GLÜCKAUF
Berg- und Hüttenmännische Zeitschrift
Nr. 52 25. Dezember 1915 51. Jahrg.
Die Verwendung der verschiedenen Zementarten im Kalibergbau.
V on B ergirispektor A. H o f f m a n n , R e y ersh a u sen (H annover).
Beim K alib erg b au gelangen 3 Zem e n ta rte n zu r A n
w endung, u n d zw ar M agnesiazem ent, P o rtlan d zem en t m it seinen A b a rte n u n d T hurin g ia-H o ch o fen zem en t, die im folgenden von p ra k tisc h e n G e sich tsp u n k te n au s einer B e tra c h tu n g u n te rz o g e n w erden sollen.
M a g n e s i a z e m e n t .
M agnesiazem ent d ie n te b is v o r kurzem fa st a u s schließlich zu r B eto n ieru n g von K u v elag ezy lin d ern beim V orhandensein salziger S chachtw asser, z u r A usführung von Schacht- u n d S treck en m au eru n g en im Salzgebirge u n d h a u p tsä c h lic h zu M auerw erkabdäm m ungen bei W asser- u n d L augeneinbrüchen.
B ei ausg ed eh n tem G eb rau ch von M agnesiazem ent ergaben sich jedoch a u ß e ro rd e n tlic h hohe K o sten . So w aren z. B. zu r B e to n ieru n g eines S en k zy lin d ers nach K in d -C h au d ro n von 60 m H ö h e in salzigem S c h a c h t
w asser rd. '167 000 kg g e b ra n n te M agnesia u n d 74 000 kg festes C hlorm agnesium fü r d ie H erstellu n g von C hlor
m agnesium lauge z u r B e re itu n g des erforderlichen M a
gnesiazem ents erfo rd erlich ; dies en tsp ra c h einem K o sten au fw an d von 1670 • 12 = 20 040 M fü r g e b ra n n te M agnesia u n d 740 • 3,10 — 2294 J t 'fü r Chlorm agnesium , zusam m en also v o n 22 334 M> — an n ä h e rn d 372 J l fü r 1 lfd. m S ch ach t a n B eto n k o sten .
D ie V erw endung g e b ra n n te n M agnesits, d e r um 3,50 - 4,00 J l /100 kg billiger ist als g e b ra n n te M agnesia u n d ebenso wie diese als Z em ent z u b e re ite t w ird, w äre vom geldlichen S ta n d p u n k t au s v o rte ilh a fte r gewesen.
D ie N ich tan w en d u n g h a tte ih ren G ru n d in d er b e träc h tlich en A u sd eh n u n g sk raft, die g e b ra n n te r Magne- zit als Z em ent beim A b binden en tw ick elt u n d die v o rau s
sichtlich eine gefährliche F o rm än d e ru n g des K uvelage- sy lin d e rs z u r Folge g e h a b t h ab e n w ürde.
G e b ra n n te r M agnesit d ü rfte sich infolge seiner A us
dehnungsfähigkeit in Z em entform vorzüglich z u r A b
d ich tu n g d er im Salzgebirge steh en d en Teile von Tief- bohrlöchern eignen.
D ie F e stig k e it von reinem M agnesiazem ent is t a u ß e r
o rd e n tlich groß, k a n n jedoch d u rch Z u satz von scharfem , v o llstän d ig lehm - u n d to n freiem S and noch b ed eu ten d l erh ö h t w erden. D er S an d zu satz d arf a b e r hierbei n ich t ü b ertrieb en w erden. Im B etrieb h a t sich ein M ischungs
v e rh ä ltn is von 1 T. g e b ra n n te r M agnesia m it h öchstens 3 T . scharfem Sand sow ohl beim B eto n ieren von S ch ach tk u v elag en als a u ch bei A u sfü h ru n g von M auer
w erk b e w ä h rt; d a rü b e r hinauszugehen, ist n ich t ra tsam .
Zahlreiche P ro b en h a b en ergeben, daß sich g e b ra n n te M agnesia m it w eniger als 6 % G lü h v erlu st z u r H e r
stellung von Z em ent besonders eignet, u n d zw ar d e sto m ehr, je geringer ih r G ehalt a n K ohlensäure ist.
V or je d e r V erw endung von M agnesiazem ent em pfiehlt es sich, d u rc h verschiedene selbst anzu fertig en d e P roben die G üte des Stoffs festzustellen. D esgleichen w ird m an g u ttu n , z. B. bei Schachtbetonierungen, sich d urch laufende P ro b en w äh ren d des B eto n ieren s von d er G ü te des h in te r die K uvelage g eb ra c h te n B eto n s zu ü b e r
zeugen.
B esonders e rw ä h n t sei, d aß g e b ra n n te M agnesia s te ts in d u rch au s tro ck n en R äu m en 'aufzubew ahren ist.
B ei allzulanger L agerung w ird sie d u rch A ufnahm e von K ohlensäure au s d e r L u ft fü r Z em entierungszw ecke u n b ra u c h b a r u n d m u ß v o n neuem gem ahlen u n d geg lü h t w erden.
Bei A u sfü h ru n g von M auerw erk m it M agnesiazem ent im Salzgebirge ist besonders d a ra u f zu ac h te n , d aß die m it dem M auerw erk in B e rü h ru n g kom m enden Salz
stö ß e frisch an g eh au en u n d d u rc h a u s fest sind, so daß es unm öglich ist, v o rste h en d e S a lzk an ten u n d -ecken m ühelos ab zu b rech en . D er beim A n h au en au f d en Salz
flächen e n tsta n d e n e S alzstau b ist v o r B eginn d e r M aue
rung d u rch A bw aschen d e r S tö ß e m it C hlorm agnesium lauge zu beseitigen, u m ein m öglichst inniges A n binden des M agnesiazem ents a n die S alzflächen zu erzielen.
A us d en bei A usführung von M auerw erk m it M agnesia
zem ent z u r V erw endung gelangenden B ack stein en u n d S and m u ß sä m tlich e F eu c h tig k e it d u rc h scharfe A u s
tro c k n u n g e n tfe rn t w erden.
D a m it dem M agnesiazem ent d u rch die B ac k ste in e n ich t die zum A b binden erforderliche C hlorm agnesium lauge entzogen w ird, sind die B ac k ste in e v o r dem G ebrauch v o llstä n d ig m it C hlorm agnesium lauge zu trä n k e n .
A u ß er den b ereits e rw äh n ten F ä lle n eignet sich M agnesiazem ent noch vorzüglich z u r A b d ic h tu n g von zw ar b e to n ie rte n , a b e r u n d ic h te n S ch ach tk u v elag en , h in te r denen salzige W asser an steh e n , u n d zum A b d ic h te n von kleinern L au g enausflußöffnungen im S alz
gebirge. I n beiden F ällen w ird d er M agnesiazem ent in F orm von flüssigem B re i ohne S a n d zu satz m it' H ilfe einer besonders fü r diesen Zweck g e b a u te n P u m p e u n te r hohem D ru c k h in te r die K uvelage bzw . in d as lau g e
fü h ren d e Salzgebirge g ep reß t, b is d e r h ö c h st zulässige D ru ck erreich t o d er d er G egendruck n ic h t m e h r zu ü b e r
w inden ist. D ie Z ufüh ru n g sö ffn u n g en w erden .a lsd a n n
1250 G l l i c k a u f Nr. 52
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durch eingeschraubte H o ch d ru ck h äh n e geschlossen. Diese v e rm itte ln gleichzeitig den A nschluß d er E in fü h ru n g s- Öffnungen a n die Z em e n tp u m p e w ährend des E inpressens.
E rsc h e in t die A nw endung von P u m p en im erste m F all aus irgendeinem G rund n ich t au sfü h rb a r, so w ird der Z em entbrei in en tsp rech en d dünnflüssiger F orm vom T age h e r'm it dem nötigen Ü berd ru ck d u rch eine in den S ch ach t ein g eb au te R o h rleitu n g a n den Stellen, die ab g ed ich tet w erden sollen, eingespült.
F ü r A rbeiten, bei denen d e r Z em ent d u rch P reß- p u m p en a n O rt u n d Stelle b efö rd ert w ird, u n d w obei er so dickflüssig an zu rü h ren ist, d aß er vom P u m p e n kolben noch g u t angesaugt w ird, sind z u r A usfüllung von 1 cbm H o h lrau m m it e rh ä rte te r Z em entm asse 1030 kg g e b ra n n te M agnesia u n d 870 kg C hlorm agnesium - lauge von 30° B e erforderlich.
E rfo lg t jedoch die V erw endung des M agnesiazem ents in dünnflüssiger F orm , so gehören z u r E rzielung von 1 cbm e rh ä rte te r Z em entm asse 758 kg g e b ra n n te Magnesia u n d 900 kg C hlorm agnesium lauge v o n 30° Be.
