Baustoffe: Ein Blick hinter die Kulissen von Mauerstein und Co.

Gewusst wie : Baustoffe: Ein Blick hinter die Kulissen von Mauerstein und Co.

Aufgestapelte Mauersteine, prall gefüllte Zementsäcke, Paletten voller Dachsteine: Aus den verschiedensten Materialien wird von den Handwerkern auf der Baustelle Stück für Stück ein Gebäude zusammengesetzt. Dabei ist es spannend, zu sehen, woher diese Stoffe kommen und warum genau sie so sind, wie wir sie kennen. Der folgende Artikel möchte diese Einblicke für die wichtigsten Baustoffe geben – und vielleicht auch aufzeigen, warum es so wichtig ist, als Bauherr und somit als entscheidende Instanz bei sämtlichen Baustoffen genau hinzusehen. Denn vieles davon ist nur sehr energieintensiv herzustellen und bereits deshalb wenig ökologisch.

1. Flüssige und pulverförmige Substanzen

Entweder sind sie gleich fertig angerührt oder man muss nur noch Wasser dazugeben: Was flüssige und pulverförmige Baustoffe anbelangt, kommen zahlreiche Stoffe für den Hausbau bereits mit einem umfangreichen ökologischen Fußabdruck daher.

Zement, der vielleicht wichtigste Baustoff

Dieser Artikel ist zwar nicht nach Wichtigkeit der Baustoffe gegliedert, aber es ist auch kein Zufall, dass Zement an allererster Stelle steht. Denn zwischen Bodenplatte, Mauersteinen, Mörtel und Schornsteinputz gibt es keinen wichtigeren Baustoff – allein 2018 wurden weltweit 4,1 Milliarden Tonnen Zementpulver hergestellt und restlos verbraucht.

Um den feinpudrigen Grundstoff herzustellen, braucht es:

· Kalkstein

· Ton

· Kalkmergel (ein natürlich vorkommendes Gemisch aus Kalkstein und Ton)

· ggf. Sand

· Gips

Diese Bestandteile werden in Brechern allmählich zu kleinen Steinen zermahlen, die wiederum zu Rohmehl gemahlen werden. Das Ergebnis durchläuft einen Ofen, in dem es bei bis zu 1450°C gesintert wird. Dabei reagieren die chemischen Bestandteile miteinander, es entsteht Zementklinker, kinderfaustgroße Brocken, die an Steinkohle erinnern. Diese werden ein weiteres Mal gemahlen, bis der benutzungsfertige Zement entsteht. Am Ende wird dieser mit Hilfe von etwas Wasser und ggf. verstärkenden Zuschlagstoffen vermengt, um ihn zu aktivieren und aushärten zu lassen.

Übrigens ist es gerade dieses Brennen, dass Zement zu einem so kritischen Material macht, das ein ökologisch denkender Bauherr nur sparsam einsetzen sollte – das Brennen verbraucht sehr viel Energie und setzt entsprechend viel CO2 frei.

Gips, unersetzlicher Helfer

Durch die Zugabe von Wasser nimmt Gipspulver wieder seinen ursprünglichen Zustand als Gipsstein ein. Foto: Ingo Bartussek - stock.adobe.com/stock.adobe.com © Ingo Bartussek

Gips wird auf der Baustelle ähnlich verarbeitet wie Zement. Kein Wunder, dass dahinter auch ein vergleichbarer, aber etwas einfacherer Prozess steckt. Denn Gips ist schon als Ausgangsprodukt Gipsstein in der Erdkruste vorhanden und muss nur abgebaut werden. Ferner fallen auch in industriellen Rauchgas-Entschwefelungsanlagen beträchtliche Mengen als Nebenprodukt an. Nach dem Mahlen, wird der Gips gebrannt. Dabei wird der Gipsstein umgewandelt (für Chemie-Interessierte: CaSO4 x 2H2O zu CaSO4 x ½H2O).

Beim Mischen mit Wasser läuft dieser chemische Prozess umgekehrt ab: Es entsteht wieder Gipsstein, dieser wird ganz unterschiedlich eingesetzt, etwa zum Verputzen von Steckdosen oder als Kern von Trockenbauplatten.

Wandfarben, keine ist wie die andere

Wandfarben für innen wie für außen sind sogenannte Dispersionsfarben, also Stoffmischungen. Zwar gibt es wohngesunde Alternativen wie etwa die beliebte Kaseinfarbe auf Quarkbasis. Bei der Masse der verkauften Produkte ist die Herstellung jedoch leider deutlich chemischer. So zum Beispiel bei der mengenmäßig wichtigsten Farbe, die Innenraum-Dispersionsfarbe auf Acrylbasis:

1. Sie basiert auf einem Lösungsmittel, in dem alle Bestandteile aufgelöst sind. Bei Innenraumfarben immerhin meist Wasser. Verdunstet es, härtet die Farbe aus.

