Staatliche Fachschule f端r Bau, Wirtschaft und Verkehr Gotha
Belegarbeit ELU-Versuch
Naturwerkstein
Fach:
Restaurierung-Stein
Fachschullehrer:
Herr Dr. Ing. Liebezeit
vorgelegt von :
-Martick,Daniel - John, Lars - Gr端ttner,Thomas 3.Semester / Klasse 06D1
Gotha den 20. Dezemeber 2007
Inhaltsverzeichnis Aufgabenstellung ................................................................................................................................................ 3 1.
Visuelle Identifizierung ............................................................................................................................... 4 Foto´s zur Visuellen Identifizierung ................................................................................................................. 5
2.
Bestimmung von Gesteinskennwerten ...................................................................................................... 6 Vergleich der ermittelten Werte mit Werten aus Internet und Lexika ........................................................... 7
3
4.
Ermittlung der Gesamtporosität von „Seeberger Sandstein“ ................................................................... 8 3.1
Aufgabenstellung ................................................................................................................................. 8
3.2
Geräte-/Versuchsbeschreibung ........................................................................................................... 8
3.3
Ermittelte Werte und Berechnung ...................................................................................................... 9
3.4
Schlussfolgerung/Bewertung ............................................................................................................ 11
Zuordnung von Anwendungen ................................................................................................................. 12 4.1 Aufgabenstellung..................................................................................................................................... 12 4.2 Anwendungsgebiete ................................................................................................................................ 12 4.2.1 Hochbau............................................................................................................................................ 12 4.2.2Tiefbau / Wasserbau ......................................................................................................................... 12 5.Einzelbewertungen aller Natursteinproben ............................................................................................... 13 5.1 Sandstein (Seeberger) 8.1 ................................................................................................................... 13 5.2 Porphyr 7.1 .......................................................................................................................................... 14 5.3 Buntsandstein (unterer, mittlerer) 5.2 ................................................................................................ 14 5.4 Travertin 9 ........................................................................................................................................... 15 5.5 Muschelkalk 3.1 ................................................................................................................................... 15 5.6 Granit 11.1 ........................................................................................................................................... 16 5.7 Sandstein (sonstiger) 1.1 ..................................................................................................................... 17 5.8 Sandstein (Brauner Hund) 2.2 ............................................................................................................. 18
Quellen: ............................................................................................................................................................. 19 Selbständigkeitserklärung ................................................................................................................................ 19
John ; Martick ; Grüttner
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Aufgabenstellung
John ; Martick ; Gr端ttner
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1. Visuelle Identifizierung Gesteins Gesteinsart Nr. 8.1 Sandstein (Seeberger)
Merkmale zur Indentifizierung -feinkörnige, kieselig - gelbe bis gelbgraue Farbe -hoher Quarzanteil
7.1 Phorphyr
5.2
9
3.1
11.1
1.1
2.2
-
Eigenschaften -fest und zäh - gut bearbeitbar -witterungsbeständig (durch hohen quarzanteil) - feinkörnig -sehr hart, dicht, fast glasig -dauerhaft -polierfähig
-dichte Grundmasse, in der ausgebildete andere Minerale klar hervortreten. -hell bis dunkelgraue, meist jedoch rote bis dunkelrote Färbung Buntsandstein -bunt, im wesentlichen tonige -fest und zäh, gut bearbeitbar (unterer-mittlerer) und sandige Bildung, mit -tonige u. kalkhaltige sind tiefroter gleichmäßiger verwitterungsgefährdet Färbung -witterungsbeständikeit, abhängig vom -Selten auch mit gelblich-graue quarzit-Anteil bis weißliche Schichten. Travertin -meistens porös und mit -hart, fest Hohlräumen durchsetzt -gut bearbeitbar -entstandenen Hohlräume -Polierfähig zeigen oft noch die äußere -Empfindlich gegen Rauchgase Struktur der Pflanzenteile -helle, meist gelbliche bis braune Färbung Muschelkalk -hell bis dunkelgrau -dicht, wetterbeständig -mit erkennbaren -gut zu bearbeiten Organismenresten Granit -hell- bis dunkelgraugrün, gelb -sehr hart bis rötlich und braun -hoher widerstand gegen abnutzung -Sie sind richtung- und regelslos, und ohne Bänderung Strukturiert -fein- bis grobkörnig Sandstein -rötlich, violett, gelblich, -fest und zäh, gut bearbeitbar (sonstiger) bräunlich, grau oder grünlich -witterungsbeständikeit, abhängig vom oft geschichtet (auch gradierte Bindemittel-anteil/art Schichtung) - gebändert oder gefleckt -dicht und hart oder zerreiblich, manchmal porös -bei kalkigen Bindemitteln schäumende Reaktion mit Salzsäure Sandstein (brauner -analog zu sonstigem Sandstein, Analog zu sonstigem Sandstein Hund) jedoch eher rötlich-braun bis braune Färbung Durch Verunreinigungen verschlechtern sich bei allen Gesteinen deren Eigenschaften. Bei Sedimentgesteinen sind tonige und kalkhaltige Bestandteile stark verwitterungsgefährdet.
