Grubenkies Riesel (0-8 mm) Natursand (0-4 mm) Kies (8

Grubenkies
Natursand (0-4 mm)
Riesel (0-8 mm)
Kies (8-16 mm)
Kies (16-32 mm)
Kies (> 32 mm)
Bi/dIa/eIl: Der Grubenkies wird zu den unterschiedlichsten Körnungen aufbereitet. Die Abbildungen zeigen eine kleine
Auswahl aus einer Lagerstätte im Isarta! bei Freising.
12
Sand und Kies als Baustoff
Entstehung von Gesteinen
Natürliche Bildungen der Erdkruste, die aus Mineralien, Bruchstücken von Mineralien oder Gesteinen,
Organismenresten oder ähnlichem aufgebaut wurden und in größerer Verbreitung vorkommen, bezeichnet man als Gesteine. Zu den Gesteinen gehören sowoW loses Haufwerk, das "Lockergestein", als
auch fester Fels, das "Felsgestein". Nach genetischen
Gesichtspunkten können Felsgesteine in drei Gruppen eingeteilt werden: magmatische Gesteine, metamorphe Gesteine und Sedimentgesteine.
Die magmatischen Gesteine sind durch Erstarrung
von Schmelzen aus dem Erdinneren entstanden.
Hier können grundsätzlich die Tiefengesteine (Plutonite), die in tieferen Stockwerken der Erdkruste
entstanden und wegen der langsamen Abkühlung
relativ grobkörnig kristallisierten, wie z. B. Granit
und Gabbro, von den Ergußgesteinen (Vulkanite)
unterschieden werden. Die Ergußgesteine entstanden durch Austritt des entgasten Magmas (Lava) an
oder nahe an der Oberfläche der Erde. Infolge der
raschen Abkühlung herrscht wie beim Basalt ein
feinkörniges Gefüge vor, z. T. können in der feinkörnigen Grundmasse auch größere Mineralien als Einsprenglinge auftreten wie beim Rhyolit, der früher
auch als Quarzporphyr bezeichnet wurde.
Die metamorphen Gesteine gingen aus magmatischen Gesteinen oder Sedimentgesteinen durch Umkristallisation im festen Zustand hervor. Dabei bildeten sich je nach Druck- und Temperaturbedingungen
bzw. chemischer Zusammensetzung des Ausgangsgesteins unterschiedliche Arten metamorpher
Gesteine aus. Häufig vorkommende metamorphe
Gesteine sind Gneis, Diabas und Marmor.
Die Sedimentgesteine entstanden aus der Verfestigung von lockeren Verwitterungsprodukten durch
tonige, kalkige, kieselige oder eisenschüssige Bindemittel. Hier sind als Vertreter Konglomerat, Sandstein, Grauwacke und Arkosen anzuführen. Sie
können aber auch wie z. B. beim Kalkstein, durch
Ablagerung und Verdichtung von abgestorbenen
Organismen entstehen. Konglomerate, wie der in
Bayern als Naturwerkstein verbreitete Nagelfluh,
sind nichts anderes als durch Kalkausscheidung verfestigter Kiessand. Dem Aussehen nach haben sie
sich trotz Festigkeiten von 20-90 N/mm 2 kaum verändert. In manchen Gegenden nennt man ie deshalb auch "Sommergfrier". Beton und Mörtel sind
etwas ganz Ähnliches, der Unterschied zu den Konglomeraten besteht lediglich darin, daß das Kornhaufwerk sorgfältig zusammengesetzt und durch
künstlich hergestellte Bindemittel verfestigt wird.
Die so entstandenen künstlichen Steine bieten den
großen Vorteil, daß sie bei der Herstellung völlig frei
formbar sind und die gewünschten Festigkeiten und
andere technische Eigenschaften zielsicher erreicht
werden können. Voraussetzung ist allerdings eine
sorgfältige Aufbereitung der hierfür verwendeten
Sande und Kiese.
Das Festgestein ist fast überall mit einem mehr oder
weniger dicken Mantel von Lockergestein überdeckt. Lockergesteine entstehen hauptsächlich
durch die Verwitterung von Felsgestein, und wie
schon das Wort "Verwitterung" ausdrückt, ist es vor
allem das Wetter mit seinem Wechsel von Sonnenschein und Regen, Hitze und Kälte, Tauwetter und
Frost, das die Zerkleinerung der Gesteine bewirkt.
