Luftkalk und hydraulischer Kalk: Erhärtungsmechanismen, DIN EN 459-1 und Anwendung im Bestandsmauerwerk

Baukalke zählen zu den ältesten Bindemitteln der Menschheit und spielen nach wie vor eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Mörtel und Putz. Die europäische Norm DIN EN 459-1 („Baukalk") unterscheidet zwei grundlegende Arten: Luftkalk und hydraulischen Kalk. Während Luftkalk ausschließlich unter Luftzufuhr erhärtet, kann hydraulischer Kalk auch ohne Luftkontakt aushärten – sogar unter Wasser. Diese unterschiedlichen Erhärtungsmechanismen bestimmen maßgeblich, welcher Kalk für welche Anwendung geeignet ist.

Wie erhärtet Luftkalk?

Luftkalke sind nichthydraulische Bindemittel. Sie bestehen zum größten Teil aus gebranntem und gelöschtem natürlichen Kalkstein (Calciumhydroxid). Die Erhärtung erfolgt ausschließlich durch Aufnahme von Kohlendioxid aus der Luft: Das Calciumhydroxid reagiert mit Luftkohlensäure zu Calciumcarbonat. Dieser Prozess wird als Karbonisierung bezeichnet.

Die DIN EN 459-1 definiert fünf Typen von Luftkalk nach ihrem Gehalt an Calciumhydroxid beziehungsweise Calciummagnesiumcarbonat:

Dolomitkalk wird nicht aus Kalkstein, sondern aus Dolomitgestein hergestellt, das zusätzlich einen hohen Magnesiumanteil enthält. Luftkalkputz ist nach längerer Trocknung deutlich weicher und weniger druckfest als Putze mit hydraulischen Bindemitteln. Dafür zeigt er eine hohe Geschmeidigkeit und Elastizität, lässt sich leicht verarbeiten und neigt weniger zur Rissbildung.

Was macht hydraulischen Kalk aus?

Hydraulischer Kalk ist ein Bindemittel, dessen Hauptbestandteile Calciumoxid, Magnesiumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid sind. Er erhärtet nach einer bestimmten Luftlagerungszeit auch unter Wasser und bleibt anschließend dauerhaft wasserunlöslich. Die Erhärtung beruht auf zwei Mechanismen: Einerseits reagiert das Calciumhydroxid mit Luftkohlensäure zu Calciumcarbonat (wie bei Luftkalk), andererseits bilden sich durch Hydratation der Calciumsilikate, -aluminate und -ferrite mit Anmachwasser feste Verbindungen.

Hergestellt wird hydraulischer Kalk aus Kalkmergel durch Brennen unterhalb der Sintergrenze bei etwa 1000 bis 1200 °C, meist in Schachtöfen. Die DIN EN 459-1 unterscheidet zwei Hauptkategorien:

NHL – Naturhydraulischer Kalk

Naturhydraulischer Kalk basiert auf dem natürlichen Gehalt an Tonmineralen im Kalkstein. Er ist in der Regel zement- und gipsfrei. Die Einteilung erfolgt nach Druckfestigkeitsklassen:

HL – Hydraulischer Kalk

Diese Kategorie umfasst hydraulische Kalke, die durch Mischen von Luftkalk mit hydraulischen oder puzzolanischen Materialien hergestellt werden, um die Verarbeitbarkeit und hydraulischen Eigenschaften zu verbessern. Zu den Zusätzen zählen Flugasche, gemahlene Ziegel oder Vulkanasche. Die Zusätze werden nach dem Brennen zugefügt und anschließend gemahlen. Auch hier erfolgt die Unterteilung in HL 2, HL 3,5 und HL 5.

Anwendung im Mauer- und Putzmörtel

Hydraulischer Kalk wird als Bindemittel für Mauer- und Putzmörtel eingesetzt, bei denen höhere, aber begrenzte Festigkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit gefordert werden. Die Norm ordnet ihn der Mörtelgruppe I zu. Im Vergleich zu Zement zeichnet sich hydraulischer Kalk durch ein begrenztes hydraulisches Erhärtungsvermögen bei gleichzeitig guter Geschmeidigkeit und hohem Wasserrückhaltevermögen aus.

Hydraulische Kalke sind mit anderen Bindemitteln wie Zement mischbar, ausgenommen Tonerdezement und Sulfathüttenzement. Im Straßenbau wird hydraulischer Kalk zur Bodenverbesserung oder Bodenverfestigung eingesetzt. Im Bestandsmauerwerk eignet sich hydraulischer Kalk besonders für die Sanierung historischer Bausubstanz, da er die Kapillarität und Atmungsaktivität der Wand erhält.

Luftkalkputz findet vor allem im Innenbereich Anwendung, wo seine positiven Eigenschaften auf das Raumklima geschätzt werden. Da er wasserlöslich ist und nur langsam erhärtet, eignet er sich nicht für feuchte Bereiche oder tragende Anwendungen. Für Außenputze oder höher beanspruchte Bereiche werden daher in der Regel Kalkputze mit hydraulischen Anteilen oder Fassadenputze mit höherem Zementanteil gewählt.