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Foto´s zur Visuellen Identifizierung
8.1 Seeberger Sandstein
7.1 Porphyr
5.2 Buntsandstein
9 Travertin
3.1 Muschelkalk
11.1 Granit
1.1 Sandstein (sonstiger)
2.2 Sandstein (brauner Hund)
John ; Martick ; GrĂźttner
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2.
Bestimmung von Gesteinskennwerten
Der Sättigungsbeiwert (S) beträgt bei allen Steinen 1,0, dies ist z. B. bei Travertin, Granit (Luftporen kleiner als Wassermoleküle) nicht möglich. S bestätigt die Fehlmessung. Anmerkung:
Bei der nochmaligen Messung mS konnte kein neuer akzeptabler Wert erreicht werden! -> Feststellung: Messwert mtr ist somit falsch, Steine waren aber im Wasser gelagert, somit gesättigt, und es konnte keine erneute Feststellung der Masse trocken stattfinden. -Einstellung der IR-Waage, um mtr festzustellen, erfolgte durch den Fachlehrer. -Bei Zuordnung der Anwendung der Gesteine (siehe Punkt 4) beziehen wir uns auf die Werte aus der Kennwerttabelle.
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Vergleich der ermittelten Werte mit Werten aus Internet und Lexika Rohdichte Gesteins-
Wasseraufnahme
(g/cm³)
Proben
Messwerte
(Labor)
Labor
(M -%)
Kennwerte Tabelle
Messwerte Labor
Gesteinsgruppe (Tabelle)
Kennwerte Tabelle
Magmagesteine Granit(11.1) Porphyr(7.1)
2,482
2,60 – 2,80
2,964
0,2 – 0,5
Granit
2,172
2,55 – 2,80
3,425
0,2 – 0,7
Porphyr
0,2 – 9,0
sonstige
Sedimentgesteine Buntsand Stein
2,191
2,0 – 2,65
7,281
Sandsteine
(sonstiger)5.2
Seeberger
2,038
2,0 – 2,65
9,813
0,2 – 9,0
Sandstein(8.1) Travertin(9) Sandstein
sonstige Sandsteine
1,912 1,916
2,40 – 2,50
9,252
2,60 – 2,65
11,829
2,0 – 5,0 0,2 – 9,0
Brauner
Travertin sonstige Sandsteine
Hund(2.2)
Sandstein (Sonstiger)1.1
1,892
Muschel-
1,908
2,0 – 2,65
10,720
0,2 – 9,0
sonstige Sandsteine
1,70 – 2,60
6,303
Kalk(3.1)
0,2 – 10,0
Sonstige Kalksteine
Vergleich der Werte siehe Punkt 4. Zuordnen und Anwendung
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3.1
Ermittlung der Gesamtporosität von „Seeberger Sandstein“
Aufgabenstellung
Messen Sie mit dem Pyknometer -Versuch an Gesteinsmehl die Reindichte des Sandsteins. (dafür sind 2 Bestimmungen erforderlich) Berechnen Sie mit Hilfe der im Punkt 1, Handstück 8.1, ermittelten Rohdichte die Gesamtporosität PW und bewerten Sie diese.
3.2
Geräte-/Versuchsbeschreibung
Das Pyknometer bietet eine einfache Präzisionsmethode zur Bestimmung der Reindichte von Flüssigkeiten oder Festkörpern. Beim Pyknometer wird das vom zu untersuchenden Körper verdrängte Porenfreie Volumen durch Wägung bestimmt. Ein Pyknometer stellt im Prinzip ein Gefäss von ganz bestimmtem unveränderlichem Innenvolumen V dar. Füllt man es nacheinander mit der zu untersuchenden Gesteinsmehl-Probe und mit Wasser auf und wägt beides (insgesamt 4 Messungen), so kann die Reindichte einer Probe bestimmt werden.