Zu diesen physikalischen Einwirkungen kommen
noch chemische und auch biologische Vorgänge,
durch die das feste Gestein allmählich zerstört wird.
So entstandenes, nunmehr "lockeres" Gestein bleibt
entweder am Ort der Entstehung als Verwitterungsrückstand liegen und bildet unter Beteiligung von
Organismen den Boden, oder es wird durch Wasser,
Wind und Gletschereis fortgetragen und an einer anderen Stelle wieder abgelagert. Solche durch Verwitterung, darauffolgende Verfrachtung und schließliche Ablagerung entstandenen Gesteine nennt man
Sedimente. Erfolgt die Zerkleinerung überwiegend
mechanisch, so bezeichnet man die neu gebildeten
Gesteine als "klastische Sedimente". Dazu gehören
die Sand- und Kieslagerstätten, aus denen der
Mensch Sand und Kies als Massenbaustoff u. a. für
Mörtel und Beton bezieht.
Lockergesteine sind Naturprodukte unterschiedlicher Herkunft und dementsprechend vielfältig sind
sie in ihrer chemischen und mineralogischen Zusammensetzung sowie in ihrer Struktur, Kornform und
-größe. Nach dem heutigen Stand der Aufbereitungsund Prüftechnik können die Lockergesteine für den
jeweils vorgesehenen Verwendungszweck in geeigneter Form zur Verfügung gestellt werden, so daß
von dieser Seite kaum größere Probleme für Sicherheit und Dauerhaftigkeit unserer Bauwerke bestehen. Die wichtigsten Voraussetzungen für eine
gleichmäßig hohe Güte der aufbereiteten Baustoffe
sind die gründliche Erkundung der Lagerstätte und
eine gut arbeitende Aufbereitung, die aufgrund der
Ergebnisse der Güteüberwachung gesteuert wird.
Die Überwachung der eigenen Produktion, die sog.
Eigenüberwachung, wird durch eine Prüfanstalt im
Rahmen einer Fremdüberwachung kontrolliert.
Anforderungen und Prüfverfahren für Sand und
Kies sind in zahlreichen Normen, Richtlinien, Technischen Lieferbedingungen und Merkblättern niedergelegt, die in jedem Werk beachtet werden. Bei
alledem ist jedoch die beste "Prüfung" die Erfahrung, die mit einem Material bei der praktischen
Verwendung gewonnen wird. Dagegen hat in der
Vergangenheit eine zu starre Bewertung von Prüfergebnissen mitunter auch schon zu nicht in vollem
13
Sand lind Kies als Balls/ot!
Umfang befriedigenden Ergebni sen geführt. Mehr
und mehr ist man heute daher bemüht, die objektive
Aussagefähigkeit von technologi chen Prüfungen zu
erhöhen. Dadurch können auch neu erschlos ene
Vorkommen schnell und sicher beurteilt werden.
Eine der wichtigsten Prüfungen wird jedoch auch in
Zukunft die Eignungsprüfung bleiben, die meist mit
relativ einfachen Mitteln durchgeführt werden kann.
Dabei werden mit den vorhandenen Stoffen nach
einem auf optimale Verwendung abgestimmten
Rezept Probekörper herge teilt und darauf untersucht, ob der Beton, Mörtel oder Asphalt die
gewün chten Eigenschaften erreicht. Die Eignungsprüfung darf sich nicht auf das sogenannte Kurzzeitverhalten beschränken, sondern muß auch die
Grundlage für die Beurteilung des Langzeitverhalten , z. B. unter Frosteinwirkung, liefern. Man führt
dazu meist zeitraffende Prüfungen durch, die die
natürlichen Beanspruchungen freilich nur näherungsweise nachahmen können.
Verwendung von Sand und Kies
Jahr für Jahr werden in der Bunde republik
Deutschland große Mengen an Sand und Kies
gebraucht.