2. Beigemengt werden verschiedene Farbpigmente. Hier kommen je nach Farbton eine ganze Reihe von organischen und anorganischen Stoffen von Eisen über Erdöl-basierenden Kohlenstoff-Verbindungen zum Einsatz.

3. Ein weiterer Bestandteil sind Bindemittel. Bei Acrylfarbe sind das mehlfeine Körnchen aus Kunstharz. Verdunstet das Wasser, legen sie sich wie ein Netz um die Farbpigmente und härten zu einer elastischen Oberfläche aus.

Obwohl es auf chemischer Basis noch viele andere Farbarten gibt, läuft es praktisch immer auf diesen drei Bestandteile hinaus.

Bitumen, aus den Tiefen der Erde

Zwar gibt es im ökologischen Bauen mittlerweile auch tragfähige Alternativen, doch bei der Masse der gebauten Häuser wird zumindest für die Kellerabdichtung nach wie vor Bitumen verwendet – der Grund für die Kritik daran ist die Herstellung.

Denn Bitumen ist ein reines Erdölprodukt. Konkret das Erdöl-Endprodukt. Wenn Erdöl raffiniert wird, funktioniert das (vereinfacht ausgedrückt) wie in einem Kochtopf: Schon bei 20°C dampft Flüssiggas aus, bei höheren Temperaturen noch weitere Stoffe:

· 150°: Benzin

· 200°: Kerosin & Petroleum

· 300°: Diesel & Heizöl

· 370°: Schweröl (etwa Schiffsdiesel)

Jenseits dieser Temperaturen verbleiben die zähflüssigen Restbestandteile, die nur bei schwerem Erdöl in nennenswerter Menge vorhanden sind, darunter Bitumen. So kann er entweder direkt zu Baustoffen verarbeitet werden, etwa Bitumenbahnen, oder nach Zugabe eines Lösungsmittels zum auch in kaltem Zustand streichfähigen Bitumenanstrich gemacht werden.

2. Vom Keller bis zum Dachstuhl

Hier werden die unterschiedlichsten Materialien benötigt. Darunter erfreulicherweise auch vieles, das kaum natürlicher sein könnte.

Leichtbetonsteine, beliebte Wahl

Leichtbetonsteine sind heute oft so geformt, dass sie nach dem „Lego-Prinzip“ mit minimalem Mörtel-Einsatz aufgeschichtet werden können. Foto: Gundolf Renze - stock.adobe.com/stock.adobe.com © Gundolf Renze

Beton ist nicht zuletzt deshalb ein so wichtiger Baustoff, weil er problemlos in beliebige Form gebracht werden kann. Das wiederum ermöglicht es, auch ein Baumaterial zu fertigen, das gleichzeitig mit angenehm wenig Zement auskommt wie es hochwertige Dämm-Eigenschaften aufweist: Leichtbetonsteine.

Dabei werden dem Zement anstelle des herkömmlichen dichten Zuschlagsstoffes (etwa Sand oder Kies) leichte und porige Körner zugefügt, darunter Recyclingprodukte:

· Bims

· Blähton-Kügelchen

· Blähglas-Kügelchen

· Schlacke aus Steinkohle

Diese Mixtur wird geformt und härtet dann aus. Durch das hohe Körnervolumen im Stein ist dieser selbst verhältnismäßig leicht – daher auch der Name. Die Luft in den Körnern bzw. in den Zwischenräumen sorgt für inhärent gute dämmende Eigenschaften bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit.

Ziegel, für Traditionalisten

Ziegelsteine sind eines der ältesten künstlich hergestellten Baumaterialien. Und lässt man die industrielle Komponente außen vor, wird selbst der modernste Stein immer noch so hergestellt, wie es schon in der Steinzeit praktiziert wurde. Auch hier genügen drei Grundstoffe:

· Ton oder Lehm

· Zuschlagstoffe

· Wasser

Diese Zutaten werden zerkleinert, durchmischt und anschließend in einem sogenannten Sumpfhaus zu einer teigigen Masse homogenisiert. Diese wird nun in einer Strangpresse zu einem endlosen Band geformt, das zu den fertigen Steinen zerschnitten wird.

