Baurohstoffe
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Baurohstoffe Inhaltsverzeichnis Einleitung.............................................................................................................................................4 Mineralische Rohstoffe in Österreich..............................................................................................4 Österreichischer Verbrauch an Rohstoffen..................................................................................4 Förderung und Erzeugung von Baurohstoffen in Österreich......................................................4 Definitionen..........................................................................................................................................5 Mineralische Baurohstoffe...............................................................................................................5 Beispiele......................................................................................................................................5 Unterschied zwischen Schotter und Kies....................................................................................5 Sande, Kiese und Schotter...............................................................................................................5 Massenrohstoffe...............................................................................................................................5 Steine und Erden..............................................................................................................................5 Industrieminerale.............................................................................................................................6 Erze..................................................................................................................................................6 Kontext zwischen Erzen und Industriemineralen.......................................................................6 Lagerstätten......................................................................................................................................6 Mineralischer Rohstoff ...................................................................................................................6 Bergfreie mineralische Rohstoffe....................................................................................................6 Neobergfreie Rohstoffe...............................................................................................................7 Bundeseigene mineralische Rohstoffe.............................................................................................7 Überlassen von bundeseigenen mineralischen Rohstoffen.........................................................7 Grundeigene mineralische Rohstoffe...............................................................................................7 Grubenmaß.......................................................................................................................................7 Überschar.........................................................................................................................................7 Gewinnungsfeld...............................................................................................................................7 Schurfberechtigung..........................................................................................................................8 Freischurf....................................................................................................................................8 Probename-Protokoll..................................................................................................................8 Bergfeie mineralische Rohstoffe..........................................................................................................9 Kalkstein..........................................................................................................................................9 Probename...................................................................................................................................9 Untersuchungsmethoden.............................................................................................................9 Qualitätsklassen........................................................................................................................10 Branntkalk.................................................................................................................................10 Kalk brennen........................................................................................................................10 Kalk löschen.........................................................................................................................10 Kalk abbinden.......................................................................................................................10 Verwendung...............................................................................................................................11 Illitit und andere Blähtone.............................................................................................................11 Probenahme...............................................................................................................................11 Untersuchungsmethoden...........................................................................................................11 Quarzsand......................................................................................................................................11 Probenahme...............................................................................................................................11 Untersuchungsmethoden...........................................................................................................12 Korngrößenuntersuchungen......................................................................................................12 Quarzite.....................................................................................................................................12 Seite 1 Glasherstellung..........................................................................................................................12 Diabase (basaltische Gesteine)......................................................................................................13 Großvorkommen in Österreich.................................................................................................13 Probenahme...............................................................................................................................13 Untersuchungserfordernisse......................................................................................................13 Gleisbettungsschotter................................................................................................................14 Zement, Beton und Zuschlagsstoffe...................................................................................................15 Zement...........................................................................................................................................15 Zementherstellung.....................................................................................................................15 Zuschlagstoffe...........................................................................................................................15 Beton..............................................................................................................................................16 Betonzuschläge.........................................................................................................................16 Körnung................................................................................................................................16 Kornklasse............................................................................................................................16 Korngruppe...........................................................................................................................17 Unterkorn und Überkorn......................................................................................................17 Kornform..............................................................................................................................17 Mürbkorn..............................................................................................................................17 Eigenschaften............................................................................................................................17 Gesteinsart............................................................................................................................17 Kornfestigkeit.......................................................................................................................17 Frostbeständigkeit................................................................................................................17 Kornform..............................................................................................................................17 Rundkorn (R) und Rundkörnung (RK)............................................................................18 Kantkorn (K) und Kantkörnung (KK).............................................................................18 