Jahr
1975
1985
1995
Bundesrepublik
Deutschland l
Bayern 2
400 Mio. t/a
273 Mio. t/a
4303 Mio. l/a
83 Mio.l/a
75 Mio. a
86 Mio. l/a
1 Angaben Bundesverband der Deul chen Kies- und Sandindustrie e.
, Angaben Bayer. Industrieverband Steine und Erden e. V.
J einschließlich neue Bundesländer
Tab. J: Jährlicher VerbraIIch von Sand lind Kies in Millionen
Tonnen {Mio. rla}
Etwa 95% dieser Menge gehen in das Bauwesen
(65% Hochbau, 30% Tiefbau). Kies und Sand ind
der am meisten verwendete Baustoff. Die re tlichen
5%, entsprechend ca. 20 Mio. Jahrestonnen, sind für
viele Bereiche der Wirtschaft von sehr großer Bedeutung, z. B. für die eisenschaffende Industrie, die
Gießereiindu trie, die Glas- und Kerarnikindu trie,
die chemische Industrie und die Elektroindu trie.
Im Bauwesen braucht man Sand und Kies für
- Stahl- und Spannbeton oder unbewehrten Beton
- Betonsteine und Betonfertigteile wie Mauersteine, Gehwegplatten, Rohre oder Eisenbahnschwellen
- Betonfahrbahndecken
- Putz- und Mauermörtel, Estrich
- Kalksandsteine und Porenbeton (aus Quarzsand)
- Ziegel (Sand als Rohstoffzu atz)
- Frost chutzschichten und Tragschichten im
Straßenbau
- Asphalt, Splitt und Brechsand, die aus groben
Kiesanteilen gebrochen werden, u.a. im Straßenbau
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- Kleber und An triche Füller sowie als Zuschlag im
Kunstharzmörtel
- ÖI- und Wasserfilter
- Streu- und Strahlsand
Anforderungen
Sande und Kiese müssen so ausgewählt, gewonnen
und aufbereitet werden, daß die aus ihnen hergestellten Körnungen oder Korngemi che die je nach Verwendungszweck festgelegten Anforderungen bzw.
Lieferbedingungen erfüllen. Für den Bereich de
Bauwesens sind hierzu die wichtigsten
ormen,
Richtlinien, Techni chen Lieferbedingungen und
Merkblätter im Literaturverzeichni wiedergegeben.
So vielfältig und zahlreich die verschiedenen Anforderungen an Sand und Kies in Bezug auf die zahlreichen Einsatzgebiete auch sind, so kann man doch
einen weite Anwendungsbereiche übergreifenden
Katalog der wichtigsten technologischen Eigenchaften aufstellen. Diese sind
- Korngrößenverteilung,
- Kornform,
- Reinheit, d.h. e dürfen keine störenden Anteile
an organischen, lehmigen, tonigen und wasserlöslichen Substanzen in der Körnung oder im Korngemisch enthalten sein,
- Festigkeit bei Druck-, Schlag- und Abriebsbeanspruchung,
- Raumbeständigkeit, d.h. es dürfen keine im Laufe
der Zeit quellenden Körner oder Anteile, die zum
Treiben führen, in der Körnung oder im Korngemi ch enthalten sein.
- Widerstand gegen Verwitterung, insbesondere
gegen Frost und Tausalze,
- Eigenschaften der Kornoberfläche wie Rauheit
und Anteil der Bruchflächen,
- Widerstand gegen Hitze bei Asphalt,
- Affinität zu Bitumen,
Polierresistenz, u.a. wenn die Materialien in der
Deckschicht von Straßen eingesetzt werden,
- Widerstand gegen Verschleiß,
- Aussehen und Helligkeit,
- E-Modul und Temperaturdehnzahl bei Einsatz in
Beton.