-
Das tatsächliche Volumen wird auf dem Pyknometerkörper dauerhaft eingraviert. Jedes Pyknometer wird mit dem dazugehörigen Stopfen justiert. Die jeweiligen Stopfen sind daher nicht austauschbar. Um Verwechslungen zu vermeiden, tragen Pyknometer und Stopfen jeweils die gleiche Gerätenummer.
Im folgenden sind einige Punkte aufgeführt, die bei der Durchführung des Versuches beachtet werden müssen, um eine gewisse Genauigkeit zu gewährleisten. -
-
-
Beim Auffüllen des Pyknometers mit der Flüssigkeit ist darauf zu achten, dass das Pyknometer vollständig gefüllt ist. Es ist wichtig, dass im Pyknometer keine Luftbläschen zurückbleiben. Das Pyknometer wird mit der entsprechenden Flüssigkeit bis zum Rand aufgefüllt. Als nächster Schritt wird der Stopfen aufgesetzt, so dass die Flüssigkeit aus dem Hals des Pyknometers gedrängt und die Kapillare des Stopfens gefüllt wird. Dies ist für die Genauigkeit der Messung wichtig, da das Volumen der Kapillare zu dem Gesamtvolumen des Pyknometers gehört. Vor der Wägung muss das Pyknometer sorgfältig von aussen mit Watte oder Filterpapier getrocknet werden. Alle Messungen sind bei gleicher Temperatur durchzuführen, damit das Volumen des Pyknometers konstant bleibt.
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In diesem Versuch soll die Reindichte von „Seeberger Sandstein“ bestimmt werden. Hierzu wird die zu Untersuchende Gesteinsprobe Staubfein mit einem Mörser zermahlen. Durch dieses Zermahlen wird die Probe Porenfrei. Im folgenden werden, je Bestimmung, 4 Einzelwägungen vorgenommen. Unseren Wägungen nahmen wir mit hilfe der IR-Waage vor. 1 Wägung (m1): 2 Wägung (m2): 3 Wägung (m3): 4 Wägung (m4):
Masse des leeren Pyknometer Masse des mit Gesteinsmehl zu 1/3 gefüllten Pyknometers. Masse des Pyknometers mit 1/3 Gesteinsmehl und Wasser gefüllt Masse des Pyknometers gefüllt mit Wasser, ohne Gesteinsmehl
Notieren der einzelnen Wägungen und Bestimmen der Reindichte und der wahren Gesamtporosität, durch Berechnung mit unten aufgeführten Formeln. Die durchgeführten Messungen sind zu wiederholen, und die Ergebnisse zu mitteln.
3.3
Ermittelte Werte und Berechnung
Für unsere Berechnungen gingen wir von einem Volumen des Pyknometers von 50 ml (cm³) aus, da wir auf dem von uns verwendetem Pyknometer den, im Normalfall, eingravierten Wert nicht ausmachen konnten. Nach Absprache mit unserem Fachlehrer (Dr. Ing. Liebezeit) durften/sollten wir mit diesen 50 ml unsere Berechnungen durchführen. Verwendete Formeln:
-
Dichte der Prüfflüssigkeit (bei uns Wasser, Berechnung jedoch notwendig, da wir unsere Messungen ohne Thermometer durchführten. Die Dichte des Wassers ist Temperatur-abhängig)
FL .
-
Reindichte der Probe
Rein
-
m4 m1 VPyknometer
m4
m2 m2
m1 m1 m3
Fl
Gesamtporosität
Pw 1
roh
100%
rein John ; Martick ; Grüttner
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1 Bestimmung:
m1 = 25,30 g m2 = 55,43 g m3 = 94,10 g m4 = 76,20 g
2 Bestimmung:
m1 = 26,20 g m2 = 52,00 g m3 = 90,80 g m4 = 76,28 g
Berechnung für 1 Bestimmung
FL .
Rein
Rein
76,2 g 25,3 g 50cm ³
1,018g / cm ³
55,43g 25,3g 76,2 g 55,43g 25,3g 94,1g
1,018g / cm³
2,508g / cm³
Berechnung für 2 Bestimmung
FL .