Korngröße.............................................................................................................................18 Zuschlagsstoffe.........................................................................................................................18 Kies.......................................................................................................................................18 Kornverteilung der Zuschlagsstoffe.....................................................................................18 Wasser...................................................................................................................................19 Betonarten.................................................................................................................................19 Leichtbeton...........................................................................................................................19 Normalbeton.........................................................................................................................19 Schwerbeton.........................................................................................................................19 Grundeigene Mineralische Rohstoffe.................................................................................................20 Tone und Tonsteine........................................................................................................................20 Definition..................................................................................................................................20 Unreife und reife Sedimente.....................................................................................................20 Tonlagerstätten..........................................................................................................................20 Fallen für Tonlagerstätten.....................................................................................................20 Tonlagerstätten im Alpinen Raum........................................................................................20 Lehm.........................................................................................................................................21 Gliederung der Tone..................................................................................................................21 Grobkeramischer Ton...........................................................................................................21 Feinkeramischer Ton............................................................................................................21 Feuerfester Ton.....................................................................................................................21 Hochfeuerfester Ton.............................................................................................................21 Untersuchungen bei Tonen........................................................................................................21 Schmelzpunktuntersuchung..................................................................................................22 Lagerstätten...............................................................................................................................22 Seite 2 Tonlagerstätte Grades-Schnatten..........................................................................................22 Ziegelei am Griffener Berg..................................................................................................22 Peru.......................................................................................................................................22 Nepal....................................................................................................................................22 Technische Vorbewertung der Rohstoffe..................................................................................23 Tonuntertypen...........................................................................................................................23 Blähtone................................................................................................................................23 Bentonit................................................................................................................................23 Dämmstoffe....................................................................................................................................23 Glaswolle..................................................................................................................................23 Mineralwolle.............................................................................................................................24 Asbest........................................................................................................................................24 Heralan (Steinwolle).................................................................................................................24 Eignungskoeffizient..................................................................................................................24 Straßenbau..........................................................................................................................................25 Straßenbau im Wandel der Zeit......................................................................................................25 Römischer Straßenbau..............................................................................................................25 Straßenbau heute.......................................................................................................................25 Brecherprodukte.............................................................................................................................25 Schotter, Splitt...........................................................................................................................25 Wasserbau......................................................................................................................................26 Naturstein.......................................................................................................................................26 Beispiele....................................................................................................................................26 Gesteinsprüfungen....................................................................................................................26 Natursteinprüfung.................................................................................................................26 Prüfung an Körnungen (Kantkorn)..................................................................................27 Prüfung an Dekorsteinen.................................................................................................27 Prüfung an Wasserbausteinen..........................................................................................27 Prüfung an Rundkörnungen (Kiese)................................................................................27 Natursteinabbau in Österreich...................................................................................................27 Seite 3 Einleitung 1990 wollte man die Aufsichtsbehörde (Berghauptmannschaft) rohstoffmäßig ausweiten. Die Bergbau-Novelle von 1991 sollte alle Rohstoffe an eine Behörde zu knüpfen. Diese war damals ÖVP nah und daraus resultierten Probleme mit einigen politisch anders orientierten Gemeinden. Wollte man einen Steinbruch, eine Kiesgrube, eine Tongrube und dergleichen betreiben, nahm man sich einen Vermessungsingenieur um das Grundstück abzugrenzen. Der eingestellte Geologe stellte fest ob der Rohstoff unter die Aufsichtspflicht der Berghauptmannschaft gehört oder ob er langfristig von einer Bezirkshauptmannschaft betreut werden konnte. Bei diesem Prinzip gab es folgendes Problem: Wenn der Vermessungsingenieur den Plan vorgelegt hat, wurde dies bei der zuständigen Gemeinde in den Flächenwidmungsplan aufgenommen, mit dem Beisatz, dass in diesem bergbaulich interessantem Gebiet Bauverbot besteht. Darauf wurde im Jahr 1999 das Mineralrohstoffgesetz beschlossen. Inka: Die Gebäude wurden so gebaut, dass Ziegel ineinander verzahnt wurden. Der verwendete Leim bestand aus einer Mischung von Palmenöl und Kautschukpflanzen. Diese Gebäude stürzten bei Erdbeben und Schüttungen nicht zusammen. Mineralische Rohstoffe in Österreich Österreichischer Verbrauch an Rohstoffen Sande und Kiese 54%, Natursteine 39% (gebrochene Gesteine, die vorrangig aus dem karbonatischen Bereich stammen), Tone, Industrieminerale, Erze und Salze. Der jährliche Bedarf in Österreich an Baurohstoffen beträgt 100 Millionen Tonnen, davon entfallen 65 Millionen Tonne auf Kiese und Sande und 35 Millionen Tonnen auf Brecherprodukte aus Festgesteinen. 