Zwischen den aufgezählten Eigenschaften bestehen
vielfältige Wechselbeziehungen. So wird z. B. die
Schlagfestigkeit von der Zug- und Druckfestigkeit
des Ausgangsgesteins (und damit von der petrographischen Zusammensetzung des Kieses) und der
Kornform beeinflußt. Die Rauheit der Kornoberfläche wirkt sich neben der mineralogischen Zusammensetzung auf die Affinität zum Bindemittel und
die innere Reibung eines Kornhaufwerkes aus. Hierbei i t anzumerken, daß die Schlagfestigkeit und die
Kornform von Splitt auch von der Wahl des Brechers
bzw. der Brechereinstellung abhängig ist. Genauso
kann durch die Wahl des Aufgabeguts die Bruchf1ächigkeit und somit die Kornrauhigkeit beeinflußt
Sand und Kies als Baus/off
werden. In ähnlicher Weise können auch andere Eigenschaften durch gezielte techni che Maßnahmen
verbes ert werden.
eben den technologi chen Gesteinsprüfungen wie
z. B. Schlag- und Fro tversuch erhält man oft bereits
aus den petrographischen Untersuchungen der Gesteine und aus der Beurteilung der Gewinnunosstätten wesentliche Anhaltspunkte über die vorau~ ichtIiche Eignung der Gesteine. So ist beispielsweise
Kalkgestein meist wenig resistent gegen eine Polierbeanspruchung durch Gummireifen. Enthält Kie
oder Sand reaktion fähige Kieselsäure, was in
Deutschland nur in be timmten Bereichen ordostdeutschlands in nennen wertem Umfang vorkommt,
so kann es im Beton mit bestimmten Zementen zu
Treiberscheinungen kommen. Pyriteinschlüsse im
Kieskorn oder Einlagerungen quellfähigerTonminerale können ebenfalls schädlich sein.
Korngrößenverteilung
Die Korngrößen im fertigen Beton sollen so abgestuft ein, daß ich ein möglichst dichte Kornhaufwerk ergibt. Eine Ausnahme bilden Einkornbetone
die im ~nteresse einer guten Wasserdurchlässigkei~
oder etner günstigeren Wärmedämmung einen
großen Porenanteil haben. Als "Korngröße" wird dabei bei Körnern bis 2 mm die Maschenweite und bei
Körnern größer 2 mm die Quadratlochweite jenes
Siebes angegeben, durch das das Korn gerade noch
hindurchgeht. Die zur Be timmung der Korngrößen
notwendigen Prüfsiebe nach DI 52098 sind in Tabelle 2 angegeben.
In einem Haufwerk aus Kies- und Sandkörnern erhält man - wie theoretische und praktische Arbeiten
zeigen - den kleinsten Porenanteil, wenn die Korngrößen bei stetigen Sieblinien nach einer Parabel
verteilt sind (D = Siebdurchgang in Masse-%, max d
= Größtkorn des Haufwerks in mrn):
ungebrochene MineralstolTe
gebrochene MineralstolTe
PrülKorngrößen Olm
Rundwerte
Kornklassen
Kornklassen
Olm/Olm
PrülKorngrößen Olm
Rundwerte
Olm
Olm
Olm/Olm
1
2
3
4
5
0/0.063
0.063
0.063
0.063
0.063
0.063/0.125
0.125
0.125
0.063/0.09
0.09
0.09
0.25
0.25
0.71
0.7
2.0
2
5.0
5
8.0
8
0.125/0.25
0.25
0.25
1.0
1
2.0
2
4.0
4
8.0
8
6
0/0.063
0.09/0.25
0.25/1.
0.25/0.7
1/2
0.7/2
2/4
2/5
4/8
5/8
8/11
11.2
11
8/16
16.0
16
11/16
16.0
16
16/22
22.4
22
16/32
31.5
32
22/32
31.5
32
32/-l5
45.0
45
56.0
56
63.0
63
32/64
45/46
56/63
63.0
63
..
Tab. 2: Pru[siebe [ur ungebrochene lind gebrochene Minerals/affe nach den TL Mill-S/B 94
15
Sand und Kies als Baus/off
D (_d_)n
.100%
maxd
=
Der Exponent n hängt von der Kornform ab und
liegt nach HUMMEL (1959) zwischen 0,30 und 0,40.
