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Zementation (Calciumacetat)

Physik

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Kurzinformation｜ Das Calciumacetat｜ Drei Versuchsideen｜ I: Schnelle Verdunstung｜ II: Langsame Verdunstung｜ III: Gefriereffekt｜ Fußnoten


Kurzinformation


Sand von einem Dünenfuß der Nordseeinsel Wangerooge[1] soll mit Hilfe von einer Lösung Calciumacetat zementiert werden. Dabei soll unter anderem der Einfluss der Zeitdauer für das Kristallwachstum auf die endgültige Festigkeit des so erzeugten Sandsteins betrachtet werden. Der verwendete Sand hatte eine Korngröße von etwa 0,2 Millimetern.[2]

Das Calciumacetat


Wir hatten mehrere Schalen von Nordseemuscheln in Essigessenz aufgelöst.[3] Aus dieser Lösung kann man dann durch Verdunstung Kristalle von Calciumacetat wachsen lassen.[4]

Drei Versuchsideen


Bei einer schnellen Verdunstung, etwa auf einer Heizplatte, dürften die entstehenden Kristalle klein bleiben (so die Vermutung). Bei einer langsamen Verdunstung sind größere Kristalle zu erwarten (Verdunstung bei Raumtemperatur[5]). Das ergibt zwei Versuche, wie wir Sand zementieren könnten: einmal verdunstet ein Sand-Lösungs-Gemisch schnell auf einer Heizplatte oder in einem Mikrowellengerät. Ein andere Mal verdunstet das Wasser aus dem Gemisch langsam in einem offenen Gefäß bei Raumtemperatur.[5] Bei einem dritten Versuch wollen wir den Sand zusammen mit der Lösung Frieren und die enstehenden Effekte beobachten.

I: Schnelle Verdunstung


II: Langsame Verdunstung


Als Gefäß benutzen wir ein Becherglas mit 5 cm Durchmesser. Dort füllen wir etwa 40 ml Lösung von Calciumacetat ein. Anschließend füllten wir in diesem Becher 120 ml Dünensand ein. Der Sand reichte bis an die Oberfläche der Flüssigkeit: Flüssigkeit und Sand ergaben zusammen eine nasse Säule Sand von etwa 6,5 Höhe. Dann wurde das Becherglas bei Raumtemperatur in ein Regal gestellt (am 2. Oktober 2025).

III: Gefriereffekt


Fußnoten


  • [1] Der Sand stammt vom seeseitigen Fuß einer Düne auf der Nordseeinsel Wangerooge. Laut Verordnung der Gemeinde ist es erlaubt, für private Zwecke kleinere Mengen Sand zu entnehmen. Der Sand wurde dort im August 2025. Eigene Messungen ergaben, dass die Korngröße in der Größenordnung von 2 Millimetern (mit Schwankungen liegt).
  • [2] Eine graphische Übersicht zu den Korngrößen von Sand an der Niedrigwasserlinie, der Hochwasserlinie und im Vordünenbereich der ostfriesischen zeigt, dass dort die typischen Korngrößen von etwa 200 bis knapp über 300 Mikrometern, kurz µ genannt (1 µ = 0,001 mm) liegen. Mehr dazu findet man in: Hansjörg Streif: Das ostfriesische Küstengebiet. Nordsee, Inseln, Watten und Marschen. Sammlung Geologischer Führer 57. Verlag der Gebrüder Bornträger. Zweite, völlig neubearbeitete Auflage. 1990. ISBN: 3-443-15051-9. Dort vor allem das Kapitel "6. Die holozänen Sedimente". Auf den Seiten 101 und 102 werden die Korngrößen auf dem Meeresboden behandelt. Auf Seite 133 findet man Angaben zu den Korngrößen von der Niedrig- und der Hochwasserlinie sowie den Vordünen. Auf den Inseln Juist, Norderney und Baltrum werden an der Niedrigwasserlinie bis gut 400 Mikrometer oder 0,4 mm erreicht. Im Bereich der Vordünen liegen die Korngrößen meist zwischen 150 bis vielleicht 280 Mikrometer. Nur auf Norderney gehen sie auch knapp über 300 Mikrometer hinaus. Festhalten kann man, dass die typischen Korngrößen meist zwischen 200 bis 300 Mikrometern liegen, mit gelegentlichen Ausreißern nach oben und unten.