Egal wo wir hinschauen, überall finden wir Kalk – in leicht unterschiedlichen chemischen Formen. Das Calciumcarbonat ist mit einem Anteil von fast 7% in unserer Erdkruste vorhanden. Kalk finden wir z.B. unter der Bezeichnung Kalkstein, Kreide, Marmor, Kalkspat, Aragonit. Kalk in der Form von Kalkstein – der Rohstoff des heutigen Baustoffes Kalk – ist Millionen Jahre alt. Kalk in unserer Erdkruste entstand aus dem Leben im Meer, aus den Schalen und Skeletten ehemals lebender Organismen. Durch die Last jüngerer Erdschichten wurden die Kalkablagerungen verfestigt. Im Laufe der Zeit entstand ein festes Gestein – die Grundlage der Mörtel auf Kalkbasis.

Gebrannter Kalk als Bindemittel

Bei der Verwendung von Kalk als Bindemittel für Mörtel nutzt man als Ausgangsstoff den kohlensauren Kalk, das Calciumcarbonat. Durch einen Brennprozess wird aus dem (reinen) Kalk-Gestein chemisch gebundenes Wasser ausgetrieben. Es entsteht so genannter Branntkalk – chemisch gesehen: Calciumoxid. Kalkmörtel historischer Baustellen wurde im Regelfall aus örtlich nahe gelegenen Kalksteinlagerstätten gebrannt. In der einfachsten Kalkbrenntechnik wurde dafür der Kalkstein im offenen Feuer zusammen mit Brennmaterial wie Holz, Holzkohle oder Kohle gebrannt. Später wurden einfache Öfen genutzt, in deren Weiterentwicklung man Kalkstein getrennt vom Brennmaterial brannte. Heute verwendet man öl- oder gasbefeuerte Öfen. Für die Qualität eines Kalkmörtels von Bedeutung sind sowohl das gewählte (oder verfügbare) Ausgangsmaterial als auch die Art des Brennens, der Löschvorgang, die Lagerung sowie die Wahl der Zuschlagstoffe und Zusätze.

Trocken- und Nasslöschtechniken

Das eigentliche Bindemittel Kalkhydrat – chemisch: Calciumhydroxid– wird auch als "Portlandit" oder "gelöschter Kalk" bezeichnet und entsteht, wenn Branntkalk mit Wasser gelöscht wird. Bereits seit der römischen Antike sind Trocken- und Nasslöschtechniken bekannt. Beim Trockenlöschen wird nur soviel Wasser zum Branntkalk hinzu gegeben, dass ein mehliges oder pulveriges Kalkhydrat entsteht. Das Trockenlöschen kann mit oder ohne Zuschlagstoffe erfolgen. Ein frühes Verfahren bestand z.B. darin, dass gebrannter stückiger Kalk und feuchter Sand schichtweise aufgehäuft und mit Wasser übergossen wurden. Die Reaktion des Kalkes erkannte man an der Volumenvergrößerung und dem aufsteigenden Wasserdampf infolge starker Hitzeentwicklung. Das Trockenlöschen ohne Zuschlagstoffe ist ein Verfahren, durch das Kalksorten mit groben Bestandteilen entstehen. Früher tauchte man dafür einen mit stückigem Kalk gefüllten Korb in Wasser. Der "angelöschte" Kalk wurde anschließend mit feuchtem Sand bedeckt, um den Löschvorgang abzuschließen. Nach Annahme der Wissenschaftler handelt es sich um ein "junges" Verfahren, das erst im 19. Jahrhundert zur Anwendung kam. Bei den so genannten Nasslöschtechniken wird dem Branntkalk/Stückkalk Wasser im Überschuss zugeführt. Bei der Kalkbreiherstellung wählte man einen geringen Wasserüberschuss, sodass eine breiige Masse entsteht. Im Regelfall wurde diese Masse im noch warmen Zustand verarbeitet und direkt mit Zuschlägen vermischt und zur Verwendung gebracht. Verblieben ungelöschte reaktive Bestandteile im Mörtel, führten diese später zu Schädigungen in Form von Abplatzungen, den so genannten "Kalktreibern" oder "Kalkspatzen". Bei der Sumpfkalkherstellung wird der Stückkalk in einer Lösch- oder Kalkwanne mit Wasserüberschuss gelöscht und anschließend in eine Grube befördert oder gleich in einer Grube gelöscht. Je länger der Kalk in der Grube lagert, umso feiner wird seine Kornstruktur. Über die Dauer der Lagerung bestimmt man die Eigenschaften des späteren Kalkmörtels. Dieses Verfahren ist ausschließlich für reinen "Luftkalk" (Calcitanteil > 90 %) geeignet. Wird der Sumpfkalk mit Sand vermischt und nochmals Wasser hinzu gegeben, ist der einfachste Kalkputz bereits fertig. Nach dem Einsatz als Mörtel oder Putz erfolgt die Erhärtung. Dabei wird das Kohlendioxid aus der Umgebungsluft aufgenommen und Wasser abgegeben. Der erhärtete Festmörtel ist nunmehr wieder ein mit Sand vermischter kohlensaurer Kalk, Kalkstein, Calcit. Dieser Prozess wird der Kreislauf des Luftkalkes genannt.