Die in Sand- und Kieslagerstätten abgebauten Komgemi che werden bei der Aufbereitung in einzelne
Komgruppen getrennt. Dabei dürfen die Anteile an
Über- und Unterkorn, d.h. zu kleiner und zu großer
Körner (also Körner, welche technisch bedingt - in
falsche Korngruppen gelangen), bestimmte Grenz-
werte nicht über chreiten. Der Verbraucher stellt
dann aus den einzelnen Lieferkörnungen eine geeignete Sieblinie zusammen, die innerhalb bestimmter
Sieblinienbereiche liegen muß. Grobe Kieskörner,
die in einer Lagerstätte mit einem zu großen Anteil
vorkommen, werden gebrochen. Dabei wird Splitt,
Edelsplitt, Edelbrechsand oder Brechsand-Splittgemisch 0/5 mm hergestellt. Die Bezeichnung Edelsplitt bedeutet,daß der hergestellte SplitterhöhteAnforderungen an die Korngrößenverteilung, Kornform, Kornfestigkeit und den Frostwiderstand besitzt.
Tabelle 3: Bezeichnungen für Komgruppen/Lieferkömungen
Betonzuschlag*)
Abschlämmbares
Mehlkom
Komgröße (mm)
o
Mineralstoffe im
Sraßenbau
o
Füller
0,063
0,09
0,125
Feinsand
Feinstsand
0,25
0,25
Mittelsand
Feinsand
0,7
1
Grobsand
Grobsand
2
4
Feinsplitt
---
5
8
Kiesbzw.
Splitt
---
11
Mittelsplitt
16
Grobsplitt
32
32
Grobkies bzw.
Schotter
Schotter
45
63
*) gebrochene Sande heißen Brechsand
Tab. 3: Bezeichnungen für Korngruppen/Lieferkörnu/lgen
16
Sand Lind Kies ats BaLlslO!f
100
Masse-'Yo
0]
80
@,
I 60
42
1291
,
20
. / (18
15
//
'8
o
o
V
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0,25
0,5
1
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4
8
I/
"
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30
16 mm 31,S
HaSmeOWeif1!:fOChwelte
Haschenslebe
Quadratlochsiebe
IOIN 4188 T.,ll)
IOIN 4187 Teil 21
A bb, 1: Sieblinienbereiche für Beton 0/32 mm nach
DIN 1045.
In Tab. 3 sind die üblichen zusätzlichen Benennungen für die ver chiedenen Korngruppen zusammengestellt. Als Mehlkorn werden mehlfeine Stoffe au
natürlichem oder künstlichem mineralischem Material- zu denen auch der Zement gehört - bezeichnet,
soweit die Körner staubfein, d. h. kleiner als 0,125
mmsind.
Werden Sand und Kies als Zuschlag für Mörtel und
Beton verwendet, so bezeichnet man sie als Zuschlag. Beim Einsatz im Straßenbau spricht man
dagegen von Mineralstoffen.
eben den unterschiedlichen Bereichen timmt bei den beiden Einsatzgebieten auch die Grenze zwischen Sand und
Kies nicht überein. Sie liegt beim Zuschlag für Mörtel und Beton bei 4 mm, bei Mineralstoffen für den
Straßenbau bei 2 mm. Liegt gebrochenes Korn vor,
so gelten andere Bezeichnungen der Korngruppen:
Man spricht dann nicht mehr von Natursand und
Kies, sondern von Edelbrechsand, Splitt und bei
Körnungen größer 32 mm von Schotter.
Festigkeit
Abb.2: Einbau von Frischbeton, dem "flüssigen Stein".
Foto: Bayerischer Industrie verband Steine und Erden e. V
Abb.3: Hochwertiger Beton, wie er z. B. für eine Vortriebsbrücke unerläßlich ist, garantiert für Sicherheit und DauerFoto: P Jürging
haftigkeit.
Die Körner eines Zuschlags oder Mineralstoffe
müssen eine für den jeweiligen Einsatzzweck ausreichende Festigkeit erreichen. Im Straßen bau dürfen
die Körner durch die Verdichtung mit Walzen oder
Rüttelplatten und natürlich auch nicht durch die
Verkehrseinwirkung in schädlichem Umfang zerbrechen.
