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'''BaukelkBaukalk''' ist ein Sammelbegriff für im Bauwesen verwendete [[BindemittelBaustoff]],e dasaus [[Kalkstein]]. Baukalk ist ein sehr alter Baustoff und wurde schon in der Antike verarbeitet. Heutzutage werden Baukalke im Bauwesen hauptsächlich als mineralisches [[BaustoffBindemittel]] verwendet wird. EsSie dientdienen zurder Herstellung von [[Kalkmörtel]], derwelcher als [[Mauermörtel|Mauer-]] und [[Putzmörtel]] eingesetzt wird. Im Bereich der [[Baugrundverbesserung]] kann Baukalk zur [[Bodenverfestigung]] verwendet werden. Des Weiteren wirdist erBaukalk bestimmtenin Form von Kalksteinmehl in den [[Zement]]sortenarten beigegeben,Portlandkalksteinzement umund derengegebenenfalls Eigenschaften zuPortlandkompositzement verändernvorhanden. Durch den Kalksteinmehlanteil kommt es zu einer schnelleren Erhärtung und höheren Frühfestigkeit im Vergleich zu normalem Portlandzement.
 
Reiner Kalkmörtel besitzt bei gleichen Mischungsverhältnissen im erhärteten Zustand eine erheblich geringere Festigkeit als Zementmörtel. DieJedoch Druckfestigkeitlässt voner Luftkalkmörtelsich beträgtvergleichsweise rundbesser 1&nbsp;N/mm<sup>2</sup>,verarbeiten. vonKalkputz hydraulischemhat Kalkmörteleine (Wasserkalkmörtel)gute 5&nbsp;N/mm<sup>2</sup>Wasserdampfdurchlässigkeit und vonwird C-25-Zementmörteldaher 25&nbsp;N/mm<sup>2</sup>üblicherweise in Innenräumen verwendet.
 
Beim Umgang mit Baukalken ist zu beachten, dass diese Baustoffe stark [[Base (Chemie)|alkalisch]] wirken und zur [[Verätzung]] dervon Haut und Schleimhäuten führen können.<ref name="Baukalk">{{Literatur | Autor=Balder Batran | Titel=Grundwissen Bau | Verlag=Handwerk und Technik Verlag| |Ort=Stuttgart | JahrDatum=2003 | ISBN=3-582-03500-X | Seiten=111 und 112}}</ref> KalkDie kannReaktion zurbeim Erblindung„Löschen“ führen,(Mischen wennmit erWasser) indes dieBranntkalks Augenverläuft gerät.[[Exotherme BesondereReaktion|exotherm]] Vorsichtund istsetzt imviel UmgangWärme mitfrei. Branntkalk –Der Körper ist gleichvor den ungelöschtemdabei Kalkentstehenden (CaO)Kalkspritzern geboten,zu daschützen. dieserSie beimführen Mischenzur mit WasserErblindung, demwenn sog.sie „Löschen“,in durchdie Bildung des Hydroxids viel Wärme freisetzt und beigefügtes Wasser zum spritzenden Aufkochen führenAugen kanntreffen.
 
Um die Eigenschaften und Verarbeitbarkeit anzupassen, werden Luftkalkmörtel häufig mit [[Gips]] gemischt. Mischungen von hydraulischen Kalken mit Gips können hingegen zum ''Treiben'', also zum Aufbrechen des Mörtels durch Volumenzunahme führen.
== Herstellung ==
 
== {{Anker|Hydraulefaktoren}} Herstellung und Abbinden ==
[[Datei:Sattelbach 5972.jpg|mini|Alter Kalkofen im [[Wienerwald]]]]
[[Datei:Überreste eines Kalkbrennofens in den Gardaseebergen.jpg|mini|hochkant|Überreste eines [[Brennofen|Kalkbrennofens]] bei [[Limone sul Garda]] ([[Italien]])]]
 
Es wird unterschieden zwischen Luftkalken, die nur an der Luft erhärten, und Kalk mit hydraulischen Eigenschaften. Luftkalk wird aus [[Kalkstein]] {{nowrap|(<chem>CaCO3</chem>)}} oder [[Dolomit (Gestein)|Dolomitgestein]] {{nowrap|(<chem>CaCO3 \begin{math}\cdot\end{math} MgCO3</chem>)}} gewonnen. Ein aus Kalkstein hergestellter Kalk wird Weißkalk genannt, ein aus Dolomitgestein hergestellter Dolomitkalk. Natürliche hydraulische Kalke werden aus Kalkmergel hergestellt. Sie enthalten neben der unhydraulischen Base Kalk die sogenannte '''Hydraulefaktoren''' [[Kieselsäuren|Kieselsäure]] {{nowrap|(<chem>SiO2</chem>)}}, [[Aluminiumoxid]] {{nowrap|(<chem>Al2O3</chem>)}} und [[Eisen(III)-oxid|Eisenoxid]] {{nowrap|(<chem>Fe2O3</chem>)}}. Nach dem Abbau der Rohmaterialien werden diese gebrochen und gemahlen. Anschließend wird das Material in einem [[Schachtofen]] bei Temperaturen von 900&nbsp;°C bis 1200&nbsp;°C gebrannt. Beim Brennen zersetzt sich der Kalkstein {{nowrap|(<chem>CaCO3</chem>)}} in [[Kohlenstoffdioxid]] {{nowrap|(<chem>CO2</chem>)}} und [[Calciumoxid]] {{nowrap|(<chem>CaO</chem>)}}, sogenannten Branntkalk. Beim Brennen von mergelhaltigem Kalkstein bilden sich zusätzlich aus dem Calciumoxid und den Hydraulefaktoren sogenannte Klinkermineralien (Tricalciumaluminat, Dicaliumsilicat und Tetracalciumaluminatferrit).
Luftkelk wird aus [[Kalkstein|Kelkstein]] ([[Calciumcarbonat]]) gewonnen, der bei ca. 900&nbsp;°C gebrannt und anschließend gelöscht wird. Beim Brennen entweicht das [[Kohlenstoffdioxid]] und man erhält [[Calciumoxid]] (Branntkelk). Zum Löschen wird dem Calciumoxid Wasser beigegeben, wodurch es sich in [[Calciumhydroxid]] (Löschkelk) umwandelt und dabei große Mengen Wärme abgibt. Dieser Herstellvorgang ist Teil des [[Technischer Kalkkreislauf|technischen Kelkkreislaufes]] – die Wiedererhärtung des Baukalks findet statt, wenn sich das Calciumhydroxid anschließend unter Aufnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Luft und Abgabe von Wasser (siehe „[[Trockenwohnen]]“) zu Calciumcarbonat verbindet.<ref name="Baukalk" />
 