Beim B eto n ieren von S chach tk u v elag ezy lin d ern in Salzsole {Steinsalzlauge) ist zu beach ten , d aß m öglichst viel g e b ra n n te M agnesia m it m öglichst wenig C hlor
m agnesium lauge von h o h er K o n z e n tra tio n (bis zu 35° Be) a n g e rü h rt w ird, um dem M agnesiazem ent so w enig W asser wie m öglich zu zu fü h ren ; an d erseits m uß d e r einzubringende Z em ent noch d e ra rt flüssig sein, daß er au ch in die d ü n n ste n S p alten u n d R isse der S c h ach tstö ß e einzudringen verm ag.
F ä llt M agnesiazem ent in Salzsole, z. B. b e i v o r
zeitiger E n tle e ru n g d er B etonierlöffel, so t r itt E n t
m ischung m it sta rk e r S chlam m bildung ein.
W ird in m eh rern A bsätzen b e to n iert, so' ist d as ^ b - binden des vorhergehenden A bsatzes a b z u w a rten u n d vor B eginn d e r neuen B eto n ieru n g erst der auf dem alten A b satz vorhandene, oft recht erhebliche M agnesiaschlam m zu en tfern en , w eil sonst das A bbinden des neu ein- g eb rach ten M agnesiazem ents d u rch M ischung m it dem vo rh an d en en a lten Schlam m u n g ü n stig beeinflußt w ürde.
Beim B eto n ieren e n tsta n d e n e r M agnesiaschlam m b in d e t m it frischem M agnesiazem ent n u r bei einer m ög
lichst innigen V erm ischung, die jedoch h in te r einer S ch ach tk u v elag e niem als a u sfü h rb a r ist.
V ersuche h a b en ergeben, d a ß C hlornatrium nied er
geschlagen w ird, w enn m an C hlorm agnesium lauge in g e s ä ttig te Salzsole e in fü h rt, u n d zw ar erfolgt d e r S tein
salzniederschlag in d esto größerm Maß, je m eh r C hlorm agnesium lauge z u g esetzt w ird. In dieser M ischung b in d e t M agnesiazem ent zw ar sehr g u t ab, jedoch schlägt sich C hlo rn atriu m als Schlam m in erheblichen Massen nieder.
M agnesiazem ent ist nach 2 T agen fast v o llstän d ig e rh ä rte t u n d entw ickelt w ah ren d des A b b in d en s nach gew iesenerm aßen T e m p e ra tu re n b is zu 160° C.
Ü b er die D au e r des A bbinde- bzw. E rh ä rtu n g s v o r
gangs von M agnesiazem ent w urden vom V erfasser fü r d en B e trie b m aßgebende V ersuche an g e stellt, deren bem erk en sw erte E rg eb n isse au s d e r folgenden Z usam m en
ste llu n g ersich tlich sind.
V e r s u c h e ü b e r E i n z e m e n t i e r u n g v o n S t a n d - - r o h r e n m i t M a g n e s i a z e m e n t .
Lfd. Nr.des Versuchs ■j, Dauer des Abbindens rt" bzw. Erhärtens Ausgehaltener Höchst- w druckdes abgebun- rt denenbzw. erhärteten: Zements Z usam m en
se tzu n g des verw endeten
Zem ents
B em erkungen
1.
"
gebr. M agnesit m it C hlorm a
gnesium lauge in gußflüssiger F o rm von 30° Be
und 12° C
noch n ic h t ab- g ebunden
2_ 1 — dsgl. dsgl.
114 — dsgl. b in d e t langsam ab
4. 2 — dsgl. etw as d ic k b re iig
5. 2 U — dsgl. dsgl.
6. 3 " 1 - 2 dsgl. dsgl.
7. :ji/2 2 - 4 dsgl. d ickbreiige Masse
7. 4 4 - dsgl. dsgl.
9. 5 0 - 8 dsgl. e rh ä rte t
10. 7 Yt 3 0 - 4 0 dsgl. h a rte S chalen
11. 9 60 - 70 dsgl. m it d e r P re ß p u m p e n ic h t herauszu- d rücken
12. 4 ‘/2 50 dsgl., n u r L auge au f C0° C e r
w ärm t
infolge E in w irk u n g der h eißen Lauge schon nach 4 Y> st fest
■ 75—
D ie V ersuchsanordnung w ird d urch n achstehende A b
bildung e rlä u tert. D as innere R o h r a d ien te als einzu
zem entierendes S ta n d ro h r, w ährend das um gebende äußere R o h r b dem zu r
A ufnahm e des S ta n d rohres bestim m ten B ohrloch e n tsp rach . Di u n te rn 15 cm des äu ß ern R ohres b ild eten die D ru ck k am m er c, die da
d u rch e n tsta n d , d aß die B öden beider R ohre geschlossen w aren. E in seitlich er S tu tz e n d an d er D ru c k k a m m e r er
m ö glichte den A nschluß d e r D ru ck p u m p e . D er D orn e b eg ren zte ein zu tiefes E in sin k en des innern R ohres. D er R au m zw ischen beiden R ohren w u rd e m it dem V ersuchszem ent bei je dem V ersuch neu a u s
gegossen. D ir h y d ra u lische P re ß d ru c k w irk te bei dieser A n o rd n u n g
a u f d en ganzen Q uer- V ersuchsanordnung.
25. D ezem ber 1915 G l ü c k a u f 1251
sc h n itt des u n te n geschlossenen S tan d ro h res u n d v er
suchte, es au s dem um gebenden R o h r h e rau s
zuschleudern.
Als V ersuchszem ent d ien te g e b ra n n te r M agnesit, d er m it C hlorm agnesium lauge v o n 30° B e an g e rü h rt w urde.
W ä h ren d bei d en V ersuchen 1 - 11 die zum A nrühren v e rw a n d te L auge eine T e m p e ra tu r von 1 5 -/1 7 ° C b e
saß, g elan g te beim V ersuch N r. 12 L auge von 60° C z u r V erw endung. H ie rd u rc h w urde erzielt, d aß der Z em ent schon nach 4 y2 s t einem P re ß d n ic k v o n 50 a t w id erstan d , w as v o rh e r erst nach etw a 8 st d e r F all w ar. D as A bbinden bzw. E rh ä rte n von M agnesiazem ent k an n d ah er d urch V erw endung heißer C hlorm agnesium lauge zum A nrühren ganz w esentlich beschleunigt w erden.
P o r t l a n d z e m e n t .
D ie übliche Z usam m ensetzung eines g u ten P o rtla n d zem ents ist etw a folgende:
K alk ... 58 - ° 65
%
K i e s e l s ä u r e ...2 0 - 2 6 T o n erd e u n d E isen o x y d . . . . 7 - 1 4 M a g n e s i a ... 1 - 3 A lk a lie n ... 0 - 3 S c h w e f e l s ä u r e ... 0 - 2
R ich tig e r w ü rd e m an Z em ente von v o rsteh e n d er Z usam m ensetzung K a lk to n zem en te nennen, d a sie ihre E igenschaften 1. der B ild u n g eines w asserhaltigen K a lk to n erd esilik ats u n d 2. d er B ildung v o n kohlensauerm K a lk d u rch A ufnahm e von K o h len säu re au s der L u ft oder dem W asser v erd a n k en .
D ie zum A nm achen erforderliche W asserm enge sch w an k t in w eiten G renzen. A uf 100 1 P o rtla n d z e m e n t rechnet m a n 33 - 44 1 W asser u n d e rh ä lt d a m it ung efäh r 90 1 M örtel.
B ei seh r großem U berschuß von W asser e rs ta r rt der M örtel n ich t m ehr, sondern b leib t Schlam m .
D as A n h aften des Z em en tm ö rtels a n d e n Steinen setz t voraus, d aß diese v o llstä n d ig b e n e tz t w erden. T rockne Steine entw ässern den M örtel an den B erü h ru n g sfläch en u n d v erh in d ern B in d u n g u n d H a ftu n g .
Die Z eit, die d er Z em ent zum A bbinden g e b ra u c h t, ist seh r verschieden. T ra ß m ö rte l u n d P o rtla n d z e m e n t ziehen am schnellst n an, d a n n folgt R om anzem ent u n d endlich gew öhnlicher g e b ra n n te r M ergel.
Beim A nm achen m it w enig W asser en tw ick eln die m eisten h y d rau lisch en K alk e W ärm e, jedoch n ic h t in dem Maß wie d er gew öhnliche g e b ra n n te K alk , ab e r d esto m eh r, je w eniger h y d rau lisch e K ra ft sie besitzen ; bei P o rtla n d z e m e n t ist die W ärm eentw icklung am ge
rin g sten .
