Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

Zusammensetzung eines Kalksandsteins (gemäß Richtrezeptur der Tabelle unten)

Kalksandsteine werden aus Kalk, Quarzsand, Zuschlagstoffen (Gesteinsmehle) und Wasser hergestellt. Es werden keine chemischen Zusätze benötigt, ein entsprechender Einsatz ist nicht bekannt. Zur Farbgebung, insbesondere bei Vormauersteinen und Verblendern, werden Eisenoxid- und Chromoxidpigmente verwendet.

Anteil der Rohstoffe im Produkt und durchschnittlicher Verbrauch an Rohstoffen pro Tonne (t) Kalksandstein (Starzner S. & Wurmer-Weiss P. (2000))

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Zusammensetzung eines Kalksandsteins nach Rohstoffherkunft

Kalksandstein besteht aus natürlich vorkommenden Rohstoffen ohne Zugabe chemischer Bestandteile.

Gewinnung der Primärrohstoffe

Die Produktionsstandorte befinden sich in der Nähe natürlicher Sandvorkommen. Quarzsand wird meist im Nassverfahren mit Baggern aus Flüssen oder Seen gewonnen. Bei der Gewinnung und Aufbereitung von Quarzsand bestehen an allen Arbeitsplätzen mit unmittelbarem Zugang zum Material Expositionen gegenüber Quarz-A-Staub (BGIA-Report 8/2006, Weiteres zu Quarzstaub siehe Verarbeitung / Arbeitshygienische Risiken.

Branntkalk wird durch Brennen von Kalkstein hergestellt (--> Kalk)

Beim Kalksand-Leichtstein wird als Gesteinskörnung ein „natürlich porosiertes Silikat“ verwendet. Genauere Angaben dazu machen die Hersteller nicht. Es könnte sich dabei z.B. um Perlite handeln, welche in Griechenland abgebaut werden.

Verfügbarkeit

Die Rohstoffe sind in ausreichendem Maße vorhanden.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Im Werk in geringen Mengen anfallender Produktionsausschuss (Bruch, Fehlsteine) wird im Werk gebrochen und als Zuschlag der Produktion zu 100 % wieder zugeführt.

Landinanspruchnahme (Landuse)

Die Rohstoffe werden im Tagebau gewonnen. Die Abbauflächen werden nach der Beendigung der Abbautätigkeiten rekultiviert oder renaturiert.

Quellen

Starzner S. & Wurmer-Weiss P. (2000): ECOBIS 2000, ökologisches Baustoffinformationssystem

BGIA-Report 8/2006: Quarzexpositionen am Arbeitsplatz. Hrsg: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaft (HVBG)

Gehrcke K., Hoffmann B., Schkade U., Schmidt V. , Wichterey K.: Fachbereich Strahlenschutz und Umwelt: Natürliche Radioaktivität in Baumaterialien und die daraus resultierende Strahlenexposition, Online Quelle

Herstellung

Herstellungsprozess

Herstellung der Rohlinge

Gemahlener Branntkalk (→Kalk) und Quarzsand werden im Verhältnis von etwa 1:12 mit Wasser intensiv miteinander gemischt und über eine Förderanlage in einen Reaktionsbehälter geleitet. Dort löscht der Branntkalk zu Kalkhydrat Ca(OH)2 ab. Dieser Vorgang dauert in der Regel 4 Stunden. In einem Nachmischer wird das Gemisch durch weitere Wasserzugabe auf Pressfeuchte gebracht. In automatischen Pressen mit einem Druck von in der Regel 15 N/mm² (Maximalwert 25 N/mm²) wird die Rohmasse zu Rohlingen geformt. Die Rohlinge werden auf Härtewagen gestapelt und in den Autoklaven eingebracht.

