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Spannungsfreier, wasserfester Magnesia-Puzzolan-Beton Magnesiumkarbonat
bildet als Magnesit reiche Lagerstätten in Griechenland, Steiermark, Jugoslawien
usw. Das Doppelsalz Calcium-Magnesiumkarbonat, der Dolomitspat, ist auch in Deutschland
reichlich als Dolomit vorhanden.
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Durch kaustisches Brennen von Magnesit oder Dolomit bis zur Entsäuerung
des Magnesiums entsteht die kaustische Magnesia, eine Zustandsform, die noch nicht
abgesättigt und daher mit Wasser reaktionsfähig ist und keine kristalline Modifikation
darstellt wie die reaktionslose Sintermagnesia oder der stark gebrannte Dolomitkalk.
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Puzzolane oder latenthydraulische Stoffe sind Alkali-Tonerde-Silikate
mit Nebenvalenzen, die durch Kalkhydrat oder Magnesiumhydrat gesättigt werden können.
Puzzolane sind vulkanisch oder künstlich gebrannte Alkali-Tonerde-Silikate, die
aus dem SinterprozeB schnell abgekühlt wurden, so daB sie in der glasigen, ungesättigten
Modifikation verblieben sind und keine Zeit zur abgesättigten Kristallbildung hatten.
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Derartige Puzzolane sind z. B. Traß, Santorinerde, Kieselgur, Si-Stoffe,
Moler, Schaumlava, Naturbims, Hüttenbims, granulierte Hochofenschlacke, Steinkohlenfilterasche,
Ziegelmehl u. a. Davon ist nur Ziegelmehl nicht gesintert und nicht abgeschreckt,
sondern der Ton wurde auf Rotglut erhitzt und dadurch zur Reaktion aufgeschlossen.
Mehl aus gesinterten Klinkersteinen ist nicht mehr als Puzzolan wirksam.
Der
Portlandzement ist ein gebranntes Reaktionsprodukt aus Kalk, Kieselsäure, Tonerde
und Eisenoxyd, das hochhydraulisch abbindet.
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Nach dem heutigen Stand der Forschung handelt es sich bei der Verfestigung
von Zement-Wasser-Gemischen um einen kolloidchemischen Auflockerungsvorgang. Der
Kalk als Anreger verursacht dieBildung von gelförmigen Hydrosilikaten und Hydroaluminaten
und fügt sich in das hydratisierte Alkali-Tonerde-Silikat ein. Die Hydrogele verkitten
sich miteinander und schrumpfen und erhärten durch Wasserabsaugung.
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Ohne Gegenwart von Kalk ist keine hydraulische Erhärtung möglich.
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In diesem Prozeß lassen sich Tonerde und Eisenoxyd gegenseitig ganz
oder teilweise ersetzen. Auch Kieselsäure ist durch Phosphorsäure ersetzbar, ebenso
Kalk durch Magnesia.' Es ist bekannt, daß man mit Chlorcalcium als Anreger den hydraulischen
Erhärtungsprozeß stark beschleunigen kann, weil das Calciumchlorid die Hydratbildung
sehr fördert.
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Die hydraulisch gebrannte Magnesia hat die Fähigkeit; in Gegenwart
von kohlensaurem Kalk hydraulisch zu erhärten. In gleicher Weise ergibt ein harter
Kalkstein (Calciumkarbonat) als Zuschlagstoff zu Zementbeton einen Beton mit besonders
hohen Biegezugfestigkeiten.
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Sorel entdeckte 1867 die rasche Erhärtung der Magnesia bei Verwendung
starker Salzlösungen als Anmacheflüssigkeit, im wesentlichen von Chlormagnesiumlauge,
zu Sorelzement.
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Der Sorelzement hat als Steinholz unter Magerung mit Holzmehl und
anderen organischen Zuschlägen große Bedeutung erlangt.