G robkörnige Z em ente lassen sich ohne S an d zu satz verw enden u n d , wo es au f D ünnflüssigkeit des M örtels u n d D ich tig k eit d er e rh ä rte te n Masse an k o m m t, ge
schieht dies auch, w ä h ren d K alk e m it g erin g em h y d ra u lischen E ig en sch aften , die sich dem L u ftm ö rte l ähnlich verh alten , w ie z. B. d er W asserkalk, eines S andzusatzes bedürfen. Jed o ch w erden au ch die e rste m , schon d er Billigkeit halber, fa st n u r m it S an d zu satz v e ra rb e itet.
D ie g eb räu ch lich ste M ischung ist 1 T . Z em ent u n d 3 T . S an d ; fe tte re M ischungen (1 : 2) w erden zu teuer, m agere (1 : 5 od er :l : 6) sind schw er zu v erarbeiten, bin d en u n d e rh ä rte n w eit w eniger g u t u n d erreichen geringere F e stig k e it u n d D ichte.
Die D ru ck festig k eit au f 1 qcm w ar bei P o rtla n d zem ent nach vierw öchiger E rh ä rtu n g folgende:
M ischungsverhältnis kg
1 : 2 ... 2 4 0 - 4 2 0
■ 1:3 ... . 1 9 0 - 3 7 0 1 : 4 ... 1 7 0 - 2 6 0
■ 1:5 ...1 3 0 - 1 8 0 1 : 6 ... 1 0 5 - 1 5 0
D u rch Z u satz von gelöschtem K alk gew innen die m eisten Z em en tm ö rtel größere D ruckfestigkeit u n d B inde
k ra ft am S te in ; m agere M örtel erfordern g ro ß em Zusatz.
Als zw eckm äßige M ischungen fü r Z em en t-K alk m ö rtel hab en sich im B etrieb die folgenden erwiesen.
1 T. Z em ent, 5 T. Sand, % T. K alk teig
1 „ 6 - 7 „ „ 1
1 „ 8 „ „ 1%
1 „ 10 ,, „ 2
Infolge m an g elh after M ischung o d er B ehandlung zeigen m anche P o rtlan d zem en te die unangenehm e E igen
sch aft des T reibens, d. h. sie dehnen sich im V erlauf des E rh ä rte n s aus, w odurch A ufblähungen, R isse usw. ein- tre te n u n d die Masse a b b lä tte r t u n d zerbröckelt.
D as T reiben b eginnt nach dem A bbinden, u n d zw ar frü h er beim E rh ä rte n im W asser als a n d er L uft. Diese E rscheinungen tre te n besonders s ta r k hervor, w enn der Z em ent zuviel M agnesia und w eniger K ieselsäure e n th ä lt.
F a st in säm tlich en Schächten, h in te r deren K uvelage- oder M auerzylindern W ässer o d er L augen zusitzen u n d die m it P o rtlan d z em en t b e to n ie rt bzw. g em au ert w orden sind, k an n m an m e h r od er weniger, zu erst schneew eiße K alk sin teru n g en b eo b ach ten . Diese e n tsteh en d adurch, d aß W asser oder L augen, die den Z em ent w ährend seiner langen E rh ä rtu n g sd a u e r u n te r D ru ck d u rch d ringen u n d an den F ugen d er K uvelage bzw. den F ugen o d er Steinen des M auerw erks .au streten , auf ihrem W ege die K a lk b estan d teile des Z em ents, solange er n ich t v o llstän d ig e rh ä rte t ist, auslaugen u n d am A usbau als S in te r absetzen.
D ie g eb räu ch lich sten hy d rau lisch en M örtelstoffe au ß er P o rtlan d ze m en t sind:
M e r g e l (W asserkalk). E r b e steh t aus einem in S alzsäure löslichen Teil ( 6 0 - 8 0 % ) u n d einem unlös
lichen ( 4 0 - 2 0 % ) . D er lösliche Teil b e ste h t vorw iegend au s kohlensauerm K alk ( 5 6 - 7 3 % ) , kohlensaurer M agne
sia, E ise n o x y d u n d T o n erd e ( 1 - 5 % ) ; der unlösliche Teil h au p tsä ch lich aus K ieselsäure ( 1 2 - 2 9 % ) , T onerde ( 1 - 3 % ) , E isen o x y d u n d A lkalien. D urch B rennen w ird die K ohlensäure ausgetrieben u n d die K ieselsäure in die aufgeschlossene Form ü b erg efü h rt, w odurch d er Stoff z u r A ufnahm e von K ohlensäure u n d z u r B ildung des K alk to n erd esilik ats geeignet g em ach t wird.
W asserkalk von Lengerich h a tte in einer M ischung von 1 T. K a lk zu 1% T. S an d nach 28 T agen eine D ru c k festig k eit
an d er L u f t ... von 16 k g/qcm im W a s s e r ... . 14 „
1252 G l ü c k a u f Nr. 52
R o m a n z e m e n t ist ähnlich wie der W asserkalk zu sam m engesetzt, jedoch geeigneter fü r die E n tw ick lu n g h y d rau lisch er E igenschaften.
D er R ohstoff des K u fstein er R om anzem ents e n th ält 78 lösliche Teile m it 71 T. kohlensauem i K alk u n d 3 T.
T onerde u n d 22 unlösliche m it 16 T. K ieselsäure u n d 3 T. T onerde. D er R ohstoff w ird bis zu r Sintergrenze geb ran n t u n d d an n zu P u lv er gem ahlen.
T r a ß m ö r t e l w ird d u rch E in rü h ren von gepulvertem T ra ß in K alk teig ohne oder m it S an d zu satz hergestellt.
Die im T ra ß en th a lte n e K ieselsäure b efindet sich in aufgeschlossener F orm , w eshalb sich ein B rennen er
üb rig t, sogar falsch w äre, weil sie d ad u rch in die u n au f
geschlossene Form übergeführt w erden würde.
Bei w ichtigen B auw erken h a t sich eine Mischung von 1 T. T ra ß , 1 T. F e ttk a lk u n d 1 T. Sand b ew äh rt;
bei solchen, wo es w eniger auf F estig k eit des M örtels an k o m m t, kann m an einen geringem Z usatz von T ra ß wählen.
W o es sich um große W asserdichtigkeit handelt, nim m t m an 1 T. T ra ß u n d I T. Kalk.
T ra ß m ö rte l b in d et u n d erhärtet' rasch u n d erreicht eine große F estig k eit. Die D ruckfestigkeit b e trä g t nach 'i W o c h e n :
kg/qcm T raß K alk Sand
1
y, :
1 : 2 . '. . . . 2001 : 1 : 2 ...170 1 : \ y 2 : 2 ... 185
E in Z u satz von T raß zu P o rtlan d zem e n t verleiht diesem eine bei w eitem größere F estigkeit, die nach dreim onatiger E rh ä rtu n g je nach d er M ischung um 5 0 - 1 0 0 % steigt.
Gegen W itterungseinflüsse, Säuren u n d salziges W asser ist d er T ra ß m ö rte l erheblich w iderstandsfähiger als Z em entm örtel, w eshalb er bei B a u te n im Meer vor
zugsweise an g ew an d t wird. A uch fehlt ihm die E igen
schaft des Treibens, d. h. er ist rau m b estän d ig .
D ie P u z z o l a n e , die bei B ajae u n d N eapel gefunden w erden, u n d d er S a n t o r i n , d er au f d er griechischen Insel gleichen N am ens vorkom m t, sind ebenfalls v u l
kanischen U rsprungs u n d haben die gleichen E igen
sch aften wie der T raß . Dieselben E igenschaften zeigt au ch die basische H ochofenschlacke, üb er die w eitere A ngaben in dem A b sch n itt H ochofenzem ent folgen.
Von geringerer B ed eu tu n g sin d die d o l o m i t i s c h e n Z e m e n t e . W ird D olom it, b ek an n tlich eine Doppel- verbindung von kohlensauerm K alk u n d kohlensaurer M agnesia, bei d u n k ler R otglut ( 3 0 0 - -100° C) g ebrannt, so verliert die Magnesia, nicht a b e r d er K alk, den K ohlensäuregehalt. D as gepulverte E rzeugnis hat h ydrau lisch e E igenschaften u n d e rh ä rte t u n te r W asser se h r rasch zu einer ungem ein festen Masse.
Von säm tlichen an g efü h rten Z e m e n ta rten ist im K ali
bergbau bis vor einigen J a h re n , m it A usnahm e des M agnesiäzem ents, überw iegend P o rtla n d zem en t zu r V er
w endung gelangt, u n d zw ar h au p tsäch lich bei A us
führung von T ag esb au ten , M aschinenfundam enten usw.
sowie fü r S ch a ch tb a u ten , soweit keine salzigen W asser vo rh an d en w aren. A uch im tro ck n en Salzgebirge be
diente m an sich seiner.
Bei S ch achtm auerungen im Salzgebirge, wo fast im m er süße T ropfw asser von oben h e r v o rh an d en sind, fand P o rtlan d zem en t gleichfalls V erw endung, u n d zw ar ste ts in einem M ischungsverhältnis von höchstens 1 T.
