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Zementrohstoffe

Verbreitungsgebiete: Schwäbische Alb, Muschelkalk-Landschaften (Gäulandschaften)

Erdgeschichtliche Einordnung: Unterer und Oberer Muschelkalk (mu, mo); Unter- und Oberjura (ju, jo)

(Hinweis: Die Rohstoffkartierung liegt noch nicht landesweit vor. Der Bearbeitungsstand der Kartierung lässt sich in der Karte über das Symbol "Themenebenen" links oben einblenden.)

Kartenausschnitt
Kartenausschnitt

Lagerstättenkörper, Gestein

Bankkalke und Mergel auflagernd auf Massenkalk.
Bankkalke und Mergel auflagernd auf Massenkalk.

Verschiedene geologische Formationen enthalten bedeutende Zementrohstofflagerstätten:

1) Unterer und Oberer Muschelkalk im Oberrheingraben, im Kraichgau und entlang des Neckars und seinen Nebenflüssen; der meist zu hohe Kalkgehalt dieser geschichteten Kalksteinvorkommen im Muschelkalk erfordert i. d. R. die Zugabe von Tonen oder Lehmen. Günstig erweisen sich daher solche geologische Standorte, wo die Gesteine des Muschelkalks von Löss und Lösslehm überdeckt sind und zudem lehmerfüllte Karstschlotten enthalten, wie z. B. im Walzbachtal bei Wössingen. Die Zementwerke bei Heidelberg und Leimen bauen mergelige Kalksteine des Unteren und Oberen Muschelkalks ab.

2) Die als „Ölschiefer“ oder „Posidonienschiefer“ (Lias epsilon) bekannten und traditionell auch als Energierohstoffe bezeichneten Schwarzschiefer des Unter- oder Schwarzjuras werden bei Dotternhausen und Dormettingen als Zementrohstoffe abgebaut. Es handelt sich um bituminöse Mergelsteine mit Einschaltungen von Kalksteinbänken. Trotz ihrer vergleichsweise geringen Mächtigkeit sind sie wegen ihrer günstigen Zusammensetzung und des energetischen Inhalts (Kohlenwasserstoffe) gut geeignet. Der Ausbiss des Rohstoffs erstreckt sich am Fuße der Schwäbischen Alb als Band von einigen Kilometern Breite von Schömberg im Südwesten bis Bisingen im Nordosten.

Petrographie

Abbauwand mit Schichten der Mergelstetten-Formation.
Abbauwand mit Schichten der Mergelstetten-Formation

Als Zement wird in der Bauindustrie ein feingemahlenes, hydraulisches Bindemittel für Mörtel oder Beton bezeichnet, das im Wesentlichen aus Verbindungen von Calciumoxid (CaO) mit Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3) und Eisenoxid (Fe2O3) besteht. Von herausragender Bedeutung für die Bauindustrie ist der sog. Portlandzement. Er besteht im Mittel aus: CaO 66,5 %, SiO2 21,5 %, Al2O3 5,5 %, Fe2O3 2,5 %. Die durch Brennen erzeugten Zementteilchen (Zementklinker), vorrangig Calciumsilikate und -aluminate, bilden bei Zugabe von Wasser Hydrate, die durch Gelbildung die Verfestigung des Zements bewirken. Der Zementrohstoff soll in seiner chemischen Zusammensetzung möglichst nahe an die o. g. Werte herankommen. Die Kalkmergelsteine der Zementmergel-Formation von Ulm zeigen schichtweise Wechsel im der Zusammensetzung: 8–15 Gew.‑% SiO2, 2–8 % Al2O3, 1,4–7 % Fe2O3, 33–49 % CaO, 0,5–2,5 % MgO. Durch Mischen dieser Gesteine kann ein fast idealer Zementrohstoff erzeugt werden, dem lediglich noch Quarzsand und etwas Ton zugegeben werden muss. Die chemische Zusammensetzung des Posidonienschiefers hingegen liegt im Mittel bei 25 Gew.‑% SiO2, 9 % Al2O3, 4,5 % Fe2O3, 26 % CaO, 2 % MgO, 5,9 % SO3 und 9 % Kohlenwasserstoffen, was zeigt, dass besonders Kalkstein zur Mischung zugegeben werden muss; im nahen Stbr. Plettenberg werden mergelige Kalksteine der Wohlgeschichtete-Kalke-Formation abgebaut und im Werk zugemischt.

