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Begriffsdefinition

Als Kalk wird im allgemeinen Sprachgebrauch sowohl Kalkstein (CaCO3), als auch der daraus durch Brennen hergestellte Branntkalk (CaO) bzw. – im abgelöschten Zustand – das (Weiß-)Kalkhydrat (Ca(OH)2) bezeichnet.
Baukalke werden unterteilt in Luftkalke und hydraulisch erhärtende Kalke.

Wesentliche Bestandteile

Abbindefähige Baukalke betehen zum größten Teil aus CaO / Ca(OH)2. Nebenbestandteile sind MgO / Mg(OH)2, SiO2 (als Trass oder Kieselgur), Al2O3, Fe2O3.

Charakteristik

Kalk reagiert mit Wasser unter starker Wärmefreisetzung stark alkalisch.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Kalk führt aufgrund seiner Alkalität zu Verätzungen der Haut und der Augen!

Lieferzustand

  • weißes bis graues Pulver
  • i. d. R. in Säcken

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

  • Kalkmörtel
  • Kalkputz
  • Kalksandsteine
  • Bodenverfestigung

Die Baukalkarten unterscheiden sich grundsätzlich in den Rohstoffen und in den Anforderungen der Druckfestigkeit. Luftkalke werden nach ihrem (CaO + MgO)-Gehalt, hydraulische Kalke nach ihren Druckfestigkeiten klassifiziert (2 bis 5 N/mm² nach 28 Tagen am Normenmörtel).

Baukalkart Gewinnung aus Farbe Mindestdruckfestigkeit des Normenmörtels nach 28 Tagen:
Luftkalke werden mit Wasser "gelöscht", wobei Weißkalk besonders kräftig reagiert und sehr ergiebig ist. Sie ergeben bei einem hohen Wasseranspruch einen besonders geschmeidigen und gut verarbeitbaren Mörtel und erhärten nur durch Aufnahme von CO2 aus der Luft.
Weißkalk reinem Kalkstein weiß keine Forderung
Dolomitkalk dolomitischem Kalkstein weiß bis hellgrau keine Forderung
Hydraulisch erhärtende Kalke haben einen geringeren Wasseranspruch, sowie eine geringere Geschmeidigkeit als Luftkalke, sie erhärten auch unter Luftabschluss. Ihre Festigkeit ist höher. Nach Erhärtung ist eine Lagerung unter Wasser möglich.
Wasserkalkhydrat mergeliger Kalkstein hellgrau 2,0 N/mm²
hydraulischer Kalk Kalksteinmergel oder Kalkstein und Zusatz von latent hydraulischen Stoffen oder Vermischen von Luftkalken mit latent hydraulischen Stoffen grau

3,5 N/mm²
hochhydraulischer Kalk wie hydraulischer Kalk, jedoch höherer Anteil an hydraulischen Bestandteilen grau

5,0 N/mm²
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Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen

 

 

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Planungs- und Ausschreibungshilfen

 

 

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Umweltdeklarationen

 

 

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Bewertungssystem

 

 

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Technisches

 

 

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Baustoffklasse nach DIN 4102-1

A1 (nicht brennbar)

Färbung

weiß, grau

Referenz

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN EN 459

 

Baukalk

                        -1

2010

Teil 1: Begriffe, Anforderungen und Konformitätskriterien

                        -2

2010

Teil 2: Prüfverfahren

                        -3

2011

Teil 3: Konformitätsbewertung

Quellen

1 Wecobis-Version vor 06/2013

2Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln

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Literaturtipps

 

 

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TA Luft / Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes–Immissionsschutzgesetz
(Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft) Stand: 2002
(Download)

Kalmbach; Schmölling: Luftreinhaltung in Forschung und Praxis; 1990; Erich Schmidt Verlag; Berlin

Hansmann K.: Bundes-Immissionsschutzgesetz. 17. Auflage mit Erläuterungen; 1997; Nomos Verlagsgesellschaft; Baden Baden

Zwiener, G.; Mötzl, H.: Ökologisches Baustoff-Lexikon. 3. Auflage, 2006; C. F. Müller; Heidelberg

Kasser Ueli; Pöll Michael: Ökologische Bewertung mit Hilfe der Grauen Energie. Schriftenreihe Umwelt Nr. 307 Ökobilanzen; 1999; Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) (Hrsg.)

Henning; Kühl; Oelschläger; Philipp: Technologie der Bindebaustoffe. 1976; VEB Verlag für Bauwesen; Berlin

Schäffler H.; Baustoffkunde, 7. Aufl., S.79-91, 139-150, 211; Vogel Buchverlag; Würzburg

Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln

Umweltbundesamt: Stand der Technik zur Kalk-, Gips- und Magnesiaherstellung – Beschreibung von Anlagen in Österreich, Szednyj, I.; Branhuber, D.; 2007

Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde,;Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012

Härig, Günther, Klausen: Technologie der Baustoffe, 11. Auflage, 1992, Verlag C.F. Müller Karlsruhe

 
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Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

