Quelltext der Seite Gesteinskörnung

[[Datei:Gravel 03375C.JPG|mini|Gesteinskörnung aus verschiedenen Korngrößen]]
Als '''Gesteinskörnung''' werden im [[Bauwesen]] natürliche und künstliche Gesteinskörner bezeichnet. Sie stammen entweder aus natürlichen [[Lagerstätte]]n oder fallen bei der Wiederverwertung von [[Baustoff]]en oder als industrielles Nebenerzeugnis an. Die [[Gestein]]e liegen entweder als Rundkorn oder in gebrochener Form vor.

Die in etwa gleichbedeutenden Bezeichnungen ''Betonzuschlag'', ''Mineralstoffgemisch'', ''Mineralgemisch'' oder ''Mineralstoff'' werden nicht mehr in den Normen verwendet.<ref name="Begriffsbestimmungen">Begriffsbestimmungen Teil Straßenbautechnik, Ausgabe 2003, FGSV-Verlag.</ref> Der allgemeinere Begriff ''[[Zuschlagstoff|Zuschlag]]'' wird häufig noch synonym verwendet.

Gesteinskörnung wird zusammen mit einem [[Bindemittel]] (häufig [[Zement]] oder [[Baukalk|Kalk]]) und [[Zugabewasser]] zu [[Beton]] und [[Mörtel]] verarbeitet. [[Asphalt]] ist eine Mischung von Gesteinskörnung mit [[Bitumen]]. Kornform, [[Festigkeit]] und [[Sieblinie]] der Gesteinskörnung können einen bedeutenden Einfluss auf die Eigenschaften des Baustoffs haben.

Gesteinskörnung ohne Bindemittel dient zur Herstellung [[Wassergebundene Decke|unbefestigter Wege]], Sicker- und [[Frostschutzpackung]]en, [[Kapillarbrechende Schicht|kapillarbrechender Schichten]] und ähnlicher Schüttungen.

== Verwendung ==
Gesteinskörnung dient der Herstellung von [[Asphalt]], [[Beton]], [[Mörtel]], hydraulisch gebundenen und ungebundenen Baustoffgemischen sowie der [[Straßensanierung|Oberflächenbehandlung]].

Die Anforderungen an Gesteinskörnungen werden unter anderem in der [[DIN 18196]] ''Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke'' und den ''Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnung im Straßenbau, TL Gestein-StB, Ausgabe 2004'' definiert. Die [[DIN 4226]] ''Zuschlag für Beton'' ist durch die neue [[Europäische Norm]] [[EN 12620]] ''Gesteinskörnungen für Beton'' ersetzt.

== Anforderungen ==
Gesteinskörnungen für den Außeneinsatz müssen ausreichend verwitterungsbeständig sein und dürfen nur in geringen Mengen Bestandteile enthalten, die quellen, zerfallen, sich lösen oder chemisch umsetzen können (wie etwa mergelige und tonige Körner, einige [[Tonmineral|Ton-]] und [[Glimmer]]mineralien, [[Pyrit]], [[Markasit]], [[Gips]], [[Calciumoxid]], [[Magnesiumoxid]]). Diese Eigenschaft wird auch als ''Raumbeständigkeit'' bezeichnet.

Gesteinskörnungen dürfen nicht verunreinigt sein und keine schädlichen Mengen an Metallen oder Kunststoffen enthalten sowie keine Stoffe organischen Ursprungs, wie Holz oder Pflanzenreste. Beim Gewinnen, Aufbereiten und Lagern von Gesteinskörnungen ist darauf zu achten, dass diese ihre Eigenschaften behalten und die gestellten Anforderungen weiterhin erfüllen können.

Das Regelwerk TL-Gestein StB beschreibt eine Vielzahl von weiteren Anforderungen an die Gesteinskörnung, wie z.&nbsp;B. Rohdichte, Schüttdichte, [[Los-Angeles-Versuch|Widerstand gegen Zertrümmerung]], gegen Oberflächenabrieb, gegen Verschleiß, Frost-Widerstand, Reaktion auf Alkali-Kieselsäure etc.