Rein
Rein
76,28g 26,2 g 50cm³
1,0016g / cm³
52 g 26,2 g 76,28g 52 g 26,2 g 90,8 g
1,0016g / cm³
2,29g / cm³ Mittelwert Reindichte = 2,399 g/cm³
Berechnung der (wahren) Gesamtporosität PW (aus Tab. Punkt 1, Handstück 8.1) Rohdichte Reindichte
Pw 1
= 2,04 g/cm³ = 2,40 g/cm³
2,04 g / cm³ 100% 2,40 g / cm³
Pw 15 Vol.-% John ; Martick ; Grüttner
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3.4
Schlussfolgerung/Bewertung
Der Seeberger Sandstein weist, mit 15 Vol.-%, eine für „sonstigen Sandstein“ kennzeichnende Porosität auf [0,5-25 Vol.-%], welche ihm Positive Eigenschaften im Innenbereich [Diffusionsfähigkeit] und negative Eigenschaften im Aussenbereich zuweist. Im Aussenbereich ist die Verwendung Umweltabhängig und Witterungsabhängig (Schadstoffbelastung, Sandschliff) d. h. der Stein sollte Konstruktiv geschützt werden.
Gute Eigenschaften als Baustoff sind: -
Hohe Diffusionsfähigkeit muss im Außenbereich allerdings Konstruktiv geschützt werden
Schlechte Éigenschaften: -
Hohe Porosität (begünstigt Wassertransport durch hohe Kapilarität und Schadstoffeinlagerungen) -> Verdrängungsreaktion infolge „saurem“ Regen/Wässern wird begünstigt.
Der untersuchte Sandstein weißt eine gemittelte Reindichte von 2,4 g/cm³ auf, diese liegt unterhalb der Tabellenkennwerte für sonstigen Sandstein, obwohl er als quarzitischer Sandstein eingestuft ist. Dies bedeutet das unsere Probe schlechtere Qualität aufweist. Um bessere Rückschlüsse auf seine Verwendung ziehen zu können, sind die Druckfestigkeit und der Abrieb gesondert zu ermitteln.
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4.
Zuordnung von Anwendungen 4.1 Aufgabenstellung
Orden Sie die geprüften Natursteine nach möglichen Anwendungsgebieten im Hoch-, Tief- und Wasserbau. Begründen Sie Ihre Entscheidungen. Verwenden Sie Ergebnisse eigener Internetrecherchen und die Dateien MONODOC. Das Versuchsprotokoll soll sich an der übergebenen Vorlage orientieren.
4.2 Anwendungsgebiete 4.2.1 Hochbau Die von uns geprüften Natursteine sind alle im Hochbau einsetzbar. Jedoch müssen die Steine anhand ihrer Eigenschaften in die Jeweiligen Baubereiche eingeteilt werden. So eignet sich zum Beispiel Granit, Porphyr und Sandstein für Fundamente oder. Säulen , Pfeiler (Bauteile mit hoher Druckfestigkeit). Die von uns geprüften Steine sind nicht alle für den Außenbereich verwendbar. Dies hängt mit Frostbeständig und Witterungseinflüssen zusammen z.B. Muschelkalk, Travertin, Seeberger Sandstein und Buntsandstein. Für den Außenbereich können, allgemein betrachtet Granit und Porphyr ohne Einschränkung angewendet werden.
4.2.2Tiefbau / Wasserbau Die Anforderungen an die Steine im Wasserbau sind Wesentlich höher als die im Hochbau. Im Wasserbau muss eine Ständige Frostbeständigkeit gewährleistet sein, denn die Sättigung liegt bei 100% . Ein weiterer Einflussfaktor ist hier auch der Chemische Angriff durch Tausalze der besondere Eigenschaften der Gesteine voraussetzt. Dies erreicht man indem die Steine eine geringe Wasseraufnahme, eine geringe Porosität, und hohe Druckfestigkeiten haben sollten. Magmatitische Gesteine sind in diesem Bereich bevorzugt zu verwenden. Allerdings können gute Sandsteine diese Eigenschaften auch erfüllen.
Generell gilt: Steine mit einer Wasseraufnahme < 5 % und einer Druckfestigkeit über 100 N/mm2 sind als Frostfeste Steine einsetzbar und somit für Tief und Wasserbau einsetzbar. Für den Tiefbau eignen sich Magmatite jedoch auch die Sedimentationsgesteine wie z.b Seeberger Sandstein er ist auch ohne bedenken im Tiefbau einsetzbar da er die Frostbeständigkeit gewährleistet.
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Bei den Einzelbewertungen der Natursteinproben beziehen wir uns auf die Kennwerttabelle (Rohdichte, Reindichte ,Porosität ), die von uns ermittelten Werte sind farblich ( rot ) kenntlich gemacht.