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Hauptbestandteile

Chemische Zusammensetzung handelsüblicher Baukalke

Baukalk CaO MgO CO2 SO3 SiO2 Fe2O3 Al2O3

SiO2 +
Fe2O3 +
AL2O3
  % % % % % % % %
Weißkalk 94,0 0,3 3,0 - 1,2 0,2 0,5 1,9
Wasserkalk 82,63 0,89 1,55 0,14 8,75 0,89 2,95 12,68
hydraulischer Kalk 74,93 3,73 3,02 0,77 11,01 1,86 3,29 16,16
Billerbecker Kalk 52,66 0,82 10,41 0,84 32,74 1,59 2,53 36,86
künstlicher hochhydraulicher Kalk 50,18 3,32 12,09 1,78 18,84 0,85 6,01 25,70
natürlicher hochhydraulischer Klak 41,77

1,42

 11,41 3,32 24,33 3,12 8,62 36,07

Quelle: J. STARK and B. WICHT: Zement und Kalk: Der Baustoff als Werkstoff. 1. Auflage, Birkhäuser Verlag, Berlin, (2000).

Rohstoffe für die Kalkherstellung sind Kalkstein (CaCO3), auch Dolomit (CaCO3 ∙ MgCO3), oder Kalkmergel (75 – 95% CaCO3), bzw. Mergel (40 - 75% CaCO3). Diese gehören zu den Sedimentgesteinen und sind überwiegend aus Ablagerungen von Organismen (z.B. Korallen) entstanden.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Die Rohstoffe werden ausschließlich im Tagebau gefördert.
Die Gewinnung erfolgt im Großsprengverfahren. Anschließend erfolgt die Verladung des Gesteins mit Löffelbaggern oder Radschaufelladern auf Schwerlastwagen. Diese liefern das Gestein zu den Brechwerken.
Die Werke liegen in unmittelbarer Umgebung zu den Abbaustätten (kurze Transportwege).

Verfügbarkeit

Die Rohstoffe sind in Deutschland noch in ausreichendem Maße vorhanden (z. B. fränkischer und schwäbischer Jura, Eifel, Fichtelgebirge)

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Theoretisch ist die geschlossene Kreislaufführung von Kalkprodukten, wie Mörteln oder Putzen möglich; dies scheitert jedoch an den Verbundmaterialien bzw. an der aufwendigen Trennung des Putzes/Mörtels vom Untergrund. Deshalb werden bei der Herstellung von Kalkbindern keine Recyclingmaterialien verwendet.

Radioaktivität

Von den Rohstoffen, die für Kalkherstellung verwendet werden, kann in Einzelfällen eine geringe natürliche Strahlung ausgehen. Diese liegt im Schwankungsbereich der natürlichen Strahlung.

 
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Herstellung

 

 

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Prozesskette

Prozesskette Kalk

Herstellungsprozess

Zuerst muss der gebrochene (dolomitische) Kalkstein bzw. Kalkmergel zerkleinert und gemahlen werden. Hierbei kommt es lokal zu erhöhten Lärm- und Staubemissionen, die aber meist durch Einhausungen etc. vermindert werden (übergangsweise MAK-Wert für Calciumoxid: 5 mg/m³).

Danach wird das Material unterhalb der Sintergrenze zwischen 1000 – 1300 °C gebrannt, wobei Kohlendioxid entweicht und Branntkalk entsteht (Branntkalkqualitäten: Weichbranntkalk (1000°C), Mittelbranntkalk (1150°C), Hartbranntkalk (1300°C)):

CaCO3 → CaO + CO2

Sowohl bei Luftkalken als auch bei Hydraulischen Kalken folgt auf die Mahlung des Branntkalks das sogenannte „Löschen“.

CaO + H2O → Ca(OH)2

Branntkalk reagiert mit Wasser schnell und stark exotherm, d. h. mit großer Wärmefreisetzung auf Temperaturen von > 100°C. Erst der gelöschte Kalk wird zu Produkten wie Mörteln, Putzen etc. weiterverarbeitet.

Umweltindikatoren / Herstellung

 

Referenz

Energieaufwand

Der thermische Energieverbrauch beim Brennen des Kalksteins hängt von den Brennaggregaten ab. Bei Schachtöfen liegt der Energieverbrauch bei 3.400 – 7.000 MJ/t Kalk, beim Langdrehrohrofen bei 6.000–9.200 MJ/t Kalk und beim Drehrohrofen mit Vorwärmer etwas niedriger bei 5.100–7.800 MJ/t Kalk.

Charakteristische Emissionen

Bei der Herstellung fällt je nach technischer Ausrüstung des Werkes neben Emissionen von Staub und gasförmigen Schadstoffen auch CO2 an, das beim Brennen durch die Zersetzung des Kalksteins entsteht. Abluft- und Abgasmengen müssen gereinigt werden, ehe sie in die Atmosphäre gelangen.

Grenzwerte nach TA-Luft

staubförmige Emissionen
(Gesamtstaub):

0,15 g/m³ (Gesamtmassenstrom < 0,5 kg/h)
0,05 g/m³ (Gesamtmassenstrom > 0,5 kg/h)

Stickstoffoxide
(angegeben als Stickstoffdioxid):

1,5 - 1,8 g/m³ (abhängig von der Ofenart)

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Es sollte persönliche Schutzausrüstung (Augen-, Atem- und Gehörschutz) getragen werden.