== Klassifizierung ==

=== Nach Herkunft ===

==== Natürliche Gesteinskörnung ====
Natürliche Gesteinskörnungen bestehen aus mineralischem Vorkommen, das ausschließlich mechanisch [[Aufbereitungsanlage|aufbereitet]] wurde. Hierzu zählen die ungebrochenen [[Kies]]e und [[Sand]], sowie gebrochene Gesteinskörnungen wie [[Schotter]], Splitte, Brechsande und [[Fels]]gesteine.

Aufbereitung: Felsgestein wird im Steinbruch gewonnen und mit Hilfe von Brechern zu einem Korngemisch verarbeitet. Anschließend separieren [[Siebmaschine|Siebe]] und andere Trenneinrichtungen ([[Sichter (Apparat)|Sichter]] usw.) die einzelnen [[Korngröße|Körnungsklassen]]. Kies und Sande werden in Kiesgruben gewonnen und ebenfalls durch Siebe in einzelne Körnungsklassen getrennt. Kiese > 32&nbsp;mm werden zum Teil mit Brechern zerkleinert, wodurch Splitte und Brechsande entstehen. Während der Aufbereitung werden die Gesteine auch gewaschen, um sie von Verschmutzungen und organischen oder bindigen Bestandteilen zu reinigen.

==== Künstliche Gesteinskörnung ====
Künstliche Gesteinskörnungen bestehen aus mineralischer Substanz und werden unter Einfluss von thermischen oder sonstigen Prozessen industriell hergestellt. Folgende Gesteinskörnungen stammen aus industriellen Nebenerzeugnissen:
* Hochofenstückschlacke (HOS)
* [[Hüttensand]] (HS)
* Stahlwerksschlacke (SWS)
* Schlacke aus der Kupfererzeugung (CUS/CUG)
* Gießerei-Kupolofenschlacke (GKOS)
* Steinkohlenflugasche (SFA)
* Schmelzkammergranulat (SKG)
* Kesselasche aus Steinkohlenfeuerung (SKA)
* Gießereirestsand (GRS)
* [[Hausmüllverbrennungsasche]] (HMVA)

Rezyklierte Gesteinskörnungen entstehen durch die Aufbereitung anorganischen Materials, das zuvor als Baustoff eingesetzt war. Hierzu zählen ausgebaute, aufbereitete und wieder eingebaute Asphalte und Betone.

Nicht mehr auf dem Markt ist [[Thermosit]]. Man findet es allerdings noch bei Renovierungen.

=== Nach Korngröße ===
[[Datei:Bundesarchiv DH 2 Bild-D-00091-10, Körnig gemischter und entstaubter Splitt.jpg|mini|Körnig gemischter und entstaubter Splitt]]
In Abhängigkeit von der [[Korngröße]] unterscheidet man:

* ''[[Gesteinsmehl]]'' (auch ''Mehlkorn'', ''Steinmehl'' oder ''Füller'', ''Feinanteil'') mit Korngrößen bis 0,063&nbsp;mm.
* ''Brechsand'', auch ''Quetschsand'', ist [[Sand]] (feine Gesteinskörnung) mit Korngrößen von 0 bis 2&nbsp;mm (Anwendungsfall Asphalt), 0 bis 4&nbsp;mm (Anwendungsfall Beton) und 0 bis 6,3&nbsp;mm (Anwendungsfall ''Schichten ohne Bindemittel'' SoB, ''[[Hydraulisch gebundene Tragschicht]]en'' HGT, Pflaster- und Plattenbeläge) (nach den ''Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau'' TL Gestein-StB), früher 0 bis 4&nbsp;mm (nach DIN 4226); darunter ''Edelbrechsand'' oder ''Feinst-Brechsand'' mit Korngrößen von 0 bis 0,25&nbsp;mm.

