Kalkstein in Außenbereichen
Eignung, Eigenheiten und Fehlervermeidung
Die ältesten Steinbauten, Plätze und Straßen wurden aus Kalkstein erstellt. Schon die Tempel und Bauten der alten Kulturen in Ägypten waren aus Kalkstein erbaut. Auch bei uns war Kalkstein der Grundstoff für die Bautechnik. Besonders in der Zeit nach dem Dritten Reich war heimischer Kalkstein ein wichtiger und viel verwendeter Baustoff. Jura in den Farben gelb und grau, Deutsch Rot, Forellenfels, Schuppach usw. sind heute vergessene Materialien. Der Trend Kalkstein auf Terrassen und Außentreppen zu verwenden hat eine lange Tradition. Nicht jeder Kalkstein ist für unsere Breiten geeignet und auch die Verlegung verlangt Fachwissen. In unserem Newsletter möchten wir die wichtigsten Aspekte vorstellen um Sie als Verarbeiter vor unnötigen Beanstandungen zu schützen.
Was ist geologisch gesehen ein Kalkstein?
In der Sedimentologie, einem Teilbereich der Geologie, bezeichnet man Ablagerungsgesteine (Sedimentite), die ganz oder überwiegend aus Calciumcarbonat bzw. Calcit und Aragonit (beide CaCO3) bestehen, als Kalkstein. Nur gebrannter und gemahlener Kalkstein sollte demnach als Kalk bezeichnet werden.
Wie sind sie entstanden?
Jeder Kalkstein hat seine eigene Entstehungsgeschichte. Gängige Praxis ist es, Kalksteine in Untergruppen aufzuteilen.
1.) Biogene Kalksteine
2.) Chemisch ausgefällte Kalksteine
3.) Klastische Kalksteine
4.) Bituminöse Kalksteine
5.) Sonderfall Travertin
Meist sind die aufgeführten Gruppen nicht scharf voneinander zu trennen.
1) Biogene Kalksteine
Die Bezeichnung biogener Kalkstein bedeutet, dass ein dieser Gruppe zugeordnetes Gestein überwiegend oder vollkommen aus den Mineralen Calcit oder Aragonit (Perlmutt) bestehenden Schalenresten von z. B. Muscheln, Brachiopoden und anderen Calcit/Aragonit-abscheidenden Tieren besteht oder aus den Wohnbauten von Korallen und anderen riffbildenden Lebewesen. Schillkalk (umgangssprachlich als Muschelkalk bezeichnet) ist im Sprachgebrauch wohl der bekannteste biogene Kalk. Allein von der Wortbildung her ist klar, dass es sich hierbei um ein Gestein überwiegend biologischen Ursprungs handelt. Korallenkalke, die aus großen Riffkomplexen gebildet wurden, können vollkommen aus Calcit von biogenem Ursprung bestehen.
2) chemisch ausgefällte Kalksteine
Wasser hat die Eigenschaft Kalk zu lösen und auch wieder abzugeben. Das ist in jeder Tropfsteinhöhle zu sehen. Aber auch die römische Wasserleitung nach Köln auf der linken Rheinseite zeigt im Inneren dicke Ablagerungsschichten aus Kalkstein. Solche Kalksteine bezeichnet man als Sinterkalke. Nach der Römerzeit wurden die Ablagerungen der römischen Wasserleitung nach Köln sogar als Naturwerkstein genutzt. So bestehen
die Säulen am Pallas der Wartburg bei Eisenach aus Sinterkalk der sich in der Eifelwasserleitung nach Köln gebildet hat. Selbst im Dom von Roskilde in Dänemark kam dieses Material zum Einsatz, was wohl der nördlichste Einsatzbereich ist.
3) Klastische Kalksteine
Eine Sonderstellung nehmen die sogenannten klastischen Kalksteine ein, die eigentlich Exoten darstellen. Strenggenommen gehören diese Gesteine zu den klastischen Sedimenten. Meist handelt es sich um sogenannte Brekzien. Diese bestehen im hier vorliegenden Fall aus kantigen Kalksteinfragmenten, die in einer aus Calcit bestehenden Matrix (Grundmasse) eingebettet sind.
4) Bituminöse Kalksteine
Sie entstehen, wenn sich im Küstenbereich Kalkstein durch Verdunstung und Zusatz von organischen Stoffen (Faulschlamm) bildet. Der Faulgeruch ist auch nach 300 Mio. Jahren beim Zuschnitt wahrzunehmen. Allen schwarzen Kalksteinen gemeinsam ist, dass sie bei Sonnenlicht und auch Grundreinigern verblassen können.
5) Sonderfall Travertin
Wie kommen die Löcher in den Travertin?