{{Hauptartikel|Technischer Kalkkreislauf}}
== Formen und Benennung des Kelks ==
Branntkelk wurde früher üblicherweise in Brockenform geliefert (Stückkalk) und auf der Baustelle gelöscht, um Kalkbrei zu erhalten, der dann mit Sand vermischt wurde. Teilweise wurde dem Stückkalk zur Mörtelherstellung schon vor dem Löschen Sand beigemengt, was zu besseren Mörteleigenschaften führen soll und wohl die heftige Lösch-Reaktion etwas abmildert.
 
'''Brennprozess (über 900 °C):'''<br />
Die Eigenschaften des gelöschten Kalks verbessern sich mit der Zeitdauer des „Einsumpfens“ (''[[Sumpfkalk]]'', ''Fettkalk''), was wichtig ist, wenn der Kalk nicht zur Herstellung von Mörtel, sondern als Kalkfarbe verwendet werden soll. Eingesummpft wurde früher in Kalkgruben, die vielerorts vorhanden waren. Der Kalkbrei muss während des Einsumpfens immer unter einer Wasserschicht lagern, um nicht mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft zu reagieren. Zur Mörtelherstellung werden heute überwiegend pulverförmige, mit Wasserdampf „trocken“ gelöschte Kalke (''[[Kalkhydrat]]'') verwendet. Je nach Reinheit der Kalke spricht man von ''[[Weißkalk]]'' oder ''[[Graukalk]]'' bzw. ''Schwarzkalk'', letzterer hat Anteile an Kohlenstoffen, was zu besserer Durchhärtung führt. ''Dolomitkalk'' ist aus [[Dolomit (Gestein)|Dolomit]] gebrannt, und zwar Hochweiß, aber [[Magnesiumoxid|magnesiahaltig]].
<chem>CaCO3 -> CaO + CO2</chem>
 
Branntkalk wird als ''ungelöschter Kalk'' in Form von Stückkalk oder Feinkalk verkauft. Er muss vor dem Verarbeiten noch gelöscht werden. Zum Löschen wird dem Calciumoxid Wasser beigegeben, wodurch es sich in [[Calciumhydroxid]] {{nowrap|(<chem>\mathrm{Ca(OH)_2}</chem>)}}, sogenanntes Kalkhydrat (auch Löschkalk), umwandelt und bei der Reaktion große Mengen Wärme abgibt. Wird genau so viel Wasser zugegeben, wie für die Umwandlung [[Stöchiometrie|stöchiometrisch]] nötig ist, spricht man vom Trockenlöschen. Nasslöschen ist hingegen eine Zugabe von mehr Wasser als stöchiometrisch nötig.
Reine Kalkbrände werden ''Luftkalk'' genannt. Sie können nur in feuchter Umgebung unter gleichzeitiger Luftzufuhr erhärten, da das Kohlendioxid aus der Luft mit Wasser Kohlensäure bildet, welche zur ''Carbonatisierung'' des Calciumhydroxids gebraucht wird.
 
'''Löschprozess:'''<br />
Hydraulisch härtende Bindemittel sind meist härter als Luftkalke.
<chem>CaO + H2O -> \begin{math}\mathrm{Ca(OH)_2}\end{math}</chem>
 
Dieser Herstellvorgang ist Teil des technischen Kalkkreislaufes. Die Wiedererhärtung des Baukalks findet statt, wenn sich das Kalkhydrat {{nowrap|(<chem>\mathrm{Ca(OH)_2}</chem>)}} unter Aufnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Luft und Abgabe von Wasser (siehe „[[Trockenwohner|Trockenwohnen]]“) zu Calciumcarbonat (Kalkstein) verbindet.<ref name="Baukalk"/> Damit schließt sich der Kreislauf. Die Auslösung dieser Reaktion benötigt die Anwesenheit von Wasser. Daher kann Kalkhydrat auch in Papiersäcken gelagert werden, ohne zu erhärten.
Mit ''Wasserkalk'' wurden früher schwach hydraulisch härtende Kalke bezeichnet, welche unterhalb von 1250&nbsp;°C aus tonhaltigem Kalkstein (Kalk[[mergel]]) gebrannt wurden. Sie erhärten sowohl durch Carbonatisierung als auch durch [[Hydratation]].<ref>Baustoff-[http://www.imn.htwk-leipzig.de/~stich/Bilder_BI/II.II.pdf Skript] (PDF; 568&nbsp;kB) der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur, Leipzig</ref>
 