100 Millionen Tonnen auf LKW-Führen aufgeteilt würde eine Kette rund um die Erde ergeben. Der jährliche Umsatz dafür beträgt 3 Milliarden Euro. In Österreich sind rund 15000 Menschen im Sektor der Baurohstoffe beschäftigt. Der Flächenverbrauch für den Abbau, vor allem für Kiese, beträgt 350 bis 500 Hektar (dies entspricht 100 Fußballfeldern). In Österreich gibt es derzeit rund 200 Abbaustellen, welche überwiegend als Tag- und Trockenbau vorliegen. Förderung und Erzeugung von Baurohstoffen in Österreich Tone, Ziegeltone rund 3 Millionen Tonnen Blähtone 0,25 Millionen Tonnen Kalkstein und Marmor rund 20 Millionen Tonnen Basalt und Diabas 4 bis 5 Millionen Tonnen Dolomit 8 Millionen Tonnen Quarz/Quarzit 6 bis 7 Millionen Tonnen Mergel 2,5 bis 3 Millionen Tonnen Zement 6 Millionen Tonnen Seite 4 Definitionen Mineralische Baurohstoffe Mineralische Baurohstoffe sind Rohstoffe, die im Hoch- und Tiefbau, im Straßenbau und im Verkehrswegebau eingesetzt werden. • Es sind Rohstoffe, die auf direktem Weg (Sand, Kies...) zum Einsatz kommen. • Die meisten Rohstoffe müssen auf mechanische und/oder thermischen Weg bearbeitet werden, um sie als Baurohstoff einsetzten zu können. Beispiele Ziegel (müssen gebrannt werden, damit sie die notwendige Festigkeit erreichen), Zement (muss thermisch bearbeitet werden, um ihn überhaupt als Zement ansprechen zu können), Schotter (sind gebrochene Materialien, die mechanisch bearbeitet werden), Natursteine (müssen auch mechanisch bearbeitet werden) Unterschied zwischen Schotter und Kies Schotter ist ein gebrochenes Gestein, während der Kies und all seine Fraktionen bis hin zum Sand und Tonanteil von der Natur (Eis (Kiesterassen, Talfüllungen), Wasser oder Wind) bearbeitet Gesteine sind. Man verwendet Zementrohstoffe, Zuschlagsstoffe für Beton, Ziegeleirohstoffe, Glasrohstoffe oder Dämmstoffe (Glaswolle) für den Hoch- und Tiefbau und den Straßen- und Verkehrswegebau. Sande, Kiese und Schotter Sande, Kiese und Schotter werden im Allgemeinen nicht als intelligente Rohstoffe angesehen. Sie sind jedoch unverzichtbar für den Hoch- und Tiefbau und den Straßen- und Verkehrswegebau. Eine Substituierung durch andere Stoffe ist kaum (nicht) möglich. Massenrohstoffe Massenrohstoffe sind Rohstoffe, die zu jeder Zeit und in beliebiger Menge gewonnen werden können. Dieser Begriff wurde wieder fallen gelassen, da das ganze System nicht mehr so ist, wie man sich das damals vorgestellt hat. Steine und Erden Steine und Erden sind sämtliche in der Technik verwendete Festgesteine und Lockergesteine, die zusammen in der Natur in gewinnbaren Mengen auftreten. Dieser Definition entsprechend muss vor allem der Begriff der Gewinnbarkeit in Bezug auf die industrielle Verwendung des Rohstoffs, das heißt auf Masse berechnet, berücksichtigt werden. Steine und Erden sind Mineralgemenge. Seite 5 Industrieminerale Industrieminerale sind Mineralische Rohstoffe, die auf Grund ihrer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften direkt zur Produktion von Gütern eingesetzt werden können. Als Industrieminerale werden jene industriefähigen Mineralischen Rohstoffe bezeichnet, die nicht zur Herstellung eines Metalls dienen und die im wesentlichen monomineralisch sind. Erze Erze sind Metalle, die Gesteine und Mineralgemenge aus denen mit technischen Methoden mit wirtschaftlichem Nutzen Metallen oder Metallverbindungen gewonnen werden können. Kontext zwischen Erzen und Industriemineralen Es liegt ein Chromerz vor, dieses soll verarbeitet werden und als Füllstoff für die Farbindustrie verwendet werden. Wenn ich dieses Erz nun so verwende, ist es ein Industriemineral. Ein anderes Beispiel ist Antimonit, der normalerweise mit anderen Mineralen verwachsen ist und metallurgisch aufbereitet werden muss um dann später aufgerieben zu werden und in der Bremsbackenindustrie Verwendung findet in hochreiner Form vorliegt, sodass der ganze Metallurgische Prozess übersprungen werden kann, wird das Antimonit von Erz zum Industriemineral. Lagerstätten Lagerstätten sind natürliche überdurchschnittliche Anreicherungen von einem oder mehreren Mineralischen Rohstoffen. Es sind abbauwürdige Konzentrationen von nutzbaren Gesteinen oder Mineralien. Eine Lagerstätte ist ein räumlich begrenzter geologischer Körper, in dem ein oder mehrere Stoffe angehäuft vorliegen. Diese Stoffe können wirtschaftlich genutzt werden. Hierbei werden anstehendes Gestein (im Tage und Untertagebau abgebaut wird), autochtone Lagerstätten (umgelagerte, wie Schuttfächer aus einheitlichem Gesteinsbestand im alpinen Raum, Kiesterrassen, Trocken oder Nassabbau (nur dort zu betreiben, wo dass Grundwasser nicht von Menschen genutzt wird)) und allochtone Lagerstätten (Lockersedimente, fluviatile Sedimente, Kiese, Sande, Schluffe und Tone) unterschieden. Mineralischer Rohstoff Als mineralische Rohstoffe werden Minerale, Mineralgemengteile und Gesteine bezeichnet, die sich durch geologische Prozesse bildeten und sich erneuern. Bergfreie mineralische Rohstoffe Bergfrei ist ein mineralischer Rohstoff, wenn er dem Verfügungsrecht des Grundeigentümers entzogen ist und von jedem, der bestimmte gesetzliche Voraussetzungen erfüllt, aufgesucht und gewonnen werden darf. Dazu zählen beispielsweise alle mineralischen Rohstoffe, aus denen man Eisen oder Wolfram gewinnen kann, weiters Gips, Graphit, Kalk, Kaolin oder Kohle. Weiters hinzu zählen Magnesit, Kalkstein (CaCO3-Anteil von Mindestens 95%), Diabas, Quarzsand (SiO 2-Anteil von mindestens 80%) sowie Illitton. Im weiteren Sinne Erze, Gips, Schwerspat, Flussspat, Leukophyllit, Kohle und Ölschiefer und Neobergfreie Rohstoffe. Seite 6 Neobergfreie Rohstoffe Die so genannten „neobergfreien“ mineralischen Rohstoffe, wie etwa Magnesit, hochwertiger Kalkstein, Diabas, hochwertige Quarzsande und Tone, folgen zwar den Regelungen der bergfreien mineralischen Rohstoffe, stehen jedoch im Eigentum des Grundeigentümers. Bundeseigene mineralische Rohstoffe Bundeseigene mineralische Rohstoffe stehen auf Grund gesetzlicher Regelungen im Eigentum des Bundes. Diese sind zum Beispiel Steinsalz, Kohlenwasserstoffe und Uran- und Thoriumhaltige mineralische Rohstoffe. Überlassen von bundeseigenen mineralischen Rohstoffen Der Bund kann die Ausübung seiner Rechte natürlichen oder juristischen Personen oder Personen des Handelsrechts, die über die notwendigen technischen und finanziellen Mittel zur Eröffnung und Forderung eines Bergbausverfügen, gegen angemessenes Entgelt, überlassen. Die Ausübung der Rechte hinsichtlich Steinsalz ist vom Gesetzt wegen der Österreichischen Salinen AG überlassen. Für Kohlenwasserstoffe bestehen derzeit Verträge des Bundes mit der OMV und der Rohöhl-Aufsuchungs AG. Das Entgelt besteht aus Flächenzins, Feldzins, Förderzins und Speicherzins. Grundeigene mineralische Rohstoffe Grundeigene Mineralische Rohstoffe stehen im Eigentum des Grundeigentümers. Dies sind alle bei den zuvorgenannten Punkten nicht genannte mineralische Rohstoffe. Dabei handelt es sich um die so genannten Massenrohstoffe, insbesondere Sand, Schotter und Kies. Grubenmaß Ein Grubenmaß ist ein nach der Tiefe nicht beschränkter Raum zur Gewinnung, dessen Schnittfigur ein ebenes Rechteck mit einem Flächeninhalt von 48'000 m² ist. Die kurzen Seiten des Rechtecks dürfen 120 m nicht unterschreiten. Es enthält ein vorkommen bergfreier Mineralischer Rohstoffe. Mehrere aneinander grenzende Grubenmaße bilden ein Grubenfeld. Überschar Eine Überschar ist ein nach der Tiefe nicht beschränkter Raum zur Gewinnung, der ein Vorkommen so genannte „neobergfreier“ mineralischer Rohstoffe enthält oder der von anderen Grubenmaßen/Überscharen ganz oder teilweise umgeben ist und in dem ein Grubenmaß nicht Platz findet. Gewinnungsfeld Ein Gewinnungsfeld ist ein nach der tiefe unbeschränkter Raum zur Gewinnung, dessen Schnittfigur ein ebenes Vieleck ist und das ein erschlossenes Vorkommen bundeseigener mineralischer Rohstoffe enthält. Seite 7 Schurfberechtigung Eine Schurfberechtigung ist des Recht, in einem Freischurf, bergfreie Mineralische Rohstoffe nach Arbeitsprogrammen zu erschließen und zu untersuchen. Die Arbeitsprogramme sind Genehmigungspflichtig. Die Schurfberechtigung wird erstmals für die Dauer des laufenden Kalenderjahres und der darauffolgenden vier Kalenderjahre verliehen und kann unter bestimmten Voraussetzungen jeweils um fünf Jahre Verlängert werden. Am Ende jedes Kalenderjahres muss ein Schurfbericht vorgelegt werden. Durch aufrechte Schurfberechtigungen kann die Verleihung von Bergwerksberechtigungen an andere Interessenten verhindert werden. Freischurf Ein Freischurf ist ein Kreis mit einem Radius von 425 Meter, der in der Tiefe unbeschränkt ist. Die Freischürfe sollten einander überlappen, damit kein Freiraum entsteht. Denn ein über diesem Freischurf angelegten neuer Freischurf hat gegenüber den vorherigen Priorität. Ein Freischurf kostet heute 1€ Jahresgebühr. Probename-Protokoll Bei der Probename ist zu berücksichtigen, welche Art an Lagerstätte vorliegt. Die geologische und lagerstättenkundliche Beschreibung dient zum Nachweis des Vorliegens eines erschlossenen natürlichen Vorkommens grundeigener aber auch bergfreier mineralischer Rohstoffe. Dies dient zur Nachvollziehung der Abbauwürdigkeit und zu geologischen Schutz in beschreibender Form. Über die Probename ist ein Protokoll aufzunehmen. Dieses soll zumindest enthalten: • Name der Probename-Person und deren Qualifikation • Probenbezeichnung • Auftraggeber • Zweck der Probename • Namen der übrigen bei der Probename anwesenden Begleiter • Datum der Probename und Witterungsverhältnisse • Angabe über den Ort der Probename (Bundesland, politischer Bezirk, Ortsgemeinde, Katastralgemeinde, die sich auf das System der Landesvermessung beziehen; Lageskizze mit eingetragenen Probeorten, Kastenausschnitt (ÖK 50 oder ÖK25V) nach Möglichkeit auch Fotos von der Entnahmestelle • Beschreibung der Schichtpositionen • Probenart • Art der Probename, Angabe der Tiefe aus der die Probe entnommen wurde • Menge der Urprobe (geschätzte Menge in kg) • Dokumentation der Arbeitsschritte bis zur Verpackung • Menge der Laboratoriumsprobe (geschätzte Menge in kg) Aufschlussverhältnisse und der angetroffenen geologischen Seite 8 Bergfeie mineralische Rohstoffe Kalkstein Kalkstein wird als bergfreier mineralischer Rohstoff im Sinne des §3 des