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Sorelzement bindet nicht hydraulisch ab. Er ist nicht wasserfest.
Sorelzement schwindet und quillt und besitzt große Spannungen.
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Es ist weiter ein Magnesitbeton bekanntgeworden, der sich von Steinholz
darin unterscheidet, daß an Stelle von organischen Zuschlagstoffen ausschließlich
anorganische bekannte Betonzuschlagstoffe verwendet werden, wobei das Verhältnis
von Magnesia zu Magnesiumchlorid und Wasser genau abgestimmt sein muß und vorgeschrieben
ist.
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Die Schwäche dieses Betons liegt vor allem in seiner mangelnden Wasserfestigkeit
und geringen Wetterbeständigkeit.
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Sowohl beim Sorelzement als auch bei diesem Magnesitbeton wirkt das
lösliche Chlormagnesium nur als kolloidbildender Anreger, der niemals in eine wasserunlösliche
Verbindung übergeführt wird.
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Daneben sind auch die entstehenden Magnesiumoxychloride nicht wasserfest.
Der erhärtete Sorelzement und der Maggnesitbeton enthalten immer freies Mägnesiumchlorid,
welches hygroskopisch und die Irrsache aller Auslaugungen und der Zerstörung ist.
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Die Magnesiumchloridlösung wirkt auf das Magnesiumoxyd, so daß sich
eine übersättigte Magnesiumhydratlösung bildet unter gleichzeitigem Ausscheiden
von kolloidalem Magnesiumhydrat, welches mit dem überschüssigen Magnesiumoxyd abbindet,
Es wurde nun gefunden, däß man aus kaustischem Magnesit und Puzzolanen mit einem
Anreger, z. B. Mägnesiumchlorid oder Calciumchlorid oder Magnesiumsulfat, als Anmachewasser
einen Beton herstellen kann mit außergewöhnlichen Festigkeiten, der völlig spannungsfrei
ist.
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Im Magnesia-Puzzolan-Beton regt das Magnesiumchlorid sowohl das Magnesiumoxyd
als auch direkt und indirekt über das entstandene Magnesiumhydrat die Silikate und
Aluminate der Puzzolane zur gelförmigen Hydratbildung an.
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Das Anmachewasser wird dabei ohne Volumenveränderung als Hydratwasser
gebunden. Nach dem Abbinde- und Erhärtungsprozeß ist keinerlei Sehwindung festzustellen.
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Da die Puzzolane gegenüber dem Magnesiumhydrat im Magnesia-Puzzolan-Beton
immer in großem Überschuß vorhanden sind, kann die gesamte Magnesia-Puzzolan-Betonmasse
wie ein Zement in sich abbinden, ohne daß jedoch eine Sehwindung auftritt, wie solche
beim hydraulischen Abbinden von Portlandzement unvermeidlich ist.
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Im Magnesia-Puzzolan-Beton entstehen wasserunlösliche Magnesia-Tonerde-Silikate
als Doppelverbindungen, die einem hydraulischen Abbindevorgang entsprechen.
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Die restlose Wasserfestigkeit erzielt man, wenn man dem als Anreger
verwendeten Magnesiumchlorid Stoffe beimischt, die sich in der gewählten Form und
Dosierung mit ihm gut vertragen und die erst in Wirksamkeit treten, wenn das Magnesiumchlorid
seine Tätigkeit als kolloidbildender Anreger vollzogen hat.
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Derartige Stoffe sind in der Getreidekleie enthalten. Zum Getreide
gehören Hafer, Gerste, Roggen, Weizen, Hirse, Reis, Mais, Mohrenhirse. Kleie sind
die beim Vermahlen zu weißem Mehl oder im Schälprozeß abgesonderten Schalen und
die äußeren Schichten der Getreidekörner.
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Diese organischen Stoffe müssen durch das Magnesiumchlorid erst aufgeschlossen
«>erden, weil dadurch in der Chlormagnesiumlauge die später wirksamen Verbindungen
entstehen.
