Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Online-Felduntersuchungsmethode zur Qualitätsbestimmung von magmatischen Gesteinen

In Deutschland werden jährlich ca. 210 Mio. t Naturstein für die Bauwirtschaft gewonnen. Dabei nehmen die magmatischen Gesteine aufgrund ihrer sehr guten Eigenschaften eine zentrale Stellung ein. Eine Ausnahme bilden Teile dieser Gesteinsarten, die ihre Festigkeit bzw. Gefügebeständigkeit nach ihrer Verwendung in kurzer Zeit verlieren. Dieser Qualitätsmangel kann nicht im Voraus bestimmt werden. Hinzu kommt, dass dieses Problem häufig unregelmäßig in einer Lagerstätte auftritt. Hieraus resultiert ein erhebliches Problem bei der Qualitätssicherung. Reklamationen kommen permanent vor. Die negativen wirtschaftlichen Folgen sind erheblich. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer einfachen und schnellen qualitativen Methode zur Früherkennung der Gefügebeständigkeit dieser Natursteine. Dieses Ziel soll durch Messungen am Bohrklein der Sprengbohrungen direkt im Feld erreicht werden. Die wissenschaftliche Arbeitshypothese basiert auf der Nutzbarmachung der sog. Alteration bzw. mineralogischen Veränderung des Gesteins durch hydrothermale Wässer (postmagmatisch) oder Sickerwässer/Laugung (supergen). Die hierdurch bedingte Oxidation von akzessorischem Magnetit und Erhöhung von Kristallwasser wird als messbare und reproduzierbare Größe gewählt. Die Messung der magnetischen Suszeptibilität mit einem Handmessgerät soll die Bestimmung der Gefügebeständigkeit der Gesteine einfach und ohne großen Personalaufwand ermöglichen. Der Lösungsweg wird durch detaillierte Felduntersuchung, Probenahme aus diversen Lagerstätten, geochemische und mineralogische Laborarbeiten, normgerechte Messung sowie eine wissenschaftliche Analyse und Dokumentation beschritten. Die Ergebnisse nutzen den KMU vielfältig durch Steigerung der Produktqualität, Vermeidung von Reklamationen, Optimierung des QM-Systems, Reduzierung des Laboraufwands und effizientere, nachhaltige Lagerstättennutzung. Der Ergebnistransfer erfolgt in vielfältiger Art, auch in Form eines Videos für Online-Schulungen.

Ergebniszusammenfassung:

Die Ergebnisse bestätigen den Zusammenhang zwischen der Gefügebeständigkeit von magmatischen Gesteinen und dem geochemischen Prozess der Alteration. Es wurde nachgewiesen, dass der Wert der magnetischen Suszeptibilität und der flüchtigen Bestandteile des Gesteins mit der Zerfallsintensität der magmatischen Gesteine korrelieren. Chemisch veränderte Gesteine (alterierte) haben einen erhöhten Anteil an flüchtigen Bestandteilen und einen reduzierten Anteil an Magnetit. Beide Werte sind Indikatoren, die zum Nachweis der Gefügebeständigkeit herangezogen werden können. Der Nachweis, dass diese Werte auch anhand der Messung des Bohrmehls zum Nachweis herangezogen werden können, verschafft dem Verfahren ein wesentliches Potential für die praktische Anwendung. Wie im Vorhaben vorgesehen, kann die Zerfallsneigung des Gesteins an der Bohrstelle direkt mit einem Handmessgerät bestimmt werden. Mittlerweile nutzen drei Betriebe das entwickelte Verfahren.

Im Rahmen des Projektes wurde gezeigt, dass dieses Verfahren in der jetzigen Entwicklung nur für eine bestimmte Gruppe von magmatischen Gesteinen genutzt werden kann. Speziell für Basalite kann das Verfahren in dem jetzigen Stadium nicht angewendet werden. Es liegt nahe, dass Basalite einem anderen Alterations-Typ unterliegen können. Durch weitere Forschungsarbeit sollte dieser Bereich entsprechend untersucht und damit die Anwendung erweitert werden.