Dampfhärtung

Das Härten der Rohlinge erfolgt in Autoklaven (Druckkessel) unter Sattdampf bei ca. 12 - 16 bar und Temperaturen von 160 - 200°C über einen Zeitraum von ca. 4 - 8 Stunden. Die exakten Werte richten sich nach der Mischungsrezeptur der Steine und den zu erreichenden Festigkeiten. Beim Härtungsprozess kommt es durch den heißen Wasserdampf zur Anlösung der Kieselsäure von der Oberfläche der Sandkörner. Die Kieselsäure bildet mit dem Bindemittel Kalkhydrat kristalline Bindemittelphasen, die eine feste Verzahnung der Sandkörner bewirken. Das Produktionsverfahren des Kalksand-Leichtsteins ist mit dem der Kalksandsteinherstellung identisch.

Umweltindikatoren / Herstellung

Energieaufwand

Der Bedarf an nicht erneuerbarer Primärenergie (PEI) für die Herstellung von Kalksandsteinen (inkl. Rohstoffgewinnung) wird durch die Produktion des Steins und das Kalkbrennen dominiert. Je nach Elektrizitätsquelle und spezifischen Produktionsbedingungen dominiert der eine oder der andere der beiden Prozesse. Die restlichen Rohstoffe, die Verpackung und die Anlieferung der Rohstoffe machen nur einen sehr geringen Teil des PEI aus.

Im Kalksandsteinwerk selbst wird die meiste Energie für die Autoklavierung aufgebracht. Der Energiebedarf für die Autoklavierung kann durch Wärmerückgewinnung aus dem Kondensat und Weiternutzung des beim Abfahren des Autoklaven entstehenden Dampfes reduziert werden.

Charakteristische Emissionen

Bei der Kalksandsteinproduktion wird vor allem Wasserdampf emittiert. Die weiteren Emissionen aus der Kalksandsteinproduktion stammen gemäß ECOINVENT REPORT (2007) aus dem Energieeinsatz. Als Energieträger kommen heute im wesentlichen Erdgas und leichtes Heizöl (anstelle von Schweröl) zum Einsatz. Der Umstieg auf diese Energieträger wurde als Maßnahme zur Reduzierung der Emissionen (Reduktion des Ausstoßes von Schwefeldioxid, Kohlendioxid und Stickoxiden) bei der Kalksandsteinproduktion ergriffen.

Während des Aushärtungsprozesses reagiert Branntkalk mit Wasser zu Calciumhydroxid, welches wiederum mit Kohlendioxid zu Calciumcarbonat reagiert. Die Menge an Kohlendioxid, welche aus der Atmosphäre entnommen wird, kann stöchiometrisch berechnet werden.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Bei der Verarbeitung von Quarzsand bestehen Expositionsrisiken gegenüber Quarz-A-Staub an allen Arbeitsplätzen mit unmittelbarem Zugang zum Rohmaterial (BGIA-Report 8/2006).

(Weiteres → Verarbeitung / Arbeitshygienische Risiken)

Maßnahmen Umweltschutz

Der Umstieg auf schadstoffarme Energieträger (Erdgas) hat zu einer Reduktion der Emissionen (Schwefeldioxid, Kohlendioxid und Stickoxiden) bei der Kalksandsteinproduktion geführt.

Abwässer werden neutralisiert.

Transport

Die Produktionsstandorte befinden sich in der Nähe der Quarzsandvorkommen.

Quellen

• Forschungsstelle für Energiewirtschaft: Ermittlung des Energie- und Primärenergiebedarfs zur Herstellung von Kalksandsteinen, Abschlussbericht, 1994, München.
• Umweltproduktdeklaration „Kalksandsteine“, Hrsg: Institut Bauen und Umwelt e.V. (IBU): Auftraggeber: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e.V. Dekl.Nr: EPD–BKS-2009111-D, 17. August 2009
• Rich Hans (2004): Kalksandstein. Die Maurerfibel. 7. Auflage. Zugriff: www.kalksandstein.de [abgerufen im März 2013]
• Ecoinvent Centre (2007): Life Cycle Inventories of Building Products. Data V2.0 Autoren: Kellenberger D. Althaus H.-J., Künninger T., Lehmann M., Jungbluth N., Thalmann P. ecoinvent report No 7. Dübendorf 2007
• BGIA-Report 8 /2006: Quarzexpositionen am Arbeitsplatz. Hrsg: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaft (HVBG)

Verarbeitung

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Kalksandsteine werden mithilfe von Normal- oder Dünnbettmörtel (Mauermörtel) vermauert. Angaben über den Mörtelbedarf sind z.B. in Rich (2004, Seite 36) zu finden.

