Baumeister: das Architektur-Magazin (2.1904)

BEILAGE nco o A I T MPICTRD MONATSHEFTE FÜR ARCHITEKTUR
ZU: I J H Fj/\ LJ /VI d 1 1 E« TXj UND BAUPRAXIS
1904, APRIL. IL JAHRGANG, HEFT 7.

Die Prüfung auf Wasseraufnahme, Porosität,
Frost- und Wetterbeständigkeit sowie Dauerhaftigkeit.*)
Von Professor Max Foerster-Dresden.
Die Wasseraufnahmefähigkeit der Steine wird ebenfalls an Würfeln,
gleich denen beim Druckversuche und i. d. R. durch 10 Proben bestimmt.
Nachdem zunächst diese bei 50° C bis zu gleichbleibendem Gewichte getrocknet
sind, werden sie in Wasser von etwa % 15 bis 20° C gelegt**) und hierin so
lange belassen, bis durch Wägung sich keine Gewichtsvergrösserung mehr
ergiebt, sie also als vollkommen durchtränkt angesehen werden können.
Durch Bestimmung der Gewichtszunahme — ausgedrückt meist in
Prozenten des Trockengewichtes — wird ein Mass der Wasseraufnahme-
fähigkeit des Gesteines gefunden, durch den Druckversuch am oberflächlich
schnell abgetrockneten Würfel die Verminderung der Druckfestigkeit
festgestellt. Über die Grösse der hier in Betracht kommenden Verhält-
nisse giebt die nachfolgende, aus Versuchen der mechanisch-technischen Ver-
suchsanstalt in Charlottenburg abgeleitete Tabelle bezüglich der wichtigsten
natürlichen Gesteine Aufschluss:

No.
Gesteinsart
Durchschnittliche
Druckfestigkeit
Wasser-
aufnahme
in %
Festigkeitsverlust
absolut
gegenübe
trocknen
kg/qcm
in %
dem luft-
Zustande
luft-
trocken
kg/qcm
wasser-
satt
kg/qcm
1
Sandstein
761
693
5,93
68
8,9
2
Kalkstein
1000
803
2,44
197
19,7
3
Granit
1834
1774
0,62
60
3,3
4
Grauwacke
1857
1795
0,73
62
3,3
5
Porphyr
2120
2036
0,76
84
4,0
6
Basalt
3111
2911
0,41
200
6,4
7
Hornblendegesteine
und Ophiolithe
2757
2640
0,5
117
4,5

Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Herabminderung der Druck-
festigkeit durch Wasseraufnahme in keinem Verhältnisse steht zu
derWasseraufnahmeselbst. Bemerkenswert ist ferner das übereinstimmende
V erhalten von Granit und Grauwacke, sowie die Erscheinung, dass diespröderen
Gesteine eine mit der Grösse ihrer Festigkeit fortschreitende
Festigkeits verm in deru ng zeigen. Der nicht unerhebliche Rückgang der
Druckfestigkeit beim Sandstein, vorwiegend aber beim Kalkstein, dürfte seine
Erklärung darin finden, dass ein Teil des Bindemittels bezw. der Mineralsubstanz
durch das Wasser nicht nur mechanischen, sondern auch chemischen Verände-
rungen unterworfen wird, welche den Zusammenhang der kleinsten Stoffteilchen
lockern.
Nach anderen Untersuchungen mit Wegebaumaterialien der Provinz Hannover
hat sich ergeben, dass Basalt 2%, Grauwacke 4%, Quarzite 2%, kristallinische
Kalke 6%, Granite 8%, beste, harte Sandsteine 3%, Grünsteine bis 10%,
klastische Gesteine mit erdigem oder kalkigem Bindemittel bis 50 und 60%
von ihrer Trockendruckfestigkeit im Wasser einbüssen.
Im allgemeinen wird man für die Verhältnisse in Deutschland aussprechen
können, dass bei wirkl ich f rostbeständigen Stei nen die F estigkeits-
verminderung im Wasser nur wenige Prozente beträgt. Deshalb
sind die Wasseraufnahmeversuche auch für Bestimmung derDauer-
haftigkeit des Gesteines von geringerer Wichtigkeit, abgesehen
davon, dass sie in der Ermittelung der Porenmenge einen Massstab
für die in gesundheitlicher Beziehung so wichtige natürliche Lüftung durch
das Gestein hindurch bieten.
Von Tetmajer ist das Verhältnis q = mjf <jem Namen
Nassfestigkeit
Beständigkeitsziffer bezeichnet worden; für diese werden 3 Gruppen:
T| = 1,3 bezw. = 1,6 bezw. = 2,0 unterschieden und hiernach die Verwendung
der Baumaterialien im Freien bestimmt. Jedenfalls empfiehlt es sich,
Gesteine der dritten Gruppe r] — 2,0, bei der also die Druckfestigkeit
des Gesteines im Wasser zur Hälfte abnimmt, von der Verwendung im
Freien auszuschliessen.
Neben dem auf Seite 85 mitgeteilten, für technische Zwecke als ausreichend
anzusehenden und schnell zum Ziele führenden Ermittelungsverfahren kann
auch das Folgende — genauere — Anwendung finden. Nach Trocknung der
Steine bei 100° C und Bestimmung ihres Trockengewichtes werden sie in
Wasser gelegt und dieses unter 3 Atmosphären Druck in den Stein eingepresst.
Bereits nach einer Stunde zeigt der Stein keine Gewichtszunahme mehr.
In der Bestimmung der Wasseraufnahmefähigkeit ist zugleich ein ungefährer
Massstab für die Porosität des Gesteines gegeben. Auf eine genauere Be-
stimmung der Porenmenge, als sie die Wassersättigungsprobe zu liefern im-
stande ist, wird weiter unten eingegangen.
Die Grösse der Porosität der wichtigeren Gesteine selbst ist
der auf Seite 13 bereits gegebenen Zusammenstellung — nach
Hauenschild und Lang — zu entnehmen.
Mit der Wasseraufnahmefähigkeit in enger Verbindung steht die auf Seite 13
bereits behandelte Bruchfeuchtigkeit der Gesteine. Wie man diesen Zu-
stand auch künstlich nachzuahmen in der Lage ist, geht aus dem auf
Seite 82 in der Anmerkung mitgeteilten Garyschen Vorschläge hervor.
Schon aus dem Grunde, dass bruchfeuchte —• besonders weichere — Ge-
steine weniger tragfähig sind als in trockenem Zustande, ist es notwendig,
die natürlichen Bausteine vor ihrer Verwendung vollkommen zu

*) Abgedruckt aus dem Werke: „Lehrbuch der Materialienkunde“ mit gütiger Genehmigung
des Herrn Verfassers und der Verlagshandlung. (Vergl. Seite 75.)
**) Zweckmässig wird hierbei der Würfel zunächst nur zum Teil in das Wasser getaucht,
damit dieses in den Poren durch Kapillarkraft aufsteigend, die Luft aus letzteren allmählich sicher
verdrängt.

B 103 c]

Stall- Einrichtungen^

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KÄMMER-
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CEGRÜND. 1795.
650 ARBEITER
DÜSSELDORF. AUSST.
SILB.HAATSMED.1902

