Prüfverfahren für Bau-Natursteine: Qualitätssicherung durch standardisierte Tests

Zehn standardisierte Prüfverfahren für Natursteine

Zur Qualitätsbeurteilung von Bau-Natursteinen werden folgende Tests durchgeführt:

1. Säuretest (Acid Test)
2. Attritionstest / Abriebtest (Attrition Test)
3. Druckversuch (Crushing Test)
4. Kristallisationstest (Crystallisation Test)
5. Frost-Tau-Wechsel-Test (Freezing and Thawing Test)
6. Härtetest (Hardness Test)
7. Schlagbiegeversuch / Zähigkeitsprüfung (Impact Test)
8. Mikroskopische Untersuchung (Microscopic Test)
9. Smith-Test (Smith's Test)
10. Wasseraufnahmetest (Water Absorption Test)

1. Säuretest

Probe 0,5–1 N in 1 %iger HCl-Lösung, 7 Tage, intermittierendes Rühren. Guter Stein: scharfe Kanten bleiben erhalten, Oberfläche pulverfrei. Abgebrochene Kanten, Pulverbildung → Calciumcarbonat vorhanden → schlechte Witterungsbeständigkeit. Nicht auf Kalkstein anwendbar, meist für Sandsteine.

2. Attritionstest (Abriebwiderstand für Straßensteine)

Verfahren:
1. Proben auf ~60 mm brechen.
2. Je 50 N in beide Zylinder von Devals Attritionstestmaschine (Ø 200 mm, L 340 mm).
3. Zylinder schließen, Achsen 30° zur Horizontalen.
4. 5 h bei 30 U/min um horizontale Achse drehen.
5. Inhalt entleeren, durch Sieb 1,50 mm.
6. Siebrückstand wiegen.
7. Prozentualer Verschleiß = (Ausgangsgewicht – Siebrückstand) / Ausgangsgewicht × 100.

3. Druckversuch (Crushing Test)

Ermittelt Druckfestigkeit. Würfel 40×40×40 mm, Seiten fein bearbeitet. Mindestens 3 Proben. 72 h Wasserspeicherung, Prüfung im wassergesättigten Zustand. Auflager mit Gips oder 5 mm Sperrholz abdecken. Axiale Belastung in Druckprüfmaschine. Belastungsrate: 13,72 N/mm² pro Minute. Druckfestigkeit = Maximaler Bruchlast / Auflagerfläche.

4. Kristallisationstest

Mindestens 4 Würfel 40 mm Kantenlänge. 72 h trocknen, wiegen. 2 h in 14 % Na₂SO₄-Lösung tauchen. Bei 100 °C trocknen, wiegen. Gewichtsdifferenz notieren. Zyklus (trocknen, wiegen, tauchen, wiegen) mind. 5× wiederholen. Jede Gewichtsänderung als % des Ausgangsgewichts. Hinweis: CaSO₄-Kristallisation in Poren verursacht Verwitterung, aber CaSO₄ schlecht löslich → nicht im Test verwendet.

5. Frost-Tau-Wechsel-Test

Probe 24 h in Wasser. 24 h in Gefriermischung bei –12 °C. Auftauen bei Umgebungstemperatur im Schatten (kein Wind, Sonne, Regen). Mehrfach wiederholen, Verhalten beobachten.

6. Härtetest

Verfahren (Dorry-Prüfmaschine):
1. Zylinder Ø 25 mm, h 25 mm aus Steinprobe.
2. Wiegen.
3. In Dorry-Maschine einspannen, 12,50 N Druck.
4. Ringförmige Stahlscheibe rotieren lassen (28 U/min).
5. Währenddessen normierten Quarzsand auf Scheibe streuen.
6. Nach 1000 Umdrehungen entnehmen, wiegen.
7. Härtebeiwert = (Gewichtsverlust × K) / (Druck × Umdrehungen) – genaue Formel gemäß Norm.

7. Schlagbiegeversuch (Impact Test)

Verfahren (Page-Schlagmaschine):
1. Zylinder Ø 25 mm, h 25 mm.
2. Auf Gussamboss legen.
3. Stahlhammer 20 N fällt axial vertikal auf Probe.
4. Hubhöhen: 1. Schlag 1 cm, 2. Schlag 2 cm, 3. Schlag 3 cm ...
5. Schlagzahl beim Bruch = Zähigkeitsindex (n-ter Schlag → Index n).

8. Mikroskopische Untersuchung

Dünnschliffe unter dem Mikroskop: mittleres Korngröße, Poren/Klüfte/Adern/Erschütterungen, Mineralbestand, Bindemittelart, schädliche Bestandteile, Textur etc.

9. Smith-Test

Nachweis löslicher Bestandteile. Steinbruchstücke in Glasrohr, mit klarem Wasser füllen. ~1 h stehen, dann kräftig schütteln/rühren. Trübes Wasser = lösliche erdige/mineralische Stoffe → schlechte Dauerhaftigkeit. Klares Wasser = dauerhaft, lösliche Stoffe frei.

10. Wasseraufnahmetest

Verfahren:
1. Würfel ~0,50 N aus Probe, Gewicht W₁ notieren.
2. 24 h in destilliertem Wasser tauchen.
3. Entnehmen, Oberflächenwasser mit feuchtem Tuch abwischen.
4. Wiegen → W₂.
5. Frei in Wasser hängen, Gewicht → W₃.
6. Wasser kochen, Würfel 5 h in kochendem Wasser.
7. Entnehmen, abwischen, wiegen → W₄.

Daraus berechenbar: Wasseraufnahme (Gewichts-%), Saugporosität, scheinbare Porosität, Sättigungskoeffizient etc.