Bereits in den Jahren 1920 bis 1930 wurde in Los Angeles die nach dieser Stadt benannte "Los-AngelesPrüfung" entwickelt, die weltweit große Bedeutung
erlangt hat und auch in die europäischen Normen
aufgenommen wird. Dabei wird eine Probe der zu
untersuchenden Körnung gemein am mit 6 bis 12
Stahlkugeln in eine Stahltrommel gegeben, die sich
500 mal um die eigene Achse dreht und dabei das
Prüfgut durch Abrieb- und Schlagbeanspruchung
zerkleinert.
In Deut chland wird die Festigkeit von Mineralstoffen für den Straßenbau bei Routineuntersuchungen
mit dem Schlagversuch nach DI 52115 geprüft.
Dabei befindet sich das Prüfgut in einem Mörser mit
einem Stempel, auf den ein Fallhammer schlägt. Dieses Verfahren wird ebenfalls in das europäische Normenwerk aufgenommen. Im Straßenbau werden je
nach Art der herzustellenden Schicht und je nach
Verkehrsbelastung der Straße unterschiedliche Anforderungen an den Widerstand gegen Schlag von
Mineralstoffen gestellt.
Bei der Her teilung von Beton wird die Festigkeit
der Zuschläge in erster Linie durch die bei der Eignungsprüfung nach DI 1045 erreichte Betonfestigkeit beurteilt.
Kornform
Die Form der Gesteinskörner soll möglichst gedrungen sein. Ungünstig geformte Körner, d, h. plattige
17
Sand lind Kies als Balls/off
oder spießige Körner verringern die Verdichtungswilligkeit sowie die Schlagfestigkeit und Stabilität
der gebundenen und ungebundenen Korngemische.
Ein Korn gilt als ungünstig geformt, wenn sein Verhältnis Länge zu Dicke größer als 3:1 ist. Dieses Verhältnis wird mjt der Kornformschieblehre nach DIN
52114 bestimmt. Der Anteil ungünstig geformter
Körner darf nach DIN 4226 bzw. TL Min-StB bei
Kies über 4 mm und bei Splitt und Schotter über
5 rnm ein Höchstmaß von 50 Masse-% nicht überschreiten, bei Edelsplitt muß dieser Anteil unter 20
Masse- % liegen.
Kornobertläche
Sande und Kiese zeichnen sich durch eine glatte bis
mäßig rauhe Oberfläche aus. Beton und Mörtel aus
solchen Zuschlägen sind besonders gut zu verarbeiten. Bei einer rauhen Oberfläche ist die Haftung des
Zementsteins und die Zugfestigkeit des Betons
besser, andererseits aber auch der Wasseranspruch
etwas größer.
In Asphaltschichten ist für die Kraftübertragung von
Korn zu Korn eine möglichst rauhe Oberfläche günstig, die am besten bei gebrochenen Körnern, die
auch aus Kies hergestellt werden können, gewährleistet ist.
Als bruchflächig gilt ein Korn, dessen Oberfläche
zu mindestens 50% aus Bruchflächen besteht. Bei
Schotter, Splitt und Edelsplitt nach TL Min-StB müssen mindestens 90 Masse- % der Körner bruchflächig
sein. Es dürfen nicht mehr als 2 Masse-% ungebrochene Körner enthalten sein. Die Bestimmung
erfolgt nach DIN 52116.
Für Fahrbahndecken aus Asphalt ist für die Körnung
größer 2 mm gebrochenes Korn vorgeschrieben.
Derzeit ist in der Diskussion die Anforderung an die
Bruchflächigkeit für stark belastete Asphaltfahrbahndecken dahingehend zu verändern, daß der
überwiegende Teil der gebrochenen Körner vollbruchflächig sein soll. Vollbruchflächiges Korn liegt
dann vor, wenn die Kornoberfläche allseits aus
Bruchflächen besteht. Durch diese Veränderung der
Anforderung an die Bruchflächigkeit soLI neben
einer Verbesserung der Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche auch die Standfestigkeit der Fahrbahndecke erhöht werden. Bis zum Vorliegen von überzeugenden Ergebnissen aus wissenschaftlichen
Untersuchungen sollte allerdings von einer Veränderung der Anforderung an die Bruchflächigkeit abgesehen werden.
