Natursteine
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NATURSTEINE 1. Was ist TON und was ist LEHM? Zu welchen Produkten werden diese Rohstoffe verwendet? Überbegriff: „Gebrannte Erde“ Ziegel- und Tonwaren werden daraus hergestellt! Die Festigkeit und scherbendichte dieser Produkte wird durch entsprechende Aufbereitung der Rohstoffe und verschieden hohe Brenntemperaturen bewirkt werden. TON: LEHM: Eigenschaften: Gemische aus Kaolinit (Aluminiusilkat) und feine Quarz-, Feldspat-, Kalkspat und Glimmerteilchen Gemagert durch Beimengung von Quarz, Feldspat, Glimmer und Kalkspat loses Trümmergestein natürliches Verwitterungsprodukt von festem Gestein sehr feinkörnig blättchenhafte Struktur (mit Kalk = Mergel) loses Trümmergestein ist stark mit Sand (30-80 %) gemagerter Ton. Es sind auch Bestandteile von Braunfärbenden Eisenhydroxid (nach Brand rot) und mitunter kalkhaltig (nach Brand gelb) Durch Eisenverbindungen gelb bis braun gefärbter, stark sandhaltiger Ton. Natürlich angereicherter Ton gute Verformbarkeit durch Wassereinlagerungen Beim Trocknen und Brennen Wasserverlust Schwinden der Masse Beim Brennen ab 800 °C - Umwandlung des Rohstoffes zu wasserunlöslichen Stoff ( durch Austreibung des Hydratwassers) Beim Brennen ab 1100°C beginnen die Bestandteile zu verschmelzen (bei gleichzeitiger Verdichtung der Masse _ SINTERN) Das Gemisch von Lehm und Ton unter Wasserzugabe ist das Herstellungsprodukt von Ziegeln, Steingut, Steinzeug, Keramik. TON: Produkte: Tonschiefer: Steingutfliesen (Ton, Kaolin, Quarzsand und Kreide) Herstellung: durch hohen Druck – und Wärmeeinfluss silikatisiert Eigenschaften: Dunkelgrau bis schwarz _ durch Beimengung auch dunkelrot und grün Verwendung: Dachschiefer (Biegefestigkeit, Temperaturwechsel, Wasseraufnahme Verhalten auf schädliche Teile in Luft prüfen) Lehm: Einteilung der Lehmarten nach Rohdichte: Schwerlehm Massivlehm Faserlehm Leichtlehm Lehmstroh 2000-2400 kg/m³ 1700-2000 kg/m³ 1200-1700 kg/m³ 300-1200 kg/m³ 150- 300 kg/m³ Bezeichnung der Lehme nach ihrer Bindigkeit: (Zugfestigkeit im feuchten Zustand) Bindekraft in N/mm² Sande Sand unter 0,003 Lehmiger Sand 0,003 - 0,005 Magerlehme sehr mager 0,005 - 0,008 Mager 0,008 - 0,011 1 Mittlere Lehme fast mager Fast fett fett Sehr fett mager Fett Sehr fett Fette Lehme Tone 0,011 - 0,015 0,015 - 0,020 0,020 - 0,027 0,027 - 0,036 0,036 – 0,048 0,048 – 0,066 0,066 – 0,90 Lehm als Baustoff: Tragende Bauweise: Mauerwerk mit Lehmmörtel Trockene, vorgefertigte Lehmsteine Stampfleh000000000000000000000000000000 Lehmesstriche Lehmfüllungen bei Decken Lehmschindeln Abdichtung von Wasserbecken S25!!!!!!!!!!!!!!!!!! 2. Was ist a. Bims, b. Löß, c. Porphyr, d. Schaumbasalt? Wozu werden sie verwendet? BIMS: ERRSTARUNGSGESTEINE _ Ergussgesteine (Vulkanite) Glasig erstarrte, helle, durch Gase schaumig aufgeblähte, nicht an bestimmte Gesteinsarten gebundene Auswurfsmasse. (aufgeschäumter Trachyt) Lose Ablagerung im Vulkanbereich dicht unter der Erdoberfläche Porös Verwendung: Herstellung von Leichtbetonbaustoffen LÖß: ABLAGERUNGSGESTEIN _ Trümmergesteine (klastische Sedimente) _ genauer: lose Trümmer Durch Windtransport porös abgelagerter kalkhaltiger Sand bzw. Lehm. Verwendung: OOOOOOOOOOOOOOOOOOO PORPHYR: ERRSTARUNGSGESTEINE _ Ergussgesteine (Vulkanite) Neue Bezeichnung: Rhyolit Ergussgestein des Granit und des Syenit. Rötliches oder gräuliches Aussehen Druck- und abriebfest Verwendung: vorwiegend als Straßenbaugestein, Pflaster, Treppen usw. SCHAUMBASALT: magmatisches Ergussgestein Erstarrtes Magma Besitzt hohe Druckfestigkeit Beständig gegen Frost, wegen der großen Poren Verwendung: Treppenstufen, Fußbodenplatten 3. Was ist Travertin? Wie ist er entstanden? TRAVERTIN: Entstehung: ABLAGERUNGSGESTEIN _ Ausscheidungsgesteine _ Kalkstein Kalktuff Gelbliches, meist wetterbeständiges Gestein Hellgelb bis dunkelbraun Sehr gut zu verarbeiten Evtl auch al Marmor bezeichnet Polierfähig ensteht direkt aus Magma das nach einem Ausbruch als Lockerprodukt abgelagert wurde. 