'''Erhärtung (vereinfacht):'''<br />
''[[Bindemittel#Baustoffe|Hydraulische Kalke]]'' enthalten zusätzlich zum Calciumhydroxid sogenannte ''Hydraulefaktoren'', etwa [[Silikat]]e (z.&nbsp;B. SiO<sub>2</sub>), [[Aluminate]] (z.&nbsp;B. Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) und [[Eisen#Oxide|Eisenoxide]] (z.&nbsp;B. Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) aus denen sich [[Calciumsilikat]]e und [[Calciumaluminat]]e bilden. Der hydraulische Anteil der Bindemittel kann auch unter Wasser aushärten, da kein Zutritt von Kohlendioxid notwendig ist.<ref>{{Literatur | Autor=Hansjörg Frey| Titel=Bautechnik – Fachkunde Bau| Verlag=Europa-Lehrmittel Verlag| Ort=Haan-Gruiten| Jahr=2003 | ISBN=3-8085-4460-0 | Seiten=85}}</ref>
<chem>\begin{math}\mathrm{Ca(OH)_2}\end{math} + CO2 -> CaCO3 + H2O</chem>
 
=== Abbindevorgang ===
Um ein hydraulisch härtendes Bindemittel zu erhalten, kann Kalk auch mit [[Zement]] oder mit latent hydraulischen Zusätzen wie Ziegelmehl, [[Hüttensand]] und ''[[Puzzolane]]''n (''[[Trasskalk]]e'', [[Vulkanasche]] oder ''[[Flugasche]]'') vermischt werden. Die Herstellungsweise von hydraulischem Baukalk aus Kalkstein und [[Tuff|Vulkanerde]] ist schon seit der Antike bekannt.
{{Siehe auch|Erstarren (Baustoff)}}
Ein Kalkmörtel erhärtet durch [[Karbonatisierung]]. Diese exotherme Reaktion benötigt Wasser, welches zunächst in Form von zugefügtem Anmachwasser und später in Form von Wasserdampf in der Luft vorhanden ist. Das Wasser bildet zusammen mit Kohlendioxid aus der Luft Kohlensäure {{nowrap|(<chem>H2CO3</chem>)}}, die sich an die Kalkbase bindet und dabei Wasser abspaltet. Die Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:
 
<chem>\begin{math}\mathrm{Ca(OH)_2}\end{math} + H2CO3 -> CaCO3 + 2 H2O</chem>
 
Durch das langsame Abbinden von Luftkalkmörtel kann sich eine besondere mikrokristalline Struktur ausbilden. Ein auf stark saugendem Grund aufgetragener oder direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzter Kalkputz kann „[[aufbrennen]]“, das heißt, er trocknet aus, bevor er ausreichend abgebunden hat. Auch härtet Kalk nur bei Temperaturen von über 5&nbsp;°C (Kalkanstriche bei über 10&nbsp;°C) sauber aus und „erfriert“ bei Frost. In beiden Fällen bilden sich lose Kristalle ohne Verbund, so dass der Putz [[Kreiden|kreidet]] oder bröselt. Des Weiteren kann ein Wasserüberschuss im Mörtel verzögernd auf die Reaktion wirken. Ein weiteres Problem entsteht, wenn ein diffusionsdichter Anstrich zu frühzeitig auf die Mörtelschicht aufgetragen wird. Für die Reaktion fehlt dann die Zufuhr von <chem>CO2</chem> und der Vorgang kann zum Erliegen kommen.
 
Wird die <chem>CO2</chem>-Konzentration in der Luft hingegen erhöht, beispielsweise durch die Aufstellung von Koksöfen, so beschleunigt sich die Erhärtung des Kalks. Dazu kommt, dass eine warme Umgebung ebenfalls eine Beschleunigung der Erhärtungsreaktion mit sich zieht.
 
Die Festigkeit von Luftkalkmörteln steigt in den ersten Jahren noch leicht an, weil die Carbonatisierung in der Regel sehr langsam verläuft.
 
Mit den technischen Bezeichnungen der Materialien zeigt sich der [[Technischer Kalkkreislauf|Kalkkreislauf]] in folgender Form:
[[Datei:Kalkkreislauf.svg|mini|zentriert|600px|Der technische Kalkkreislauf]]
{{Absatz}}
 
== Geschichte ==
Die Verwendung von Kalk zur Herstellung von Gebäuden ist seit dem 7.&nbsp;Jahrhundert v.&nbsp;Chr. belegt. Die Römer erhöhten die Festigkeit und Wasserbeständigkeit der Kalkmörtel durch den Zusatz von natürlichen und künstlichen [[Puzzolane]]n, wie etwa [[Schlacke (Metallurgie)|Schlacke]] aus der [[Eisenverhüttung]].<ref name="AiF">B. Joschko, S. Haas, M. Ivanov, D. Klein, S. Kuhnt, B. Middendorf, S.-O. Schmidt: [https://fg-kalk-moertel.de/files/2_2013_Schlussbericht_FL_final.pdf ''Forschungsbericht Nr. 2/13 - Einfluss der Zusammensetzung Formulierter Kalke (FL) auf die Mörteleigenschaften - Bildung eines Korrelationsmodells zur Mischungsoptimierung''], [[Industrielle Gemeinschaftsforschung|IGF]]-Vorhaben AiF 16855 N der Forschungsgemeinschaft/Forschungsvereinigung Kalk und Mörtel e.&nbsp;V. und der [[TU Dortmund]], Februar 2013</ref>
 
== Eigenschaften ==
Luftkalkmörtel sind deutlich elastischer als hydraulische Kalkmörtel sowie Zementmörtel und neigen darum weniger zur Rissbildung und zum flächigen Ablösen vom Untergrund (Schalenbildung), wenn etwa Wärmespannungen oder [[Setzung (Bauwesen)|Setzungen]] auftreten oder der Untergrund abhängig vom Feuchtegehalt quillt oder schwindet.
 