Unterschiedliche Kalkqualitäten

Kalkmörtel ist aber nicht gleich Kalkmörtel. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der verwendeten Rohstoffe entstehen Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften. Spezielle Oxide (Kieselsäure, Tonerde und Eisenoxid) verleihen dem reinen Luftkalk z.B. einen hydraulischen Charakter. "Hydraulisch" bedeutet wasserbindend, wasserfest und unter Wasser erhärtend. Je höher der Oxidanteil im Kalk ist, desto stärker ist auch die hydraulische Reaktionsfähigkeit. So unterscheidet man Luftkalk bzw. Weißkalk, Wasserkalk, hydraulischen Kalk und hochhydraulischen Kalk. Führt man systematisch diese Reihe fort, kommt man zum Portlandzement, dann weiter zum Ziegelton und schließlich zum feuerfesten Ton. Der Unterschied liegt "lediglich" im konkreten Verhältnis von Kalk (Calciumcarbonat) zu Ton und in jeweils etwas steigenden Brenntemperaturen im Herstellprozess. Manchmal reichen schon kleinste Temperaturänderungen aus, um andere Eigenschaften zu erzielen. Luftkalk entsteht durch das Brennen von chemisch ganz reinem Kalkstein. Nutzt man dagegen für die Kalkherstellung einen Kalkmergel oder tonhaltige Kalke, dann entstehen natürliche hydraulische Kalke. Letztere erhält man ebenfalls, wenn man Luftkalk mit hydraulisch wirkenden Stoffen mischt. Der gebräuchlichste Hydraulefaktor ist heute Zement. Zum Einsatz können aber auch Trassmehle, Tonerde, Kaoline, künstliche oder natürliche Puzzolane oder Hochofenschlacke kommen. Das verbindende Element der Hydraulefaktoren sind die bereits oben genannten Oxide, vor allem die reaktionsfähige Kieselsäure. Kalk in Verbindung mit diesen Faktoren erreicht die Fähigkeit, Wasser chemisch in die Struktur einzubinden, unter Wasser und wasserfest zu erhärten. Wenn man heute nach reinen natürlichen Baustoffen sucht, dann ist die Verwendung von Zement oder gar Hochofenschlacken im Kalkputz nicht mehr gewünscht. Kalk als wiederentdeckter alter Baustoff muss, wenn er rein verwendet werden soll, auch nach den "alten" Regeln und mit Zeit und Geduld hergestellt werden. Reiner Kalk erreicht nur ganz langsam seine Festigkeit, die er durch den ständigen Austausch von Wasser und Kohlendioxid mit der Umgebungsluft entwickelt. Somit benötigt der Kalkputz auch bei Verwendung von hydraulischen Zusätzen Feuchtigkeit und Zeit, um erhärten zu können.

*Die Autorin ist Anwendungstechnikerin beim Hersteller Baumit.

Quelle: baustofftechnik 05/2009

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