* ''Splitt'' (grobe Gesteinskörnung) mit Korngrößen von 2 bis 32&nbsp;mm; darunter ''Edelsplitt'' mit 2 bis 8&nbsp;mm. Als Edelsplitt werden für gewöhnlich ''doppelt'', d.&nbsp;h. zweifach gebrochene Gesteinskörnungen mit annähernd kubischer Form bezeichnet. Durch die dadurch erfolgte Selektion bleibt nur besonders hartes Gesteinskorn, welches möglichst vollflächig gebrochen sein soll, übrig. Verwendung findet Edelsplitt in Asphalt und Beton, hauptsächlich als obere Schicht (Verschleißschicht). Ausgangsmaterial sind Kiese und Hartgesteine (Granit, Basalt, Quarze). Die Herstellung erfolgt in Splittwerken, die meist direkt in den Gewinnungsstätten errichtet wurden. Natürlichen Rundstein dieser Größe nennt man ''[[Rollierung]]''.
* ''[[Schotter]]'' (grobe Gesteinskörnung) mit 32 bis 63&nbsp;mm Korngröße
* ''[[Schroppen]]'' über 63&nbsp;mm Korngröße

: Letztere beide entsprechen etwa natürlichem [[Schutt]] (''Steine'' und ''Blöcke'').

Auch gebrochene Gesteinskörner gelten als ''natürliche Gesteinskörnung'', da die Gesteine aus der Natur gewonnen wurden. ''Künstliche Gesteinskörnung'' (industriell hergestellte Gesteinskörnung) stammt meist aus [[Hochofen|Hochöfen]] (Hochofenbrechsand, Hochofenschlackensplitt).

== Gesteinskörnung für Beton und Mörtel ==
[[Datei:Concrete aggregate grinding.JPG|mini|Betonzuschläge im Festbeton]]
Unter ''Gesteinskörnung für Beton und Mörtel'' versteht man ein Gemenge gebrochener oder ungebrochener, gleich oder verschieden großer Körner aus natürlichen oder künstlichen [[mineral]]ischen Stoffen, in Sonderfällen auch aus [[Metalle|Metall]] oder organischen Stoffen. Sie müssen frei von Verunreinigungen (z.&nbsp;B. [[Humus]]) und schädlichen Bestandteilen (z.&nbsp;B. [[Chlorid]]e > 0,02 %, s.&nbsp;a. [[Alkalireaktion]]) sein.

Die Gesteinskörnung hat im Allgemeinen eine höhere Festigkeit als der [[Zementleim]]. Eine möglichst hoher Anteil am Endprodukt (eine hohe [[Packungsdichte]]) führt zu einer Steigerung von dessen Festigkeit und zu einer Einsparung des Bindemittels.
Wird zur Erhöhung der Packungsdichte jedoch der [[Feinstsand]] erhöht, so muss auch der Bindemittelanteil steigen, um das Feinkorn zu binden und den angemischten Mörtel oder Beton nicht zu steif werden zu lassen. Es muss also ein sinnvoller Kompromiss aus Packungsdichte und Feinanteil gefunden werden.<ref>K.-Ch. Thienel: [https://www.unibw.de/werkstoffe/lehre/bachelorstudium/skripte-werkstoffe/gesteinskornung-2018.pdf/download Bauchemie und Werkstoffe des Bauwesens - Gesteinskörnung], Institut für Werkstoffe des Bauwesens, Universität der Bundeswehr München, Frühjahrstrimester 2020, Seite 20.</ref>