Mineralrohstoffgesetzen angesehen, wenn er einen CaCO3-Gehalt von mehr als 95% aufweist und als Festgestein vorliegt. Anmerkung: Nach ÖNORM G1046 Teil 3 wird Kalkstein mit einem CaCO3 Gehalt von ≥95% beziehungsweise <98% als Reinkalk bezeichnet. Nach der ÖNORM G1046 sind Kalksteine Gesteine, in denen im Wesentlichen CaCO3 in Form von Kalzit, seltener Aragonit, auftritt. Als Nebengesteine treten häufig Quarz, Tonminerale, Glimmer, sowie eisen- und manganhaltige Minerale auf. Kalke mit hohem Magnesiumoxyd- bzw. Magnesiumkarbonat-Gehalten werden als numulitischer Kalk bezeichnet. Kalke mit hohen Gehalten an Tonmineralen werden als Kalkmergel oder Mergelsteine bezeichnet. Kieselkalkstein oder Kieselkalk hat einen hohen Quarzgehalt. Die alpinen Kalke wurden im Devon, Trias und Jura gebildet. Grazer Paläozoikum, Grauwackenzone stammt aus dem Devon. Die große Masse ist auf die Triasstufe konzentriert. Wettersteinkalke sind massig, frostbeständig, feinkörnig und dickbankig. Es gibt aber Probleme mit der Bergfreiheit. Dafür müssen sie mindestens 95 % CaCO3 enthalten. Bei den Probenahmen wird versucht auf diesen Wert zukommen, doch das ist schwierig. Es treten dolomitisierte Kalke auf, die nicht mehr so gute Qualitäten haben. Probename Bei der Probename ist die ÖNORM G1020 Teil 1 anzuwenden. Der Nachweis des CaCO 3 Gehaltes wird durch chemische Analysen durchgeführt: Röntgengraphische Phasenanalyse (XRD) und/oder Differentialthermoanalyse (DTA) mit Thermogravimetrie (TG) oder ähnlichen Verfahren sind als ausschließliche Methoden nicht zum Nachweis des CaCO3 Gehaltes geeignet, jedoch wünschenswerte Ergänzungen zu chemischen Analysen. Untersuchungsmethoden Die Analysen sind auf folgende Komponenten auszuführen: CaO, MgO, SiO 2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, Na2O, SO3, P2O5, Cl, Glühverlust CO2. Die jeweils angewendeten Analysemethoden sind anzugeben. Anmerkung: Bei jeweils vorliegenden chemischen Analysen kann, sofern der CO 2 Gehalt nicht gesondert bestimmt wurde, der Glühverlust zur Bestimmung des CaCO 3 Gehaltes hergenommen werden. Bei der Berechnung des CaCO3-Gehaltes aus der chemischen Analyse ist die MgCO 3-Menge berücksichtigen. Dies hat in der Weise zu geschehen, dass vorerst über den Glühverlust festgestellt wird, ob zur Karbonatbildung ausreichend CO2 vorhanden ist. Sofern diese Grundvoraussetzung gegeben ist, ist der CaCO3-Gehalt mittels der Formel CaCO 3=1,7848*CaO zu bestimmen. Sollte nicht genügend CO2 zur Karbonatbildung vorliegen, wird aus der analytisch ausgewiesenen CaCO3Bilanz zuerst der für die karbonatische Absättigung des MgO Anteils erforderliche CO 2-Gehalt berechnet. Über die Rest-CO2-Menge wird der CaCO3 -Gehalt ermittelt. Seite 9 Qualitätsklassen Es gibt verschiedene Qualitäten je nach CaCO3 – Anteil. • Reinstkalk besteht aus über 99% aus CaCO3. • Hochreiner Kalk 99 – 98 % • Reinkalk 98 – 95 % • Kalkstein ist die Masse, die man im alpinen Raum vorliegen hat und besteht zu 90 – 95 % aus CaCO3. Diese hochreinen Kalke sind eher selten und werden z.B. als Hüttenkalke verwendet. Besonders bei der Verhüttung saurer Eisenerze werden diese Kalke als basischer Zuschlag benötigt. Die Kieselsäure der Erze verbindet sich beim Schmelzen mit dem basischen CaO zu Kalziumsilikat, während das CO2 entweicht. Dies ermöglicht die Fe-Ausbeute hoch zu halten. Das geologische Alter und die Struktur der Kalke spielt für die Verwendung als Hüttenkalk keine Rolle. Bei der VOEST alpine wird ein Kalk eingesetzt, der einen CaO 52 -53 %, TiO 2 0,04 – 0,05 %, Mn 0,01 %, SiO2 0,3 – 3,7 %, P 0,002 %, S 0,04 %, H 2O 0,2 – 0,3 %.Diese Grenzwerte werden benötigt, um einen entsprechenden Stahl herzustellen. 500 000 t Material der Brecherprodukte sind auf karbonatische Produkte zurückzuführen. Denn vom Diabas gibt es in Österreich nicht so viel, wie von Kalken. Sie werden aber nicht im Straßenbau eingesetzt, weil sie die technischen Kennwerte nicht erreichen. Es geht mehr als die Hälfte der Brecherprodukte aus Marmorbrüchen geht auf die Deponie, weil es zu sehr dolomitisiert ist. Die Halden müssen nach strengen Umweltauflagen rekultiviert werden. Das Wasser kann durch Halden verschmutzt werden. Das Material ist deponiepflichtig und darf nicht einfach in eine Halde geleert werden. Kampf zwischen den Umweltschützern und der Montanbehörde. Material sollte bestenfalls auf eine geeignete Standortdeponie verfrachtet werden. Branntkalk Branntkalk ist ungelöschter, gebrannter Kalk. Es ist das Material, das man für die Verputzindustrie verwendet. Stückkalk ist ungelöschter stückiger Branntkalk. Löschkalk ist pulverförmiger gelöschter Kalk. Das sind die Basismaterialen für die Mörtelbindemittel. Diese entstehen wenn kohlensaurer Kalk unterhalb der Sinthergrenze (bei ca. 1200°C) gebrannt wird. Kalk brennen Das Kalkbrennen ist eine uralte Technologie, wo man CaCO 3, den Rohkalkstein, mit Energie der Brennwärme im Brennofen zu CaO in gerannten Kalk + Schlacke + entweichende Kohlensäure erzeugt. Kalk löschen CaO + Wasser ergibt Ca(OH)2 + Wärme, die entweicht. Dieser Vorgang kann sehr gefährlich sein, da hochaggressives Material verwendet wird. Die Arbeiter müssen Schutzausrüstung tragen. Kalk abbinden Ca(OH)2 + CO2 aus der Luft ergibt CaCO3 und Wasser, das verdunstet. Man braucht das CO2, das bei der Verbrennung entsteht, um das CaCO3 abzubinden. Seite 10 Verwendung Kalk wird in der Landwirtschaft als Düngekalk verwendet. Er findet auch Verwendung für Stabilisierung im Tiefbau und Straßenbau. Ein Großteil wird für Schotter und Splitt, der im Winter auf den Straßen verstreut wird, verwendet. Als Zuschlagstoff für Beton in Zusammenhang mit Kiesen wird er verwendet, wenn bei der Körnung des Kieses nicht alle Kornklassen vorhanden sind, weil sie zum Beispiel durch fluviatilen Transport ausgeschwemmt wurden. Dann wird der gebrochene Splitt dazugegeben, um diese Kornklassen zu ersetzen, damit die Sieblinie in Ordnung ist. Es werden in den nächsten 30 – 40 Jahren fast keine Kiese mehr erlaubt sein, weil die Grundwasservorkommen durch den Abbau zu sehr beeinflusst werden. Dann werden zum Betonieren nur mehr gebrochene Materialien verwendet werden. Illitit und andere Blähtone Illitton und andere Blähone werden als bergfreie mineralische Rohstoffe im Sinne des §3 des Mineralrohstoffgesetzes angesehen. Ein Illitton liegt vor, wenn in der Fraktion kleiner 2 μm mindestens 50% Illit vorliegt. Der Mindestanteil der Fraktion kleiner 2 μm muss über 20% liegen. Ein Blähton liegt dann vor, wenn er innerhalb seines Sinterbereiches ohne Additiva mit einer Volumszunahme um mindestens das Doppelte reagiert. Liegt zumindest eine der oben angeführten Eigenschaften vor, handelt es sich um einen mineralischen Rohstoff im Sinne des §3 des Mineralrohstoffgesetzes. Probenahme Bei der Probenahme ist die ÖNORM G1020 Teil 1 anzuwenden. Untersuchungsmethoden Vom Rohstoff sind Korngrößenuntersuchungen (z.B. Sedigraph) durchzuführen. Die verwendeten Methoden sind anzugeben.Vom Gesamtgut und vom Tonanteil sind jeweils röntgenographische Untersuchungen (XRD)zur Feststellung der Mineralphasen durchzuführen. Die Blähfähigkeit ist in einer Brennserie über ein Temperaturintervall von 9000 °C bis 12500 °C nachzuweisen. Dies kann über Einzelbrände oder Temperaturgradientenbrände (ohne Blähzusätze) nachgewiesen werden. Die Aufheizgeschwindigkeit ist mit 10 K/min, die Haltetemperatur mit 1 Stunde festgelegt. Der Untersuchungsvorgang und die Prüfergebnisse sind zu dokumentieren. Quarzsand Quarzsand wird als bergfreier mineralischer Rohstoff im Sinne des §3 des Mineralrohstoffgesetzes angesehen, wenn er einen SiO2 Gehalt von ≥80% aufweist. Anmerkung: In ÖNORM G 1046 Teil 4 wird Quarzsand als ein zum überwiegenden Teil aus Quarz (SiO2) bestehendes Sediment im Kormgrößenbereich zwischen 0,063 mm und 2,0 mm definiert. Probenahme Bei der Probenahme ist die ÖNORM G1020 Teil 1 anzuwenden. Nachweis des SiO 2-Gehaltes: Vom Quarzsand sind chemische Analysen durchzuführen. Röntgenographische Phasenanalysen (XRD) und/oder Differenzialthermoanalysen (DTA) mit Thermogravimetrie (TG) oder ähnliche Verfahren Seite 11 sind als ausschließliche Methoden nicht zum Nachweis der Eignungsmerkmale geeignet, sind jedoch wünschenswerte Ergänzungen zu chemischen Analysen. Untersuchungsmethoden Die chemischen Analysen sind auf folgende Komponenten auszuführen: CaO, MgO, SiO 2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, Na2O, SO3, P2O5, Cl, GV, CO2. Die jeweils angewendeten Analysenmethoden sind anzugeben. Die Beurteilung des SiO2-Gehaltes hat ohne Berücksichtigung des Glühverlustes zu erfolgen. Chemische Analysen, welche als Summe der einzelnen Analysenparameter ein Ergebnis abweichend von 100% aufweisen, sind gemäß den Proportionsregeln auf die Gesamtsumme 100 umzurechnen. Korngrößenuntersuchungen Die Untersuchung der Korngrößenverteilung hat nach DIN 51033 durch Nasssiebung zu erfolgen. Dabei sind Lochsiebe sowie Maschensiebe nach DIN 4187 und 4188 zu verwenden. Ein Sand liegt dann vor, wenn in der Korngrößenverteilungskurve mindestens 50% der Kornfraktionen zwischen 0,063 mm und 2,00 mm zu liegen kommen. Quarzite Harte Gesteine, wie Quarzite, werden nicht für die Glasherstellung verwendet, weil die Gewinnung im Gegensatz zu Lockeredimenten zu aufwändig ist. Quarzsande werden zur Glasherstellung, für feuerfeste Materialien z.B. zur Ofenauskleidung und als Silikatkomponente für Zement verwendet. Festquarzite sind ohne Bindemittel verzahnte Quarzkristalle. Zementquarzite besitzen ein dichtes rekristallisiertes Gefüge. Ein Quarzit für feuerfeste Materialien darf maximal 4% Verunreinigungen enthalten, also er muss zu 96% aus Quarz bestehen. Verunreinugungen: Al2O3: 0,5 – 0,7 %, Fe2O3: 0,3 – 0,5 %, TiO2: maximal 0,2 %. Glasherstellung Als Glasrohstoffe werden zum Beispiel die Linzer Sande verwendet. Quarzsand ist ein bergfreier Rohstoff, wenn er einen SiO2-Gehalt > 80% im Lockersediment aufweist. Grenzwerte: Al2O3: Maximal 6 % Fe2O3: Bei Kristallgläsern 0,0008 – 0,018 % , Bei Hohlgläsern maximal 1 % Cr2O3: Bei Kristallgläsern maximal 0,001 %, Bei Hohlgläsern maximal 0,02 % Wenn der Sand zu viel Fe2O3 enthält, führt das zu einer braunroten Färbung des Glases (Bierflaschen). Für Bleikristallglas sind 12 % PbO im Rohstoff vorhanden. Hauptgrundstoffe für Glas sind Quarzsand, Pottasche, Feldspat und Dolomit (Steuerungsfaktor für die Viskosität). Aus diesen Grundstoffen wird die Rohmischung hergestellt. Sie werden in einem exakten Mischungsverhältnis geschmolzen. Dabei handelt es sich um einen immerwährenden Schmelzvorgang, bei dem ein Inhalt von 1200 Tonnen geschmolzen wird. Dieser Vorgang wird nur einmal im Jahr unterbrochen, um Wartungsarbeiten durchzuführen. Bei 1200 - 1700°C wird eine Reinschmelze erzeugt, die keine Blasen und Schlieren enthalten darf. Die Schmelze wird auf flüssigem Zinn zum Erhärten ausgebreitet. Den Zinn verwendet man, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Man erhält glatte, 2-3mm dicke Gläser. Da die Glasherstellung sehr viel Energie benötigt, sind die Standorte für Glaswerke nicht auf den Rohstoff, sondern auf billige Energie bezogen (Strom, Gas). Es werden zu Zeit selten neue Fabrikationsstellen errichtet, weil die Auslastung der bestehenden Betriebe ausreichend ist. Seite 12 Diabase (basaltische Gesteine) Im deutschsprachigen Raum werden Magmatite basaltischer oder alkalibasaltischer Zusammensetzung mit schwach metamorpher Überprägung als Diabas (,,Metabasalte“) bezeichnet. Dieser Diabas wird als bergfreier mineralischer Rohstoff im Sinne des § 3 des MinroG angesehen. Es sind blaugrüne bis olivgrüne meist massige vulkanische Gesteine mit basischer Zusammensetzung. Ihre Textur ist zäh bis zähbrüchig. (Handelsname: Diabashartstein) Im englischen wird als Basalt ein körniges Tiefengestein bezeichnet. Hier muss man aufpassen, um Missverständnisse zu vermeiden! Im Tröger werden Diabase als Basalte und Alkalibasalte in der Grünschieferfazies bezeichnet. Sie können bis zu 70 % Plagioklas, Augit, Amphibolith und Chlorit enthalten. Ihr wirres Gewebe und die filzige Struktur sind verantwortlich für die hohe Zähigkeit.Tuffe und Tuffite haben im Gegensatz dazu andere geotechnische Merkmale. Sie sind blättrig und nicht so fest wie Diabas. Das Gefüge der Diabase ist maßgebend für ihre Qualität. Sie lassen sich kaum polieren, sind also ungeeignet als Dekorsteine. Als Baurohstoff ist der Diabas relativ jung. Man verwendet ihn für Straßenbau, Gleisschotter und Mineralwollenerzeugung. Großvorkommen in Österreich Diabas wird in Kitzbühel, Saalfelden und Nördlich von Nötsch abgebaut: In Magdalensberg in Kärnten gibt es eine Abfolge von ordovizischen Gesteinen. Aber die Ausgrabungen haben dort mehr Interesse als ein Steinbruch. An der Alpin-Dinarischen Naht wurde einst Diabas im Raum Eisenkappel abgebaut. Im Ebriachbruch sind auch Pillowlaven zu finden. Dort gibt es ein großes Vorkommen. Der Bruch wurde aber wegen zu geringer Nachfrage eingestellt. Nördlich von Nötsch befindet sich ein Großbruch. Anstehend sind dort grüne diabasähnliche Abfolgen mit Breckzien, in denen Marmore, Granite, Gneise, etc. schwimmen. Ein großer Basaltblock wurde zusammen mit Marmor, Granit, Gneis, etc. abgetragen und sedimentiert. Der Sand des Basaltes füllte die Becken aus. Es handelt sich um eine Oberkarbone Diabassandsteinentwicklung mit leichter Metamorphose im Variszikum. Heute ist es ein 400m mächtiges Paket von Diabassandstein. Dieser hat bessere Qualitäten als Diabas. Es ist ein sogenanntes Wundergestein. Doch es fehlen die Fließstrukturen. Daher ist es kein bergfreier mineralischer Rohstoff, sondern ein grundeigener. Diabase werden als Brecherprodukte vermarktet. Die ÖBB braucht im Jahr 1 Million t Hartgestein. Diabase sind zäh und abriebfest. Daher finden sie auch Verwendung im Straßenbau, wo sie als Zuschlagstoff für die Schwarzdecke verwendet werden. Als Wasserbausteine braucht man größere Blöcke, die aber eher selten sind. Das Material würde ich aber an sich gut für den Flussbau oder Uferbau eignen, da man hier auch sehr widerstandsfähige Materialien braucht. Probenahme Bei der Probenahme ist die ÖNORM G1020 Teil 1 anzuwenden. Untersuchungserfordernisse Der vulkanische Ursprung und die metamorphe Überprägung ist durch geeignete mineralogischpetrologische Untersuchungen in Übereinstimmung mit dem regionalgeologischen Zusammenhang, im Zweifelsfall durch geeignete geochemische Methoden durch eine fachkundige Person nachzuweisen. Seite 13 Anmerkung: Nicht zu den Diabasen (basaltischen Gesteinen) zählen basische und ultrabasische Plutonite und Tuffite. Nicht metamorph überprägte basische Vulkanite (z.B. Basalte des Steirischen Beckens) wie auch stärker (amphibolitfaziell) metamorph überprägte basische Vulkanite (Amphibolite) sind ebenfalls nicht als Diabase zu bezeichnen. Gleisbettungsschotter Diese Oberbauschotter werden aus Festgestein hergestellt. Das Kehrmaschinengut muss teilweise thermisch behandelt werden oder mit fraktionären Methoden. Das verschmutzte Material wird mit Bindemitteln versetzt, dass die Bakterien die ölige Substanz zersetzen. Das gereinigte Material kann man nicht mehr als Baustoff einsetzen. Es ist entweder deponiepflichtig oder kann nur mehr für minderwertige Materialien verwendet werden. z.B. wenn Straßen gesalzen wurden etc. muss es deponiert werden. Oberbauschotter müssen verwitterungs- und frostbeständig sein, zäh und bruchfest. Es dürfen keine organischen Bestandteile enthalten sein. Die ÖBB hat im Österreichischen Schienennetz etwa 5000 km, wo in regelmäßigen Abständen die Gleisschotter ausgetauscht werden. Der jährliche Bedarf an solchen Gesteinen liegt in etwa bei einer Million Tonnen. Es sind höchstens 30 – 40 % des gebrochenen Gutes überhaupt verwendbar. Es gibt 2 Körnungsklassen, die hier verwendet werden. Körnungsklasse I: Kornspektrum von 31,5 – 63 mm Durchmesser Körnungsklasse II: Kornspektrum von 16 – 31,5 mm Durchmesser Ich brauche daher sehr viel mehr Tonnen an Material, um diese Körnungen herzustellen. In Peru gibt es eine Bahnstrecke, die eine Höhe von über 4000m überwinden muss. Führt vom Titicacasee in den Urwald. Diese kurvenreiche Strecke ist eine Meisterleistung der englischen Ingenieure. Man verwendete Urwaldhölzer als Schwellen. Gesteinsschotter waren nicht vorhanden, deshalb muss man Materialien verwenden, die vor Ort vorhanden sind. Bevor ein Diabas auf die Bahnstrecke kommt, wird er 6-7 mal geprüft. Seite 14 Zement, Beton und Zuschlagsstoffe Zement Zemente sind an der Luft und unter Wasser erhärtende und nach der Erhärtung wasserbeständige hydraulische Bindemittel. Das bedeutet, dass er durch Bindung von Wasser erhärtet und nach dem Erhärten auch unter Wasser fest und beständig bleibt. Diese nennt man auch puzzoalische Eigenschaften. Puzzolane reagieren bei Wasserzugabe mit Calciumhydroxid (Ca(OH)2) festigkeitsbildend. Wenn man dem Bindemittel Luftkalk Ca(OH)2 eine gewisse Menge SiO2 hinzufügt, bekommt man eine unter Wasser erhärtende Substanz, die nach der Erhärtung wasserbeständig ist. Diese wird oft Unterwasserbeton genannt. Zementherstellung Die Zementherstellung beruht auf einem Zweistoffsystem, mit Kalkstein als Grundstoff und tonigen Komponenten (insbesondere Mergel) als Zuschlagsstoffe. Die Gewinnung geschieht im Steinbruch. Nach dem Sprengen wird das Material zu Schotter zerkleinert und anschließend gemahlen und getrocknet. Das Rohgestein muss nach Möglichkeit so abgebaut werden, dass die vier wichtigsten Komponenten Kalk, Silizium, Aluminium und Eisen möglichst im richtigen Mengenverhältnis anfallen. Dieses Gemisch wird anschließend gebrannt. Das Brennen geschieht heute vorwiegend als kontinuierlicher Prozess in Drehrohröfen bei Temperaturen von 1200°C bis 1450°C. Die durch das Brennen entstandene harte Masse wird Klinker (Portlandzement) genannt. Zur Entfaltung seiner Bindemitteleigenschaften muss der schnell abgekühlte Zementklinker zu hoher Feinheit gemahlen werden. Einige wichtige Bestandteile werden (je nach Zementtyp) hinzugefügt, vor allem um Mischzemente zu erhalten. Zuschlagstoffe Calciumsulfat: Wenn man feingemahlenen Zementklinker mit Wasser anmacht, so erstarrt das Gemisch in der Regel sofort. Ein Zusatz von wenigen Prozent (2 - 3%) Calciumsulfat, meistens in Form von Gips, verzögert das Erstarren. Hochofenschlacke: Granulierte Hochofenschlacken (Hüttensand) wirken stark verzögernd auf die Festigkeitsentwicklung, doch erreichen die damit behandelten Zemente dieselbe Endfestigkeit wie Portlandzement. Trass (Puzzolane): Die feinen Trassteilchen bilden bei der Reaktion mit dem Ca(OH) 2 kleine Massen, welche sich in den Kapillarporen des Zementsteins ablagern und dadurch dichtend wirken. Diese Wirkung des Trass wurde schon frühzeitig erkannt und deshalb wird für Wasserbauten vielfach Zement mit Trasszusatz verwendet. Auf die Erhärtungsgeschwindigkeit wirkt der Trass etwas verzögernd. Er entwickelt praktisch keine Hydratationswärme und setzt deshalb die des Zementes im Verhältnis seines Anteils herab. Kalkstein: Chemisch beinahe inert, ist er dennoch als Zementzusatz von Bedeutung, weil er die Korngrössenverteilung und dadurch den Wasseranspruch des Zementes und somit die Verarbeitungseigenschaften des Betons günstig beeinflusst. Flugasche: Die Flugasche sind sehr feinteilig und haben hohe Anteile kugelförmiger Partikel. Flugasche entsteht bei der Verbrennung von Steinkohle in Kraftwerken. Kann ihrer Natur nach sowohl puzzolanische