Zem ent zu 3 T. scharfem Sand. H äufig w urde die Vor
sicht g eb rau ch t, den Z em ent a n s ta tt m it Süßw asser m it Salzsole von 10 — 14° B e an zum achen, d a verschiedene V ersuche gezeigt h a tte n , d aß P o rtlan d zem en t, in dieser Weise zubereitet, in befriedigendem Maß a n die von ihm b e rü h rte n S teinsalzflächen an b an d .
Bei M auerungsarbeiten in leicht löslichen Salzen em pfiehlt es sich, den P o rtlan d ze m en t m it g e sä ttig te r Salzsole anzum achen. Is t d er P o rtlan d zem en t fü r diese Zwecke näm lich n u r m it Süßw asser oder niedrigprozen
tiger Sole zubereitet, so w erden beide b e streb t sein, bis z u r E rh ä rtu n g des M örtels die von ihm b e rü h rte n Salz
flächen aufzulösen, u n d zw ar so lange, bis k o n zen trierte Sole oder L auge e n tstan d en ist. Die Folge d av o n ist die B ildung von schw achen Spalten u n d Rissen zwischen Salzstoß u n d M auerw erk, die im Salzbergbau u n te r U m stä n d e n gefährlich w erden können.
Bei der B etonierung von S ch achtkuvelagen nach K ind-C haudron zum W asserabschluß im Steinsalz oder beim V orhandensein von Salzsole im S chacht h a t neben M agnesiazem ent teilw eise au ch der P o rtlan d zem en t V er
w endung gefunden, u n d zw ar b e to n ie rte m an a b s a tz weise einm al m it P o rtla n d -, das an d ere Mal m it M agnesiazem ent.
D er P o rtlan d zem en t w urde hierbei m it k o n zen trierter Salzsole nicht allzu dünnflüssig an g e rü h rt u n d ebenso wie der M agnesiazem ent m it B etonierlöffeln h in te r d er \ K uvelagc a n O rt und Stelle g eb rach t. S p ätere U n ter
s u c h u n g e n ergaben, daß d er P o rtlan d zem en t sehrT gut abgebunden h a tte u n d vorzüglich fest gew orden war.
N achstehend sind die Z ugfestigkeiten zw eier! reiner P o rtlan d zem en te nach 28tägiger A bbindezeit u n te r v er
schiedenen B edingungen wiedergegeben.
P o r t i a n d ze m e n t » S te rn « .
a n g e rü h rt m it e rh ä rte t in Z ugfestigkeit kg /qcm
Siißw asser Sole v o n 24 % 05,2
Sole von 15% ,, ,, 24% 48,1
Siißw asser , S üßw asser 48,8
Sole vo n 15% 43,1
ges. Sole ! ges. Sole 2 4 “ Be 4/5,3 P o r t l a n d z e m e n t » M isb u rg « .
Süßw asser Sole von 24% 60,5
2 y2 % K ochsalzlös. ,, „ 24% 52,5
' 8 % ,, S iißw asser 47,0
15 %
„
46,026 % „ : ges. Sole 24° Be 42,3
H ier sei eingeschaltet, d aß m an m it P o rtla n d z e m e n t
m ö rtel äu sg efü h rte B auw erke, z. B. iM aschinenfunda- m ente, vor den E inw irkungen fe tte r ö le (Schmieröle) schützen m uß. D ie F e tts ä u re n dieser Öle v erb in d en sich m it dem K alk des Z em ents zu K alkseifen, w odurch der Z em ent erw eicht wird.
25. D ezem ber 1915 G l ü c k a u f 1253
D u rch B eo b ach tu n g en ist festgestellt w orden, daß diese nachteiligen E inw irkungen von Ölen au f porösen Z em en tm ö rtel (3 u n d m eh r T. Sand au f 1 T. Zem ent) erheblich stä rk e r sind als au f dichten M örtel (1 T.
Zem ent zu 1 T. Sand), besonders w enn le tz te re r einige Zeit an d er L u ft g estanden u n d sich an d er O berfläche kohlensaurer K alk gebildet h a t.
H o c h o f e n z e m e n t.
H ochofenzem ent h a t in den le tz te n Ja h re n in steigen
dem M aß beim B a u von K aliw erken, besonders beim A usbau von S chächten, V erw endung gefunden. B evor
zu g t w ird wegen seiner vorzüglichen E igenschaften der aus den granulierten H ochofenschlacken der Maxi- m ilia n sh ü tte in T hüringen h erg estellte T huringiazem ent.
D ie B indefähigkeit des H ochofenzem ents b eru h t b ek an n tlich a u f d er E igenschaft der K ieselsäure, in A tzkalklösung zu einer G allerte zu quellen u n d zu er
h ärten . Z u r B ildung d er Ä tzkalklösung w ird besonders h ergestellter P o rtla n d zem en t zugesetzt, weil K a lk h y d ra t, d a s in frischem Z u sta n d denselben D ien st leisten w ürde, bei L agerung des Z em ents K ohlensäure au f
nim m t u n d zu r B ildung von Ä tzkalklösung unfähig wird.
Gegen vorzeitige, scharfe A ustrocknung ist der H ochofenzem ent em pfindlicher als P o rtla n d z e m e n t; d a gegen e rh ä rte t er in Salzlaugen erheblich schneller als alle P o rtla n d z e m e n ta rten , u n d auch bei H o ch b au ten , besonders von E isenbeton, sind die E rgebnisse bei genügender A nfeuchtung vorzüglich.
Die ä u ß e rst feine M ahlung g e s ta tte t reichliche Bei
m engungen von S an d ; tro tzd em w ird die F estigkeit noch sehr groß.
Den T em p eratu rsch w an k u n g en gegenüber ist er w etterb e stän d ig er als die P o rtlan d zem en te. Dies hat seinen G ru n d in d er K a lk a rm u t, denn alle kalkreichen S ilik atv erb in d u n g en gehen leichter dem Zerfall e n t
gegen als die kalkarm en.
D ie beim P o rtla n d z e m e n t erw äh n ten T reiberschei- nungen, die d ara u f beruhen, daß er zu viel M agnesia u n d zu wenig K ieselsäure e n th ä lt, sind bei dem k a lk arm en T h u rin g iazem en t au s H ochofenschlacke au s
geschlossen, d enn er e n th ä lt einen großen U berschuß an K ieselsäure, m it d e r die. M agnesia in V erbindung tre te n kann, ohne die gebildeten K a lk h y d ro silik ate zu spalten. D ah er k ann er au ch bei einem höhern G ehalt an M agnesia nicht treiben.
N atü rlich m uß au ch bei H ochofenzem ent der h y d ra u lische M odul (V erh ältn is d er B asen, K alk u n d M agnesia, zu dem G ehalt an K ieselsäure, E isen o x y d u n d Tonerde) u n te rh a lb einer auch für P o rtlan d ze m en t geltenden H öchstgrenze bleiben. Dies ist ab e r s te ts der F all, weil d er B etrieb des H ochofens einen h öhern G ehalt an Basen ausschließt. A uch d e r geringe G ehalt der Schlacken a n S chw efelverbindungen zeitigt keinerlei l'reib- erscheinungen, b edingt d u rc h die au ß ero rd en tlich hohe T e m p eratu r, in d er die R o h sto ffe des H ochofenzem ents e rb ra n n t w erden.
D ie V erarb eitu n g des H ochofenzem ents zu M örtel o d er B eto n erfolgt in derselben W eise wie beim
P o rtlan d zem e n t, jedoch ist ersterer w äh ren d des A b
bindens vo r A u stro ck n u n g zu schützen. Sein geringeres G ew icht gegenüber allen P o rtlan d zem en ten u n d die außergew öhnlich feine M ahlung g e s ta tte n eine sehr ergiebige A usbeute, d a die M ischung m it Sand au s
schließlich nach M aßeinheiten erfolgt.
Versuche, die bei S ch ach tb eto n ieru n g sarb eiten a n gestellt w urden, ergaben fü r nachsteh en d e Z e m en tarten , lose ein g esc h ü ttet, au f 1 cbm folgende G ew ichte;
kg*
B e rg w e rk s z e m e n t... 1480
T h u r in g ia z e m e n t... 1190
M a g n e s ia z e m e n t... 746
feu ch ter S a n d ...1470
tro c k n e r S a n d ...1400 W ie aus n achstehender Z usam m enstellung h e rv o r
g eht, w ird T hu rin g iazem en t von Salzlaugen keineswegs u n g ü n stig beeinflußt. Im G egenteil bin d et er in salzigem W asser erheblich schneller a b 1 und erreicht hierbei F estigkeiten, die denjenigen bei S üßw asserverhältnissen fast gleich sind. In d er P ra x is h a t sich die V erw endung von ungefähr h a lb g e sä ttig te r K ochsalzlösung als am zw eckm äßigsten u n d günstigsten erwiesen, w ährend sich C hlorm agnesium lauge zu r V e rarb eitu n g m it T huringiazem ent p ra k tisc h nicht eignet.