5.Einzelbewertungen aller Natursteinproben 5.1 Sandstein (Seeberger) 8.1
Allgemein Der Seeberger Sandstein entstand vor etwa 215 Millionen Jahren durch Sedimentation. Der feinkörnige, kieselige gebundene Quarzsandstein hat eine gelbe bis gelbgraue Farbe. Der Quarzanteil liegt bei 95 -99 %. Die sehr feinkörnigen, Marinen Sandsteine enthalten unbedeutende Anteile von Glimmer und Glaukonit. Das Bindemittel ist vorherrschend kieselig. Durch seinen hohen Quarzitischen Anteil weist er eine sehr hohe witterungs- Beständigkeit auf. Der Seeberger Sandstein ist im Hochbau Universell einsetzbar da er sehr hohe Druckfestigkeiten besitzt. Aus ihm werden Mauersteine, Fassadenverblender, Treppenbeläge, Fenstergewände, Sohlbänke , Stürze mit Entlastungsbogen gefertigt. Doch auch im Künstlerischen Bereich ist er sehr gefragt denn er ist gut bearbeit- und polierbar. Anwendungsbeispiele sind: die Wartburg in Eisenach, der Dom in Erfurt und das Schloss Friedenstein, sowie das Äquadukt in Gotha.
Unsere Probe Die von uns untersuchte Probe hat für Seeberger Sandstein eine geringe Rohdichte von 2,038 g/cm3. (2,60 g/cm3 ).Dies entspricht eher der Einteilung als sonstiger Sandstein und nicht als quarzitischer Sandstein. Dies bedeutet auch dass seine Druckfestigkeit gemindert ist. Anhand seiner Reindichte von 2,548 g/cm3 (2,64 g/cm3 )gehört er auch zu den Sonstigen Sandsteinen. Die wahre Porosität von 20,00 %-Vol(2,0 Vol-% ) bedeutet dass die Teilchen der Probe nicht dicht aneinander liegen. Aufgrund dieser Hohen Porosität ist der Stein Frostgefährdet (nicht mehr Witterungsbeständig). Diese Werte lassen sich dadurch erklären das es wahrscheinlich eine Schlechte Sedimentationsschicht war. Diesen Stein würden wir nur im Innenbereich als Dekorationsmittel wie zum Beispiel als Wandbekleidung, Dekoration (Bildhauer) und als Fensterbank einsetzen. Wenn dieser Stein bereits im Außenbereich verbaut sein sollte müsste er auf seine Bestandteile sowie Druckfestigkeit geprüft werden.
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5.2 Porphyr 7.1
Allgemein Kühlt Magma im Erdinneren(unter hohem Druck) zunächst langsam ab, entstehen wenige, aber große Kristalle. Kommt es noch während der Abkühlungsphase zu schnellen Aufstieg des Magmas, kühlt das verbleibende noch flüssige Magma sehr rasch ab und kristallisiert in zahlreichen, mikroskopisch kleine Kristalle, welche die Grundmasse der Porphyre bilden. Diese Grundmasse enthält weiterhin ausgebildete andere Minerale wie Feldspalt und Hornblende. Die Farbgebung ist hell bis dunkelgrau, meist jedoch rote bis dunkelrote Färbung.
Unsere Probe Die Rohdichte von 2,13 g/cm3 (2,55 g/ cm3 )und die Reindichte von 2,29 g/cm3(2,58 g/ cm3 ) weichen nur geringfügig von den Vorgaben der Kennwert Tabelle ab.. Anhand dieser Werte würden wir dieses Gestein als Pflasterstein, Mauerstein, Wandbekleidung und Treppenverkleidung empfehlen. Da es zu den magmatischen Gesteinen gehört ist eine hohe Druckfestigkeit gewährleistet . Unser Probe kann auf Druck beansprucht werden doch durch die relativ hohe Porosität verliert es an Witterungsbeständigkeit. Aus unseren Rechnung geht hervor dass es nicht Frostbeständig ist, dies lässt sich nur aufgrund des Messfehlers begründen. Wir sind uns sicher das dieses Gestein Frostbeständig ist auch wenn es nicht optimale Werte erreicht. Da dieses Gestein bei Durchfrostung auch Sprengdruck standhalten kann.