2 Die Gesteinsbildung entspricht der der Sedimentgesteine durch Ablagerung aus kalkhaltigen Säuren Lösungen als dichter Massenkalk Durch Auskristallisieren von in Wasser gelösten Verwitterungsprodukten entstandenes Material. Einschließlich durch Organismen entstandener Ablagerungen! Auch mit tierischen und pflanzlichen Versteinerungen oder Rückständen von Lebewesen unterschiedlich porige Struktur Verwendung: Schmuckgestein, Verkleidung und Bodenbelag 4. Was versteht man unter Marmor? Wie ist er entstanden? (technischer)MARMOR: ABLAGERUNGSGESTEIN _ Ausscheidungsgesteine _ Kalkstein UND UMWANDLUNGSGESTEIN Hell- bis dunkelfarbig, wetterfest Polierbarer Kalkstein wird in der Naturindustrie als Marmor bezeichnet Kristaliner MARMOR: aus dichtem Kalkstein entstanden zB.: weißer Marmor aus Italien Entstehung: durch Ablagerung aus kalkhaltigen Säuren Lösungen als dichter Massenkalk Durch Auskristallisieren von in Wasser gelösten Verwitterungsprodukten entstandenes Material. Einschließlich durch Organismen entstandener Ablagerungen! Lebewesen unterschiedlich porige Struktur entstanden unter hohem Druck und hohen Temperaturen 5. Wie sind Sandsteine entstanden? Welche Auswirkungen hat ihre Entstehung auf die Gebrauchseigenschaften? SANDSTEINE: ABLAGERUNGSGESTEIN _ verfestigte Trümmergesteine Durch Ton, Kalk oder Quarz verkitteter Quarzsand Festigkeit und Witterungsbeständigkeit je nach Bindemittelbestandteilen Tonige Bindungen leichte Bearbeitbarkeit, meist nicht feuchthebeständig Kalkige Bindungen gegen chemische Angriffe und Feuer empfind. Kieselige Bindungen durch silkatische Lösungen entstandenes Gestein sehr widertandsfähig und wetterfest Farbe der Sandsteine aus mineralischen Beimengungen herrührend: roter, gelber sowie rotbrauner Sandstein au Eisenverbindungen grüner Sandstein aus Glaukonitmineralien dunkler Sandstein ist meist kohlehaltig Entstehung Trümmergesteine ( klastische Sedimente) _ allgemein: Aus mechanischer Zerstörung entstandene lose Massen oder unter dem Einfluss von Bindemitteln, Druck und Wärme verfestigter Trümmer sowie verfestigte Massen aus vulkanischem Auswurfgestein. 6. Wie sind Umwandlungsgesteine? Nennen Sie zwei Umwandlungsgesteine und Ihre Verwendung? UMWANDLUNGSGESTEINE: Beispiele: (metamorphe Gesteine) Nachträgliche Umwandlung von Ablagerungsgestein oder Erstarrungsgesteinen unter Hitze von Magmaausbrüchen und Gebirgsdruck (kristalline Umbildung) oder unter chemischer Einwirkung gelöster bzw. gasförmiger Stoffe Marmor (kristalline Umlagerung) Bodenbelag Asbest chemische Umwandlung unbrennbar, früher als Dämmm…. Erze Zuschlag für Schwerbeton Kristal.Schiefer kristalline Umwandlung Belegplatten (hart, wetterfest) 3 Entstehung und Erstarrungsgesteine Erkennungsmerkmale (Magmatite, Magmagesteine) Man unterscheidet zwei Unterarten der Erstarrungsgesteine: die Tiefen- und Ergussgesteine. Tiefengesteine entstehen unter der Erdoberfläche durch das Eindringen von Magmamassen in untere Schichten der Erdkruste. Die im Magma eingeschlossenen Gase und Dämpfe bewirken einen hohen Druck. Durch extrem langsame Erstarrung wird eine gute Kristallausbildung