Es folgt eine mehrtägige Trocknungsperiode bei 100°C. Dann startet der eigentliche und leider energieintensive Brennprozess: Die Rohlinge durchlaufen einen mehrstufigen Ofen, der sie schrittweise auf über 1300°C erhitzt. Im Inneren des Steins findet ein Sinterprozess statt, während die Oberfläche bereits anschmilzt. Mauersteine werden danach nur noch auf ein einheitliches Maß geschliffen und ihre Hohlräume mit Dämmstoffen befüllt.

Bims, vulkanisches Erbe

Über lange Jahre war Bims in Deutschland der wichtigste Zuschlagstoff für Leichtbeton-Mauersteine. Das lag an seinem Entstehungsprozess, der sein eigenes Kapitel wert ist. Denn Bims ist die verfestigte Urgewalt eines Vulkanausbruchs – hierzulande dem des heutigen Laacher Sees, einige Kilometer westlich vom mittelrheinischen Koblenz entfernt.

Bricht ein Vulkan urplötzlich aus, sind in der Lava enorme Gasmengen vorhanden. Sie lassen die Lava regelrecht schäumen. Gelangt sie an die Erdoberfläche, beginnt sofort ein Abkühlungsprozess. Die Gase entweichen, es bleiben in dem aushärtenden Gestein Myriaden Hohlräume zurück, die während des Erkaltens zu einer harten Masse werden, dem Bimsstein.

Dieser wird im Tagebau gewonnen, allerdings in weit geringerer Ausdehnung als etwa bei Braunkohle. Da der deutsche Bims dicht unter der Erdoberfläche lag, muss nur die Deckschicht entfernt werden. Nach dem Abbau in zunächst sehr großem Umfang, wurden in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts die oft nur wenige tausend Quadratmeter umfassenden Gruben wieder sorgsam befüllt und renaturiert – im sogenannten Neuwieder Becken, einst Herzstück der deutschen Bimsproduktion und in einer Studie aus den 1970ern umwelttechnisch kritisch gesehen, deutet allein wegen dieser Maßnahmen heute kaum noch etwas auf diesen Hochphase hin.

Glas, auf flüssigem Zinn

Zunächst ist die Glasherstellung recht simpel. Drei Stoffe dienen als Grundmaterial:

· Quarzsand

· Soda

· Kalk

Sie werden vermischt und diese Mixtur auf rund 1200°C erhitzt. Es entsteht eine transparente, hochglühende und wachsweiche Masse. Für die Herstellung von Flachglas sind jedoch noch weitere Substanzen notwendig. Denn bereits die kleinste Unebenheit im Glas würde zu einer optischen Verzerrung führen. Was bei mundgeblasenen Gläsern Erkennungsmerkmal ist, ist bei industrieller Massenfertigung schlicht unerwünscht.

Hier kommt ein weiteres flüssiges Material zum Einsatz, Zinn. In einem Glaswerk sind sich gigantische Becken damit gefüllt. Das hat zwei wichtige Eigenschaften:

1. Zinn hat einen Schmelzpunkt von nur 232°C. Bei dieser Temperatur ist Glas vollständig ausgehärtet. Gleichsam siedet der Stoff erst bei 2620°C.

2. Es ist so dicht, dass sich das flüssige Zinn und Glas nicht bloß nicht vermischen, sondern letzteres aufschwimmt.

Die Grundlage des Floatglas-Verfahrens: Die zähflüssige Glasmasse wird auf den 1100°C heißen Zinn geschüttet. Dadurch breitet sie sich aus. Da das flüssige Zinn eine absolute ebene Oberfläche hat, wird das schwimmende Glas ebenso beidseitig glatt. Über immer kühlere Zinnbäder wird es nun geleitet, bis es fest geworden ist.

Gipskartonplatten, am laufenden Band

Ohne Gipskartonplatten wäre der moderne Trockenbau nicht denkbar. Dabei ist die Herstellung unglaublich simpel:

Ein Endlosband Papier wird mit Gipsbrei bestrichen. Dieses Band durchläuft nun eine Rolle, die von oben eine zweite Lage Papier aufbringt. Nach dem Abtrennen, Durchtrocknen und Umsäumen der Kanten ist das Produkt schon fertig zur Installation.

Balken und Bretter, die Kraft der Natur

Ohne Holzbalken geht es nicht, spätestens beim Dach. Dabei ist es für ökologische Bauherrn vielleicht weniger interessant, wie diese Elemente hergestellt werden – letztlich werden Baumstämme bloß in die gewünschte Stärke zersägt. Dennoch gibt es ein wichtiges Detail:

Was heute an Holz verbaut wird, ist häufig naturbelassen. Das gilt für das Ständerwerk bei ökologischen Fertighäusern ebenso wie für viele Dachkonstruktionen – es besteht in einigen Teilen aus reinem Holz ohne anschließende Anstriche.