5.3 Buntsandstein (unterer, mittlerer) 5.2
Allgemein Buntsandstein entstand ca. vor 245 Millionen Jahren. Als Hauptmineral ist hier Quarz vorhanden bis zu 25 % Feldspalt können ebenfalls enthalten sein. Die Eisenoxid Minerale Hämatit und Limonit verursachen eine rote bzw. gelbe Färbung des Gesteins, Glaukonit hat eine grüne Färbung zur Folge und Quarz selbst schließlich kann durch Drucklösung ein helles, kieseliges Bindemittel bilden. Weiter Bestandteile sind Ton und Kalk. Dieses Sedimentgestein gehört zur Untergruppe der Klastischen Sedimente, entstanden durch Zertrümmerungs und Erosionsgesteine. Buntsandstein sind gut verwitterungsbeständig, gefahren bei diesen Gestein sind: Absanden, Abbröckeln sowie gelegentlich Schalenbildung durch unzureichende konstruktive Maßnahmen. Die Anwendungsbereiche von Buntsandstein sind Bodenplatten, Fensterbänke, Treppen Innen / Außen, Gliederungselemente an Fassaden, Grabsteine und Bildhauerarbeiten.
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Unsere Probe Aufgrund einer Rohdichte von 2,19 g/cm3(2,0 g/ cm3 ) und einer Reindichte von 2,61 g/cm3(2,58 g/ cm3 ) ist der Buntsandstein in die Kategorie Sonstiger Sandstein einzuteilen. Die Anwendung dieses Gesteins würden wir auf den Innerbereich beschränken da Sandstein relativ schnell verwittert und wir hier einen schlechten Buntsandstein haben. Mögliche Anwendungsbereiche wären: Dekorationsgestein, Wandverkleidung, Fußbodenbeläge und als Bildhauermaterial. Statische Funktion müsste mit einen Prüfwürfel getestet werden. 5.4 Travertin 9
Allgemein Travertin bildete sich durch Ausfällungen von in Wasser gelösten Mineralien (Versinterung). Es besteht aus Karbonat, Moose, Sulfat oder Chlorit und Kieselgestein. Travertin ist ein poröses Gestein von heller meist gelblicher Farbe, das sich aus kalten oder warmen Süßwasser Quellen abscheidet in der Gesteinskunde wird es zu dem Sedimenten gezählt. Travertin hat durch seine Hohlräume eine relativ geringe Festigkeit dafür je doch eine gute Wärmedämmung. Im Baubereich wird er meist als Wandbeschichtung verwendet. Sohlbänke werden auch aus Travertin gefertigt da es gut Polierbar ist. Travertin kann im Außenbereich eingesetzt werden es ist jedoch Pflegebedürftig (vergraut schnell).
Unsere Probe Die Rohdichte unserer Probe beträgt 1,9 g/cm3 (2,40 g/ cm3 ) und die Reindichte beträgt 2,3 g/cm3(2,69 g/ cm3 ). Was bedeutet dass es ein sehr schlechtes Travertin Gestein ist. Weiterhin besitzt unsere Probe eine wahre Porosität von 17,7 Vol-% (12 Vol -%). Was bedeutet dass es viele Poren besitzt. Für Statische Aufgaben ist dieser Stein ungeeignet außerdem sind Frostschäden mit diesem Gestein im Außenbereich(Tiefbau) garantiert. In unseren Fall kann das Gestein nur im Innenberich eingesetzt werden zum Beispiel als Wandbekleidung und Dekorationsmittel. 5.5 Muschelkalk 3.1
Allgemein Bezeichnet kalkige Gesteine, die einen hohen Anteil an fossilen Muschelnschalen besitzen. Man gliedert ihn in drei verschiedene Stufen: dem oberen, dem mittleren und dem unteren, Muschelkalk. Die zwei äußeren Schichten bestehen überwiegend aus Dolomit und Kalkstein und enthalten die meisten Reste von Stützgerüsten ehemaliger Meerestiere, Fossilien. Die Mittlere enthält dagegen kaum welche und besteht zusätzlich noch aus Mergel und Eindampfungssedimente wie zum Beispiel Gips. Muschelkalk besitzt eine fein bis mittelkörnige Grundmasse und zeigt sich in hellgrauen bis Beigen Farbtönen. Allerdings kann der Zementierungsgrad schwanken. Wo er klein ist, sind Poren und Hohlräume nicht vollständig mit Kalzit ausgefüllt, das Gestein ist porös. Je nach Ort und Vorkommen schwankt der Kalkgehalt zwischen 55 % bis über 90 %, der Sandgehalt zwischen 10 – 45 % und die Porosität zwischen 4 – 22 %. Die größte Festigkeit erreichen kalkreiche Muschelkalksteine mit geringer Porosität. Muschelkalke mit geringer Porosität sind Automatisch Frostbeständig. John ; Martick ; Grüttner
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Muschelkalk wird im Innen-(Treppen, Bodenbeläge, Podeste) und Außenbereich (Simse, Sockelbekleidung, Bildhauermaterial, Brunnen) angewendet. Anwendungsbeispiele sind der Naumburger Dom, Staatsgalerie Stuttgart und Monachia Erfurt.