Übersicht über einen Teil des Steinbruchs Allmendingen.
Übersicht über einen Teil des Steinbruchs Allmendingen
Abbau von Kalksteinen und Kalkmergelsteinen.
Abbau von Kalksteinen und Kalkmergelsteinen

Verwendung: Erzeugt werden folgende Zementarten:

1) Portlandzement (aus Portlandzementklinker, der bei ca. 1400 °C bis zum Sintern gebrannt wird; wichtigste Komponenten sind Di- und Tricalciumsilicate, Calcium­aluminatferrit, Tricalciumaluminat, freies CaO und MgO); Portlandzement wird aus Kalk und Ton erzeugt, wobei der Anteil an Kalk etwa doppelt so hoch sein soll wie die Summe aus Kieselsäure, Tonerde und Eisenoxid.
2) Portlandkompositzemente: Klinker und 6–35 M-% anderer Bestandteile wie Hüttensand, Trass, ge­brannter Ölschiefer, Flugasche und Kalkstein
3) Hochofenzement
4) Puzzolanzement
5) Kompositzement. Zement wird vor allem für die Erzeugung von Beton verwendet.
Unter Beton versteht man einen künstlichen Stein, der aus Zement, Wasser und Zuschlagstoffen wie Sand, Kies und Splitt erzeugt wird. Portlandzemente und Portland-Kompositzemente stellen Bindemittel dar, die zusammen mit Zusatzstoffen und Zusatzmitteln unter Verwendung von Wasser zu Betonen mit unterschiedlichen Einsatzbereichen sowie zu Mörteln und Estrichen verarbeitet werden.

  • Hellere Kalksteinbänke sind gut im Ölschiefer zu erkennen
  • Bankkalke und Mergel auflagernd auf Massenkalk
  • Übersicht über einen Teil des Steinbruchs Allmendingen
  • Abbauwand mit Schichten der Mergelstetten-Formation
  • Bituminöse Tonsteine mit Kalksteinbänken
  • Abbau von Kalksteinen und Kalkmergelsteinen

Literatur

  • Börner, A., Bornhöft, E., Häfner, F., Hug-Diegel, N., Kleeberg, K., Mandl, J., Nestler, A., Poschlod, K., Röhling, S., Rosenberg, F., Schäfer, I., Stedingk, K., Thum, H., Werner, W. & Wetzel, E. (2012). Steine- und Erden-Rohstoffe in der Bundesrepublik Deutschland. Geologisches Jahrbuch, Sonderhefte, SD 10, 356 S., Hannover, (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe und Staatliche Dienste).
  • LGRB (2001). Blatt L7724/L7726 Ulm/Neu-Ulm, mit Erläuterungen. – Karte der mineralischen Rohstoffe von Baden-Württemberg 1 : 50 000, 116 S., 2 Abb., 14 Tab., 1 Kt., Freiburg i. Br. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg). [Bearbeiter: Bock, H., m. Beitr. v. Kimmig, B., Werner, W. & Szenkler, C.]
  • Verein Deutscher Zementwerke e. V., Düsseldorf (2000). Zement-Taschenbuch 2000. 49, 779 S., Wiesbaden (Bau und Technik).
  • Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (2006). Rohstoffbericht Baden-Württemberg 2006 – Gewinnung, Verbrauch und Sicherung von mineralischen Rohstoffen – Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (Hrsg.). LGRB-Informationen, 18, S. 1–202.
  • Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (2013). Rohstoffbericht Baden-Württemberg 2012/2013: Bedarf, Gewinnung und Sicherung von mineralischen Rohstoffen – Dritter Landesrohstoffbericht – Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (Hrsg.). LGRB-Informationen, 27, S. 1–204.