Original paper

Gesteinstechnische Eigenschaften ausgewählter Bausandsteine

[Rock physical properties of selected sandstones.]

Koch, Andreas; Siegesmund, Siegfried

Kurzfassung

Sandsteine werden als Bausandsteine vielfach zu konstruktiven und dekorativen Zwecken verwendet. Bei ihrer Verbauung bleiben Gefügeanisotropien mit ihrem Einfluss auf die Richtungsabhängigkeit gesteinsphysikalischer Kennwerte häufig unberücksichtigt. Um diesen Einfluss näher zu charakterisieren, wurde an sechs verschiedenen Bausandsteinen der Zusammenhang zwischen gefügekundlichen Eigenschaften und gesteinsphysikalischen Kennwerten an bruchfrischen sowie an verwitterten Proben näher untersucht. Die gesteinstechnischen Eigenschaften der untersuchten Sandsteine werden durch das Gefüge (z.B. Porosität, Vernetzung des Porenraums, Matrixanteil, Kornregelung, Kornbindung) kontrolliert. Gefügeanisotropien sind dabei die Hauptursache für die Richtungsabhängigkeit gesteinsphysikalischer Kennwerte (Spaltzugfestigkeit, Ultraschallgeschwindigkeit, Permeabilität, kapillare Wasseraufnahme). Das Porenraumgefüge (Porosität, mittlerer Porenradius) beeinflusst stark die Kennwerte Permabilität und w-Wert. Die Gesamtkorrelation zwischen dem Korngefüge und gesteinsphysikalischen Eigenschaften (Spaltzugfestigkeit, Ultraschallgeschwindigkeit) ist nur schwach ausgeprägt. Einzelne Gefügeparameter der jeweiligen Sandsteine wirken hier unterschiedlich stark, wodurch eine Korrelation über lithologisch unterschiedliche Sandsteine hinweg erschwert wird. Die Unterschiede im Gefüge bruchfrischer und verwitterter Parallelproben und damit die Variationsbreite gesteinsphysikalischer Kennwerte innerhalb eines Sandsteins sind deutlich ausgeprägt. Deshalb sind lithologiespezifische Homogenitätsbereiche beim Vergleich zwischen bruchfrischen und verwitterten Proben zu berücksichtigen.

Abstract

Sandstones are often used as building stones for constructive and decorative matters. However, fabric anisotropy and its influence on directional dependence of petrophysical parameters is frequently unconsidered. To specify this influence the correlation between fabric properties and petrophysical parameters was investigated on six different sandstones on fresh and weathered samples, respectively. The petrophysical properties of the investigated sandstones are controlled by their fabric (e.g. porosity, pore space network, portion of matrix, grain orientation, microstructure). Fabric anisotropies are here the main controlling factor for the directional dependence of petrophysical properties (tensile strength, ultrasonic velocity, permeability, capillary water absorption). The pore space clearly controls the parameters permeability and w-value. The total correlation between grain fabric and petrophysical properties (tensile strength, ultrasonic velocity) is weak. Single fabric parameters take variably effect, which leads to a difficult correlation for lithologically different sandstones. The differences in the fabric of comparable fresh and weathered samples and, thus, the range of variation of petrophysical parameters is obvious. Hence lithology-specific areas of homogenity should be considered by comparing fresh and weathered samples.

Keywords

sandstonesconstruction materialspetrofabricsanisotropyporositypermeabilitymechanical properties