Kalkmörtel sind besser zu verarbeiten und besitzen ein höheres Wasserrückhaltevermögen als Zementmörtel.<ref name="AiF" />
 
Reiner Luftkalkmörtel wurde in der gewerblichen Anwendung weitgehend von Mörteln mit Zusätzen von hydraulischen Kalken, Zement oder Kunstharzen verdrängt, da Luftkalk lange feucht gehalten werden muss, die Festigkeit sich nur sehr langsam entwickelt und der Mörtel nur erhärtet, wenn der Zutritt von Kohlendioxid gewährleistet ist, so dass Mörtel im Inneren von dicken Mauern oft nach Jahren noch nicht abgebunden hat. Außerdem erreichen hydraulische Kalke auch frühzeitiger eine Wetterbeständigkeit.
 
== Formen und Benennung des Kalks ==
Branntkalk wurde früher üblicherweise in Brockenform geliefert (Stückkalk) und auf der Baustelle nass gelöscht, um Kalkbrei zu erhalten, der dann mit Sand vermischt wurde. Teilweise wurde dem Stückkalk zur Mörtelherstellung schon vor dem Löschen Sand beigemengt, was zu besseren Mörteleigenschaften führen sollte und die starke Lösch-Reaktion etwas abmildert.
 
Mit ''Wasserkalk'' wurden früher schwach hydraulische Kalke bezeichnet, welche unterhalb von 1250&nbsp;°C aus tonhaltigem Kalkstein (Kalk[[mergel]]) gebrannt wurden. Sie erhärten sowohl durch Carbonatisierung als auch durch [[Hydratation]].<ref>Baustoff-[https://web.archive.org/web/20170901064103/http://www.imn.htwk-leipzig.de/~stich/Bilder_BI/II.II.pdf Skript] (PDF; 568&nbsp;kB) der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur, Leipzig</ref>
 
''[[Bindemittel#Baustoffe|Hydraulische Kalke]]'' enthalten zusätzlich zum [[Calciumhydroxid]] sogenannte ''Hydraulefaktoren'', etwa [[Silikat]]e (z.&nbsp;B. <chem>SiO2</chem>), [[Aluminate]] (z.&nbsp;B. <chem>Al2O3</chem>) und [[Eisen#Oxide|Eisenoxide]] (z.&nbsp;B. <chem>Fe2O3</chem>), aus denen sich [[Calciumsilikat]]e und [[Calciumaluminat]]e bilden. Der hydraulische Anteil der Bindemittel kann auch unter Wasser aushärten, da kein Zutritt von [[Kohlendioxid]] notwendig ist.<ref>{{Literatur |Autor=Hansjörg Frey |Titel=Bautechnik – Fachkunde Bau |Verlag=Europa-Lehrmittel Verlag |Ort=Haan-Gruiten |Datum=2003 |ISBN=3-8085-4460-0 |Seiten=85}}</ref>
 
Um ein hydraulisch härtendes Bindemittel zu erhalten, kann Kalk auch mit [[Zement]] oder mit latent hydraulischen Zusätzen wie [[Metakaolin]], [[Ziegelmehl (Baustoff)|Ziegelmehl]], [[Hüttensand]] und ''[[Puzzolane]]n'' (''[[Trasskalk]]e'', [[Vulkanasche]] oder ''[[Flugasche]]'') vermischt werden. Die Herstellungsweise von hydraulischem Baukalk aus [[Kalkstein]] und Vulkanerde ([[Tuff]]) ist schon seit der Antike bekannt.
 
=== Sumpfkalk versus Kalkhydrat ===
{{Hauptartikel|Sumpfkalk|Kalkhydrat}}
Der Unterschied zwischen Sumpfkalk und Kalkhydrat ist das verwendete Löschverfahren und der [[Aggregatzustand]]. Kalkhydrat (gelöschter Kalk) wird durch Trockenlöschung mit Wasserdampf hergestellt. Dabei wird nur so viel Wasser verwendet, wie der ungelöschte Kalk aufnehmen kann, sodass das resultierende Kalkhydrat ein Pulver ist. Sumpfkalk hingegen entsteht durch eine Nasslöschung mit [[Stöchiometrie|stöchiometrisch]] überproportional viel Wasser. Das Resultat, der Sumpfkalk, ist eine breiige Masse.
 
Die Eigenschaften (z.&nbsp;B. Plastizität) verbessern sich mit der Zeitdauer des „Einsumpfens“ (Sumpfkalk, Fettkalk), was besonders wichtig ist, wenn der Kalk als Kalkfarbe verwendet werden soll. Zu kurz gelagerter Sumpfkalk kann noch ungelöschte Partikel enthalten, die später nachlöschen. Das ist problematisch, weil mit dem Löschen eine Volumenvergrößerung von circa 70 % einhergeht und die Partikel somit eine sprengende Wirkung entfachen können (Kalktreiben).
 
