Natursteine in der Bauwirtschaft: Eigenschaften und Arten

Einführung in die Welt der Steine

Steine sind natürliche Materialien, die aus Gesteinsmassen gewonnen werden. Ihr Einsatz erfolgt in verschiedenen Arbeitseinheiten. Zur Qualitätssicherung werden folgende Tests durchgeführt:

• Muster/Proben: Zur Bestimmung von Dichte, Festigkeit, Feuchtigkeit und Porosität.
• Granulatproben: Zur Feststellung von Partikelgröße, Dichte, Feuchtigkeit und Abriebfestigkeit.

Die Mohs-Härteskala

Die Härte wird nach der Mohs-Skala bestimmt, welche Mineralien von weich bis hart klassifiziert:

1. Talk (Laminar-Talk)
2. Gips (kristalliner Gips)
3. Calcit
4. Fluorit
5. Apatit
6. Feldspat
7. Quarz
8. Topas
9. Korund
10. Diamant

Veränderungen durch äußere Einflüsse

Steinmaterialien werden durch äußere Einwirkungen stetig verändert. Man unterscheidet dabei:

Physikalische Veränderungen (ohne chemische Umwandlung)

• Heizung-Kühlung-Zyklen
• Feucht-Trocken-Zyklen
• Frost-Tau-Zyklen

Chemische Umwandlungen

• Hydrationsprozesse
• Hydrolyseprozesse
• Ionenaustauschprozesse
• Oxidations-Reduktions-Prozesse

Klassifizierung der Gesteinsarten

Magmatische Gesteine (Magmatite)

Diese entstehen durch die Verfestigung von Magma und werden unterteilt in:

• Intrusivgesteine oder Plutonite (z. B. Granit): Entstehen im Inneren der Erdkruste.
• Extrusivgesteine oder Vulkanite (z. B. Basalt): Entstehen an der Oberfläche der Erdkruste.

Diese Gesteine werden als Zuschlagstoff für Körnerschichten im Straßenbau, als Ballast (Gleisschotter), als Zuschlagstoff für Beton sowie als Platten für den Hochbau verwendet.

Sedimentgesteine (Sedimente)

Sedimentgesteine sind das Ergebnis sedimentärer Prozesse und der Zerstörung bereits vorhandener Felsen. Sie werden in folgende Klassen eingeteilt:

Detritische Sedimente

Diese entstehen durch die mechanische Veränderung anderer Gesteine:

• Lockere Sedimente:
  • Kies: Abgerundet, sehr robust, variable Zusammensetzung (kieseliger oder kalkiger Ursprung). Einsatz im Straßenbau oder zur Entwässerung.
  • Sande (Arenas): Bestehen aus Silizium-Komponenten oder Kalkstein.
  • Schluff (Limos): Besteht aus feinen Partikeln wie Silika-Fragmenten oder Bernstein; besitzt eine gewisse Plastizität, erodiert jedoch schnell.
  • Ton: Verfügt über eine deutlich höhere Plastizität. Man unterscheidet nicht-expansive Arten (Chlorit, Kaolinit) und expansive Arten (Montmorillonit, Vermiculit), die sich bei Wasserzugabe ausdehnen.
• Kompakte Sedimente:
  • Kieselsäurehaltiger Kies: Quarzit-Felsen.
  • Kalksteinhaltiger Kies: Kalkstein.
  • Lehmiger Schotter: Tonsteine.
  • Limonit: Ein zerfallendes Material, bei dem Ton das bindende Element ist.
  • Arcillita: Verdichteter Limonit.

Nicht-detritische Sedimente

Diese entstehen durch die Ausscheidung und Konsolidierung von Stoffen in Lösungen:

• Kalkstein: Verwendung als Zuschlagstoff für Beton, Asphalt, Zement, Kalk oder als Füllmaterial.
• Dolomit: Ähnlich wie Kalkstein, aber schwerer und seltener. Einsatz als Gesteinskörnung für Beton oder als Zierstein.
• Gips: Ein weiches, wasserlösliches Material. Es reagiert aggressiv gegenüber Zement und Beton. Verwendung als Rohstoff für Gips und zu geringen Anteilen für Zement.

Übergangsformen

• Mergel (Marga): Ein Zwischenprodukt aus detritischem Tonmaterial und einer kalkhaltigen Bindemittelkomponente. Die Zusammensetzung variiert stark. Mergel ist ein wichtiger Bestandteil bei der Zementherstellung.

Metamorphe Gesteine (Metamorphite)

Sie entstehen durch die Metamorphose von Sedimentgesteinen unter hohem Druck und extremen Temperaturen.

• Schiefer und Schiefertafeln: Abkömmlinge von Tonsteinen. Ihre Qualität hängt vom Grad der Metamorphose ab. Sie besitzen eine charakteristische Spaltbarkeit und werden als dekorative Fliesen oder Dachschiefer verwendet.
• Glimmerschiefer: Weist eine noch stärkere Spaltung auf; als Baumaterial für Füllungen weniger geeignet.
• Gneis: Besitzt ähnliche Merkmale wie Glimmerschiefer.
• Quarzite: Silikatreiche Gesteine, die sich durch extreme Härte und Festigkeit auszeichnen. Verwendung als Gesteinskörnung für Beton und Asphalt sowie für Deckschichten, da sie eine gute Haftung mit Bindemitteln aufweisen.