May, A. (1997a): Verwitterungsbeständigkeit und Verwitterung von Naturbausteinen aus Kalkstein. - Geologie und Paläontologie in Westfalen, vol. 48: p. 3-185, 94 figs., 2 tabs., pl. 1-11; Münster. Abstract: Weathering durability and...
moreMay, A. (1997a): Verwitterungsbeständigkeit und Verwitterung von Naturbausteinen aus Kalkstein. - Geologie und Paläontologie in Westfalen, vol. 48: p. 3-185, 94 figs., 2 tabs., pl. 1-11; Münster.
Abstract: Weathering durability and weathering process of natural building stones from the Lower Muschelkalk, the Upper Muschelkalk, and the Devonian have been investigated. Various properties of each building stone and its limestone material are measured (microscopy, SEM, porosity, ultrasonic velocity, geochemical methods). Defined microfacies types show clear differences in their weathering durability. The quantities of the cold water absorption, the Schurecht ratio (= ratio cold/boiling water absorption), and the residue insoluble by hydrocloric acid strongly affect the weathering durability. Together with the investigation of thin-sections, these properties enable prognoses about the weathering durability. A diagram of correlation between coldwater absorption and Schurecht ratio is developed, which is able to discriminate more durable and less durable limestones by a boundary line (Fig. 59-60).The limestones are mainly damaged by fissures which harm the unity of the stone. Probably these fissures are mainly based on frost phenomena. Connections between the sedimentary environment and the weathering durability are recognizable: generally limestones of the agitated (shallow) marine are more durable than other limestones.
Kurzfassung: Es wurden die Unterschiede in der Verwitterungsbeständigkeit zwischen verschiedenen Varietäten jeweils eines Kalksteins untersucht. Beprobt wurden Kalksteine des Muschelkalks im Raum Osnabrück-Bielefeld und des Devons im Sauerland in Bauwerken und Aufschlüssen. Eine neue Klassifikation des Verwitterungszustandes von Kalkstein-Mauersteinen wurde entwickelt. Die Oberflächenschäden auf der Außenseite sind nur ± gering und stellen bloß ein "kosmetisches" Problem dar. Die Stärke der Schädigung des inneren Zusammenhaltes des Mauersteins durch Risse ist viel wichtiger, da sie die Sicherheit und Stabilität des Bauwerks gefährdet. Die Untersuchung von Dünnschliffen ermöglichte es, insgesamt 17 Mikrofaziestypen zu definieren und erstmalig Unterschiede in der Verwitterungsbeständigkeit zwischen den verschiedenen Mikrofaziestypen eines Kalksteins zu erkennen. Kalksteine, die in ± turbulentem (und damit ± flachem) Meereswasser abgelagert wurden, sind tendenziell verwitterungsbeständiger als solche aus anderen Ablagerungsräumen. Mit der Auftriebsmethode wurden wichtige Porositätsparameter festgestellt. Freiwillige Wasseraufnahme und Schurecht-Ratio (= Quotient freiwillige Wasseraufnahme / effektive Porosität) beeinflussen die Verwitterungsbeständigkeit sehr stark, wenn ihre Größe zunimmt, nimmt die Verwitterungsbeständigkeit ab. Die Ultraschall-Untersuchungen zeigten, daß in Kalksteinen Spannungen viel weiter geleitet werden als in Sandsteinen und deshalb zu (lang aushaltenden) Rissen führen. Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung erlaubte Aussagen über einzelne Aspekte des Verwitterungsprozesses. Die im salzsäurelöslichen Gesteinsanteil gemessenen Element-Konzentrationen spielen keine Rolle für die Verwitterungsbeständigkeit der Kalksteine. Die Verwitterungsbeständigkeit der bearbeiteten Kalksteine wird am stärksten von freiwilliger Wasseraufnahme und Schurecht-Ratio beeinflußt. Der Einfluß des Gehaltes an salzsäureunlöslichem Rückstand ist erheblich geringer. Darüber hinaus spielen auch die Merkmale Feinschichtung und Kristallgröße (Mikritl Sparit) eine gewisse Rolle. Die Entwicklung von Stylolithen hat nur nachrangige Bedeutung. Einen sehr großen praktischen Nutzen für Prognosen über die Verwitterungsbeständigkeit verspricht die erstmalig ermittelte Grenzlinie Schurecht-Ratio/freiwillige Wasseraufnahme, die unabhängig vom Probenkollektiv überdurchschnittlich und unterdurchschnittlich verwitterungsbeständige Kalkstein-Mauersteine mit ziemlich großer Schärfe voneinander trennt. Darauf aufbauend wurden leicht durchzuführende Verfahren zur Auswahl besonders verwitterungsbeständiger Kalksteine entwickelt. Im Gegensatz zur vorherrschenden Literaturmeinung werden Kalksteine im wesentlichen durch Risse geschädigt, die wahrscheinlich aufgrund von Frosterscheinungen (bzw. Frost-Tau-Wechsel-Prozessen) entstehen und hauptsächlich durch Frostsprengung vergrößert werden. Da die Schädigung der Gesteinsoberfläche ± gering ist, kann die chemische Verwitterung für Kalksteine nicht wichtig sein. Hierdurch unterscheiden sich Kalksteine in ihrem Verwitterungsverhalten sehr stark von Kalksandsteinen.