unterstützt. Sie bedingt die typische körnige bis grobkörnige Gefügestruktur. Es ergibt sich ein gleichmäßiges, ungerichtetes Erscheinungsbild, da äußere Einflüsse fehlen. Wesentliche große hohlraumfreies, keine richtungslos (keine Beispiel: Kristalle, kompaktes fossilen Schichtung Granit, oder Erkennungsmerkmale: grobkörnig Gefüge Einschlüsse Schieferung) Grabbo Ergussgesteine entstehen durch das Austreten flüssigen Magmas an die Erdoberfläche. Die schnelle Abkühlung lässt keine bzw. kaum Zeit für eine Kristallausbildung, daher besitzen diese Gesteine eine feinkörnige, glasige Struktur. Durch Einschmelzen bereits erstarrter Gesteine ergeben sich sehr unterschiedliche Erscheinungsformen. Aus Ablagerung von Auswürflingen und Aschen können sich Tuffe bilden; Bimssteine sind durch Gase stark aufgeblähte, rasch erstarrte Magmafetzen. Wesentliche Verschiedenkörnigkeit teilweise keine Beispiel: (heteroplan: unterschiedlich feinkörnig, klar erkennbare fossilen Basalt, Sedimentgesteine große (Schicht-, Erkennungsmerkmale: Gemengeteile) glasig Fließstrukturen Einschlüsse Basaltlava Absatzgesteine) Sedimente entstehen auf der Erdoberfläche aus verwitterten Primärgesteinen, organischen Ablagerungen und Vulkanaschen. Das Korngefüge hängt dabei im Wesentlichen vom Transportmedium (Wasser, Wind, Eis) und der Transportdauer ab: Je weiter sich die Sedimentation vom Ausgangsort befindet, desto feinkörniger und abgerundeter werden die Gesteinspartikel. Die Verwitterungsprodukte lagern sich zunächst locker ab. Durch Überdeckung mit weiteren Ablagerungen steigt der Druck in den unteren Schichten an, Entwässerung, chemische Umbildung und Kristallisation sind die Folge. Eine Verfestigung (Diagenese) tritt ein. So entstehen aus großteiligen, scharfkantigen Lockergesteinen so genannte Brekzien (Breccie), aus den durch den Transport abgerundeten, groben Kieseln Konglomerate. Sandstein besteht aus verfestigten Sanden (mittel- bis feinkörnig). Die Qualität des Sedimentgesteines ist abhängig vom Auflastdruck und vom vorhandenen Bindemittel (Kalk, Ton, Quarz). Wesentliche ausgeprägte Beispiel: Umwandlungsgesteine Schichtungen unterschiedlicher Einschlüsse teils fossile Körner Kalksteine, (Metamorphe Erkennungsmerkmale: Mächtigkeit möglich abreibbar Sandsteine Gesteine) Umwandlungsgesteine bilden sich in der äußeren Erdschicht und gehen aus bereits existierenden Gesteinen (Sedimente, Magmatite) hervor. Gebirgsbildungen und andere Vorgänge bewirken eine Erhöhung der Druck- und 4 Temperaturverhältnisse in der Erdkruste. Über lange Zeiträume führt dies zu einer Umwandlung der Primärgesteine: Je nach Druck vermindert sich das Molekularvolumen, indem sich die Moleküle in kompaktere Einheiten "umschichten". Von der Temperatur ist der Grad des Stoffaustausches benachbarter Gesteine abhängig. Beides zusammen führt zu Mineralneubildungen, es entsteht eine neue Gesteinssorte. So wird z.B. aus Kalkstein Marmor. Bei der Metamorphose kann davon ausgegangen werden, dass je höher Druck und Temperatur waren, desto grobkörniger ist die Struktur des neuen Gesteins. Umgewandelte Sedimentgesteine bezeichnet man als Paragesteine, umgewandelte Magmatite als Orthogestein. Wesentliche Beispiel: 7. gut erkennbare starke Texturierung keine teils Marmor, kaum fossilen Schichtungen Gneis, Erkennungsmerkmale: Kristallbildung Hohlräume Einschlüsse erkennbar Schiefer Welche Zerstörungsursachen von Natursteinen gibt es? Erläuterung und Beschreibung des Schadenbildes. a. Athmosphärische Einflüsse: Staub und Ruß setzten sich in oberflächennahen Poren