Laboruntersuchungen zur Salzkristallisation an Festgesteinen

Kleine Poren, Kapillaren genannt, transportieren das Wasser in das Gesteinsinnere eines trockenen Körpers. Bei ausreichendem Nachschub, werden die größeren Poren zuerst benetzt, und dann ebenfalls gefüllt. In diesem Stadium sind also alle Poren mit Wasser gefüllt. Trocknet nun der Festkörper, wird zuerst das Wasser aus den Grobporen an die Außenseite des Körpers transportiert und verdunstet dort. Die Kapillaren trocknen erst gegen Ende des Prozesses. Die Kraft, welche das Wasser in den Festkörper steigen läßt, wird Kapillarkraft genannt. Sie wirkt, wenn die Haftung an den Porenwänden stärker ist, als die Anziehungskräfte der Wassermoleküle untereinander. Die Größe der Kapillarkraft hängt dabei vom Porendurchmesser und der Beschaffenheit der Porenwandung ab. Je kleiner der Porendurchmesser, desto größer ist die Kapillarkraft. Daraus kann man aber nicht schließen, das in sehr kleinen Poren die größten Steighöhen erzielt werden. Hier spielt die Steiggeschwindigkeit eine wichtige Rolle, denn sie sinkt mit kleiner werdenden Porendurchmesser. Das Wasser kann in porösen Gesteinen mehrere Meter hochsteigen, bis das Gleichgewicht zwischen Verdunstung und Kapillaraufstieg hergestellt ist. [...]

Das Phänomen des Kristallwachstums gegen eine aufliegende Last wird durch den linearen Wachstumsdruck beschrieben. Soll der Kristall bei größer werdender Belastung weiter wachsen, muß er mit einer immer höheren Übersättigung im Gleichgewicht stehen. Der auftretende Druck ist abhängig vom Molvolumen der kristallinen Substanz, der Temperatur und der Übersättigung der Lösung. Damit ein Wachstum des Kristalles gegen eine aufliegende Last möglich ist, muß eine Diffusionsmöglichkeit im Raum zwischen Kristall und Hindernis bestehen. Daraus folgt, daß ein Lösungsfilm zwischen Kristall und Hindernis vorhanden sein muß. Der Wachstumsprozeß hängt von der Diffusionsgeschwindigkeit bzw. von der Diffusionsmöglichkeit im Lösungsfilm ab. In der Praxis ist dieser Effekt durch Absprengen von dichteren Materialien wie Krusten und filmartigen Anstrichen von porösen Unterlagen wie Putzmörtel, Sandsteinen und Ziegelmauerwerk zu erkennen. [...]

Die Bestimmung der Biegezugfestigkeit erfolgte gemäß ÖNORM B 3124 Teil 5. Es wurden allerdings Probekörper mit Abmessungen von 50 x 50 mm Kantenlänge und variierender Längsausdehnung verwendet. Nach der Norm müßte die Prismenlänge 4 x h, d.h. 20 cm und der Auflagerabstand ls = 3,5 x h = 17,5cm, betragen. Der Wert h entspricht hier der Kantenlänge der Prismen in vertikaler Richtung. Die vorgeschriebene Prismenlänge, war durch die teilweise sehr geringen Plattenbreiten, nicht bei jedem Gesteinstyp einhaltbar. Die Proben wurden bei 70°C bis zur Massenkonstanz getrocknet und danach die Bruchlast FBZmax bei Mittenlast bestimmt. Die Ausrichtung der sedimentären Schichtung war dabei parallel zur Auflagerfläche. Die Belastungsgeschwindigkeit betrug 10 N/s. [...]