Traditionell wurde Kalk bis zu drei Jahre vor Gebrauch als Sumpfkalk gelagert. Eingesumpft wurde früher in Kalkgruben, die vielerorts vorhanden waren. Auch auf Baustellen war es üblich, als erstes den Kalk einzusumpfen. Der Kalkbrei muss während des Einsumpfens immer unter einer Wasserschicht lagern, um nicht mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft zu reagieren. Heute soll gelöschter Kalk wenigstens einige Wochen, besser aber Monate einsumpfen. Die Vorgaben des Herstellers zur Mindesteinsumpfdauer sind einzuhalten.
 
Bei trocken gelöschtem Kalkhydrat in Pulverform hingegen genügt eine eintägige Lagerung unter Wasser. Danach tritt offenbar keine weitere Veränderung mehr ein.<ref>''Kalkmörtel'', von Elert, K.; Cazalla, O.; Rodriguez. C.; Hansen, E.; Sebastian, E.; Quelle: Restauro, 2002. {{ISSN|0933-4017}}</ref>
 
Zur Mörtelherstellung werden heute überwiegend pulverförmige, mit Wasserdampf in Löschtrommeln „trocken“ gelöschte Kalke (Kalkhydrat) verwendet. Nassgelöschter Sumpfkalk wird in Ausnahmen für Putze oder Anstriche eingesetzt.
 
=== {{Anker|Nomenklatur}}Nomenklatur nach DIN ===
In Deutschland wird gemäß der ''Kalknorm'' [[Normenliste DIN 1 bis DIN 499|DIN EN 459-1]] (altezuvor DIN 1060) bei den acht genormten Baukalken grundsätzlich zwischen ''Luftkalk'' und ''hydraulischem Kalk'' unterschieden.mit Luftkalkehydraulischen werden weiterhinEigenschaften unterschieden in ''Weißkalk'' (Kurzzeichen CL) und ''Dolomitkalk'' (Kurzzeichen DL).
 
Luftkalke werden weiterhin unterschieden in [[Weißkalk]] (Kurzzeichen CL) und Dolomitkalk (Kurzzeichen DL). In der normgerechten Bezeichnung eines Luftkalks folgt auf das Kurzzeichen eine Zahl. Bei Weißkalk gibt diese Zahl den Gesamtgehalt an [[Calciumoxid]] (CaO) und [[Magnesiumoxid]] (MgO) an. In der Norm gibt es die Weißkalke CL&nbsp;90, CL&nbsp;80 und CL&nbsp;70. Darüber hinaus gibt es eine Klassifizierung nach ihrer Lieferform als ungelöschte Kalke (Q), Kalkhydrate (S), Kalkteig (S&nbsp;PL) oder Kalkmilch (S&nbsp;ML). Von Dolomitkalk gibt es die Arten {{nowrap|DL 90-30}}, {{nowrap|DL 90-5}}, {{nowrap|DL 85-30}}, {{nowrap|DL 80-5}}. Wie beim Weißkalk gibt die erste Zahl den Gesamtgehalt an CaO und MgO an. Die zweite Zahl gibt den Mindestgehalt an Magnesiumoxid (MgO) an. Ferner wird Dolomitkalk nach Lieferform in ungelöschten Kalk (Q) oder Kalkhydrat (S) klassifiziert. Halbgelöschtes Dolomitkalkhydrat wird als (S1) klassifiziert.
Entsprechend der [[DIN]] wird wie folgt unterschieden:
 
Die Gruppe der Kalke mit hydraulischen Eigenschaften umfasst laut Norm den hydraulischen Kalk (Kurzzeichen HL), den [[#NHL|natürlich hydraulischen Kalk]] (Kurzzeichen NHL) und den [[#Formulierter Kalk|formulierten Kalk]] (Kurzzeichen FL). Die Zahl in der Kurzbezeichnung des Kalks gibt die Mindestdruckfestigkeit in N/mm² an. Es wird unterschieden zwischen den Druckfestigkeitsklassen 2&nbsp;N/mm², 3,5&nbsp;N/mm² und 5&nbsp;N/mm².
{| class="wikitable" style="text-align:center;"
 
|- class="hintergrundfarbe5"
Bei formuliertem Kalk ist zusätzlich der Massenanteil an verfügbarem Kalk als [[Calciumhydroxid|<chem>\mathrm{Ca(OH)_2}</chem>]] relevant und wird mit den Buchstaben A (40–80 M%), B (25–50 M%) oder C (15–40 M%) gekennzeichnet. Da es sich bei formuliertem Kalk um keine festgelegte Mischung aus verschiedenen Baukalken mit hydraulischen und/oder puzzolanischen Zusätzen handelt, wird die Zusammensetzung entsprechend der Norm DIN&nbsp;EN 459-1 (Anhang&nbsp;D) angegeben.
! Benennung !! Kurzbezeichnung !! Bemerkung
 