Grundsätzlich können Kalksandsteine mit allen Putzmörteln (Putzmörtel) verkleidet werden.

Rationalisierungsansätze wie die Herstellung großformatiger Steine, die mit Verlegehilfen versetzt werden, entlasten den Maurer und beugen Gesundheitsschäden vor. Kalksandsteine mit einer Masse über 25 kg müssen mit Hilfe von Hebezeugen versetzt werden.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Beim Schneiden der Steine kann es zu Staubbelastungen kommen. Neben E-Staub (einatembare Fraktion) und A-Staub (alveolengängige Fraktion) entsteht auch alveolengängiger Quarzstaub, da quarzhaltige Sande für die Kalksandsteinherstellung verwendet werden. Einatembarer Quarz kann Krebserkrankungen der Atemwege verursachen. Kalksandstein gilt mit einem Quarzgehalt von 30 bis 60 % ebenso wie Beton als sehr quarzhaltiges Material. Der Quarzgehalt im A-Staub beim Sägen und Fräsen kann bis zu 15 % betragen (BGIA-Report 8/2006).

Schutzmaßnahmen wie z.B. staubarme Arbeitsverfahren sind in Kapitel 4 der TRGS 559 „Mineralische Stäube“ zu finden. Zur Verminderung der Staubbelastung können Steine z.B. nass geschnitten, entstehender Staub direkt erfasst und die Baustelle gereinigt werden.

Seit 2005 müssen zementhaltige Mörtel grundsätzlich chromatarm sein (maximaler Gehalt an löslichen Chrom-VI 2 mg/kg). Das Risiko an Mauerkrätze zu erkranken ist dadurch stark vermindert (WINGIS online). Gesundheitsgefahren gehen von der Alkalität (hoher pH-Wert) zementhaltiger Mörtel aus.

AGW-Werte

Staubgrenzwerte:

•  10 mg/m³ mineralischer Staub, einatembare Fraktion (E-Staub)
•  3 mg/m³ mineralischer Staub, alveolengängige Fraktion (A-Staub)

Da Quarzstaub mit Erscheinen der TRGS 906 als krebserzeugend K1 eingestuft wurde, ist der ursprüngliche Arbeitsplatzgrenzwert von 0,15 mg/m³ nicht mehr rechtsgültig. In der Handlungs­anleitung für die arbeitsmedizinische Vorsorge der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (BGI/GUV-I 504-1.1, Juni 2009) werden daher Arbeitsverfahren genannt, bei denen der Arbeitgeber eine Arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung (G 1.1 Mineralischer Staub, Teil 1: Quarzhaltiger Staub) durchführen lassen muss. Pflichtuntersuchungen sind bei „Schleif-, Schneid- (Trenn-), Schlitz- und Fräsarbeiten von quarzhaltigen Materialien mit schnell laufenden Maschinen“ erforderlich. Bei anderen Arbeiten mit Quarzstaubkontakt sind G 1.1 Untersuchungen anzubieten (BG Bau, 2011).

In der TRGS 559 „Mineralische Stäube“, Anlage 1, Tabelle 1 werden typische Tätigkeiten aus verschiedenen Branchen in drei Expositionskategorien (1-3) in Bezug auf die Exposition mit mineralischen Stäuben eingeteilt. Tätigkeiten der Bauwirtschaft sind unter 7. aufgelistet. „Nasssägen von Mauersteinen in geringem zeitlichen Umfang (allgemeine Maurerarbeiten, Zuschneiden durch Verwender)“ (7.9.1) wird z.B. folgendermaßen eingestuft:

• Expositionskategorie: 2 (mittlere Exposition)
• Expositionswertebereich Quarz: 10 % 0,01 – 90 % 0,15, arithmetischer Mittelwert: 0,05 mg/m³
• Expositionswertebereich A-Staub: 10 % 0,18 – 90 % 1,93, arithmetischer Mittelwert: 0,93 mg/m³

Der ursprüngliche AGW von 0,15 mg/m³ für Quarz wurde bei dieser Tätigkeit somit in 90 % der Fälle eingehalten.