fest, evtl. schwarz gefärbt Krustenbildung Unterschiedliche Wärme- Feuchtedehnung zwischen Kruste und Naturstein Abplatzungen z.B.: Porta Nigra b. Chemische Einflüsse Säureentwicklung ( saurer Regen ) von CO2 und SO2 aus Verbrennungsanlagen + Regenwasser bei Natursteinen aus Kalk, Dolomit erfolgt durch die Säure eine Auflösung Festigkeit wird erniedrigt, Gefüge zerstört Aufgrund chemischer Reaktionen entsteht eine Volumenvergrößerung durch Kristallbildung im Naturstein und zersprengt das Gefüge c. biologische Einflüsse Pflanzenwachstum und Wurzeldruck als mechanische Zerstörung Pilze Bakterien + Feuchtigkeit Ausscheidung von Schwefelsäure 5 8. Wie sind Sedimentsteine entstanden? Sedimente entstehen auf der Erdoberfläche aus verwitterten Primärgesteinen, organischen Ablagerungen und Vulkanaschen. Das Korngefüge hängt dabei im Wesentlichen vom Transportmedium (Wasser, Wind, Eis) und der Transportdauer ab: Je weiter sich die Sedimentation vom Ausgangsort befindet, desto feinkörniger und abgerundeter werden die Gesteinspartikel. Die Verwitterungsprodukte lagern sich zunächst locker ab. Durch Überdeckung mit weiteren Ablagerungen steigt der Druck in den unteren Schichten an, Entwässerung, chemische Umbildung und Kristallisation sind die Folge. Eine Verfestigung (Diagenese) tritt ein. So entstehen aus großteiligen, scharfkantigen Lockergesteinen so genannte Brekzien (Breccie), aus den durch den Transport abgerundeten, groben Kieseln Konglomerate. Sandstein besteht aus verfestigten Sanden (mittel- bis feinkörnig). Die Qualität des Sedimentgesteines ist abhängig vom Auflastdruck und vom vorhandenen Bindemittel (Kalk, Ton, Quarz). Wesentliche ausgeprägte Schichtungen fossile Körner Beispiel: Kalksteine, Sandsteine 9. unterschiedlicher Einschlüsse teils Erkennungsmerkmale: Mächtigkeit möglich abreibbar Welche Art von natürlichem Sandstein ist für Fensteraußenbänke? Begründung! Kieselige Bindungen Eisenhaltiger Sandstein Farbe: rötlich, gelblich Durch den Eisenanteil sehr witterungsbeständig 10. Welche Unterschiede bestehen zwischen Eruptivgesteinen und Sedimentgesteinen? Nennen Sie für jede Gruppe zwei Beispiele! Siehe oben die lange Erklärung!!!! 11. Welche Unterschiede bestehen zwischen Basalt und Bims? BASALT: ERRSTARUNGSGESTEINE _ Ergussgesteine (Vulkanite) Dunkelfarbige Ergusssteine des Gabbro Sehr hart und wetterbeständig Splitteriger, muschelartiger Bruch Meist in Säulenförmigen Vorkommen (durch Schwinden bei Abkühlungen entstanden) Rohdichte: 3,0 kg/dm³ Druckfestigkeit: 400 N/mm² Verwendung: Wasser- und Straßenbau, aber rutschig!!!! BIMS: ERRSTARUNGSGESTEINE _ Ergussgesteine (Vulkanite) Glasig erstarrte, helle, durch Gase schaumig aufgeblähte, nicht an bestimmte Gesteinsarten gebundene Auswurfsmasse. Lose Ablagerung im Vulkanbereich dicht unter der Erdoberfläche Quarzfrei Verwendung: Herstellung von Leichtbetonbaustoffen BASALT Magmatisches Ergussgestein des Cabbro Glasfreies Gefüge Dunkelfarbig Muschelartiger Bruch Sehr hart und wetterbeständig Hohe Spezifische Rohdichte/ säulenförmiges Vorkommen BIMS Magmatisches Ergusgestein Glasiges Gefüge Hell Durch Gase aufgeschäumter Trachyt Sehr weich Lose Ablagerungen im Vulkanbereich dicht unter der Oberfläche 6 Verwendung: Stützmauern, Pflastersteine, Säulenund Sockelstücke Verwendung: Leichtzuschlag für Bimsbeton 12. Welche Sandsteinarten gibt es? Wie unterscheiden sich diese in ihren Eigenschaften? Durch Ton, Kalk oder Quarz verkitteter Quarzsand Festigkeit und Witterungsbeständigkeit je nach Bindemittelbestandteilen Tonige Bindungen leichte Bearbeitbarkeit