Entsprechend der [[DIN]] wird wie folgt unterschieden:
{| class="wikitable"
|+
!Gruppe
!Sorten
!Kurzbezeichnung
!Handelsform
|Beispiele und alternative Bezeichnungen
|Erstarrungszeitraum
|-
| rowspan="7" |[[Luftkalk]]
| Weißkalk 90 || CL 90 || <small>Gehalt an 90 % Calciumhydroxid</small>
| rowspan="4" |Weißkalk (CL)
| rowspan="4" |CL 90<br />CL 80<br />CL 70
|[[Calciumoxid|Ungelöschter Kalk]] (Q)
|Branntkalk
| rowspan="9" |<!-- leer -->
|-
|[[Kalkhydrat]] (S)
| Weißkalk 80 || CL 80 || <small>Gehalt an 80 % Calciumhydroxid</small>
|Weißkalkhydrat
|-
|Kalkteig (S PL)
| Weißkalk 70 || CL 70 || <small>Gehalt an 70 % Calciumhydroxid</small>
|[[Sumpfkalk]]
|-
|Kalkmilch (S ML)
| Dolomitkalk 85 || DL 85 || <small>Gehalt an 85 % Calciummagnesiumcarbonat</small>
| rowspan="4" |<!-- leer -->
|-
| rowspan="3" |Dolomitkalk (DL)
| Dolomitkalk 80 || DL 80 || <small>Gehalt an 80 % Calciummagnesiumcarbonat</small>
| rowspan="3" |DL 90-30<br />DL 90-5<br />DL 85-30<br />DL 80-5
|[[Calciumoxid|Ungelöschter Kalk]] (Q)
|-
|Halbgelöscht (S1)
| Hydraulischer Kalk 2 || HL 2 || <small>Druckfestigkeit von 2 N/mm²</small>
|-
|Kalkhydrat (S)
| Hydraulischer Kalk 3,5 || HL 3,5 || <small>Druckfestigkeit von 3,5 N/mm²</small>
|-
| rowspan="5" |Kalk mit hydraulischen<br />Eigenschaften
| Hydraulischer Kalk 5 || HL 5 || <small>Druckfestigkeit von 5 N/mm²</small>
|Hydraulischer Kalk (HL)
|HL 2<br />HL 3,5<br />HL 5
| rowspan="5" |wird nicht<br />nach Handelsform<br />unterschieden
|z.&nbsp;B. [[Traßkalk]]
|-
|[[#NHL|Natürlich hydraulischer Kalk]] (NHL)
|NHL 2<br />NHL 3,5<br />NHL 5
| <!-- leer -->
|-
| rowspan="3" |[[#Formulierter Kalk|Formulierter Kalk]] (FL)
|FL A 2<br />FL B 2<br />FL C 2
| <!-- leer -->
|1–40 Stunden
|-
|FL A 3,5<br />FL B 3,5<br />FL C 3,5
| <!-- leer -->
|1–30 Stunden
|-
|FL A 5<br />FL B 5<br />FL C 5
| <!-- leer -->
|1–15 Stunden
|}
 
=== {{Anker|NHL}} Natürlich hydraulischer Kalk (NHL) ===
Zu den hydraulischen Kalken (Kurzzeichen HL) kommt noch die Untergruppe der ''natürlichen hydraulischen Kalke'' (Kurzzeichen NHL, engl. ''natural hydraulic lime'') hinzu. Im Fall einer Beimengung des hydraulischen Stoffes Puzzolan erhält das Material die Bezeichnung ''natürlicher hydraulischer Kalk mit puzzolanischen Zusätzen'' (Kurzzeichen NHL-Z).
Natürlicher hydraulischer Kalk (NHL) wird aus [[Mergel]] (Gemisch von Kalk und Ton) oder kieselsäurehaltigem Kalkstein bei Temperaturen von 1000&nbsp;°C bis 1200&nbsp;°C gebrannt. (Zur Herstellung von [[Zementklinker]] wird Mergel demgegenüber bis zur Sintertemperatur von 1400 bis 1450&nbsp;°C erhitzt.)
 
Beim Brennen finden verschiedene Oberflächenreaktionen bzw. Festkörperreaktionen zwischen den fein gemahlenen Bestandteilen Kalkstein {{nowrap|(<chem>CaCO3</chem>)}} bzw. [[Branntkalk]] {{nowrap|(<chem>CaO</chem>)}}, [[Siliciumdioxid]] {{nowrap|(<chem>SiO2</chem>)}} und [[Aluminiumoxid]] {{nowrap|(<chem>Al2O3</chem>)}} statt:<br />
== Sumpfkalk versus Kalkhydrat ==
<chem>CaCO3 -> CaO + CO2</chem>,<br />
Traditionell wurde Kalk bis zu drei Jahre vor Gebrauch als Sumpfkalk gelagert. Heute soll gelöschter Kalk wenigstens einige Wochen, besser aber Monate einsumpfen. Zu kurz gelagerter Sumpfkalk kann noch ungelöschte Partikel enthalten, welche sich bei der Verarbeitung zu Putzmörtel oder Kalkfarbe bemerkbar machen.
<chem>2 CaO + SiO2 -> 2 CaO \begin{math}\cdot\end{math} SiO2</chem> ([[Dicalciumsilikat]]) und<br />
<chem>3 CaO + 2 Al2O3 -> 3 CaO \begin{math}\cdot\end{math} 2 Al2O3</chem> ([[Tricalciumaluminat]]).
 
[[Calciumsilikat]] und [[Calciumaluminat]] sind kalkübersättigte Mineralien, die als ''hydraulische Komponenten'' bezeichnet werden, da sie ebenso wie [[Zement]] und andere ''hydraulische Bindemittel'' mit Wasser [[Hydratation|hydratisieren]]. Die Reaktion zu [[kristallwasser]]&shy;haltigen [[Hydrate]]n kann unter Luftabschluss unter Wasser ablaufen. Der verbleibende <chem>CaO</chem>-Anteil, der nicht durch Beteiligung an den Festkörperreaktionen verbraucht wurde, bindet wie gewöhnlicher Luftkalk unter Aufnahme von [[Kohlendioxid]] ab.
Durch das Einsumpfen verbessert sich die Plastizität des Kalkbreis. Ursächlich hierfür ist wohl die veränderte Morphologie und die Größe der Calciumhydroxid-Kristalle.
 