Beim Vermörteln ist der AGW von 5 mg/m³ für die E-Stäube aus Portlandzement zu beachten.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

Das Gefahrstoff-Informationssystem der Berufsgenossenschaft BAU (GISBAU) enthält keine GISCODE-Einstufung für Kalksandstein (GISCODES für Mörtel und Klebstoffe siehe dort). Informationen zu „Tätigkeiten mit quarzhaltigen mineralischen Stäuben“ sind unter www.wingis-online.de, Bau-Bereich „Hochbau“ zu finden.

Emissionen

Aus handelsüblichen Kalksandsteinen emittieren - mit Ausnahme von Staub (siehe Rubrik „Arbeitshygienische Risiken“) - auch bei der Bearbeitung keine gesundheitsgefährdenden Substanzen.

Umweltrelevante Informationen

Energiebedarf

Der Energiebedarf für die Verarbeitung ist vernachlässigbar (ev. Mischen von Mörtel, Schneiden der Kalksandsteine).

Wassergefährdung

Von einer Wassergefährdung im Zusammenhang mit der Kalksandsteinverarbeitung ist nicht auszugehen.

Transport

Kalksandsteine sind regional produzierte und eingesetzte Produkte. Die durchschnittlich zu überbrückende Distanz bei der Produktauslieferung beträgt aufgrund der dezentralen Herstellung nur ca. 40 bis 60 km (Kalksandstein, 2004).

Quellen

• Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS 559 „Mineralischer Staub“
• Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS 906 „Verzeichnis krebserzeugender Tätigkeiten oder Verfahren nach § 3 Abs. 2 Nr. 3 GefStoffV
• BGIA-Report 8 /2006: Quarzexpositionen am Arbeitsplatz. Hrsg: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaft (HVBG)
• Das Praxishandbuch Baustoffe. Steine. Erden. E.3.4 Staub (Leichtbaustoffe)
• BG Bau (2011): Quarzstäube. Komerding, Jobst (Text). Kompetenzzentrum für Unternehmer – Fortbildung nach der DGUV-Vorschrift 2. Infoblatt 1. Februar 2011
• Rich Hans (2004): Kalksandstein. Die Maurerfibel. 7. Auflage

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Siehe Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Aufgrund der Abwesenheit flüchtiger Stoffe verhält sich Kalksandstein sowohl im Neuzustand als auch während der Nutzungsphase unproblematisch hinsichtlich Emissionen von Schadstoffen in den Innenraum.

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich siehe Radioaktivität.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Es ist mit keiner Schadstoffabgabe bzw. mit keinen Emissionen in den Außenraum zu rechnen.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

Kalksandsteine sind als „nicht brennbar“ in Baustoffklasse A1 eingeordnet. Im Branddfall entstehen keine toxischen Gase oder Dämpfe aus Kalksandatein.

Wassereinwirkung

Es werden keine Stoffe ausgewaschen, die wassergefährdend sein können.

Beständigkeit Nutzungszustand

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
→ Datenbank als PDF

Kalksandsteine fallen unter die Bauproduktgruppen 331.111 (Mauerwerkstein für Außenwand), 335.411 (Bekleidungen: Klinker, Kalksandstein, Sichtbeton), 341.111 (Mauerwerkstein für tragende Innenwand), 342.111 (Mauerwandstein für nicht tragende Innenwand), für die eine Nutzungsdauer von über 50 Jahren angegeben wird.

Instandhaltung

Vormauersteine oder andere Kalksandsteine, welche der Witterung ausgesetzt sind, können Verwitterungsschäden wie z.B. Abschuppen, Aufblättern und Abbröckeln, Fehl- und Hohlstellen, Ausblühungen oder Risse erleiden. Es kann zum Bewuchs mit Algen oder Flechten kommen.