Maßnahmen Umweltschutz

Zum Schutz der Umwelt vor erhöhter Temperatur und Staubbelastung werden die Brenn- und Mahlanlagen eingehaust.

Transport

Die Kalkwerke liegen in unmittelbarer Umgebung der Abbaustätten. Dies bedingt kurze Transportwege. Des Weiteren gibt es in Deutschland noch ausreichend Kalkvorkommen, wodurch Kalkprodukte nicht importiert werden müssten.

Quellen

Umweltbundesamt: Stand der Technik zur Kalk-, Gips- und Magnesiaherstellung – Beschreibung von Anlagen in Österreich, Szednyj, I.; Branhuber, D.; 2007

 
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Verarbeitung

 

 

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Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Gesundheitsgefahren gehen nach heutigem Kenntnisstand überwiegend von der stark basischen Lösung aus, die sich beim Anmachen des Kalkes mit Wasser bildet (pH-Wert ca. 12,5) und Verätzungen verursachen kann. →Calciumoxid, Calciumhydroxid

Persönliche Schutzausrüstung (z.B. Handschuhe, Schutzbrille) ist zu tragen!

AGW-Werte

MAK (Wert) Calciumoxid/Calciumhydroxid: 5 mg/m³ (gemessen in der einatembaren Fraktion)

REACH / CLP

 

Referenz 

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

Für Kalk liegt keine Einstufung nach GISBAU in WINGIS online vor.

Für Calciumoxid und Calciumhydroxid  werden folgende Angaben in WINGIS-online gemacht:
„Einatmen oder Verschlucken kann zu Gesundheitsschäden führen. Verursacht Verätzungen, d. h. schädigt Atemwege, Augen, Haut und Verdauungswege bis zur Zerstörung. Vorübergehende Beschwerden wie Husten, Übelkeit, Kopfschmerzen können auftreten. Kann Gesundheitsstörungen wie Lungenschaden, Nasenscheidewanddurchlöcherung verursachen.“

Emissionen

Kalk reagiert mit unedlen Metallen und z. B. Aluminium in Gegenwart von Wasser unter Entwicklung von gasförmigem Wasserstoff.

Umweltrelevante Informationen

Bei der Verarbeitung von Kalkbindern wird Energie beim Mischen zu einem verarbeitbaren Putz oder Mörtel verbraucht. Die Energiemenge ist abhängig von den verwendeten Mischaggregaten, ist aber im Vergleich zur Energie die bei der Herstellung aufgewendet werden muss gering.

Kalk sollte nicht unkontrolliert in Kanalisation und Wasser gelangen, da der pH-Anstieg zu einer Gefährdung der Wasserorganismen führen kann.

 
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Nutzung

 

 

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Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Referenz

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Bei bestimmungsgemäßer Nutzung kann nach heutigem Kenntnisstand davon ausgegangen werden, dass bei Kalkputzen, -mörteln, -farben etc. keine Emissionen oder Schadstoffe freigesetzt werden.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

Kalk ist nicht brennbar. Im Brandfall kann es aber, wenn Temperaturen über 1000°C erreicht werden, zur Zersetzung des Kalkbindemittels in Mörteln und Putzen kommen. In diesem Fall könnte es bei einer Nasslöschung zur Bildung stark ätzender Lauge kommen, deshalb wird eine Trockenlöschung empfohlen.

Wassereinwirkung

Bei Wassereinwirkung können eingetragene Salze dazu führen, dass bei Kalkputzen oder –mörteln zu einem späteren Zeitpunkt ein Schaden aufgrund ausblühender Salze auftritt. Ein Umwelt- oder Gesundheitsrisiko besteht aber nicht.

 
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Nachnutzung

 

 

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Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Referenz

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Beim Rückbau von Kalkprodukten kann es zu Staubentwicklung kommen.

Wiederverwendung

Da verwendeter Kalk bereits abgebunden ist und im Putz oder Mörtel einen Verbund mit anderen Stoffen eingegangen ist, kann er nicht einfach wiederverwendet werden.

Stoffliche Verwertung

Theoretisch ist die geschlossene Kreislaufführung von Kalkprodukten, wie Mörteln oder Putzen möglich; dies scheitert jedoch an den Verbundmaterialien bzw. an der aufwendigen Trennung des Putzes/Mörtels vom Untergrund.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Eine Deponierbarkeit von Kalkprodukten ist problemlos möglich bei ausschließlich mineralischen Zuschlägen.

EAK-Abfallschlüssel

Ausgehärtete Produktreste können als Bauschutt aufbereitet und wiederverwertet werden.

17 01 01 Beton (Bau- und Abbruchabfälle)
17 07 01 gemischte Bau- und Abbruchabfälle

Nicht ausgehärtete Materialien müssen als mineralische Schlämme entsorgt werden.

  0 13 04 Abfälle aus der Kalzinierung und Hydratisierung von Branntkalk