AKTIENGESELLSCHAFT IOURGER HÜTTE
ISSELBURG am NIEDERRHEIN


trocknen, am besten durch Unterbringung — während mehrerer Monate —
in geschützten luftigen Räumen und durch öfteres Umkanten der Steine. Bruch-
feuchte Steine in den Bau zu bringen ist — abgesehen von der hierdurch be-
dingten Verschlechterung der gesundheitlichen Verhältnisse — wegen der,
durch die Erfahrung bestätigten, sehr herabgeminderten Dauerhaftigkeit vieler
Steine (unter dem steten Einflüsse der Wasserwanderung in den Poren) zu
verbieten. Da infolge Verdunstung auf der nach aussen liegenden Fläche
einerseits, andererseits durch die eigene Schwere das Wasser sich im Steine
stets nach innen und unten ziehen wird, ist die weitere Folge, neben der
Durchfeuchtung der Räume, eine Verringerung der Festigkeit gerade nahe der
inneren Kante der Tragfläche, d. i. der i. d. R. am meisten beanspruchten
Fugenstelle.
Abhängig u. a. von dem Porengehalte eines Steines ist sein Raumgewicht
(spez. Gewicht) — vielfach mit y bezeichnet. Dasselbe, an beliebigen — auch
unregelmässigen — Steinstücken mit Hilfe der Wägungsmethode bestimmt,
giebt im Verhältnis zu dem an lückenlosem, gepulvertem Material bestimmten
absoluten spez. Gewicht — s — einen Massstab für die Dichtigkeit des
T
Gesteines: b = , während für den Wert der Undichtigkeit, also der Porosität des
* T T — s
Gesteines —u— die Beziehung: u = b — 1— - —1=- einen ge-
eigneten Anhalt gewähren kann. Gerade der letztere Koeffizient ist für die
Verwendung des Gesteines häufig von Interesse, weil er nicht immer mit der
Wasseraufnahmefähigkeit — der sogen, scheinbaren Undichtigkeit — parallel
läuft; denn je nach der Verteilung und Anordnung der Hohlräume im Stein-
körper kann das Gestein einen geringeren Dichtungsgrad besitzen, ohne
gleichzeitig eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit zu zeigen. Es sollte daher
zweckmässig die Prüfung auf letztere Eigenschaft hin durch die
Y — s
Bestimmung der Undichtigkeit u =- ergänzt werden.
Die Dauerhaftigkeit der Gesteine — vorwiegend ihre Wetter-
beständigkeit — hängt neben der petrographischen Zusammensetzung des
Gesteines, sowie dessen physikalischen und chemischen Eigenschaften (vergl.
S. 15 und 16), vorwiegend von dem Orte der Gewinnung und der Art und der
Stelle der Verwendung ab. Bei dem Fundorte können nahe Lage an der
Oberfläche und ein hierdurch bereits eingeleiteter Verwitterungsprozess, steil
geneigte oder gefaltete Schichten, Spaltungen, Verwerfungen, Rutschflächen,
Adern usw. die Beständigkeit der Steine beeinflussen, indem das dort ge-
wonnene Material nicht so gut und gleichmässig ausfällt als frisches, mitten
aus dem Inneren der Gebirge entnommenes Gestein.
Für die Verwendungsstelle kommen u. a. in Frage: ein dauernder
Wechsel zwischen Trockenheit und Feuchtigkeit (z. B. im Wasser- und Brücken-
bau), die Benutzung beim Bau von Feuerungsanlagen, die Verwendung in
Industriestädten, klimatische Einflüsse, langandauernde Sonnenbestrahlung,
grössere Temperaturunterschiede in schnellem Wechsel usw. Bezüglich der
Verwendungsart sei in erster Linie auf die Regel hingewiesen, stets die
Steine auf ihr natürliches Bruchlager zu versetzen, da sie sonst
durch atmosphärische Einflüsse viel leichter zerstört, bei Schichtung durch die
Belastung auch gespalten werden können. Eine Ausnahme bilden nur die un-
belasteten Verkleidungsplatten, welche jedoch an den Kanten allseitig gegen
das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen sind.
Die Prüfung auf die Dauerhaftigkeit der Gesteine soll sich er-
strecken:
a) Auf die Frostbeständigkeit; ß) auf das Vorhandensein schäd-
licher Beimengungen.
a) Die Untersuchung auf Frostbeständigkeit. Das Prinzip dieser
beruht darauf, die Gesteinproben — Würfel wie beim Druckversuche — in
wassersattem Zustande einer Anzahl von Frostproben — i. d. R. 25 — aus-
zusetzen und nach diesen einerseits die Druckfestigkeit, andererseits den Ge-
wichtsverlust durch eine etwaige Abblätterung bezw. Rissbildung festzulegen*).
Nach völliger Tränkung in Wasser von -|- 15 bis 20° C werden die Würfel
abwechselnd mindestens je 4 Stunden— zweckmässig mit Hilfe der Lindeschen
Kältemaschine**) — einer Kälte von — 12 bis 15° C ausgesetzt, hierauf inner-
halb von 3 Stunden in Zimmerwärme und destilliertem Wasser wieder auf-

*) Die früher übliche Methode, den Stein mit Glaubersalzlösung zu tränken und ihn dann
zum Frieren zu bringen, hat sich als gänzlich ungeeignet deshalb erwiesen, weil Glaubersalz
beim Gefrieren sich zusammenzieht, also keinerlei Sprengwirkung ausübt.
**) Früher wurden die Frostversuche in Blechkästen und unter Verwendung einer Kälte-
mischung von Salz und zerstossenem Eis vorgenommen. Hierbei war es jedoch kaum möglich,
die Temperatur annähernd konstant zu erhalten.