meist nicht feuchtebeständig weich, geringe Festigkeit nicht frostbeständig, da Ton Wasser aufnimmt - Kalkige Bindungen gegen chemische Angriffe und Feuer empfindlich wasserbeständig nicht säurebeständig nicht feuerbeständig - Kieselige Bindungen durch silkatische Lösungen entstandenes Gestein sehr widertandsfähig und wetterfest frostbeständig schwer zu bearbeiten besten und festesten Sandstein! Farbe der Sandsteine aus mineralischen Beimengungen herrührend: roter, gelber sowie rotbrauner Sandstein au Eisenverbindungen grüner Sandstein aus Glaukonitmineralien dunkler Sandstein ist meist kohlehaltig 13. Welche Gesteine bezeichnet man als Marmor? Wie sind sie entstanden? Handelsbezeichnung für alle polierfähigen Kalksteine (technischer)MARMOR: ABLAGERUNGSGESTEIN _ Ausscheidungsgesteine _ Kalkstein Hell- bis dunkelfarbig, wetterfest Polierbarer Kalkstein wird in der Naturindustrie als Marmor bezeichnet Kristaliner MARMOR: aus dichtem Kalkstein entstanden zB.: weißer Marmor aus Italien Entstehung: durch Ablagerung aus kalkhaltigen Säuren Lösungen als dichter Massenkalk Durch Auskristallisieren von in Wasser gelösten Verwitterungsprodukten entstandenes Material. Einschließlich durch Organismen entstandener Ablagerungen! Auch mit tierischen und pflanzlichen Versteinerungen oder Rückständen von Lebewesen unterschiedlich porige Struktur 14. Welche Schäden an Natursteinen werden durch Umwelteinflüsse hervorgerufen? Wie stellen sich die Schäden dar? a. Athmosphärische Einflüsse: Staub und Ruß setzten sich in oberflächennahen Poren fest Krustenbildung Unterschiedliche Wärme- Feuchtedehnung zwischen Kruste und Naturstein Abplatzungen b. Chemische Einflüsse Säureentwicklung ( saurer Regen ) von CO2 und SO2 aus Verbrennungsanlagen + Regenwasser bei Natursteinen aus Kalk, Dolomit erfolgt durch die Säure eine Auflösung 7 Festigkeit wird erniedrigt, Gefüge zerstört Aufgrund chemischer Reaktionen entsteht eine Volumenvergrößerung durch Kristallbildung im Naturstein und zersprengt das Gefüge c. biologische Einflüsse Pflanzenwachstum und Wurzeldruck als mechanische Zerstörung Pilze Bakterien + Feuchtigkeit Ausscheidung von Schwefelsäure 15. Was sind Magerungsmittel und Ausbrennstoffe? Wofür werden sie bei welcher Baustoffherstellung eingesetzt? MAGERUNGSMITTEL: Sand (Lehm und Asche), Schamotte Bei Anspruch auf Feuerfestigkeit: Schamotte anstatt Sand werden zugegeben um das Kriechen und Schwinden zu verhindern AUSBRENNSTOFFE: Sägemehl oder Polystyrol (vergasen oder Verdampfen beim Brennen) Verringerung der Rohdichte des Ziegels Ziegel erhält durch Verbrennen viele Poren Wärmedämmung besser Frostbeständigkeit geht verloren 16. Wie unterscheiden sich Tiefengestein und Ganggestein? Nennen Sie je eine Gesteinsart und ihre Verwendung im Hochbau! TIEFENGESTEIN: ERRSTARUNGSGESTEINE In der Tiefe langsam erstarrendes Gestein dichtes, grobkristallines Gestein gut polierbare Eigenschaften sehr hart Beispiel: GRANIT Hauptbestandteile: Quarz, Feldspat, Glimmer Farbe: weiß, gelblich, oder rötlich Feinkörniger Granit feinkörniger und widerstandsfähiger als grobkörniger Granit Verwendung: Pflaster, Bordsteine, Schotter, Schmuckgestein, Fensterbänke, Arbeitsplatten GANGESTEIN: ERRSTARUNGSGESTEINE Tritt in Gängen und Spalten älterer Gesteine auf Granitähnliche Erdgussgesteine porphyrischer () Struktur (d.h.: mit einzelnen größeren, bereits bei höheren Temperaturen ausgeschiedene Mineralkristalle) Beispiel: Granitporphyr und Syenitporphyr Verwendung: Pflaster, Bordstein, Bürgersteig, Natursteinmauern, Schotter, Betonzuschlag Werksteine 8