Nicht stark haftender Schmutz an der Oberfläche von Sicht-Kalksandsteinen kann mit einem Stahlbesen entfernt werden. Altputzflächen lassen sich am besten mit einem Hochdruckreiniger von störenden Schichten befreien. Mittels Sandstrahlen lässt sich festhaftender Schmutz oder der Anstrich entfernen. Zum Entfernen von Verschmutzungen oder Beschichtungen können auch chemische Mittel eingesetzt werden. Dabei muss sichergestellt sein, dass das Mittel restlos entfernt wird. Zur Instandhaltung von Kalksandsteinen werden außerdem unterschiedlichste Beschichtungs­systeme angeboten, welche Salzausblühungen und/oder das Wachstum und die Verfärbung durch Moos, Algen und Schimmelpilze verhindern sollen (Baumarkt.de).

Aus ökologischer Sicht ist ein maßvoller Einsatz von chemischen Reinigungsmitteln oder Beschichtungen anzuraten. Mögliche Gesundheits- oder Umweltgefährdungen durch Inhaltsstoffe wie Lösemittel, Biozide oder wassergefährdende Substanzen sind zu vermeiden.

Quellen

Baumarkt.de, o.A.: Altbau-Fassade reinigen, verputzen und sanieren. Online-Quelle [abgerufen im September 2013]

Nachnutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Beim Rückbau kann die Staubentwicklung ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen.

Wiederverwendung

Die Wiederverwendung von Kalksandsteinen ist nur bedingt möglich (Steine müssen unzerstört ausgebaut werden können).

Stoffliche Verwertung

Bauteile aus Kalksandstein können mit konventionellen Verfahren abgebrochen und anschließend durch Brecher zerkleinert werden. Die stoffliche Verwertung von Abbruchmaterial aus Kalksand­steinen erfolgt meist im Zuge der Aufbereitung und Wiederverwertung von Bauschutt. Kalksandstein kann als Bestandteil von Betonzuschlagsmaterial oder von Schüttmaterial verwendet werden.
Ein Beton mit 10 Vol.-% Kalksandstein-Recyclingmaterial unterscheidet sich nicht von vergleichbar zusammengesetztem Beton aus Naturgestein. Eine Verwertung von Kalksandsteinmaterialien im Straßenbau ist grundsätzlich möglich und aus wasserwirtschaftlicher Sicht absolut unproblematisch (Architekten Informationssystem, 2005).

Für hochwerti­ges Recycling muss Kalksandstein von den restlichen Baurestmassen getrennt gesammelt werden. Für Kalksandsteine mit einer hohen Frostwiderstandsfähigkeit ist in jedem Fall sicher zu stellen, dass in Kalksandstein-Recyclingmaterialien keine Holzreste oder Fremdstoffe mit vergleichbarer Wirkung enthalten sind (Architekten Informationssystem, 2005). Die stoffliche Verwertung von Abfallmaterial im Kalksandstein ist mehrfach im Kreislauf möglich.

Energetische Verwertung

Nicht relevant (kein Heizwert).

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Eine Beseitigung von Abbruchabfällen ist auf Inertstoffdeponien möglich.

EAK-Abfallschlüssel

Kalksandsteine fallen unter die Abfallgruppe 17 Bau- und Abbruchabfälle. Einen eigenen Abfallcode für Kalksandsteinabfälle gibt es nicht. Am ähnlichsten sind sie in chemischer und mineralogischer Konsistenz der Untergruppe 17.01 Beton, Ziegel, Fliesen und Keramik.

Je nach Auslegung über die bessere Zugehörigkeit können sie dort folgenden Abfallgruppen zugeordnet werden:

Quellen

Abfallverzeichnis-Verordnung vom 10. Dezember 2001 (BGBl. I S. 3379), die zuletzt durch Artikel 5 Absatz 22 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. I S. 212) geändert worden ist. Online-Quelle [abgerufen am 23.4.2013]

Architekten Informationssystem (2005): Kalksandstein-Recycling, 23.05.2005