als auch hydraulische Eigenschaften haben. Seite 15 Die Grundeigenschaft eines Zements muss immer gleich bleiben: Der Erstarrungsprozess darf frühestens nach 60 Minuten beginnen und muss spätestens nach 12 Stunden beendet sein. Dies wird durch Druckversuche eruiert, die in regelmäßigen Abständen stattfinden. Je nach Erhärtungszeit gibt es unterschiedliche Druckklassen. Für Zemente gibt es unterschiedliche Druckfestigkeiten, die der Prüfkörper nach 28 Tagen erreicht haben muss. Man unterscheidet die Festigkeitsklassen 275, 375 und 475. Zement-Schädling sind die 2 kritische Elemente SO 3 und MgO. Magnesium kommt häufig in den Karbonaten vor, z.B. im Dolomit. Das Magnesium wird beim Brennen frei und das freie Magnesium führt zum Magnesiatreiben. Dadurch wird die Festigkeit des Zements herabgesetzt. Das Magnesiatreiben wird durch Begrenzung des MgO-Gehaltes im Klinker auf höchstens 5% verhindert. Durch die Anwesenheit von sulfathaltigen Lösungen (z.B.: aus Gips, Pyrit oder Markasit) kommt es zum Gipstreiben. Hierbei kommt es zu einer Dichteabnahme und einer Volumsvergrößerung mit Rissausbildung. Die Beigabe von Gips führt zur Verringerung der Abbindzeit. Aber die Beimengung von Gips darf 4% nicht überschreiten. Bei den Rohmischungen gibt es sogenannte Silikatmodule oder Tonerdemodule, die beide im Bereich zwischen 1,2 und 4 liegen müssen, damit es noch erlaubt ist. Silikatmodul: Tonerdemodul: SiO 2 Al 2 O 3Fe 2 O 3 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Beton Beton bezeichnet einen von Menschenhand erzeugten, formbaren Baustoff, der mit Gesteinskörper, sie werden als Zuschlagsstoffe bezeichnet, durch ein Bindemittel dauerhaft verbunden werden. Er ist ein Dreistoffsystem aus: Zement, Gesteinskörpern und Wasser. Der Begriff Beton kennzeichnet ein Konglomerat von Zuschlägen, die durch ein Bindemittel verkittet sind. Beton wird aus Wasser, Zement, Zuschlagstoffen und eventuell Betonzusatzmitteln und -stoffen hergestellt. Es sollten keine bituminösen Bestandteile vorhanden sein, da diese das Erhärten verhindern. Betonzuschläge Betonzuschläge sind Körnungen aus natürlichem Gestein, das für die Betonherstellung geeignet ist. Sie werden aus natürlichen Ablagerungen unmittelbar ohne zerkleinern (fluviatile Sedimente, Kiese, Sande) und/oder aus größeren Gesteinsbruchstücken durch zerkleinern (Schotter) gewonnen. Körnung Die Körnung ist ein Gemenge von Körnern gleicher oder unterschiedlicher Korngröße. Kornklasse Eine Kornklasse umfasst alle Körner und Korngrößen, die durch ein Prüfsieb zur Gänze hindurch fallen. Sie wird durch die untere und obere Prüfkorngröße bezeichnet (2-8 mm). In Kurzbezeichnungen dürfen die Prüfkorngrößen auch durch einen Schrägstrich getrennt werden (2/8 mm). Seite 16 Korngruppe Eine Korngruppe ist eine betrieblich hergestellte Körnung mit Unter- und Überkorn, gekennzeichnet durch eine untere und eine obere Prüfkorngröße, bei der die zulässigen Mengenanteile außerhalb der beiden Prüfkorngrößen festgelegt sind. Unterkorn und Überkorn Unterkorn ist der Massenanteil in Prozent, der Korngruppe, die bei der Prüfsiebung durch das untere Prüfsieb durchfällt. Überkorn ist der Massenanteil (in %) einer Korngruppe, der bei der Prüfsiebung auf dem oberen, die Korngruppe bezeichnenden Prüfsieb hindurchfällt. Kornform Die Kornform eines Einzelkornes wird durch das Verhältnis zwischen größter Länge zu kleinster Dicke beschrieben (z.B.: länglich, kantig, gerundet oder gedrungen). In der Betontechnik soll die Kornform möglichst gedrungen (elliptisch) sein, das Verhältnis Länge:Dicke beträgt 3:1. Mürbkorn Mürbkorn sind alle schiefrigen, angewitterten, rissigen, schlecht konglomeratisch verfestigten, absandenden Körner und freie Glimmerschüppchen, sowie alle Körner, die bei der Prüfung als mürbe erkannt werden. Eigenschaften Gesteinsart Ungeeignet sind: tonhaltige Gesteine, glimmerreiche kristalline Schiefer, Gips-Rodanhydrit führende Gesteine, talkhaltige Gesteine sowie mürbe, porige Sandsteine. Kornfestigkeit Um die Zementsteinfestigkeit nutzen zu können, muss die Kornfestigkeit größer sein als jene des Zementsteins. Richtwert für Korndruckfestigkeit ca. 100 N/mm 2. Prüfung auf „Mürbkorn“ mit Fallgewicht. Mürbkorngehalt gemäß ÖNORM B 3304 mit 5% beschränkt (ohne Betonprüfung). Frostbeständigkeit Bei Zuschlägen aus natürlichem Gestein ist die Frostbeständigkeit im allgemeinen aufgrund der geologischen Auslese gegeben (gilt nicht für Leichtzuschläge). Bei der Einhaltung des MürbkornGrenzwerts (5%) ist eine ausreichende Frostbeständigkeit vorhanden. Verwendungsklassen: Verwendungsklasse I: Zuschläge, die ausreichend fest und frostbeständig sind im Sinne der Norm. Verwendungsklasse II: Zuschläge, die fest, aber nicht frostbeständig sind. Verwendungsklasse III: Zuschläge mit bis zu 20 M-% Mürbkorn. Kornform Die geometrische Kornform beeinflusst sowohl die Verdichtungswilligkeit des Zuschlags im Frischbeton als auch den Wasseranspruch. Günstig ist eine kugelige, gedrungene Kornform mit rauer Oberfläche (Haftung des Zementsteins). Man unterscheidet: Seite 17 Rundkorn (R) und Rundkörnung (RK) Das Rundkorn ist ein Korn dessen Oberfläche zu mehr als 50% natürlich gerundet ist und Körnungen die zu mehr als 50% Masse an Rundkörnern bestehen werden als Rundkörnungen bezeichnet. Kantkorn (K) und Kantkörnung (KK) Das Kantkorn ist ein Korn dessen Oberfläche zu mehr als 50% Bruchflächen aufweist und Körnungen die zu mehr als 50% Masse an Kantkörnern bestehen werden als Kantkörnung bezeichnet. Das Verhältnis der größten Länge zur kleinsten Dicke soll < 3:1 sein, andernfalls darf der Masseanteil dieser Körner 20% nicht überschreiten (bei Korngruppe 4/8 30%). Korngröße Ton: Grobton (0,00063 -0,0002), Mittelton (0,0002 - 0,00063), Feinton (< 0,0002) Schluff: Grobschluff (0,02 - 0,063), Mittelschluff (0,0063 - 0,02), Feinschluff (0,002 - 0,0063) Sand: Grobsand (0,63 – 2), Mittelsand (0,2 – 0,63), Feinsand (0,063 – 0,2) Kies: Grobkies (20 – 63), Mittelkies (6,3 – 20), Feinkies (2 – 6,3) Zuschlagsstoffe Kies Kies wird in der Molassezone, im Steirischen Becken oder im Drautal abgebaut. Die in den Kalkalpen vorkommenden V-Täler eignen sich nicht sehr gut für den Kiesabbau. Besser hierfür geeignet sind Trogtäler, da in dieses Kiesterrassen ausgebildet sind. Jeder der eine Kiesgrube eröffnen möchte, muss mindestens drei Bohrungen abteufen. Durch diese ist gegeben wo das Grundwasser steht. Ich muss in regelmäßigen Abständen über den Jahresplan diese Grundwasserstände messen. Diese Messungen müssen in einem Messprotokoll angeführt werden, und es muss ersichtlich sein, wie sich diese Grundwassersituationen verhalten. Die Kieslagerstätte darf nur bis zu einem Punkt abgebaut werden, der mindestens 1,5 Meter über dem höchsten Grundwasserspiegel liegt. Unter dem Grundwasserspiegel darf nur mittels Nassbaggerungen abgebaut werden, wenn nachgewiesen wird, dass das Grundwasser nicht für den menschlichen Gebrauch bestimmt ist. Kornverteilung der Zuschlagsstoffe Für die Verarbeitung müssen die Zuschlagsstoffe mit Zement frei umhüllt sein. Je größer die Oberfläche, umso mehr Zement wird benötigt. Zwischen Körnern annähernd gleicher Größe verbleibt etwa 50% Hohlraum, muss man diesen mit Körnen kleineren Durchmessers auffüllen, und die Verbleibenden Hohlräume, wieder mit kleineren Körnern. Daraus kann man die Kornverteilung ablesen, die notwendig ist. Diese wird über die Sieblinie angegeben. Die Grenzsieblinie spielt bei der Betonherstellung eine Rolle. Zuschlag für Beton muss bestimmten Kriterien entsprechen. Er muss beispielsweise die richtige Kornzusammensetzung haben und aus mehreren Korngruppen bestehen. Aus dem Siebversuch wird die Sieblinie ermittelt. Liegt die Sieblinie zwischen den, in der DIN 1045 definierten, Grenzsieblinien A und C, ist der Zuschlag für die Herstellung von Beton geeignet. Liegt die Sieblinie zwischen den Grenzsieblinien A und B, ist die Kornzusammensetzung am günstigsten. Seite 18 Wasser Trinkwasser muss bei der Zugabe zu Beton nicht geprüft werden. Nicht geeignet zum Betonieren sind Wässer die Stoffe enthalten, die das Erhärten des Betons verzögern beziehungsweise verhindern ( Zuckerreiche, Humusreiche Lösungen) sowie unkontrollierte Luftporen in den Beton einführen (Algen, Ölen, Fetten, Organische Salze) und Stoffe die die Korrosion von Stahl fördern (Salzwasser, Moos, Moorwasser, Sulfatische Wässer). Betonarten Leichtbeton Gemäß österreichischer Betonnorm wird Leichtbeton als ein Beton bezeichnet, dessen Raumgewicht zwischen 800 und 2000 kg/m³ liegt, wenn er über ein dichtes Gefüge (keine groben Hohlräume) verfügt und für konstruktive Zwecke verwendet wird. Zusätzlich gibt es so genannte haufwerksporige Leichtbetone, deren Raumgewichte unter 80 kg/m³ liegen können. Sie weisen meist geringere Festigkeiten und grobe Hohlräume auf. Leichtbeton wird aus einem Gemenge von Zement, Wasser und einem oder mehreren Leichtzuschlägen wie Blähton, Blähglas, Ziegelsplitt, Holz, Polystyrol oder Luft hergestellt. Die Herstellung erfolgt in herkömmlichen Betonmischanlagen unter Einhaltung der relevanten Normen. Das niedere Raumgewicht beeinflusst statische als auch bauphysikalische Eigenschaften. Grundsätzlich gilt: Je höher das Raumgewicht, desto besser sind Festigkeit, Schallschutz und Speichermasse. Je leichter ein Material, desto besser sind die Wärmedämmeigenschaften. Normalbeton Beton mit einer Trockenrohdichte über 2000 kg/m³ bis maximal 2600 kg/m³ wird als Normalbeton bezeichnet. Die überwiegende Zahl der Anwendungen bezieht sich auf diese Betonart. Ganz allgemein wird er nach dem Ort der Herstellung oder Verwendung in Baustellen-, Transport- und Ortbeton unterschieden. Normalbeton wird hergestellt, in dem der Zementleim