Calcit

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz , Nils Mainusch, NN....

Abstract

Gips ist eines der wichtigsten Salze, die an z. B. Bauwerken und Wandmalereien für Schäden verantwortlich sind. Vor allem außen exponierte Objekte leider unter Gipsschäden. Die Eigenschaften, die Schadenswikung, das Vorkommen und auch der Nachweis von Gips werden behandelt. Abbildungen, Mikroaufnahmen und Beispiele aus der Praxis ergänzen und veranschaulichen das Dargelegte.

Einleitung

Gips ist eines der heute am häufigsten vorkomenden bauschädlichen Salze. Er kommt in unterschiedlichen Formen und Ausprägungen an fast allen Objekten am Außenbau vor und auch in Innenräumen ist er häufig zu finden.

Allgemeines

Vorkommen von Calcit

In Form natürlicher Minerale tritt Calciumcarbonat als Calcit und Aragonit auf. Außer diesen beiden Modifikationen existiert Vaterit als instabile Modifikation, welche in Körperknochen nachweisbar ist, sich unter normalen Bedingungen allerdings in Aragonit und Calcit umwandelt.

Ein sehr reines Vorkommen von Calciumcarbonat stellt Kalkspat dar. Calciumcarbonat als Bindemittel für Mörtel und in maltechnischer Verwendung kann organischen oder anorganischen Ursprunges sein. Die besondere Eigenschaft von Kalkspat, die starke Doppelbrechung, wurde bereits im 17. Jh entdeckt und von C. Huygens naturwissenschaftlich erklärt.

Angaben zu Herkunft und Bildung von Calcit an Baudenkmalen:

Die hohe Schadensrelevanz von Gips für Denkmale aus mineralischer Bausubstanz steht wesentlich in Zusammenhang mit der Umwandlungsreaktion Kalk zu Gips. Unter der Einwirkung von SO_x-haltiger Luft in Verbindung mit Feuchte können auf diese Weise wichtige Materialkomponeneten von Bauwerken (Kalkmörtel, Verputz, calcitische Gesteine etc.) zu Gips entsprechend dem Chemismus: CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂ umgewandelt werden.
Gips stellt darüberhinaus einen wichtigen Baustoff für die Erstellung von Mörtel und Verputze dar und kann bereits als Gestein und somit originäres Baumaterial Eingang in das Gefüge eines Denkmals gefunden haben. Ähnliches gilt für Anhydrit.

Angaben zum Schadenspotential und zur Verwitterungsaktivität von Calcit

Lösungsverhalten:

Calcit ist in reinem Wasser kaum löslich. Der Temperatureinfluß auf die Löslichkeit ist gering.
Enthält Wasser allerdings CO₂, dann erhöht sich die Löslichkeit deutlich.

18°C	25°C
0,015g/l	0,014 g/l

Tabelle 1 – Löslichkeit von Calcit in Abhängigkeit zur Temperatur [Angaben nach H. J. Schwarz 1996 und
Stark/Stürmer 1993].

Das System CaCO₃– H₂O:
Beide bekannte Hydratstufen von Calciumcarbonat existieren nur unter besonderen Verhältnissen
und dehydrieren unter Normalbedingungen an der Luft.

(vgl.Tabelle Hygroskopizität der Salze und Gleichgewichtsfeuchte)

Analytischer Nachweis

Mikrochemie

Laboruntersuchung:
Calcit ist nur geringfügig in reinem Wasser zu lösen, so daß keine Rekristallisation initiiert werden kann.

Mikroskopie

Brechungsindizes von Calcit:  n₀=1.658 n_E=1.486
Doppelbrechung:                   Δ = max. 0,172
Kristallklasse:                         Monoklin

Polarisationsmikroskopische Untersuchung:

Calcitkristalle, die Kalkmörtel, Verputz oder Malschicht entstammen, sind in der Regel außerordentlich kleinteilig, so daß morphologische Eigenschaften    lichtmikroskopisch selten klar erfaßbar sind. Vielmehr zeigt sich Calcit in Materialproben als eine Art Matrix feiner, rundlich wirkender Partikel, in welcher nur selten gut ausgebildete, tafelige Rhomboeder vorliegen, welche für Calcit charakteristisch sind.

Entstammen Calcitkristalle eines Probematerials anderen Herkunftsquellen, wie Kalkspat, Kreiden, Muscheln etc., dann können deutlich
größere, äquidimensionale Partikel auftreten (Abb. 42). Stark elongierte Teilchen, Latten oder Nadeln sowie Kristallaggregate erscheinen nicht.

Die sehr hohe Doppelbrechung führt selbst bei kleinen Partikeln zu deutlichen Interferenzphänomenen. Auffällig ist zudem der starke Reliefwechsel, besonders deutlich bei der Verwendung eines Immersionsmedium, welches einen Brechungsindex nahe dem des n_O – Wertes von 1,658 besitzt. Da Calcit optisch einachsig ist, zeigt sich unabhängig von der Orientierung und der Betrachtungsrichtung auf einen Einzelpartikel in einer der beiden Normalstellungen
stets ein fester Brechungsindexwert, der mit n_D = 1,658 wirksam ist.

Verwechslungsmöglichkeiten:

Calcit ist eindeutig zuzuweisen, wenn die nachstehenden Merkmale erfaßt sind:

• Calcit ist in Wasser kaum löslich
• Säureempfindlichkeit
• sehr starke Doppelbrechung
• hohes Relief in den meisten Immersionsmedien
  
• bei der Verwendung eines Einbettmedium mit einem Brechungsindex von 1,662 zeigt sich ein starker Reliefwechsel, wobei ein Kristall in der Normalstellung nahezu verschwindet, in welcher der nO-Bechungsindex wirksam ist
  
• es ist nur parallele und symmetrische Auslöschung beobachtbar

Salzphasen, die calcitähnliche chemische und optische Eigenschaften aufweisen:

Salzphase	Unterscheidungsmerkmale zu Gips
Dolomit; MgCa(CO3)2	Beide Indizes über 1.5
Magnesit; MgCO3	Beide Indizes über 1.5, nO- Index mit 1.7-1.719 deutlich höher, als bei Calcit.

Weblinks

http://webmineral.com/data/Gypsum.shtml

http://www.mindat.org/min-1784.html

http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Gips

Differential-Thermoanalyse, eine Methode zur Charakterisierung von Materialien anhand von Reaktionswärmen

Thermogravimetrie