Der Rohstoff zur Herstellung von natürlich hydraulischem Kalk enthält gewöhnlich einen Anteil von 10 % bis 30 % an Ton oder reaktionsfähigen kieselsauren Bestandteilen. Beim Brennen reagieren jeweils 6&nbsp;Teile Kalk mit 4&nbsp;Teilen Ton.<ref>K. Ch. Thienel: [https://www.unibw.de/werkstoffe/lehre/bachelorstudium/skripte-werkstoffe/chemie-und-eigenschaften-anorganischer-baustoffe-und-bindemittel.pdf/download ''Bauchemie und Werkstoffe des Bauwesens - Chemie und Eigenschaften mineralischer Baustoffe und Bindemittel''], Kapitel 4.4.3.1 ''Natürlicher Hydraulischer Kalk'', Seite 23. Institut für Werkstoffe des Bauwesens, [[Universität der Bundeswehr München]]. In: unibw.de</ref>
Bei trocken gelöschtem Kalkhydrat in Pulverform hingegen genügt eine eintägige Lagerung unter Wasser. Danach tritt offenbar keine weitere Veränderung mehr ein.<ref>''Kalkmörtel'', von Elert, K.; Cazalla, O.; Rodriguez. C.; Hansen, E.; Sebastian, E.; Quelle: Restauro, 2002. {{ISSN|0933-4017}}</ref>
 
=== Formulierter Kalk ===
Ein Chemiebuch erklärt die Vorgänge so:
Als „formulierter Kalk“ werden in der EN&nbsp;459-1 Baukalke bezeichnet, denen zusätzliche Bestandteile beigemischt werden. Hauptsächlich sind dies anorganisch-mineralische Komponenten, die überwiegend hydraulisch abbinden, aber auch [[Füllstoff]]e und organische Zusatzmittel werden in der Norm genannt. Die Norm regelt den Gehalt an verfügbarem Kalk und die Festigkeiten nach 7 bzw. 28&nbsp;Tagen, gibt ansonsten aber keine Mischungsverhältnisse vor.<ref name="AiF" />
Beim Ablöschen von Branntkalksteinen mit Wasser entsteht Kalziumhydroxid, welches in Form eines Hydrogels vorliegt, weswegen wesentlich mehr Wasser zum Löschen benötigt wird, als sich aus dem stöchiometrischen Verhältnis ergibt. Dieses Hydrogel bewirkt, dass das Hydroxid wesentlich reaktiver ist, als das kristalline Hydroxid, was durch Eindampfen von Kalkwasser entsteht. Das gleiche Hydroxid entsteht wohl auch beim Löschen von Branntkalk mit Wasserdampf zwecks Herstellung von Weißkalkhydrat.
 
Im Gegensatz zur Bindemittelklasse der Hydraulischen Kalke (HL) sind die Bestandteile des Formulierten Kalks (FL) durch die Hersteller zu deklarieren. Hauptbestandteile können sein Baukalk (CL und NHL), [[Zement]]e (CEM&nbsp;I, CEM&nbsp;II; CEM&nbsp;III) nach EN&nbsp;197-1, Portland[[zementklinker]], natürliches oder natürliches getempertes [[Puzzolan]], [[Kalkstein]] (L oder LL) und [[Hüttensand]]. Nebenbestandteile können sein Portlandzementklinker, natürliches oder natürliches getempertes Puzzolan, Kalkstein (L oder LL), Hüttensand, [[Calciumsulfat]] und [[Siliciumdioxid|Silicastaub]] (alle nach EN&nbsp;197-1).<ref name="AiF" />
Weißkalkhydrat bildet durch vorheriges Einweichen kein Hydrogel, aber die Aufschlämmung wird verbessert.
 
Einzelne Nebenbestandteile sind ab einem Massenanteil von 5 % anzugeben oder wenn der Massenanteil aller Nebenbestandteile zusammengenommen 10 % übersteigt. Organische Zusätze sind ab einem Massenanteil von 0,2 % mit Anteil und Bezeichnung anzugeben. Mineralische Zusätze (in Form von Eisen- oder Zinnverbindungen) sind ab einem Massenanteil von 1 % anzugeben.<ref name="AiF" />
== Verwendung ==
=== Abbindevorgang ===
Beim Luftkalkmörtel ist ein langsames Abbinden von besonderer Bedeutung, damit sich eine saubere mikrokristalline Struktur ausbilden kann. Ein auf stark saugendem Grund aufgetragener oder direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzter Kalkputz kann „[[aufbrennen]]“, d.&nbsp;h., er trocknet aus, bevor er ausreichend abgebunden hat. Auch härtet Kalk nur bei Temperaturen von über 4&nbsp;°C sauber aus und „erfriert“ bei Frost. In beiden Fällen bilden sich lose Kristalle ohne Verbund, so dass der Putz [[Kreiden|kreidet]] oder bröselt. Luftkalkmörtel ist elastischer als andere Mörtel und kann leichte Bewegungen im Untergrund, die beispielsweise durch Wärmespannungen, durch das Quellen und Schwinden bei Nässeeinwirkung oder Setzungserscheinungen hervorgerufen werden, bis zu einem gewissen Grad ausgleichen, ohne zu reißen. Die Festigkeit von Luftkalkmörteln steigt in den ersten Jahren noch leicht an. Da Kalk geringfügig in Wasser löslich ist, lagert sich das Bindemittel in von Regen beaufschlagten Putzfassaden langsam um, so dass feine Risse im Putz über lange Zeiträume hinweg wieder „zuwachsen“ können. Reiner Luftkalkmörtel wurde in der gewerblichen Anwendung weitgehend von Mörteln mit Zusätzen von hydraulischen Kalken, Zement oder Kunstharzen verdrängt, da Luftkalk lange feucht gehalten werden muss, die Festigkeit sich nur sehr langsam entwickelt und der Mörtel nur erhärtet, wenn der Zutritt von Kohlendioxid gewährleistet ist, so dass Mörtel im Inneren von dicken Mauern oft nach Jahren noch nicht abgebunden hat.
 