=== Art der Zuschlagstoffe ===
Die Eigenschaften eines Beton[[Zuschlagstoff|zuschlags]] sind abhängig von der Art und der Beschaffenheit des [[Gestein]]s, aus denen der Zuschlag besteht. Dieser muss aber so fest sein, dass er die Herstellung eines [[Beton]]s der erforderlichen Festigkeit ermöglicht.
* ''Normalzuschlag''
Zuschläge mit einer [[Dichte|Rohdichte]] von 2200 bis 3200&nbsp;kg/m³ werden als Normalzuschläge bezeichnet. Für diese verwendet man vorwiegend natürliche Zuschlagstoffe wie den kugeligen und glatten [[Sand]] (bis 2&nbsp;mm Korngröße) und [[Kies]] aus Flussablagerungen und [[Moräne]]n. Daneben gibt es aus [[Steinbruch|Steinbrüchen]] gebrochenen Zuschlag wie [[Schotter]], [[Gebrochene Mineralstoffe|Splitt]], [[Brechsand]] und Füller (Gesteinsmehl). Aber auch künstliche Zuschlagsstoffe wie [[Schlacke (Metallurgie)|Hochofenschlacke]], [[Klinker]]bruch und [[Recyclingbeton|recycelter Betonsplitt]] sind möglich.
* ''Leichtzuschlag''{{Anker|Leichtzuschlag}}
Zuschläge mit einer Rohdichte von weniger als 2200&nbsp;kg/m³ werden als Leichtzuschläge bezeichnet und bei [[Leichtbeton]], Leichtmörteln eingesetzt. Als natürliche Zuschlagstoffe verwendet man dabei z.&nbsp;B. [[Bims]], [[Tuff]], [[Lava]]sand, Lavakies und [[Kieselgur]] sowie als künstliche Zuschläge z.&nbsp;B. [[Blähschiefer]], [[Blähton]], [[Blähglas]], Bläh[[glimmer]], Bläh[[perlite]], [[Steinkohlenflugasche]], [[Ziegelsplitt]], [[Hüttenbims]] (Hüttensandbims) und [[Kesselsand]].
In speziellen Werktrockenmörteln (z.&nbsp;B. [[Fliesenkleber]]n) werden auch [[Cenosphäre|Mikrohohlkugeln]] aus Glas, Keramik oder Kunststoff eingesetzt.
* ''Schwerzuschlag''{{Anker|Schwerzuschlag}}
Zuschläge mit einer Rohdichte größer als 3200&nbsp;kg/m³ werden als Schwerzuschläge bezeichnet und bei [[Schwerbeton]] eingesetzt. Als natürliche Zuschlagstoffe verwendet man dabei z.&nbsp;B. [[Schwerspat]] (Baryt), [[Magnetit]], [[Hämatit]] und [[Limonit]] sowie als künstliche Zuschläge z.&nbsp;B. [[Schrott]] und Schwermetallschlacken.
[[Datei:Sieblinie 32.png|mini|300px|Sieblinie mit Größtkorn 32&nbsp;mm]]

=== Zusammensetzung der Zuschlagstoffe ===
Die Kornzusammensetzung des Betonzuschlags bestimmt die Dichte und den Wasseranspruch einer Betonmischung, der für eine ausreichende Verarbeitbarkeit erforderlich ist. Die Kornzusammensetzung der Gesteinskörnungen wird durch Siebversuche mit Prüfsieben bestimmt und mit [[Sieblinie]]n dargestellt, welche den Anteil des Zuschlages in Gewichtsprozenten zeigen, der kleiner als die zugehörige [[Korngröße]] ist. Der Zuschlag kann einer stetigen oder einer unstetigen Sieblinie folgen. Für eine gute Verarbeitbarkeit ist es erstrebenswert, die Korngrößen so zusammenzusetzen, dass ihre Sieblinie als Grob- oder Mittelkörnung im günstigen Bereich&nbsp;3 zwischen den Linien A und B liegen. Mit unstetigen Sieblinien&nbsp;U ist eine besonders dichte Packung der Zuschlagskörner möglich und somit eine größere Dichte erzielbar.

{{Anker|Größtkorn}}
Das '''Größtkorn''' ist der größte Gesteinskorndurchmesser einer Gesteinskörnung. Gesiebt wird mit einer (meistens rechteckigen) Maschenöffnung die diesen Nennwert hat, wodurch im Allgemeinen auch (deutlich) längere Gesteinskörner durchkommen.
Als Größtkorn ist 8, 16, 32 oder 63&nbsp;mm üblich. Es sollte so groß wie möglich gewählt werden, da sich so aufgrund des geringeren Wasseranspruches die [[Zement]]zugabe vermindern lässt. Das Größtkorn ist aber durch konstruktive Randbedingungen wie Bauteilabmessungen und [[Betonstahl|Bewehrungsdichte]] begrenzt.