mit Zuschlägen (Sand, Kies, Splitt) und Zusätzen (Steinmehl, Flugasche, Frostschutzmittel) nach vorgegebenen Rezepturen vermischt wird. Schwerbeton Die Trockenrohdichte von Schwerbeton beträgt über 2600 kg/m³ und bis zu 5000 kg/m³. Er wird mit besonders schweren Gesteinskörnungen, sogar Stahlgranulat, hergestellt. Schwerbeton wird als Strahlenschutzbeton verwendet. Seite 19 Grundeigene Mineralische Rohstoffe Tone und Tonsteine Definition Tone und Tonsteine sind Verwitterungsprodukte von vorwiegend feldspatreichen Gesteinen, die im Gegensatz zu Kaolin in sekundärer Lagerstätte sedimentiert sind. Ton ist gekennzeichnet durch eine Fraktion < 2μm. Ton ist aber auch ein mineralogischer Begriff, der sich auf die Zusammensetzung des Materials bezieht. Das eine hat mit dem anderen aber nichts zu tun. Es sind dies 2 unterschiedliche Begriffe. Minerale: Kaolinit, Illit, Montmorillonit; Tonige Sedimente sind Feinschluffe und Mittelschluffe. Diese sind wertvoll für die Ziegelindustrie. Am Rand der Böhmischen Masse gibt es zahlreiche Tonlagerstätten. Z.B. Schwertberg: Feldspat, Kaolinit. Ein Ton ist bergfrei, wenn er mindestens 50% Illit enthält. Seetone sind bei Deponien sehr erwünscht. Sie bilden eine undurchlässige Basis, sodass keine Deponiestoffe in den Untergrund und ins Grundwasser gelangen können. Diese Seetone wurden postglacial gebildet durch Erosion und Schmelzwässer. Unreife und reife Sedimente Unreif: hinter der Verwitterungszone. Je weiter der Transportweg, desto reifer wird das Sediment. Ton wird hochwertiger, je reifer er wird. Die Reife führt zu höherer Plastizität. Mechanische Verwitterung führt zur Zerkleinerung des Materials. Bei großen Energien, die durch ein hohes Relief hervorgerufen werden, gibt e viel Transport und daher keine Tonlagerstätten. Das Material wird abgeführt und in sekundären Lagerstätten abgelagert. Chemische Verwitterung führt vom Feldspat zu den einzelnen Tonmineralen. Dazu braucht es aber eine entsprechende Vegetation, wodurch Humussäuren gebildet werden, und ein entsprechendes Klima. Tonlagerstätten Fallen für Tonlagerstätten Fallen sind Wannen, in denen sich das Material absetzen kann. Es gibt dadurch keine Möglichkeit für das Material, sich in der Gegend diffus zu verteilen. Tonlagerstätten im Alpinen Raum Im Alpinen Raum ist ein starkes Relief. Dort sind deshalb keine großen Tonlagerstätten zu erwarten. Es sind dort nur kleine Lagerstätten anzutreffen, die schnell ausgebeutet werden. Im Bauboom nach dem zweiten Weltkrieg wurden viele solche Lagerstätten ausgebeutet. Im Karawankenvorland gibt es spezielle Tone, die gute Qualitäten haben. Sie treten im Zusammenhang mit Kohleflötzen auf. Diese Kohle hat meist schlechte Qualitäten und einen hohen Eisensulfid-Gehalt, doch wenn sie verwittert, entsteht aus dem Sulfid eine Säure, die die Tone bleicht. Dieser Vorrang führte zu den hochwertigen hellen Tonen und hochwertigen Tonlinsen. Im marinen Bereich werden Tone als Tonsteine verfestigt. Kaolonitisch-illitische Tone scheiden sich in küstennahen Gebieten ab. Montmorillonite setzen sich in küstenfernen Gebieten ab. Seite 20 Lehm Lehm ist ein feinkörniges, plastisches Material, das formbar ist. Es enthält Feststoffe, wie Feldspäte und Quarze, die aber keinen Nachteil haben. Die Ziegelindustrie hat sich auf Lehme spezialisiert, die Quarze enthalten. Diese bezeichnet man als Stützkorn. Dadurch erhält man bessere Konzessionen. Gliederung der Tone Grobkeramischer Ton Dies sind Rohstoffe, die in der Ziegeleiindustrie verwendet werden. An sie werden keine großen Qualitätsanforderungen gestellt. Für Dachziegel werden schon etwas höhere Qualitätsanforderungen gestellt. Grobkeramische Tone sind keine Tone in dem Sinn, sondern Lehme. Ihre rote Farbe kommt vom Eisengehalt. Feinkeramischer Ton Diese Tone sollten möglichst frei von Verunreinigungen sein. Hellbrennende Tone haben einen Fe2O3 - Gehalt von < 1%. Rotbrennende Tone haben einen Fe2O3 - Gehalt von > 1%. Wichtige Parameter sind auch noch die Gießfähigkeit, Trockeneigenschaften, Trockenbiege- und -zugfestigkeiten. Feuerfester Ton Feuerfeste Tone dürfen einen maximalen Gehalt von Alkalien und Erdalkalien von 3% besitzen. Bei sauren Tonen ist der SiO2 – Gehalt hoch. Basische Tone haben einen hohen Al2O3 – Gehalt. Diese Tone werden auch in der Gießereitechnik verwendet. Ein feuerfester Ton hat einen Schmelzpunkt von 1580°C. Hochfeuerfester Ton Sein Schmelzpunkt liegt bei 1790°C. Wichtige Parameter sind die Druckfestigkeit, Maßfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Feuerfeste Tone haben einen höheren Wert als keramische Tone. Sie werden hauptsächlich in der Ofenindustrie gebraucht. Untersuchungen bei Tonen Es werden folgende Parameter untersucht: Trocknungsverhalten und Trocknungsschwingung Brennschwingung Brennfarbe Sinterverhalten Schmelzpunkt Korngrößen Zusammensetzung Brennverhalten (Verformung…) Seite 21 Schmelzpunktuntersuchung Der Schmelzpunkt von Tonen wird nach einer alten Methode, dem sogenannten Segerkegel, bestimmt. Kaolin, Sand, Feldspat und Flussmittel werden in verschiedenen Verhältnissen gemischt und in Kegel geformt. Diese Kegeln werden nummeriert, wobei die Nummern mit steigendem Erweichungspunkt höher werden. SK 14: Schmelzpunkt bei 1410°C SK 18: Schmelzpunkt bei 1500°C; in Österreich ist dies der Punkt, der für die Klassifikation des Tones verantwortlich ist. Liegt der Ton unter 18 ist es ein feuerfester, liegt er über 18, ist es ein hochfeuerfester Ton. SK 42: Schmelzpunkt bei 2000°C; dies ist der höchste Kegel; Es gibt die fixen Mischungen und die Probe. Diese bekannten und unbekannten Kegeln stehen nebeneinander im Ofen. Man beobachtet, wann sich die Probe neigt und am Boden ankommt. Die Spitze der Kegel senkt sich langsam. Der Segerkegelfallpunkt ist erreicht, wenn die Spitze des Kegels den Boden berührt. Dieses Verhalten vergleicht man mit den Kegeln mit bekannter Zusammensetzung und daraus kann man ableiten, welchen Schmelzpunkt die Probe hat. Lagerstätten Tonlagerstätte Grades-Schnatten Hier wird Etagenbau betrieben. Die Lagerstätte liegt in Mittelkärnten in der Krappfeld-Trias. Diese hat zahlreiche Senken, in denen sich die sekundären Lagerstätten ausbilden konnten. Es kommen blaue, rote und weiße Färbungen vor. Die Tone wurden mit Kohleflötzen im Tertiär abgelagert. Der Bagger bringt das Material schürfend herunter. Die maximale Baggerauslage beträgt 6m. Alles was über 6m liegt, wäre zu gefährlich. Ziegelei am Griffener Berg Die Ziegelei bekommt das Material aus verschiedenen Abbaustellen aus der Umgebung. Daher sind es viele verschieden gefärbte Materialien. Das Material wird auf einer Halde aufgeschüttet und anschließend vom Bagger an die Rampe und den Hang hinunter zum Ziegelwerk geschoben. Während es den Hang hinunter kriecht, durchmischen sich die verschiedenen Materialien. Wenn es unten angekommen ist, ist es homogen. Im Betrieb arbeiten nur 2 Personen. Es ist ein kleiner Betrieb, der pro Tag Material für 2 Einfamilienhäuser produziert. Peru Der Titicacasee ist ein abflussloser See. Er wird von Gletschern gespeist und hat einen hohen Feinanteil. Hier sind viele Feinkornsedimente abgelagert. Nepal In Nepal, westlich von Kathmandu findet man eine verlehmte Morphologie. Dort sind 100e kleine Ziegeleien in Betrieb. Zur Energiegewinnung werden Steinkohlen verbrannt. Diese sind reich an Schwefel, was große Auswirkungen auf den Geruch der Umgebung und die Gesundheit der Menschen hat. Seite 22 Technische Vorbewertung der Rohstoffe Die Qualitätsanforderungen werden in folgender Liste nach unten hin immer geringer: Porzellan, Steingut, Steinzeug, Töpferei, Kacheln, Schamotte, Elektrokeramik, Isoliermaterial, Klinker und Ziegel. Tonuntertypen Blähtone Blähtone sind feinkörnige Rohstoffe, die unter Einwirkung von Temperaturen über 1000°C ihr Volumen sehr vergrößern, was mit einer Verringerung der Raumdichte einhergeht. Es sind bergfreie Rohstoffe, wenn sie illitreich sind. Leka GesmbH (Fehring) und Light espandet clay aggregate: Deren Erzeugungen werden für Leichtbeton eingesetzt. Bentonit Bentonit ist ein Industriemineral. Es besteht aus vulkanischen Aschen, die sich im Zuge der Sedimentation zu Baumaterial umgewandelt haben. Äolische Bentonite wurden vom Wind verfrachtet. Fluviatile Bentonite enthalten auch Gerölle zwischen den Feinkornlagen. Sie wurden von Wasser transportiert. Es gibt bei ihnen aufgrund der Geröllblöcke oft technische Probleme beim Abbau. Bentonite sind aus sehr jungen lokalen Ereignissen vor 1000 Jahren entstanden. Bentonit wird mit CaCO3 und H2O aktiviert. Dadurch erhält er große Plastizitäten und eine hohe Dichte. Bentonit ist daher ein gutes Material zum Abdichten. Er wird zum Beispiel verwendet, um Deponiekörper vom Untergrund abzuschirmen. Es wird an jeder Seite der Deponie eine Schlitzwand errichtet, die bis zu einer stauenden Schicht im Untergrund reicht. Diese Wände werden mit Bentonit aufgefüllt. Es hält absolut dicht, sodass keine Deponiestoffe entweichen können. Die stauende Schicht im Untergrund braucht man, damit kein Grund- oder Schichtwasser von unten in die Deponie eindringen kann und dort gefährliche Stoffe durch das Wasser gelöst werden. Dämmstoffe Ein altes Haus darf man erst dann verkaufen, wenn die thermische Untersuchung passt. Man muss es erst renovieren, dann wird diese Untersuchung gemacht und wenn diese zufriedenstellend ausfällt, darf man das Haus verkaufen. Durch die richtigen Dämmstoffe kann viel Energie gespart werden. Glaswolle Glaswolle kennt man schon lange. Die Glasschmelze unterliegt bestimmten chemischen Parametern. Es kommen Feldspäte und Dolomite zur Schmelze, die verhindern, dass es bruchhaft wird. Dolomit wird dafür eingesetzt, dass die