Die Löcher entstehen nicht durch die von Loriot bekannte Steinlaus, sondern durch chemische und biologische Prozesse. Das Wasser aus Quellen ist meist kalt. Je tiefer die Temperatur und je niedriger der pH-Wert (saure Quellen), desto besser kann Calciumcarbonat im Wasser angereichert werden. Tritt das Quellwasser aus, wird es durch die Umgebung wärmer, nimmt die Aufnahmefähigkeit von Calcium ab und das Wasser versucht, den Überschuß „loszuwerden“. Dabei entstehen die Kalkkrusten an den Stellen, wo das Wasser z. B. über eine Kante läuft und sich ein Unterdruck aufbaut (Kavitationseffekt). Auch an Pflanzen kann dies geschehen. Die Löcher entstehen einerseits durch überkrustete Pflanzen, die hinterher verrotten und durch rein mineralisch entstandene Zonen. Das erklärt auch, warum die meisten Poren linsenförmig sind.
Was verbindet alle Kalksteine?
Jeder Kalkstein ist „inhomogen“, da es Ablagerungsgesteine sind. Jede Schicht hat seine eigene Elastizität. Bei Druck geben weichere Schichten nach und die härteren bekommen den vollen Druck ab. Das erklärt oberflächliche Abplatzungen, die nicht an den Fugen liegen. Auch gegenüber Salzen (Kalk ist auch ein Salz) spielt es eine Rolle. Die dichteren Schichten lösen sich von weicheren Stellen.
Was muß ein Kalkstein erfüllen um für Außenbereiche geeignet zu sein?
- Frostfest: nach Normprüfung bedeutet immer nur, dass die Musterblöcke innerhalb einer Toleranz an Masse verlieren. Das sagt nicht aus, wie die tatsächliche Beständigkeit im verlegten Zustand ist. Das hängt von der Örtlichkeit (Berghang in den Alpen, Frost-Tauwechsel mehrfach am Tag), der Regenmenge, der Begehungsfrequenz (Mikrorisse durch Sand und Stöckelschuhe), der Befahrung usw. ab. Die bei Belastung entstehenden Mikrorisse werden nicht getestet.
- Materialstärke: Je größer die Materialstärke ist, desto besser. Rosso Verona in 3 cm Stärke überlebt nicht lange, in 30 cm Stärke hingegen kann er Jahrhunderte überdauern.
- Wasserfest: (Trinkwasser, pH 7-7,3), Regenwasser (pH 5,5)
Kalksteine, die Lehmadern enthalten, wie Trani, Botticino, Giallo Atlantide sind i. d. R. weder für Nassbereiche, noch für Außenanlagen geeignet.
- Oberfläche: Regenwasser ist „sauer“ und dadurch verwittern die Oberflächen von Kalksteinen. Das ist unabänderlich. Bei groben Oberflächen, wie gesandstrahlt oder ähnlich rutschsicheren Bearbeitungen fällt das weniger auf, als bei glattgeschliffenen. Je dunkler ein Kalkstein ist, desto eher sieht man diesen Effekt.
Welche Kalksteine für den Außenbereich?
MAGNA empfiehlt den Kalkstein Vratza aus Bulgarien, ungespachtelten Travertin oder schwarzen Kalkstein aus Belgien. Diese Materialien sind auch hochgradig frostbeständig.
Sollten Kalksteine imprägniert werden?
Da muß man stark unterscheiden. Bei einer gebundenen Verlegung ist eine Verlegevorimprägnierung auf der Rückseite empfehlenswert, Beispielprodukte: Rabbolin 210 der Fa. Gräfixx, S749 der Fa. Möller Chemie. Hierbei sind die Anweisungen der Hersteller zu beachten.
Bei ungebundener Verlegung ist eine Standardimprägnierung auf der Rückseite und den Kanten möglich. Anders als bei Granit sind Feuchteflecken eher selten. Eine alleinige Imprägnierung der Oberfläche kann die Frostbeständigkeit ändern und auch die bereits beschriebenen Schäden durch aufsteigende Chemkalien fördern.
Muß ich im Außenbereich abdichten?
Jein. Ist der Belag über geschlossenen Räumen, Balkonen, Laubengängen, ist nach DIN 18531-1-5 fachgerecht abzudichten. Ist z. B. die Terrasse auf einer vom Haus separaten Betonplatte, dann ist eine Abdichtung nicht gefordert, ggf. kann bei einer befahrenen Betondecke nach DIN 18532 eine Abdichtung notwendig sein.
Was ist, wenn ich eine separate Betonplatte habe ohne Abdichtung?