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Ein Zusatz z. B: von Stärkekleister, der vorher mit Natronlauge chemisch
aufgeschlossen wurde, oder ein Zusatz von Methylzellulose oder Zelluloseglykolat,
den bekannten Zelluloseleimen, blieb dagegen wirkungslos.
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Die optimale Wirkung zeigte ein Zusatz von 3 °/a Getreidekleie auf
die Lauge gerechnet.
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Bei der Verwendung von Magnesiumsulfat oder Kieseritlauge muß der
Aufschluß im Magnesiumsulfat mit Hilfe von Katalysatoren, wie wäßrige Ammoniaklösung
oder Bariumhydroxyd oder anderen geeigneten Chemikalien mit lösender Wirkung erfolgen.
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Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von porösen Puzzolanen als
Grobkorn, z. B. granulierte Hochofenschlacke oder Bims oder Schaumlava, und dichten
Puzzölanen oder dichten Stoffen und Magnesit als Feinkorn völlig spannungsfreie
Massen ergeben, die sich auch als dünne Platten mit hohen Festigkeiten nicht verziehen.
Während z cm dicke Platten aus Magnesia-Puzzolan-Beton auf Glasscheiben als Unterlage
spannungsfrei erhärten, werden die Glasscheibenunterlagen bei Verwendung von Nichtpuzzolanen
durch auftretende Spannungen der erhärteten Masse zertrümmert.
Es
wurde festgestellt, daß auch kaustisch gebrannter Dolomit zur Herstellung von Magnesia-Puzzolan-Beton
geeignet ist, während er infolge gänzlich anderer Abbindevorgänge für Sorelzement
und Magnesitbeton unbrauchbar ist.
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Der Magnesia-Puzzolan-Beton wird normalerweise nur mit Puzzolanen
als Zuschlagstoffen verarbeitet. Es gibt sehr billige Puzzolane, die eine Wärmeleitzahl
von 0,07 bis o,o9, also gleich der von Holzmehl haben, so daß dämmende Schichten
mit hohen Festigkeiten daraus hergestellt werden können.
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Man kann den Magnesia-Puzzolan-Beton aber auch in bekannter Weise
mit organischen oder anorganischen Zuschlagstoffen ausmagern, da der Magnesia-Puzzolan-Feinbeton
in seiner gesamten Zusammensetzung als Zement wirkt.
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In bekannter Weise kann man den Magnesia-Puzzolan-Beton auch zu einem
Porenbeton als Schaumbeton oder Gasbeton verarbeiten, der gegenüber dem Porenbeton
aus Zement keinerlei Schwindung und weit höhere Festigkeiten aufweist.
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Durch Überprüfung auf längere Zeit wurde in Vergleichsversuchen festgestellt,
daß der Magnesia-Puzzolan-Beton nicht korrodierend auf Eisen wirkt, während bekanntlich
Sorelzement und Magnesitbeton das Eisen zerstören.
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Da die Puzzolane genau so wie die Magnesia in die Erhärtung eingreifen,
erreicht man selbst mit mageren Mischungen höhere Festigkeiten als bei Sorelzement.
Auch ein Mehr oder Weniger an Laugezusatz in größeren Grenzen hat beim Magnesia-Puzzolan-Beton
keine schädlichen Folgen mehr.
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Als Beispiel sei eine Mischung genannt aus i Raumteil Magnesia, q.
Raumteilen Puzzolane, 0,3 Raumteilen Magnesiumchlorid, o,7 Raumteilen Wasser.
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Dieser Magnesia-Puzzolan-Beton hatte folgende Festigkeiten
| nach 3 Tagen 85 kg/cm' Biegezug 385 kg/cma Druck |
| - 7 - 118 kg/CM2 - 61o kg/CM2 - |
| - 28 - 15o kg/CM2 - 666 kg/CM2 - |