Der Massenanteil an verfügbarem Kalk (als <chem>\mathrm{Ca(OH)_2}</chem>, nach EN&nbsp;59-2:2010, 5.&nbsp;8) liegt bei FL&nbsp;A zwischen 40 und 80 %, bei FL&nbsp;B zwischen 25 und 50 % und bei FL&nbsp;C zwischen 15 und 40 %. Der Massenanteil an [[Schwefeltrioxid|<chem>SO3</chem>]] im wasserfreien und kristallwasserfreien Produkt liegt jeweils bei unter 2 %. Der Mindestgehalt an „verfügbarem Kalk (A.L)“ liegt mit 15 % also deutlich höher als in Hydraulischen Kalken (4 %).<ref name="AiF" />
Mit den technischen Bezeichnungen der Materialien zeigt sich der Kalkkreislauf in folgender Form:<br />
 
[[Datei:Kalkkreislauf.svg|miniatur|zentriert|500px|Der technische Kalkkreislauf]]
Bindemittelmischungen dieser Art waren bis zur Einführung der EN&nbsp;459 überwiegend nur in Frankreich und Italien erhältlich und bieten die Möglichkeit, Bindemittel mit geringerem CO<sub>2</sub>-Fußabdruck einzusetzen.<ref name="AiF" />
{{Absatz}}
 
== Verwendung ==
{{Hauptartikel|Kalkanwendungen}}
 
=== Baukalkprodukte ===
[[Sumpfkalk|Eingesumpfter Kalkbrei]] oder pulverförmiges [[Weißkalkhydrat]] werden durch Zugabe von Wasser zu KalkschlämmeKalkschlämmen oder weiter zur ''[[Kalkmilch]]'' verdünnt,. welcheDiese werden als ''[[Kalkfarbe]]'' zumoder ''Weißeln''Kalktünche bzw.mit ''Kalken''desinfizierender vonWirkung Wändenauf verwendetWände werdenund Decken aufgetragen.
 
Aus einer Mischung von Baukalken, Wasser und [[Gesteinskörnung]]en wie Sand und Kies werden [[Kalkputz]] und [[Kalkmörtel]] hergestellt. Kalkmörtel ist einer der ältesten bekannten Baustoffe. Der Kalk wirkt hier als [[Bindemittel]] zwischen den Sandkörnern, die als Füllstoff dienen und die Druckfestigkeit erhöhen. Kalkmörtel können sowohl als Mauermörtel sowie als Putzmörtel eingesetzt werden.
 
Über die Jahrhunderte haben sich viele spezielle Anwendungen von Kalkmörteln herausgebildet, die regional teilweise variieren, siehe etwa [[Kalkpresstechnik]], [[Marmorino]] und [[Stucco lustro]]. In Verbindung mit Natron- und [[Schmierseife]] wird gelöschter [[Muschelkalk]] zu [[Tadelakt]] verarbeitet, einem [[Hydrophobie|hydrophoben]] Kalkputz für [[Nassraum|Nassräume]].
 
Luftkalk und [[Quarzsand]] oder [[Quarzmehl]] sind die Rohstoffe zur Herstellung von [[Kalksandstein]] und [[Porenbeton]]. Kalk wird auch für Bodenverbesserungsmaßnahmen genutzt.<!-- [[Brechsand]] aus Kalkstein ist weniger druckfest als Quarzsand, doch kristallisiert der Kalk direkt an der Zuschlagoberfläche aus und verklebt nicht nur mechanisch mit dem Zuschlag. --><!-- << Hat dies einen Einfluß auf die Eigenschaften des des typischerweise ohnehin wenig druckfesten Kalkmörtels? Eine Quellenangabe wäre schön. -->
Gibt man zum Fettkalk, Kalkhydrat oder Hydraulkalk [[Sand]] und gegebenenfalls [[Kies]] ([[Gesteinskörnung]]), erhält man [[Kalkmörtel]], einen der ältesten [[Baustoff]]e überhaupt. <br>
Löschkalk [[Bindemittel|verbindet]] die Sandkörner und festigt die Masse. Sand erhöht die Druckfestigkeit, verhindert das Reißen des Mörtels und reduziert die Menge des benötigten Kalks. <!-- [[Brechsand]] aus Kalkstein ist weniger druckfest als Quarzsand, doch kristallisiert der Kalk direkt an der Zuschlagoberfläche aus und verklebt nicht nur mechanisch mit dem Zuschlag. << Dies sollte auf die Eigenschaften des typischerweise wenig druckfesten Kalkmörtels keinen wirklichen Einfluß haben. Anderes wäre nachzweisen. -->
 
== Normen und Standards ==
* DIN VENEN 459-1 – Baukalk
* DIN 1060 -1
 
== Einzelnachweise ==
<references />
 
[[Kategorie:Bindemittel für Feststoffe]]