Auch wenn es nicht gefordert ist, sollte man verhindern, dass Bestandteile aus dem Beton „nach oben“ ziehen. Neben dem vielleicht noch zu erwartendem „Kriechen und Schwinden“ kann Kalkhydrat mit dem Wasser an die Oberfläche transportiert werden und dann „Salzschäden“ hervorrufen. Kommt dann noch eine Überdachung (Carporteffekt) hinzu, sollte man sich über Schäden nicht wundern. Das gilt auch für
Treppenanlagen. Hier greift ggf. die LBO wo das Gebäude vor schädlichem Wasser zu schützen ist.
gleichmäßig und die Platten sind dafür auch zu dünn für diese Verlegeart
Welche Verlegearten sind möglich?
Das alles aufzuzählen würde zu weit reichen, denn es gibt die Informationen vom BIV (Bundesinnungsverband der Steinmetze). Im BIV-Merkblatt 6.01, Bodenbeläge im Außenbereich sind die verschiedensten Möglichkeiten aufgeführt. Das Merkblatt ist kostenlos unter https://shop.natursteinonline.de/shop/biv-merkblaetter/ erhältlich, ebenso wie das Merkblatt 1.06 Außentreppen aus Naturwerkstein.
Das ist der allgemein anerkannte Stand der Technik und beide Merkblätter gelten auch in Österreich.
Sind Dehnfugen notwendig?
Auch wenn man es kaum wahrnimmt, dehnen sich Kalksteine und auch der Untergrund aus, meistens nicht gleichförmig.
BIV-Merkblatt 6.02 Grobkornmörtel sagt: Im Außenbereich sollte der Abstand der Feldbegrenzungsfugen ca. 2 – 5 m und im Innenbereich ca. 8 m nicht überschreiten (jeweils nur im Oberbelag). Zusätzlich können Bewegungsfugen erforderlich sein.
Bei Belägen auf Grobkornmörteln ist die Ausführung mit offenen oder ungebundenen Fugen nicht zu empfehlen.
BIV MB 6.01_2021-11 Bodenbeläge im Außenbereich:
Bewegungsfugen sollten die Belagsflächen in möglichst quadratische Felder unterteilen. Bei schwimmend verlegten Bodenbelägen (z.B. auf Dämmschichten oder Trennschichten) sollten Bewegungsfugen im Abstand von ca. 2 m bis 5 m angelegt werden.
Hinweise zur Bemessung und Anordnung von Bewegungsfugen sind im BIV-Merkblatt 1.13 „Bewegungsfugen“ zu finden.
Warum sind offene Fugen nicht zu empfehlen?
Ganz einfach, wehe es fällt ein größeres Steinchen in die Fugen. Ist es Sandstein oder Kalkstein, dann könnte man noch Glück haben, Ist es aber Quarzkies oder Ähnliches dann kann es dazu führen, dass durch die sehr punktuelle Belastung bei Wärmeausdehnung sogar eine Massivstufe zum platzen gebracht wird (wie beschrieben sind Kalksteine geschichtet). Wird es kälter, kann der „Fremdstein“ runter rutschen und sich perfekt verkeilen. Die Druckbelastung ist dann teilweise höher als ein Spitzeisen und 5kg-Hammer.
Was sind weitere typische Fehler bei Dehnfugen?
Der Industrieverband Dichtstoffe hat in seinem Merkblatt (https://www.abdichten.de/media/merkblaetter/01/ivdmerkblatt01.pdf) deutlich beschrieben, das eine Silikonfuge ohne Hinterfüllung nicht korrekt ist. Eine reine Hohlraumversieglung, in die man vorne einfach eine Silikonnaht zieht, reicht nicht aus. Auch die Bemessung der Mindestbreiten kann man dort erfahren. Ebenso ist es nicht sinnig über eine zementäre Fuge Silikon zu ziehen. Zur Prüfung einer Silikonfuge reicht dann oft ein Roulardenspieß aus, der dann 2 mm tief auf Zement kommt.
Am Anfang bröselt der Kalkstein an der Oberfläche, warum?
Das betrifft nicht nur Kalksteine, sondern auch spaltraue Materialien, geflammte Hartgesteine usw. Die Rutschsicherheit wird durch eine „frische“ makroraue Oberfläche erreicht. Dabei spielt die Art der Bearbeitung eine Rolle. Die Oberfläche wird aufgebrochen oder aufgeraut. Deswegen ist es normal, dass anfangs „Krümel“ absanden können.
Fazit:
• Kalksteine sind nicht auf Dauer salzbeständig
• Ihre Verwitterung ist „normal“
• Die Materialstärke ist wichtig.
• Die Verlegung erfordert gute Planung
• Offene Fugen sind zu vermeiden
• Wer Dehnfugen ignoriert, ist selber schuld
• Wer das alles beachtet, hat zufriedene Kunden