Die rasch wachsende Vielfalt angebotener Steine lässt Bauunternehmen wenig Zeit, Erfahrung in unterschiedlichen Klimata und Anwendungen zu sammeln. Eine unabhängige Fachkraft kann zunächst durch Sichtprüfung und zerstörungsfreie Messgeräte bewerten.
Eine verlässliche Bestätigung für eine bestimmte Bekleidungsanwendung erfordert dennoch Laborprüfungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften. Ebenso entscheidend bleibt die Redlichkeit des Lieferanten. Prüfungen können für ausgewählten Jura-Kalkstein bis zu 250 Frost-Tau-Wechsel in Süßwasser belegen; für die Auswahl des tatsächlich gelieferten Projektmaterials trägt trotzdem der Lieferant die Verantwortung.
🔍Diese Sockel zweier öffentlicher Gebäude zeigen den Unterschied: Links zerfällt der Stein, rechts bleibt er gebrauchstauglich und dürfte noch Jahrzehnte bestehen.
GOST 9479-2011, Gesteinsblöcke für Bekleidungs-, Architektur-, Denkmal- und andere Produkte, verlangt zehn Kennwerte: mittlere Dichte, Wasseraufnahme, trockene Druckfestigkeit, Festigkeitsverlust nach Wassersättigung, Abrieb, Schlagbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit einschließlich Säure- und Salzbeständigkeit, effektive Aktivität natürlicher Radionuklide, dekorative Eigenschaften und schädliche Beimengungen.
Tabelle 3 legt je nach Gesteinsgruppe unterschiedliche Grenzwerte fest. Marmor und marmorierter Kalkstein gelten als mittelfeste Gesteine: mittlere Dichte mindestens 2.600 kg/m³, Wasseraufnahme höchstens 0,75 %, trockene Druckfestigkeit mindestens 50 MPa und Festigkeitsverlust nach Sättigung höchstens 30 %.
Marmor war ursprünglich jedoch Kalkstein. Bei Bewegungen der Erdkruste wurden Kalksteinschichten entweder angehoben und verwitterten oder mehrere Kilometer abgesenkt. Temperatur und Druck steigen mit der Tiefe.
Hohe Temperatur, enormer Druck und hydrothermale Lösungen verändern die Kalksteinstruktur. Kryptokristalliner Calcit [CaCO₃] mit Körnern unter 0,001 mm rekristallisiert: Die Körner wachsen und füllen Zwischenräume zwischen organischen Fragmenten sowie größere Fossilreste. Die entstehende Porenstruktur beeinflusst die physikalischen und mechanischen Eigenschaften maßgeblich.
Feinste Poren verhalten sich je nach Ursprung und Bildung unterschiedlich. Manche füllen sich vollständig mit Wasser, andere sind isoliert und bleiben trocken. Einige behalten bei Sättigung ein Luftpolster. Enge Kanäle können Wasser enthalten, das selbst bei deutlich negativen Temperaturen nicht gefriert.
Das Mengenverhältnis dieser Porentypen bestimmt die Frostbeständigkeit. Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus, doch ungefrorenes Wasser und luftgefüllte Hohlräume wirken als Puffer gegen schädlichen Druck. Ein Stein mit mehr solcher Ausgleichsporen kann daher auch bei nicht besonders niedriger Gesamtporosität frostbeständiger sein.
Für Kalkstein definiert GOST 9479 außerdem eine niedrigfeste Gruppe aus dichten und porösen Materialien. Mittlere Dichte und Wasseraufnahme werden hier nicht allgemein begrenzt—nicht weil geringe Dichte oder hohe Aufnahme günstig wären, sondern weil die Werte stark streuen und ihre Beziehung zur Qualität materialspezifisch ist. Die Druckfestigkeit beträgt 10 MPa für porösen und 25 MPa für dichten Kalkstein; der zulässige Festigkeitsverlust nach Sättigung liegt bei beiden bei 35 %.
Jura-Kalkstein besitzt einen niedrigen bis mittleren Marmorierungsgrad, und seine Mittelwerte variieren je nach Schicht. Außen werden nur die Schichten 10–11, 14–17 und 21–25 verwendet. Mit fachgerechter Auswahl und bis zu 250 Frost-Tau-Wechseln kann geeigneter Stein die gesamte geplante Gebäudelebensdauer erreichen.
🔍Mauer der Britischen Botschaft am Smolenskaya-Ufer in Moskau aus Jura-Kalkstein der JuraLimestone GmbH; der Stein ist seit mehr als zwanzig Jahren in Nutzung.
Rekristallisation verringert die ursprüngliche Porosität des Kalksteins und beseitigt sie bei vollständiger Marmorierung. Im Marmor entsteht stattdessen ein System von Zwischenkornporen. Dessen Beziehung zur Qualität ist gleichmäßiger; deshalb enthalten Normen für Marmor Grenzwerte zu Dichte und Wasseraufnahme.
Rekristallisation verändert auch weitere physikalisch-mechanische Werte. Wachsende Carbonatkristalle treffen aufeinander, verzahnen sich und biegen sich umeinander. Fehlen Poren, können trockene Druck- und Biegefestigkeit erheblich steigen.
Kalkstein und Marmor bilden die Enden eines Kontinuums; marmorierter Kalkstein liegt dazwischen. GOST 9479 berücksichtigt den Rekristallisationsgrad nicht unmittelbar. Natürliche Lagerstätten umfassen Gesteine mit wenigen Prozent bis 80–90 % Marmorierung. Unsere Untersuchungen zeigen, dass ihre physikalischen und mechanischen Werte stark von primärem Kalkstein und vollständig rekristallisiertem Marmor abweichen können.
Einige Jura-Gold-Selektionen erreichen trotz mittlerer Dichte unterhalb der Marmorgrenze 181,7 MPa Druckfestigkeit—mehr als Granit bei etwa 2.700 kg/m³—durch die besondere Verzahnung rekristallisierter Körner mit anderen Strukturen. Jura Travertin aus Petersbuch erreicht 98,72 MPa bei 2.380 kg/m³ Dichte und 2,54 % Wasseraufnahme und widersteht zugleich mehr als 150 Frost-Tau-Wechseln. Petrographisch ist er ein marmorierter Kalkstein mit vergleichsweise geringer Rekristallisation.
🔍Deshalb sollte die Qualitätsbewertung marmorierter Kalksteine den Marmorierungsgrad mikroskopisch bestimmen. Liegt die Rekristallisation unter 50 %, dürfen allgemeine Marmorgrenzen für Dichte und Wasseraufnahme nicht ohne Berücksichtigung der spezifischen Struktur und Prüferfahrung angewendet werden.
Bei der Auswahl von Stein—besonders marmoriertem Kalkstein—für Fassaden oder Innenräume müssen Laboruntersuchungen alle möglichen negativen Faktoren erfassen. Der petrographischen Analyse ist besondere Aufmerksamkeit zu widmen; sie muss den Rekristallisations- beziehungsweise Marmorierungsgrad ausdrücklich bestimmen.
🔍