Schmelze sich gleichmäßig verhält. Aus dem gleichen Grund wird Dolomit bei der Glasherstellung beigemengt. Seite 23 Mineralwolle Mineralwolle ist beliebter als Glaswolle. Sie ist leichter zu verarbeiten. Dafür braucht man basisches Gestein, das schmelzfähig ist. z.B. Amphibolit, Basalt Serpentinit-Dunit-Harzburgit ist ein Wunschrohstoff. Er enthält Komponenten, die das Schmelzverhalten steuern. Forsterit und Fayalit hätten die Eigenschaft, dass die Schmelze ein gutes Schmelzverhalten hat. Aber es bildet gefährliche Faserminerale (Asbest). Asbest Asbest bildet nadelige Aggregate. Die Fasern würden sich aufspalten und eine Wolle bilden. Es wäre ein guter Dämmstoff. Durch die Mineralwolle bekommt man lauter kleine Fasern, die immer weiter zu Staub zerfallen würden. Durch Einatmen kommen die kleinen Nadeln aber in die Lunge und können Krebs verursachen. Asbest wird deshalb heute stark vermieden. Allein durch den Abrieb z.B. bei Asphalt würden die feinen Nadeln frei werden. Etanitplatten wurden mit Asbestmatten unterlegt. Zur Entsorgung und zum Abriss muss man eine Sonderfirma beauftragen. Heralan (Steinwolle) Das Gestein wird mit Hilfe von Koks in einem Kupolofen bei 1600 - 1800°C zum Schmelzen gebracht. Die leichtflüssige Schmelze wird in einem gleichmäßigen Strom auf schnell rotierenden Rädern geführt. Durch die Zentrifugalkraft werden Tropfen von den Rädern geschleudert, die Fasern bilden. Diese werden auf einem Drahtnetzförderband gesammelt. Damit die einzelnen Fasern zusammenhalten, werden sie mit einem Phenolharz besprüht. Die gesammelten, besprühten Fasern bilden eine ca. 5 cm dicke, locker zusammenhängende Filzmatte. Über ein Pendelband wird dieses Vlies in übereinanderliegende Lagen auf ein Förderband gelegt. In die Vorpresse kommen Platten mit hoher Rohdichte. Im Härteofen erfolgt bei 250 – 280°C die Aushärtung des Bindemittels. Das Material hat eine Verweilzeit von 5 – 10 min im Härteofen. Danach wird die verfestigte Steinwolle abgekühlt. Anschließend werden die noch etwas warmen Platten zerschnitten, wonach sie noch einige Tag zum auskühlen gelagert werden, bevor sie endgültig verpackt werden. Eignungskoeffizient EK = SiO2 + Al 2 O3 CaO + MgO = 2 bis 2,5 Seite 24 Straßenbau Straßenbau im Wandel der Zeit Römischer Straßenbau Die Römer galten als wahre Meister des Straßenbaues. • 0 – 15 cm: Kies • 15 – 40 cm: Römischer Beton aus Kies und Bindemittel aus vulkanischen Aschen, dies war die tragfähige Schicht • 40 – 60 cm: Kies • 60 – 120 cm: Packlage aus Diabasen, als Auflage auf dem Untergrund Straßenbau heute Je nach geologischem Untergrund werden verschiedene Methoden angewandt. Man macht eine Dammkonstruktion wenn man einen weichen Untergrund hat, wo der Grundwasserspiegel relativ hoch ist. Der Untergrund wird mit kalkigem Material verbessert. Es wird eine stabile Kruste aus nicht so hochwertigen Materialen (Kiese oder gebrochene Materialien) gebildet. Darüber kommt die untere Tragschicht und wieder darüber die obere Tragschicht und letztendlich die Decke. Tragschichten verteilen die Lasten aus der Fahrbahndecke auf den Untergrund und Unterbau. Die Fahrzeuge übertragen durch ihre Auflast einen gewaltigen Druck auf die Fahrbahndecke. Wenn die Tragschichten keine ausreichende Qualität haben, kommt es zum Bruch durch diese Auflasten. Deshalb werden hier Materialien verwendet, die bis zum Letzten geprüft sind. Man hat in Unterkärnten einmal beim Straßenbau die anstehenden Gesteine als Unterbau verwendet. Dies waren keine hochwertigen Materialien wie z.B. Glimmerschiefer. Nach 2 Jahren musste man diese Landesstraße generalsanieren. In Ländern, in denen Erdöl in großen Mengen vorhanden ist, werden überdimensionale Schwarzdecken angebracht. Ist aber auch nicht sinnvoll. An den Straßenschäden ist nicht die Asphaltdecke, sondern der schlechte Unterbau schuld. Brecherprodukte Schotter, Splitt Es gibt je nach Verwendungszweck verschiedene Eigenschaften, die berücksichtigt werden müssen: Bruch- und Festigkeitsverhalten sind sehr stark abhängig von der Schichtung, der Schieferung und der Klüftung. Materialien, die von Haus aus geschiefert sind, werden keine guten Qualitäten als Brecherprodukte erzeugen. Bei Glimmerschiefer wird beispielsweise ein Mus herauskommen. Es hat wenig Sinn Gneise und Granite als Brecherprodukte heranzuziehen. Bei diesen Gesteinen werden durch die Mineralzusammensetzung von Feldspat, Quarz und Glimmer bei hohen Beanspruchungen, wie beispielsweise auf einer Straße, immer einzelne Komponenten herausbrechen. Man verwendet am besten für Brecherprodukte die schon besprochenen Wettersteinkalke und basische und ultrabasische Gesteine, wie Diabase. Auch Quarzit wird verwendet, doch die Abbaukosten sind sehr hoch, wegen der großen Härte. Seite 25 Länge : Breite = 3:1; Dieses Verhältnis ist gerade noch erlaubt. Es sollte eine Form haben, die möglichst gerundet ist. Ist das Verhältnis größer als 3:1 erzeugt man einen sogenannten Fisch. Diese Fische sind in der Bauindustrie unerwünscht. Der petrografische Befund ist maßgebend für die Festigkeitseigenschaften und das Bruchverhalten des Gesteines. Man kann aus diesem Befund sehr gut abschätzen, wie sich die Gesteine für bestimmte Baurohstoffe eignen. Wasserbau Dafür verwendet man Gesteine, die sehr viel können müssen. Es geht heute darum, die Fließgeschwindigkeiten zu bremsen. Man darf für den Wasserbau nur bestimmte Steine verwenden. Das ist vom Landwirtschaftsministerium geregelt. Man darf nur Natursteine verwenden, die wenig aufdringlich sind. Man verwendet meist Gneise, Amphibolithe, die auch von der Farbe her nicht auffallen. Das Gestein muss entsprechende Parameter erfüllen: • • • • Verwitterungs- und Frostbeständig Rohdichte Druckfestigkeit Verschleißfestigkeit (Abrieb) Es gibt Gewässer, die Geschiebe mitführen. Das muss das Gestein standhalten! Uferböschungen werden oft mit Uferschutz versehen. Auch an diese Materialien werden hohe Anforderungen gestellt. Die meisten Gewässer sind öffentliches Gut und durch den Bund ausgewiesen. Naturstein Diese wurden früher hauptsächlich für Ingenieurbauten verwendet, z.B. weißer Marmor für römische Bauten. Im alten Rom hat man den Carrarermarmor als hauptsächlichen Baustein eingesetzt. Es ist ein hochmetamorpher triasischer Kalk. Man verwendet Dekorsteine für Fasadenverschönerung, für Gehwege und ähnliches. Beispiele Schwedischer Granit – mausgrau bis schwarz; Es gibt aber auch farbig viel interessanter und anspruchsvoller gestaltete Granite. Kratone – weltweit (Australischer, Südafrikanische, Indische…) Gesteinsprüfungen Natursteinprüfung Man prüft einen Würfel oder einen Bohrkern auf folgende Eigenschaften: • Rohdichte - durch messen und wiegen • Wasseraufnahme • Frostbeständigkeit • Druckfestigkeit Die Frostbeständigkeit wird mit Frost-Tau Zyklen geprüft. Die Proben werden abwechselnd 4 Stunden lang bei -20°C gefroren und anschließend 2 Stunden lang in Wasser bei +30°C aufgetaut. Dieser Prozess wird 25 mal bzw. 50 mal wiederholt. (Frost-Tau-Zyklus 25, bzw. Frost-Tau-Zyklus 50) Es wird nach äußeren Zerstörungsmerkmalen geschaut. Das Maß für die Frostbeständigkeit ist die Druckfestigkeit nach Trocknen bei 105°C. Seite 26 Diese Methode ist der Bauindustrie zu langwierig und zu kostenaufwändig und man hat aufgrund der Erfahrungswerte angenommen, dass 0,5 Massen% Wasseraufnahme der Frostbeständigkeit entspricht. D.h. wenn ich 0,4 Massen% Wasseraufnahme habe, kann ich mir sicher sein, dass es frostbeständig ist. Diese Methode ergibt nur Richtwerte. Man muss die Druckfestigkeit besonders bei geschieferten Proben von allen Seiten prüfen. Der Schlagabriebtest wird häufig in der Bauwirtschaft angewandt. Die Untersuchung ist sehr laut. Habe eine rotierende Stahltrommel, in Form eines Zylinders. In diese gibt man eine bestimmt Korngröße (5-8mm), die zuvor abgesiebt wurde, zusammen mit Stahlkugeln hinein. Dann macht man 500 Drehungen, wonach das Material von den Kugeln entfernt wird. E− R • 100 E E…Masse der Einwaage R…Masse des Rückstandes (1,6 – 2,1 mm) LA = Dieser Wert ist der prozentuale Anteil des zerstörten Materials von der genannten Korngröße. Diabas ist das abriebbeständigste Material im alpinen Raum. Bei der geologischen Kartierung führt man folgendes durch: Probennahme, Geochemische Analysen, Mineralogisch - petrologische Analyse, Mache eine statistische Auswertung und komme zu einer Rohstoffkarte mit Gesteinsinterpretationen und praktischen Schlussfolgerungen. Prüfung an Körnungen (Kantkorn) Man prüft: Kornform, Kornbeständigkeit, Wasseraufnahme, Frostbeständigkeit, Schlagabriebtest = Los Angeles Test, dieser Test ist für Körnungen für den Straßenbau und für Gleisbettungsschotter zwingend vorgegeben, Schlagbeständigkeit und Druckbeständigkeit. Prüfung an Dekorsteinen Man prüft: Frostbeständigkeit, Druckbeständigkeit, Polierbarkeit und Polierbeständigkeit. Prüfung an Wasserbausteinen Man prüft: Frostbeständigkeit, Druckbeständigkeit und Schleifverschleiß. Prüfung an Rundkörnungen (Kiese) Man prüft: Kornform, Kornverteilung (Sieblinie), Wasseraufnahme, Frostbeständigkeit und Mürbkornanteil. Natursteinabbau in Österreich In Österreich gibt es wenige Gesteinsareale, die gleichartig sind. Daher gibt es bei uns nur wenige Abbaumöglichkeiten, die sich auch auszahlen. In Österreich wird der Pörtschacher Marmor (weiß-rötliche Texturen) oder der Sölker Marmor abgebaut. Im Serpentinbruch in Osttirol wird obertage abgebaut. Heute sind der brasilianische, der südafrikanische und der indische Raum marktführend bei den Natursteinen und Dekorsteinen. Tantalminerale (SEE) gibt es in größeren Vorkommen in der Mongolei. Dafür gibt es derzeit hohe Aktien. Sie werden wahrscheinlich in den nächsten Jahren im Wert steigen. Seite 27