Gemische mit Größtkorn bis 4&nbsp;mm werden meist als [[Mörtel]] oder Ausgleichsmassen bzw. bei einem Größtkorn von 8&nbsp;mm auch als [[Estrich]] eingesetzt.

Die Betonzuschlagstoffe bis 0,125&nbsp;mm bzw. 0,25&nbsp;mm bilden zusammen mit Zement und gegebenenfalls weiteren ''[[Betonzusatzstoffe]]n'' den '''Mehlkorn'''gehalt, und beeinflussen vornehmlich die Verarbeitbarkeit sowie unter Umständen Farbe, Porengehalt und Wasserdichtigkeit des Betons.<ref name="Stehno – Normalbeton">G. Stehno: [https://books.google.de/books?id=Dh-zBgAAQBAJ&lpg=PA94&ots=X_6uIkzI0A&dq=rezeptbeton&pg=PA93#v=onepage&q=rezeptbeton&f=false Baustoffe und Baustoffprüfung], Springer-Verlag, 2013, S. 101.</ref>

== Gesteinskörnung für Asphalt ==
Im [[Straßenbau]] werden Gesteinskörnungen für den Bau von Asphaltstraßen verwendet. Asphalt besteht aus Mineralstoffen (Gesteinen) und [[Bitumen]] als Bindemittel. Werden Art oder Menge dieser Komponenten verändert, bekommt der Asphalt unterschiedliche Eigenschaften und kann so den geforderten Bedingungen angepasst werden.

Anforderungen: Bei der Wahl der Gesteinskörnung sind zu berücksichtigen: Festigkeit, Affinität (Haftverhalten) gegenüber Bindemittel, Polierresistenz, Farbe, örtliche Verfügbarkeit, Transportkosten.

Verwendung: Kiese und Sande werden für [[Tragschicht|Asphalttragschichten]] und Asphalttragdeckschichten verwendet. Edelsplitte und Edelsande werden verwendet für [[Asphaltbinderschicht]]en und [[Asphaltdecke|Asphaltdeckschichten]].

== Normen und Standards ==
* EN 12620 ''Gesteinskörnungen für Beton''
* EN 13043 ''Gesteinskörnungen für Asphalt und Oberflächenbehandlung für Straßen, Flugplätze und andere Verkehrsflächen''
* EN 13242 ''Gesteinskörnungen für ungebundene und hydraulisch gebundene Gemische für Ingenieur- und Straßenbau''
* EN 13139 ''Gesteinskörnung für Mörtel''
* EN 13450 ''Gesteinskörnungen für Gleisschotter''
*: sowie deren jeweilige nationale Übernahmen
* DIN 18196 ''Erd- und Grundbau – Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke''
* DIN 4226 ''Zuschlag für Beton'' ist durch die o. g. EN ersetzt, außer DIN 4226-100:2002 ''Gesteinskörnungen für Beton und Mörtel – Teil 100: Rezyklierte Gesteinskörnungen''
* ''Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau.'' Ausgabe 2004, TL Gestein-StB, Herausgeber: FGSV-Verlag, Köln; setzt die folgenden Europäischen Normen in Deutschland um:
* ''Merkblatt über die Wiederverwertung von mineralischen Baustoffen als Recycling-Baustoffe im Straßenbau (M RC)''
* ''Merkblatt über die Verwendung von Hausmüllverbrennungsasche im Straßenbau (M HMVA)''

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Gesteinskornung}}
[[Kategorie:Baustoffkunde]]
[[Kategorie:Betonherstellung]]
[[Kategorie:Mörtel]]
[[Kategorie:Straßenbautechnik]]
[[Kategorie:Füllstoff]]