracht kommen.

Jerza, Anorganische Abteilzmg des chemischen Laboratoriwms der Univemitat.

Bei der Redaktion eingegangen am 29. September 1927.