Unsre Probe Aufgrund der Rohdichte von 1,90 g/cm3(1,70 g/ cm3 ) und einer Reindichte von 2,17 g/cm3(2,7 g/ cm3 ) ordnen wir unsere Probe in die Kategorie Sonstige Kalksteine ein. Seine Wahre Porosität beträgt 12,03 Vol -% (0,5-30 Vol-%)was bedeutet dass er nicht Frostbeständig ist und eine geringe Druckfestigkeit erreicht. Anhand der Porosität kann man schlussfolgern, dass die Poren und Hohlräume nicht vollständig mit Kalzit gefüllt sind. Denn Anwendungsbereich würden wir auch hier auf den Innenbereich eingrenzen. Die Probe ist als Wandbekleidung und Dekorationsmittel anwendbar.
5.6 Granit 11.1
Allgemein Granit gehört zu den Magmatiten. Magmatite entstehen aus dem glühend zähflüssigen Magma des Erdinnern. Erstarrt das magmatische Material in der Tiefe der Erdkruste, bilden sich die grobkörnigen Tiefengesteine. Auf Grund der sehr langsamen Abkühlung unter den mächtigen Deckenschichten von mehreren tausend Metern Dicke können die Mineralien gut auskristallisieren und erreichen Korngrößen die mit bloßem Auge zu erkennen sind. Hohlräume gibt es nicht. Die Gesteine sind sehr kompakt und haben ein nur geringes Porenvolumen. Die Ausscheidung der Mineralien beim Erstarren des Magmas erfolgt in strenger Rheinfolge. Zuerst bilden sich die Erze (Titanit, Zirkon), dann folgen die dunklen Gemengteile (Biotit, Augit und Hornblende), schließlich Feldspalt und zuallerletzt Quarz. Granit bietet eine riesige Auswahl an unterschiedlen Sorten in allen erdenklichen Farben und Variationen. Mit den heutigen Maschinen kann Granit Poliert, geschliffen, geflammt, gestrahlt und gesägt werden. Granit kann ohne Einschränkung in allen bereichen des Bauwesens eingesetzt werden. Durch seine geringe Porosität und der Hohen Druckfestigkeit ist es Abriebfest, Säurebeständig, Frost und Wasserbeständig. Granit findet als Fassaden Verkleidung, Grabsteine, Sohlbänke, Bodenbeläge, Pflasterstein und im Treppenbau sein Anwendungsbereich.
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Unsere Probe Aufgrund der Rohdichte von 2,48 g/cm3(2,60 g/ cm3 ) und einer Reindichte von 2,68 g/cm3(2,62 g/ cm3 ) Weicht es nur gering von der Kennwert Tabelle ab. Aus diesen Werten ist zu Schlussfolgern das der Stein eine hohe Druckfestigkeit besitzt. Durch denn hohen Druck bei der Entstehung ist eine Porosität von 7,36 Vol -% (1,5 Vol-%)auszuschließen (Teilchen werden zusammen gepresst). Generell gilt Granit als Frostbeständig da es als Tiefengestein zu denn härtesten Steinen der Welt gehört. Aufgrund der Erfahrungen mit Granit ist es als Mauerstein, Pflasterstein, Fensterbank, Wandbekleidung, Fußbodenbelag, Grabstein und im künstlerischen Bereich einsetzbar. Um den Einsatz unserer Probe im Wasserbau zu garantieren müsste jedoch eine erneute Messung durchgeführt werden. 5.7 Sandstein (sonstiger) 1.1
Allgemein Sandstein ist ein Sedimentgestein, welches meist zum größten Teil aus Quarz besteht. Das liegt daran, dass dieses Mineral in den meisten anderen Gesteinen vorhanden und relativ verwitterungsresistent ist. Untergeordnet treten Feldspäte, in geringen Anteilen Schwerminerale auf. Sandstein besteht überwiegend aus Körnern, die per Definition zwischen 0,063 mm bis 2 mm groß sind. Sandsteine, die Komponenten enthalten, die größer als 2mm sind, nennt man konglomerathaltige Sandsteine. Sandsteine mit kleineren Komponenten als 0,063 mm nennt man schluffige beziehungsweise tonige Sandsteine. Die Farbgebung hängt von dem jewaligen Sand ab meist gelb-rötlich braun. Im Bauwesen wird Sandstein als: Pflasterstein, Wandbekleidung, Mauerstein, Bodenbeläge und für Bildhauerarbeiten verarbeitet. Sonstiger Sandstein ist nicht so Hart wie Seeberger Sandstein doch ehr ist auch Frostbeständig. Im Innen bereich kann er auch als Wandverkleidung oder Fensterbank verwendet werden.