M i- s c h u n g s -
v e r - h ä lt n is
an g em ach t m it g elag ert in
D ru ck festigkeiten
nach
28 TjgïD j 6 MonjUn
rein e rh ä rte t in Süßw asser 626,4 s
1 : 3 411,8 499,6
1 : ß 93,0 137,6
rein 2,5 % -Kochsälzlös. 2,5 % -K ochsalzlös. 599,8 2
1 : 3 2,5% 2,5% - 399,0 443,2
1 : 6 2,5% - . „ 2,5% - 95,4 123,8
rei n 8% - 8 %- : j
1 : 3 8 %- 8 %- 395,4 447,2
1 : 6 8% - 8 %- 86,2 122,8
rein 15%- 15%- > 2
1 : 3 15%- 15%- 381,2 423,2
1 : 6 15% - 15%- 91,0 112,2
rein 26% - 26% - 470,2 574,8
1 : 3 26% - 26% - 272,0 322,6
1 : 6 26% - 26% - 66,2 87.4
rein SiUi wasser 24% - 598,8 . — ■
1 : 3
,,
24.%- 360,21 : 6
„
24% - 88,0 :—rein 15 % -Salzlösung 24 % -Lösung 611,4 —
1 : 3 15%- „ 24% - „ 370,2
1 : 6 15%- ,, 24% - .. 104,4;
rein 15%- S üßw assei 630,0 —
1 : 3 15%- 397,0 : :
1 : 0 15%- >> 97,8 '— '
rein re s ä tt. Salzlösung g esätt. Salzlösung 462,2
i : 3 289,0
1 : 6 >> >i 70,4 V.T-> "
D ie Z ugfestigkeiten desselben Z em ents nach 28 Tagen (M ischung 1 : 3 G ew ichtsteile N orm alsan d ), a n g erü h rt m it g esä ttig ten Lösungen derjenigen L augen, die für den Salzbergbau haup tsäch lich in F rage kom m en,
I B e n in » fie s A b b in d e n s b e i V e r w e n d u n g v o n S ü ß w a s s e r n a c h i 8t, b e i V e r w e n d u n g v o n 20» li e s c h w e r e r S a l z s d e b e r e it s n a c h 2 '/2 s t .
i D ie D r u e k v o r t ic h t u n g , d e r e n E in t e i lu n g b is e t w a 682 k g a n a e iir te , w a r n ic h t m e h r a u s r e ic h e n d .
1254 G l ü c k a u f Nr. 52
w erden nach L aborato riu m sv ersu ch en wie folgt a n gegeben :
k g/q cm C hlornatrium ... ...39,6
C h lo r k a liu m ...34,4 C h lo r m a g n e s iu m ... 36,2
kohlensaures N atrium . . . 41,0 D as V erhalten in L augen gegenüber P o rtlan d zem en t wird in nachstehende - Z usam m enstellung g ek en n zeich n et:
Z u g f e s t i g k e i t e n in M i s c h u n g v o n 1 T. Z e m e n t : 3 T.
s c h a r f e m S a n d in L ö s u n g e n v o n f ü n f f a c h e r K o n z e n t r a t i o n d e s M e e r w a s s e r s .
A rt d er L auge
P o rtlan d zem cn t Z ugfestigkeit nach
3 | 7 | 28 T agen in k g /q c m
T huringiazem ent Z ugfestigkeit nach
3 | 7 ¡ 2 8 Tagen in kg /q cm C hlo rn atriu m . . . . 1S,7 19,5 25.0 36,7 51,2 50,17 C hlorkalhim ... 17,2 20,0 23,8 28.2 34,7 40,33 C hlorm agnesium , 19,7 22,0 24,7 25,0 34,5 43,07 B rom m agnesium . 17,7 20,7 23,0 26,0 34,3 44,33 B ro m n a triu m . . . . 21,0 22,8 24,3 23,5 36,2 39,00 K alz iu m su lfa t . . , 17,7 20,8 25,2 23,5 41,0 46,33 M agnesium sulfat . 19,3 23,5 25,8 25,5 36,8 41,03
* E in e au s T h uringiazem ent a n g efertig te Zugprobe, die am 90. T age in C hlorkalk gelegt w urde, h a t nach 1 J a h r 51,5 kg gehalten. E in e w eitere P robe, die am 28. T age in C hlorkalk gelegt w urde, ergab nach 287 Tagen sogar 63,5 kg Z ugfestigkeit.
W äh ren d die T h uringiazem entproben von C hlorkalk nicht im geringsten angegriffen w aren, w urden die gleichzeitig in den C hlorkalkbrei gelegten P roben aus P o rtla n d zem en t v o llständig zerstört.
H ochofenzem ent zählt u n te r die L angsam binder, denen im B etrieb überw iegend d er V orzug gegeben w ird. Seine B indezeit b e trä g t 8 —10 st u n d beginnt n ach 4 st, jedoch k a n n sie erforderlichenfalls erheblich v e rk ü rz t w erden.
Diesbezügliche V ersuche des V erfassers in derselben A rt wie die au f S. 1250 beschriebenen h a tte n die in der n achstehenden Z usam m enstellung angegebenen E r gebnisse. Als V ersuchsstoff diente ein tro ck en m it 5 G ew icht-% 9 5% iger kau stisch er Soda v e rm isch ter und m it Siißw asser gußflüssig an g em ach ter T huringiazem ent.
B ere its nach st w ar d er um das S ta n d ro h r herum eingegossene Z em ent fest u n d hielt einen h y draulischen H ö c h stp re ß d ru c k von 5 a t aus. D er W id erstan d des erh ä rte n d en Z em ents stieg d a n n sehr schnell u n d b e tru g
schon nach 3 y2 st 15 — 17 a t
„ 4 " „ 3 0 - 3 5 „
„ 5 ,, 6 0 - 8 0 ,,
D ie E rgebnisse d er entsp rech en d en V ersuche m it M agnesiazem ent gehen a u s d e r Z u sam m enstellung auf S. 1250 hervor.
Z u r H erstellu n g von B etonpfropfen au f d er Sohle von S chächten, die d u rch W asser- oder Soleeinbrüche ersoffen sind, sowie zu r B eto n ieru n g d e r K uvelage in B ohrschäcliten, wo d e r W asserabschluß im Salz zu erfolgen h a t od er s ta rk salzige W asser v o rh an d e n sind, u n d solcher in gew öhnlichen Schächten k a n n H ochofen-
V e r s u c h e ü b e r E i n z e m e n t i e r u n g v o n S t a n d r o h r e n m i t T h u r i n g i a z e m e n t .
Lfd.
N r.
des V er
suchs
D au e r des A b
bindens bzw. E r h ä rte n s
s t
A usgehaltener H ö ch std ru c k des ab g e b u n denen bzw.
erh ä rte te n Zem ents
a t
B em erkungen
1. yÖ ' noch n ic h t w iderstan d sfäh ig
2. i i - 1 y, fester Brei
3. W i 2 - 3 dsgl.
4. 2 4 - 5 bröcklig, B eginn d e r E r
h ä rtu n g
5. 2 4 - 5 dsgl.
6. 2 ]/ 2 5 - fest
7. 3 6 - 8 Schalen
8. m 15 - feste Z em entschalen
9. 3 '/) 15 - 17 dsgl.
10. 4 30 - 35 dsgl.
11. 4 35 - m erklich h ä rte re S chalen
12. 4 1/> 50 - dsgl.
13. 50 - GO m it d er P re ß p u m p e n ic h t m ehr h erau szu d rü ck en
14. 5 60 - 80 dsgl.
zem ent auf G rund d er bisher vorliegenden E rfah ru n g en unbedenklich v e rw a n d t w erden. D.cr Z em ent w ird hierbei ohne Z u satz u n d n ach M öglichkeit m it dem am O rt der B etonierung v orhandenen Schachtw asser d ü n n flüssig a n g e rü h rt u n d durch R ohrleitungen von 50 bis 100 m m D urchm esser eingeführt, deren h ö ch ster S tan d üb er dem O rt d er A blagerung des Z em ents h ö c h s t e n s 1 m betrag en darf. Z w eckm äßig ist er so niedrig wie m öglich zu h alten , d a m it d er Z em ent m öglichst w enig d u rch größere W asserm assen frei fällt u n d n ich t e r s ä u f t;
große Schlam m bildung w ürde sonst die un erw ü n sch te Folge sein u n d d er P fropfen n u r in seinem u n te rn Teil genügend e rh ärten , w ährend der obere Teil eine plastische Form m it ungenügender F e stig k e it b eh alten w ürde.