Die Entscheidung darüber, ob für Mörtel, Beton, Asphalttragschichten oder ungebundene Tragschichten
gebrochene oder ungebrochene Mineralstoffe verwendet werden, hängt oft davon ab, welche örtlichen
Vorkommen im Einzelfall zur Verfügung stehen und
preisgünstig unter Berücksichtigung der Belange des
Umweltschutzes abgebaut werden können. Im Bereich der Mittelgebirge wird im Ingenieurbau bei der
Herstellung von Beton neben Kies auch Splitt aus
18
Felsgestein verwendet. Brechsand aus Felsgestein
wird dagegen nur selten verwendet, da er oft zu viel
Feinstteile enthält. In jenen Gegenden Süddeutschlands, in welchen wenig Natursand vorkommt, verwendet man häufig aus Kies hergestellten Brechsand
(Kies-Edelbrechsand).
Affinität zu Bitumen
Die Affinität zum Bitumen wird nach DIN 1996 Teil
10 durch Unterwasserlagerung von Kies- oder Splittkörnungen, die mit Bindemittel umhüllt sind, geprüft. Bei Kies und Kiessplitten mit erhöhtem Anteil
an Quarz kann es zu einer mangelhaften Verbindung
zwischen Korn und Bitumen kommen. Zu mineralischen Bindemitteln wie Kalk und Zement haben
fast alle Kiese eine sehr gute Affinität.
Raumbeständigkeit, Reinheit, Widerstand gegen
Hitze und Verwitterung
Diese Faktoren sind von außerordentlich großer Bedeutung für die Beurteilung eines Zuschlags oder
Mineralstoffes. Insbesondere die Raumbeständigkeit und die Reinheit zählen zu den grundlegenden
Anforderungen. Bereits durch eine gründliche Erkundung der Lagerstätten und später durch eine entsprechende Aufbereitung muß gewährleistet werden, daß der hergestellte Zuschlag oder Mineralstoff
weitgehend frei von schädlichen Bestandteilen ist.
Im Zweifelsfall muß die Eignung durch Versuche belegt werden (Eignungsprüfung). Dadurch wird gewährleistet, daß ein au reichend fester und auf
Dauer beständiger Baustoff herstellbar ist. Die Prüfung auf Reinheit erfolgt nach DIN 4226 oder DIN
52099. Die Verfahren zur Beurteilung der Raumbeständigkeit sind in DIN 52106 festgelegt. Die Beständigkeit gegen Hitze und Verwitterung (besonders
Frost) wird durch entsprechende Prüfverfahren
nachgewiesen. In diesem Zusammenhang sind auch
der Mineralbestand und die petrographische Zusammensetzung der Körnungen sehr wichtig. Besonders
stark werden Körner beansprucht, wenn sie Wasser,
Tausalz und gleichzeitig Frost-Tau-Wechseln ausgesetzt sind. Eine Frostprüfung der Körnung unter Einwirkung von Tausalzen ist möglich und u. U. sehr
sinnvoll. Dazu liegt mit DIN 52104 Teil 3 eine Vornorm vor.
Aussehen, Helligkeit
Das Aussehen der Sande und Kiese ist nur in Sonderfällen von praktischer Bedeutung. Bei Edelputzen und Waschbeton wird auf eine gefällige optische
Wirkung Wert gelegt. Auch für weißen oder farbigen
Sichtbeton müssen die Zuschläge entsprechend ausgeWählt werden. In Fahrbahndecken, insbesondere
in Tunneln, tragen helle Mineralstoffe zur Verkehrssicherheit bei. Auch bei Straßen in Stadtgebieten
sind helle Fahrbahndecken vorteilhaft, weil sie
nachts weniger stark beleuchtet werden müssen.
Sand lind Kies als Ballsloff
Polierresistenz und Widerstand gegen Verschleiß
Die Polierbarkeit der Mineralstoffe beeinflußt neben anderen Parametern die Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche.ln der euausgabe der TL Min-StB
wurden zwar Häufigkeitsverteilungen für die Polierwerte, aber keine Anforderungen an die Polierresistenz angegeben. Der Polierwert wird am Splittkorn
ermittelt. euere Forschungsergebnisse zeigen aber,
daß auch Grob- und Mittelsand einen Einfluß auf die
Griffigkeit von Fahrbahnoberflächen haben.