Nachdem Holz lange grundsätzlich chemisch imprägniert wurde, geht man heutzutage verstärkt wieder dazu über, den Wetterschutz auf konstruktivem Weg zu erzielen. Ausnahmen gibt es nur dort, wo die DIN 68800 sie zwingend vorschreibt – und selbst dort werden hohe Ansprüche an die erlaubten Mittel gestellt.

3. Hoch auf dem Dach

Jeder Bauherr weiß, dass man die Qual der Wahl bei der Dacheindeckung hat. Kein Wunder, denn man muss auch zwischen unterschiedlichen Herstellungsphilosophien wählen.

Schiefer, echte Handwerkskunst

Das Zurichten von Schieferplatten ist eine Arbeit, die enorm viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl benötigt. Ein falscher Hieb und die Platte ist zerstört. Foto: benjaminnolte - stock.adobe.com/stock.adobe.com © benjaminnolte

Dabei ist Schiefer nicht nur eines der ursprünglichsten Eindeckungsmaterialien, sondern auch das, das die höchste Form von Handwerkskunst darstellt. Der Schiefer selbst wird in Form großer Blöcke abgebaut. Diese werden anschließend maschinell gespalten.

Dann beginnt die Kunst: Denn obwohl Schieferplatten im Werk vorgeformt werden, braucht es immer noch ein Nacharbeiten durch den Dachdecker. Das geht hoch oben nur mit zwei äußerst simplen Handwerkszeugen und einem geschulten Auge.

Betondachstein, hart im Nehmen

Seitdem sich Beton im 20. Jahrhundert seine heutige Rolle eroberte, kam er schon in vielen Anwendungen zum Einsatz – darunter natürlich auch als einfach in Form zu gießender Dachstein. Hierfür wird er heute noch eingesetzt. Dabei wird allerdings nicht bloß der Beton gegossen, der Zement wird mit Farbpigmentpulver durchsetzt, damit das Endprodukt in den typischen Tönen zwischen anthrazit und ziegelrot leuchtet.

Trapez- und Sandwichbleche, effiziente Technikwunder

Zumindest in Deutschland ist die Deckung von Wohngebäuden mit Metall ein recht junger Trend – der sich allerdings wachsender Beliebtheit erfreut. Die industrielle Verarbeitung erlaubt eine individuelle Formung mit Profilen und kann zusätzlich mit verschiedenen Dämmstoffen verbunden werden. Da diese Platten teils mehrere Quadratmeter groß sind, sind sie auch sehr schnell installiert, weil eine Platte wesentlich mehr Dachfläche abdeckt als etwa ein Betondachstein.

Reet, aus der Erde für den Norden

Reet hat jenseits der norddeutschen Küsten im Hausbau kaum eine Bedeutung – leider. Obwohl es sich um den natürlichsten Stoff handelt, mit dem man sein Dach decken kann. Natürlicher noch als Schiefer.

Denn Reet ist nichts anderes als Schilfrohr. Dieses wächst in sumpfigen Feuchtgebieten und wird wie Weizen geerntet. Nach dem Trocknen werden die einzelnen Halme zu Bündeln verschnürt und schließlich Schicht für Schicht auf das Dach aufgebracht, wo sie von einem hellblonden Farbton über die Jahre zu einem schönen graubraun patinieren.

Dahinter steckt mehr als norddeutscher Traditionalismus: Reet dämmt sehr gut, zusätzlich kann es heute von innen mit Zellulosedämmung „aufgedickt“ werden, ohne dass es negative Auswirkungen auf die notwendige Durchlüftung des Materials hätte.

4. Installation und Einrichtung

Wir kommen zum letzten Kapitel. Denn nicht nur die äußeren Baustoffe eines Hauses haben einen interessanten Background, sondern auch die „inneren Werte“.

Kabel, direkt vom Drahtzieher

In einem modernen Haus stecken schnell mehrere hundert Meter Kabel in den Wänden. Für die Produktion kommen immer noch Drahtzieher zum Einsatz. Hinter diesem Begriff steckte früher ein Lehrberuf, heute sind es Maschinen, welche die Arbeit übernehmen. Aus zunächst mehr als fingerdicken Kupfer-Stäben entsteht das Endprodukt, das am Ende auf große Spulen aufgewickelt wird.