Um au f diese W eise, wobei d er Z em ent in d ü n n flüssiger F orm eingeführt w ird, 1 cbm H ohlraum m it e rh ä rte te r Z em entm asse auszufüllen, sind an losem, trocknem T h u rin g iazem en t 1080 kg erforderlich; 1 cbm der e rh ä rte te n Z em entm asse w iegt 1770 kg.
Soll er jedoch fü r Z em entierungsarbeiten u n te r Ver
w endung von H ochdruck-"Preßpum pen dienen, wobei der Z em ent so dickflüssig an g e rü h rt w ird, daß er vom Pum penkolben noch g u t an gesaugt w ird, so sind 1726 kg erforderlich; 1 cbm d e r e rh ä rte ten Z em entm asse wiegt in diesem F all 2162 kg.
Zum Z em entieren w asserführender G ebirgsschichten findet T h u rin g iazem en t auf zahlreichen K alischächten u n d Steinkohlenzechen schon seit J a h re n m it gutem E rfolg V erw endung.
H a n d e lt es sich um V erdichtung ganz feiner S p alten im G ebirge, so em pfiehlt sich die V erw endung besonders fein gem ahlenen Zem ents.
A uch zu r V erdichtung von T iefbohrungen im Salz
gebirge k an n T h u rin g iazem en t m it E rfolg an g ew an d t werden.
25. D ezember 1915 G l ü c k a u f 1255
T h u rin g iazem en t m it C hlornatrium lauge zeitig t aus
nahm slos g u te E rgebnisse. E n th ä lt diese jedoch noch in größerm U m fang andere Salze (z. B. Mg Cl2), so ist zu em pfehlen, sich v o r A usfü h ru n g d er betreffenden A r
beiten d u rch sachgem äß ausg efü h rte P ro b e n von der G üte u n d B ra u c h b a rk e it d er Stoffe zu überzeugen, die fü r den b eab sich tig ten Zweck zu r V erw en d u n g g elan g en sollen.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
In den vorstehenden A usführungen werden die im K alibergbau gebräuchlichen Z em entarten vom p ra k tischen S tan d p u n k t aus besprochen. D er H ochofen
zem ent scheint d a n k seiner vorzüglichen E igenschaften berufen zu sein, die Magnesia- und P ortlandzem ente im Kali- und ü b e rh a u p t im Salzbergbau vorteilhaft zu ersetzen.
Luftdichte und geothermische Tiefenstufe.
Von D r.-In g . A. E c k a r d t , Zw ickau.
D ie von M e z g e r in seiner A bhandlung: »Über die T e m p e ra tu r d e r E rd rin d e u n d ihre Beziehungen zum L u ftd ru c k u n d zu r L u ftd ic h te 1« fü r die geotherm ische Tiefenstufe gegebene A bleitung lä ß t sich w esentlich einfacher u n d dabei um fassender gestalten.
G leichgewicht ist in einer au s m ehrern überein an d er liegenden L u ftsch ich ten verschiedener, nach u n te n w achsender T e m p e ra tu r bestehenden L u ftsäu le d ann vo rh an d en , w enn das spezifische Gew icht d er einzelnen S chichten gleich ist, d a sonst ein A uftrieb sta ttfin d e n m üßte.
N im m t m an eine L u ftsäu le von 1 qm w agerechtem Q u ersch n itt an, die sich von einem P u n k t aus (z. B.
dem B eginn d er k o n sta n te n E rd te m p e ra tu r bei un
gefähr .20 m u n te r der Oberfläche) n ac h u n te n erstreck t, so la s te t auf ih r zu n äch st d er D ruck d e r oberhalb be
findlichen L u ftsch ich t P0 in d er G röße 10333 • kg, w enn B d e r L u ftd ru c k in m m QS von 0° ist. Bleibt ferner das spezifische G ew icht der einzelnen Schichten gleich u n d ist y das G ew icht von 1 cbm L u ft, so ist der G esam td ru ck a n einer beliebigen Stelle h M eter u n terh alb des E n d p u n k te s P0 + h y K ilogram m .
B ezeichnet P den D ru c k in k g /q m , V das Volum en in cbm , G das G ew icht in kg, T die- ab so lu te T em p e ra tu r = 273 + t, R die G askonstante, so la u te t die b e k a n n te G asgleichung
P V = G R T oder, da ^ = y ist, P = y R T .
M it dem obigen W e rt f ü r P gilt dem nach a n einer Stelle h P 0 + h y = y R T.
F ü r eine andere, x M eter darun terlieg en d e Stelle m it um 1° höherer T e m p e ra tu r g ilt entsprechend:
P„ + h y + x y = y R T + y R.
B eide Gleichungen vo n ein an d er abgezogen ergeben:
x y = y R oder x = R.
Also ganz u n ab h ä n g ig v o n d er G röße des a tm o sphärischen L u ftd ru c k s P 0 u n d dem von ih r abhängigen W ert y ist der H ö h e n a b sta n d in M etern zw ischen zwei P u n k te n m it um '1° abw eichender T e m p e ra tu r gleich
i s . G l ü c k a u f 1915, S . 1009 ff., b e s o n d e r s S . 1066 ff.
der G ask o n stan ten , v o rau sg esetzt, daß sich die L u ft
säule in R u h e befindet. D e r von Mezger gefundene W ert 29,57 m w eicht von R n u r wegen d er m annigfachen U m rechnungen u n d A bkürzungen ab.
E s ist n u n au ch m öglich, die T iefenstufe zu b e
rechnen, w enn n ich t tro ck n e L u ft vorliegt, näm lich au s d er G ask o n stan ten . K ohlensäuregehalt w ird die T iefenstufe v erkürzen, F eu ch tig k eit verlängern.
U n te r d e r von Mezger gem achten V oraussetzung m uß die L u ft im E rd in n ern stä n d ig m it F eu ch tig k eit g e sä ttig t sein, d a die G esteine einen W assergehalt b e
sitzen (B ergfeuchtigkeit). D ie G ask o n stan te feu ch ter L u ft ist
29,28
1< = --- --- 7 ’
1 -0 ,3 7 7 m — P
wo fü r den F all d er S ä ttig u n g cp = 1, p ' die S pannung des g e sä ttig te n D am pfes, p d er G esam tdruck ist. H ier is t sonach, w enn au ch n ich t in b ed eutendem Maß, die G ask o n stan te von dem D ruck, also auch von der Tiefe u n te r der. E rd o b erfläch e abhängig.
N im m t m a n (nach den M essungen im B ohrloch von Sperenberg) an, d aß in einer Tiefe von 26,7 m eine T e m p e ra tu r von 9° herrschte, in einer T iefe von 1080,0 m eine T e m p e ra tu r von 46,5°, so w äre nach an n äh ern d er B erechnung d e r L u ftd ru c k in 1080 m Tiefe 856,1 m m gewesen, w enn bei 26,7 m ein solcher von 760 m m ge
h errsch t h a t.
D ie G a sk o n stan te b e trä g t sonach 29’28 ■ 30,3.
R =
1 - 0,377 76,5 856
Bei einem Vergleich m i t , den B eo b ach tu n g en ü b er die geotherm ische T iefenstufe käm e m an also diesen n äh er als u n te r d e r V orau ssetzu n g tro ck n er L uft.
T rotzdem m öchte ich n u r an eine m eh r zufällige Ä hnlichkeit d er Z ahlen glauben. Z u n äch st h a lte ich es n ic h t fü r w ahrscheinlich, daß in den G ebirgsschichten, w enigstens sow eit sie einige h u n d e rt M eter u n te r der O berfläche liegen, ein erheblicher L u ftu m la u f s t a t t findet, d er doch o ffenbar v o rh an d en sein m u ß , w enn dem G leichgewicht d er L u ft eine d er V oraussetzung entsprechende B ed eu tu n g fü r die W ärm ew irtsch aft d er
1256 G l ü c k a u f Nr. 52
E rd e zukom m t. D ie D u rch lässig k eit d er Schichten ist d a fü r zu gering, w ie m an aus d er n u r seh r langsam en E n tg a su n g d e r v erh ältn ism äß ig porösen K ohle entnehm en u n d au s den geringen T ren n sch ich ten schließen kann, h in te r denen die hochgespannten Gase bei S ch lag w etter
und K o h len säu reau sb rü ch en zuriickgehalten w erden, ohne sich schon v o n w eitem zu erkennen zu geben.
A ber au ch hiervon abgesehen erheben sich' B edenken gegen die R ic h tig k e it d e r A nnahm e:
1. Mezger b e g rü n d e t sie d u rc h die E rgebnisse seiner R echnungen ü b e r das V erh ältn is v o n D ru ck , T e m p e ra tu r u n d D ic h te d e r L u ft in tiefen B ohrlöchern. W enn er d a b ei au ch in verschiedenen T iefenlagen an n äh ern d gleiche D ich ten e rm itte ln k o n n te, so w a r d a s doch n u r m öglich u n te r d er V oraussetzung, d aß die L u ft arm an F e u c h tig k eit w ar. S obald m a n ab e r a n n im m t, d aß die L u ft im E rd in n e rn m it F e u c h tig k e it g e sä ttig t ist, er
geben sich erhebliche U n tersch ied e d e r D ich te, w enn m an die gem essene T e m p e ra tu r u n d den nach d er b a ro m etrisch en H öhenform el b e rech n eten D ru ck , ein fü h rt.
