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noch aus den widerstandsfähigsten Mineralen besteht. Bei der
Verwitterung von Granit, Gneis und Sandstein ist das in erster
Linie Quarz, bei geringerer Transportstrecke sind auch Feldspate
vorhanden. Bei der Verwitterung von Basalt ist es überwiegend
Pyroxen. Es gibt aber auch Kalksand, Dolomitsand, Gipssand
und Sand, der überwiegend aus Schwermineralen (
7
Abschn. 5.9
)
wie Monazit, Rutil, Zirkon, Granat und Magnetit besteht.
Reiner Quarzsand ist ein wichtiger Rohstoff für Glas und
Keramik, auch in Metallgießereien wird Quarzsand gebraucht.
Bausande werden vor allem als Zuschlagstoff in Beton benutzt,
sie müssen meist keine genaueren Anforderungen erfüllen. Zum
Sandstrahlen finden vor allem Sande aus überwiegend Korund,
Granat oder anderen Mineralen Verwendung, da Quarzstaub die
Krankheit Silikose auslöst.
Viele Gesteine werden als Blöcke oder zu Platten gesägt
verwendet. Sie dienen als Mauersteine, Fassadenverzierung,
Bodenplatten, Pflastersteine oder Grabsteine. Neben den Eigen-
schaften wie Härte, Verwitterungsresistenz und dem Verhalten
beim Bearbeiten spielt die Ästhetik oft eine wichtige Rolle bei
der Wahl des passenden Natursteins. Beliebt sind Plutonite wie
Granit, Diorit, Gabbro, Vulkanite wie Basalt und Tuff bezie-
hungsweise Porphyr, Metamorphite wie Marmor und Serpen-
tinit sowie Sedimente wie Sandstein, Kalkstein und Dolomit.
Schiefer lässt sich leicht zu Platten spalten und dient unter ande-
rem als Dachschiefer. Beim Spalten der Gesteine mit Meißel
oder Keilen nutzt man Klüfte, Schieferungen und Spaltbarkeiten
von Mineralen aus. Gesägt werden harte Gesteine mit einer
Trennscheibe, in die Diamanten eingebettet sind. Zum Teil
werden Seilsägen eingesetzt, bei denen ein Stahlseil, das mit
harten Materialen besetzt ist, über den Fels gezogen wird und
sich langsam einschneidet.
7.2
Kalk, Mergel, Dolomit
Kalkstein wird nicht nur direkt als Baustoff verwendet, sondern
auch in großen Mengen in der Industrie verbraucht. Für die
meisten Anwendungen wird er bei mindestens 900 °C zu Brannt-
kalk (CaO) gebrannt und dieser gegebenenfalls mit Wasser in
einer exothermen Reaktion mit starker Wärmeentwicklung zu
Löschkalk (Ca(OH)
2
) verwandelt. Zement (
7
Kasten 7.1
) macht
nur einen kleinen Teil des Verbrauchs aus. In Hochöfen dient
zugegebener Branntkalk der Schlackenbildung. Bei der Rauch-
gasentschwefelung wird eine Kalksuspension durch die Abgase
gesprüht, was zur Bildung von Gips (CaSO
4
) führt. In der Zu-
ckerherstellung wird eine Suspension mit Löschkalk (»Kalk-
milch«) verwendet, um unerwünschte Bestandteile auszufällen.
Saure Böden können durch Kalkung mit Branntkalk oder Kalk-
steinmehl verbessert werden. In Papier dient gemahlener Kalk-
stein oder Kalziumkarbonat, das sich aus Löschkalk durch Auf-
nahme von CO
2
gebildet hat, als Füllstoff. Kalkstein dient auch
als Rohstoff für die Glaserzeugung.
Das Sediment Kalkstein besteht überwiegend aus Kalzit
(CaCO
3
) und enthält in wechselnden Mengen auch Quarz, Ton-
minerale, organische Substanzen, Pyrit oder Eisenhydroxide.
Sehr rein ist Kalkstein von Riffen, die durch die Skelette von
Korallen und Schwämmen entstehen. Kalksteine aus Lagunen
enthalten oft auch Dolomit, gebankte Kalksteine aus der Tief-
see oft auch Tonminerale. Auch Kalksinter (Travertin), der an
manchen CO
2
-reichen Quellen abgeschieden wird, Krusten in
Böden (Calcrete), Karbonatite (
7
Abschn. 3.10
) und Marmor
können verwendet werden. Marmor entsteht durch metamorphe
Umwandlung von Kalkstein, wobei es vor allem zu einer Ver-
größerung der Korngröße kommt.
Mergel ist ein Gestein, das überwiegend aus Kalzit und Ton-
mineralen besteht. Es wird vor allem zur Zementherstellung
verwendet, manche Zusammensetzungen können sogar ohne
Kasten 7.1 Zement, Beton und Mörtel
Zement ist das Bindemittel in Mörtel und Beton. Das Pulver wird
mit Wasser angerührt, für Beton werden Kies und gegebenen-
falls Zusatzstoffe zugegeben, für Mörtel wird Sand zugemischt.
Durch eine chemische Reaktion härtet das Material aus
(»Abbinden«), wobei sich sehr feinkörnige nadelige Minerale
mit einem filzigen Gefüge bilden.
Die einfachste Variante ist Kalkmörtel: Gebrannter Kalk (CaO,
auch Branntkalk, ungelöschter Kalk, Kalkerde oder Ätzkalk
genannt) wird durch Brennen von gemahlenem Kalkstein er-
zeugt, üblicherweise in einem Drehofen: CaCO
3
o
CaO + CO
2
.
Beim Vermischen des Pulvers mit Wasser kommt es zu einer
exothermen Reaktion, bei der das Oxid zu einem Hydroxid
(Ca(OH)
2
, gelöschter Kalk) reagiert. Dieser nimmt wiederum
beim Abbinden CO
2
aus der Luft auf und reagiert so wieder
zu CaCO
3
. Allerdings funktioniert das nur an der Luft.
Portlandzement kann hingegen auch im Wasser abbinden
(»hydraulischer Zement«). Diesmal werden zusammen mit
Mergel oder Kalkstein auch Ton, Sand, Eisenerz und gegebenen-
falls weitere Zusatzstoffe in den Drehofen gegeben und bei
etwa 1400 °C zu einem Klinker gebrannt, der nicht nur CaO,
sondern auch Phasen wie Ca
3
SiO
5
, Ca
2
SiO
4
, Ca
3
Al
2
O
6
und
Ca
2
(Al,Fe)
2
O
5
enthält. Der Klinker wird mit Gips vermischt zu
einem Pulver zermahlen. Beim Aushärten mit Wasser laufen
verschiedene chemische Reaktionen ab und es bilden sich
neben Ca(OH)
2
auch verschiedene wasserhaltige Kalzium-
silikate. Durch Zumischung weiterer Stoffe kann Zement mit
speziellen physikalischen und chemischen Eigenschaften
hergestellt werden.
Auch manche Tuffe beziehungsweise gemahlener Bims können
als Zement verwendet werden. Die feinen Scherben aus vulka-
nischem Glas beginnen bei Anwesenheit von Wasser, zu fein
verfilzten Mineralen auszukristallisieren.