Unsere Probe Mit einer Rohdichte von 1,89 g/cm3 (2,0 g/ cm3 ) und einer Reindichte von 2,38 g/cm3 (2,64 g/ cm3 ) weichen unsere Werte nur geringfügig von der Kennwert Tabelle ab. Die Wahre Porosität beträgt 20,27 Vol -%-(0,5 – 25 Vol-%). was eine hohe Wasseraufnahme zur Folge hat und somit den Stein gegen Witterungseinflüsse sowie Frost anfällig macht. Demzufolge empfehlen wir diesen Stein nicht im Außenbereich zu verwenden. Im Innenbereich kann er als Wandbekleidung oder für dekorative Zwecke genutzt werden. Wenn dieser Stein im Innenbereich als Mauerwerksstein oder Fußbodenbelag verbaut werden sollte ist eine Druckfestigkeitsprüfung durchzuführen.
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5.8 Sandstein (Brauner Hund) 2.2
Allgemein Brauner Hund entsteht genau wie Sonstiger Sandstein seine Färbung ist jedoch ehr rötlich-braun bis braune Färbung. Er besteht aus lehmig, tonigen Bestandteile enthält vereinzelt Silikate. Man findet diesen Stein in der Gotharer und Tambacher Region Unsere Probe Anhand der Rohdichte von 1,92 g/cm3 (2,0 g/ cm3 ) und der Reindichte von 2,48 g/cm3 (2,64 g/ cm3 ) gehört der Braune Hund zu der Kategorie Sonstiger Sandstein. Die Wahre Porosität beträgt 22,67 Vol-%-(0,5 –25 Vol-%). Dieses Gestein ist nicht für statische Zwecke geeignet. Es kann auch nicht aufgrund seiner Porosität im Außenbereich angewendet werden. Für den Wasserbau kommt es auf keinen Fall infrage. Die Anwendung beschränkt sich auf den Innenbereich, in dem es nur bei der Dekoration und Im künstlerischen Bereich eine Rolle spielt.
Anmerkung aus folgender Quelle: http://www.tudresden.de/biw/geotechnik/geologie/publikationen/download/porosimetrie.pdf
Die Darstellung der Porengrößenverteilung ist deutlich aussagekräftiger hinsichtlich der Qualität eines Natursteins als die übliche und nach DIN genormte Angabe der Gesamtporosität, die relativ wenig über das Verwitterungsverhalten aussagt. Diese Gesteinscharakteristik sollte deshalb bei der Materialauswahl für die Instandsetzung historischer Bauwerke stärker als bisher berücksichtigt werden.
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Quellen: http://www.geodienst.de/seeberger.htm http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Porphyr http://www.essig-natursteine.de/index.php?option=com_content& Itemid=9task=blogsection&id=0& http://www.matlexikon.de/kategorie-naturwerkstoffe,muschelkalk http://www.thr-lued.de/archiv/2002/ek_proj_2002_vulkanismus_01.html http://www.sandstein.org wikipedia http://www.natursteinnet.de/deutsch/lexikon/steinkunde/tabelle.htm http://www.terranit.de/gesteins-abc.html Friedrich –Tabellenbuch Bautechnik
Selbständigkeitserklärung
Hiermit versichern wir, dass wir die vorliegende Arbeit selbständig und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Qellen/Hilfsmittel angefertigt haben. Alle Stellen, die wörtlich oder sinngemäß aus veröffentlichten und nicht veröffentlichen Schriften entnommen sind, sind als solche kenntlich gemacht. Die Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner anderen Institution vorgelegen.
Gotha, 20.12.2007 __________
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John, Lars
John ; Martick ; Grüttner
Martick, Daniel
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__________ Grüttner, Thomas
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