2. E s erscheint auffallend, d aß das M olekulargew icht d er L u ft (auf dem U m w eg ü b e r die G askonstante) fü r die W ärm esch ich tu n g ausschlaggebend sein soll, n ich t a b e r die M olekulargew ichte u n d sonstigen E igenschaften d e r G esteine, die doch an genau derselben S telle v o r
h an d en sind.
3. U m gekehrt ist es w iderspruchsvoll, w enn für die T em p e ra tu rsch ic h tu n g u n te rh a lb d e r E rd o b erfläch e die G ask o n sta n te d e r L u ft, o b erh alb d e r E rdoberfläche ab e r an d ere E inflüsse g elten d sein sollen. G erade im G egenteil k ö n n te m a n v e rm u te n , d aß in d e r freien A tm osphäre, wo n ich t die W id e rstä n d e d er E rd sch ich ten zu überw inden sind, sondern sich die L u ft frei bewegen kann, die dem G leichgew icht entsp rech en d e T e m p e ra tu r
sch ich tu n g e in tre te n m ü ß te . H ie r a b e r nehm en die T e m p e ra tu ren zw ar au ch m it zuneh m en d er H öhe a n n ä h ern d gleichm äßig ab, jedoch viel langsam er als im E rd in n ern , Es liegt seh r nahe, den U nterschied in der verschiedenen W ärm eleitfähigkeit von L u ft u n d Ge
steinen als U rsache des verschiedenen V erh alten s a n zusehen.
4. G erade d er E in flu ß , den Mezger d er L u ftb e w egung z u sch reib t, w ürde bei seiner A nnahm e wegfallen.
W enn die T e m p e ra tu rsch ic h tu n g d er E rd rin d e m it dem L uftgleichgew icht ü b e rein stim m t, ist jede L uftbew egung ausgeschlossen. An jed er Stelle is t d er W ärm e u n te r
schied'einfach N u ll, so d aß auch die verschiedene W ärm e
leitfähigkeit d er G esteine bedeutungslos w ird.
Im G egenteil k ö n n te die V erschiedenheit d er geo
therm ischen T iefenstufe u n d d er A nforderungen des L u ft
gleichgew ichts von B e d eu tu n g fü r den L u ftu m lau f sein.
D e n k t m a n sich in einem B ohrloch, dessen W an dungen eine T iefenstufe g rößer als die G ask o n stan te aufw eisen, L u ft eingeschlossen, so w ird die erw ärm te L u ft d as B estreben haben, sich dem G leichgew icht e n t
sprech en d zu schichten. In jedem Q u ersch n itt findet sich d an n L u ft, die w ärm er ist als die W andungen. Die L u ft m u ß sich d o rt a b k ü h len und infolge der d adurch erh ö h ten D ich te gegenüber d er in d er M itte befindlichen u n d wegen d er geringen W ärm eleitfähigkeit der L uft w eniger g ekühlten L u ftsäu le absinken.
D ie L u ft ste ig t an d er W an d u n g nieder und in der M itte auf, es e n tste h t ein — wegen d e r geringen T em p eratu ru n te rsch ie d e seh r schw acher —- Luftw echsel.
U m g ek eh rt w ü rd e die L u ft an den W an d u n g en em por
steigen u n d in d er M itte einziehen, w enn die T iefenstufe kleiner als die G ask o n sta n te ist.
N im m t m an nun w eiter zwei B o h rlö ch er an, die in d e r Sohle v erb u n d en sind u n d bei denen die W ärm e
leitfäh ig k eit d e r W andungen verschieden ist, so m uß, w enn die T iefenstufe größer als die G a sk o n stan te ist, in dem B ohrloch im besser leitenden G ebirge ein a b fallender, im schlechter leitenden ein aufsteigender L u ft
strom en tsteh en , obw ohl die T e m p e ratu ren beider B ohrlöcher in gleicher Tiefe gleich sind. D ieses V erhalten ist n u r m öglich, w enn die T iefenstufe von d er G as
k o n sta n ten abw eicht. E s scheint im E in k lan g d am it zu stehen, d aß z. B. im E rzg eb iet von P rib ram eine Tiefenstufe von 69 m , in K ohlengruben a b e r erheblich u n te r der G ask o n stan te liegende W erte b eo b ach tet w orden sind. M ań k ö n n te annehm en, d aß im ersten F all ein w ärm eentziehender abfallender L u ftstro m als Folge der, g u ten W ärm eleitfähigkeit des G esteins angetroffen w urde, im zw eiten ein w ärm espendender aufsteigender.
Jedenfalls w ürde es d a fü r sprechen, d aß die eigentliche geotherm ische T iefenstufe größer als die G a sk o n stan te ist.
Zuschrift ¡m die Schriftleitung.
(O h n e V e r a n t w o r t lic h k e i t d e r S c h r if t l e it u n g .)
Zu den v orstehenden A usführungen habe ich folgendes zu bem erk en :
D en von E e k a r d t g efü h rten N achw eis, d a ß d e r von • m ir u n te r b estim m ten V oraussetzungen fü r d ie geother- m ischc T iefenstufe ab g e le ite te W e rt m it d e r G askonstanten fü r tro ck n e L u ft id en tisch ist, h a lte ich fü r eine d an k en s
w erte E rg ä n zu n g m einer bezüglichen U n tersu ch u n g ; die von m ir aufgedeckten B eziehungen zw ischen d er Bodeii- te m p c ra tu r und d er G ru n d lu ft w erden d a d u rc h noch m erk würdiger. M ir selbst ist bei m einer U ntersuchung, zu d er ich d u rch die B edürfnisse d e r P ra x is v e ra n la ß t w orden w ar und bei d e r th e o re tisc h e B e trac h tu n g en n atu rg e m ä ß m ehr zu rü c k tre te n m u ß te n , d e r Z usam m enhang des gefundenen W ertes m it d e r ’G ask o n stan ten entgangen.
Gegen die Folgerungen, d ie ich aus dem E rgebnis m einer rechnerischen U n tersu c h u n g gezogen habe, erhebt E e k a rd t verschiedene E inw ände. U n te r diesen s te h t an' erste r S telle d ie A nzw eiflung eines erheblichen L u ft
um laufs in den tie fe m G esteinschichten, den er als eine notw endige V oraussetzung b e tra c h te t, w enn dem G leich
gew icht d e r L u ft eine B e d eu tu n g fü r die W ä rm ew irtsc h aft d e r E rd e zukom m en soll. N un hab e ich ausdrücklich gesagt, d a ß die au f S. 1085 a b g e le ite ten S ätze n u r u n te r d e r V oraussetzung des n ic h t unterb ro ch en en Z usam m en
hangs d e r G ru n d lu ft gelten. W o diese V oraussetzung z u trifft, m üssen ab e r S törungen im G leichgew icht der G ru n d lu ft im m er zu L u ftströ m u n g en führen, die je nach den U m ständen schw ächer oder stä rk e r sein w erden.
H ierü b er habe ich m ich schon frü h e r in dieser Z eitsc h rift1 u n te r A nführung von B eispielen und im A nschluß d ara n noch a u sfü h rlic h er in d e r Z eitsch rift »G esundheits - I n g en ieu r5« geäu ß ert. Ist d er Z usam m enhang d e r G ru n d lu ft an irgendeiner S telle u n terbrochen, etw a d urch eine G rund-
1 G lü c k a u f 1908, S. 1589 ff.
2 .Tg. 1MO0, S . 237.
25. D ezem ber 1915 G l ü c k a u f 1257
w asserschicht oder d u rch eine w assergesättigte T onschicht oder au ch d u rch fü r L u ft undurchlässiges G estein, so können an den U n terbrechungsstellen se h r b eträ ch tlich e S p annungsunterschiede au ftre te n , ohne <lai3 diese, zu L u ft
strö m u n g e n fü h re n ; d u rch die u n te rb re c h e n d e S chicht h in d u rch ist ein Ausgleich d er S pannungsunterschiede se lb stv e rstän d lich ausgeschlossen. M an w ird vielleich t verm u ten dü rfen , d a ß d e r sta rk e W echsel, den die t a t sächliche geotherm ische T iefenstufe n ic h t n u r von B ohrloch zu B ohrloch, sondern auch in n e rh a lb desselben Bohrlochs von S chicht zu S chicht aufw eist, zum T eil au f solchen U nterbrechungen des L uftzusam m enhangs b e ru h t; je d en falls w ird eine U n tersu c h u n g ü b er die U rsachen, die das w echselnde M aß d e r geotherm ischen T iefenstufe bedingen, a n den unausgleichbaren S p an n u n g su n tersch ied en der
G ru n d lu ft n ic h t ac h tlo s vorübergehen dürfen.