Eine hohe Verschleißbeanspruchung tritt bei Industriefußböden. Ausläufen von Silos, Kohlerutschen
und Gerinnen mit chnell strömendem oder ge chiebeführendem Wasser usw. auf. Besonders verschleißfe t sind Zuschläge mit hohen Quarzanteilen. Von
größter Wichtigkeit ist dabei, daß Estrich oder Beton
günstig zusammengesetzt ind, d. h. also, daß möglichst viel verschleißfester Zuschlag nahe der Oberfläche liegt, weil der Feinmörtel, der den Zuschlag
festhalten muß, tets weniger verschleißfest ist.
Elastizitätsmodul und Temperaturdehnzahl
Die Fähigkeit, durch äußere Kräfte oder Momente
hervorgerufene Formänderungen nach Fortfall der
Ursache spontan und ohne Rest zurückzubilden,
spielt bei dem Baustoff Beton eine große Rolle. Der
Materialkennwert, der diese Eigenschaft beschreibt,
heißt Elastizitätsmodul (E-Modul) und ergibt sich
aus dem Quotienten von Normalspannung und elastischer Dehnung. Er hängt bei Beton von den
Eigenschaften des ZuscWags und des Zementsteins
ab. Der E-Modul der Gesteine kann sehr unterschiedlich sein und wird bei Kies und Kie splitt stark
von der petrographischen Zusammensetzung bestimmt. Der E-Modul de Zuschlags beeinflußt
außerdem die zeitabhängigen Verformungen. So verringert "steifer" ZuscWag, also Material mit hohem
E-Modul, das Kriechen und Schwinden von Beton.
Die thermisch bedingte Längenänderung von Zuschlag, die mit der Temperaturdehnzahl charakterisiert wird, beeinflußt sehr stark die Temperaturdehnzahl des Betons. Sie ist bei Kalkstein am geringsten,
bei Quarz am höchsten. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei Verwendung von ZuscWag mit geringer
Temperaturdehnzahl die Rißneigung de Beton verringert wird.
Wirtschaftliche Bedeutung von Sand
und Kies
Für die Volkswirt chaft ist es außerordentlich wichtig, daß die Massenbaustoffe Sand und Kies jederzeit
billig und in guter Qualität zur Verfügung stehen.
Kein anderer Rohstoff wird in so großen Mengen
gebraucht wie Sand und Kies. Der größte Teil wird
dabei von der Bauindustrie abgenommen. Deutschland besitzt zum Glück zahlreiche, qualitativ hochwertige Sand- und Kiesvorkommen, in denen die
Natur das Material größtenteils so bereitgestellt hat,
daß e nur mehr abgebaut und aufbereitet werden
muß, wodurch ein günstiger Preis möglich ist. Die
Vorkommen sind allerdings nicht unbegrenzt und
sollten daher nicht in unnötigem Raubbau ausgebeutet werden.
Wirtschaftlicher Einsatz der Vorkommen bedeutet
einerseits Schäden und Mängel an den Bauwerken
infolge unzureichender Qualität der Baustoffe zu
vermeiden, anderer eits aber keine überhöhten Anforderungen zu stellen, durch die brauchbare, preisgün tige Rohstoffe ausgeschlossen werden.
Literatur
OE TSCHES rNSTITUT FüR
ORMU G E. V. (01 ),
BERLrN
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- 1992: DrN V 52104. Teil 3, Prüfung von atur teinen und
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- 1988: DI 52114, Prüfung von Gesteinskörnungen; Bestimmung der Kornform mit dem Kornform-Meßschieber.
- 1988: Dl 52115, Teil 1 bi 3, Prüfung von Gesteinskörnungen;
Schlagversuch.
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Abb. 4: Die" Pupplinger Au", jener Bereich der Ism; der noch nicht reguliert worden ist, steht seit 7964 unter Naturschutz.
Die Aufnahme stammt aus dem Jahr 1950. Solche Flußlandschaften sind zweifelsfrei ökologisch so wertvoll, daß die NutFoto: 0. Kraus
zung der anstehenden (hochwertigen) Kiese ausgeschlossen ist.
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