W as d en E in flu ß des W asserdam pfes au f die g eo th er
m ische T iefenstufe b e trifft, so wird sich schw er feststellen lassen, o b ein solcher v orhanden is t oder n ic h t. W ill m an versuchen, m it ih m zu rechnen, so m uß m an die D ichte d e r L u ft und des W asserdam pfes je f ü r 's ic h bestim m en, d a n n w erden a b e r d ie U ntersch ied e zw ischen d en W erten, d ie m an fü r tro ck n e und fü r feu c h te L u ft erh ä lt, so gering
fügig, d a ß sie gegen d ie U nsicherheit, die d e r B estim m ung des w irklichen M ittels der gcothcrm ischen T iefenstufe a n h a fte t, gänzlich verschw inden.
Über ein en etw aigen E in flu ß des G esteins au f die E rd te m p e ra tu r habe ich auf S. 1000/1 g esagt; »Der D ruck d er festen B e sta n d teile d er E rd rin d e sc h ein t fü r die T e m p e ra tu r im In n e rn d e r E rd e ohne B e d eu tu n g zu se in ; d a s h ie r v e r
w ertete B e o b ac h tu n g sm a te ria l lä ß t nirgends einen E in flu ß dieses D ruckes a u f d ie W ärm esch ich tu n g erkennen, j e d o c h w i r d m a n m i t e i n e m a b s c h l i e ß e n d e n U r t e i l z u r ü c k z u h a l t e n h a b e n , b i s in a n d i e U r s a c h e n k e n n t , d ie im E i n z e l i 'a l l e i n A b w e ic h e n d e r t a t s ä c h l i c h e n g e o t h e r m i s c h e n T i e f e n s t u f e v o n d e m t h e o r e t i s c h g e f u n d e n e n M i t t e l w e r t b e d in g e n « . Ich glaube, m ich also ü b er diesen P u n k t 1 m it aller gebotenen V orsicht au s
gesprochen zu h ab en . A uf d er än d e rn S eite d a rf m an, w enn es sich um d as V erh alten v o n K örpern zu r W ärm e han d elt, den A ggreg atzu stan d n ic h t au ß e r a c h t la sse n : w ährend sich d ie Gase d u rch D ruck erw ärm en, n im m t die W ä sse rte m p e ra tu r des Meeres oder tie fe re r Seen tro tz d er gew altigen D ruck steig eru n g im allgem einen m it w achsender Tiefe ab. E s is t also n ic h t angängig, au s d e r V ergleichung des M olekulargew ichts (rich tig er d e r D ichten) zw eier Stoffe ohne w eiteres au f ih r V erh alten zu r W ärm e zu schließen.
E c k a rd t fin d e t cs w iderspruchsvoll, w enn fü r die T em p e ra tu rs c h ic h tu n g u n te rh a lb d e r E rdoberfläche die G as
k o n sta n te d er L uft, o b erh a lb d e r E rd o b erfläch e ab e r andere E inflüsse geltend sein sollen. M it d em gleichen R echt k ö n n te m an cs auch fü r einen W id ersp ru ch h alten , daß sich die L u ftte m p e ra tu r un d die B o d e n te m p eratu r b is zu ein er b e stim m te n H o rizontalebene m it d e r Seehöhe in g e o m e t r i s c h e r , von d a an ab e r in a r i t h m e t i s c h e r
P rogression ändern, und doch le h rt die E rfa h ru n g , d aß dem ta tsä c h lic h so ist. Die T atsach en h aben eben ihre eigene Logik, d ie zw ar n ic h t zu den m enschlichen D cnk- gesetzen, wohl ab e r seh r häufig zu den m enschlichen D enk
gew ohnheiten im W iderspruch s te h t; diese E rfa h ru n g h at wohl je d er unbefangene F o rsch er schon ö fte r gem acht.
D aß sich bei einer tie fer schürfenden U ntersuchung etw as ganz anderes h erau sstellt, als m a n nach einer oberfläch lich em B e tra c h tu n g angenom m en h a tte , ist gar kein so se lte n e r'F a ll. Im übrigen sc h ein t m ir E c k a rd t hier, docli einige w esentliche U nterschiede zwischen A ußenluft und G ru n d lu ft zu übersehen: in d er äu ß ern A tm osphäre sind au ß e r d e r W ä rm eleitu n g noch die W ärm estrah lu n g und die K onvektionsström e fü r den W ärm eausgleich von B edeutung, w ährend in den ticfern E rd sch ich ten die beiden le tztg en a n n ten Vorgänge n u r a u s n a h m sw e ise — in großem H öhlungen — eine R olle spielen d ü rfte n .
D er le tzte E in w an d E c k a rd ts b e ru h t offenbar a u f ein er m iß v e rstän d lich e n A uffassung m ein er A usführungen. E s is t m ir n ic h t in den S inn gekom m en, zu b eh au p ten , d a ß die G ru n d lu ft im allgem einen im G leichgew icht sei oder d aß die geotherm ische T iefenstufc in W irk lich k eit genau dem von m ir b e re ch n eten W e rt entspreche, ich hab e nu r gesagt, d a ß dieser W e rt den m i t t l e r n o d er norm alen Z ustand d e r G ru n d lu ft kennzeichne und d a ß Abw eichungen von diesem W ert, von denen schon v o rh er verschiedentlich d ie R ede w ar, auf G leichgew ichtstörungen h in d e u teten (S. 1085). An d e r E rd o b erfläch e e rre ic h t der G ang des L u ftd ru ck s oder d e r L u ftte m p e ra tu r auch n u r au sn ah m s
weise und vorübergehend seinen M ittelw ert, und doch sind diese M ittel für die M eteorologie und die K lim atologie von g rö ß ter B ed eu tu n g ; eine äh n lich e B ed eu tu n g sc h ein t m ir die m ittle re geotherm ische Tiefenstufe, fü r. d ie G eophysik zu haben. D ah er h a lte ich es fü r seh r bem erkensw ert, d aß das aus M essungen ab g e le ite te M ittel (rd. 30 m) fa st genau m it d em W ert ü b erein stim m t, d e r sich fü r den G lcichgew icht- zu stan d d e r G ru n d lu ft d u rch R ech n u n g erg ib t. Diese F eststellu n g v erd ie n t an sich schon B eachtung, unabhängig von je d e r w ärm eth eo retisch en D eu tu n g .
Ich glaube, in m einem A ufsatz n ic h t den geringsten Zweifel d a rü b e r gelassen zu haben, d aß ich die U n ter
suchungen ü b er die geotherm ische T iefenstufc noch keines
wegs fü r abgeschlossen h a lte ; n am e n tlic h in den Schluß*
b e tra ch tu n g e n habe ich nach d rü ck lich auf die N otw endig
k eit w eiterer U ntersu ch u n g en hingew iesen. Ich m öchte auch h ie r nochm als d e r A uffassung en tg eg en treten , als ob ich die E rgebnisse m e in er erste n U n tersu ch u n g je tz t schon nach allen R ich tu n g e n fü r 'gesichert h ielte, ab e r ich verm ag doch nicht, wie E ck a rd t, an eine n u r zufällige Ä hnlichkeit d e r Zahlen zu glauben. Ü ber die .Tatsache, d a ß bei einer geotherm ischen T iefenstufe von 29,30 m die G ru n d lu ft nich t n u r in sich, sondern au c h m it d e r A ußenluft, w enn m an bei dieser m ittle re Z ustände voraussetzt, nach allen S eiten im G leichgewicht ist, kom m e ich n ich t so leicht hinweg.
Ch, M e z g c r.
Gewinnung und Belegschaft, der niederrheinisch-westfälischen Steinkohlenbergwerke im Jahre 1914.
D ie V eröffentlichung des seit einer R eihe von Ja h re n von uns herausgegebenen H eftch en s »Die B erg
w erke und S alinen im n ied errh ein isch -w estfälisch en B ergbaubezirk« h a t sich infolge d er d u rch d e n K rieg geschaffenen Sachlage für 1914 n ic h t erm öglichen lassen.
Als E rs a tz w erden in d er n ach steh en d en Z usam m en Stellung die G ew innungsziffern d e r einzelnen S te in k o h len
zechen des In d u strieb ez irk s a n K ohle, K oks u n d P re ß kohle sowie A ngaben ü b e r ihre B elegschaftszahlen in den le tz te n beiden J a h re n geboten. Im neuen Ja h rg a n g d er Z eitsch rift sollen diese G ew innungsergebnisse eine eingehende B e tra c h tu n g erfah ren und gleichzeitig noch A ngaben ü b er die w eitere P ro d u k tio n der in B e tra c h t kom m enden B erg b au u n tern eh m u n g en g em ach t w erden.
