Baubegriffe/Lexikon

(01) Schiefer

Begriff

Schiefer lautet der geologische Begriff für ein bestimmtes Sedimentgestein aus verschiedenen parallel angelegten Schichten. Nach dem Abbau der großen Schieferstücke kann das Gestein wieder in die einzelnen Schichten zerlegt werden. Schiefer entstand hier in Deutschland ungefähr vor dreihundert bis vierhundert Millionen Jahren durch bestimmte Ablagerungen von verschiedenen Schichten des Tonschlamms, welche sich aufgrund des von den oberen Massen einwirkenden Drucks in Tonstein umwandelten. Als sich in späteren Zeiten die Gebirgsmassen gebildet hatten, wurden die bis dahin gefestigten Massen des Tonsteins aufgeschert. Die entstandenen Kristalle der Minerale zeichneten auf diesen neu entstandenen Platten des Tonsteins eine unverwechselbare Maserung auf, woraus sich der Schiefer entwickelte.

Gewinnung

Das Verfahren zum Abbau und der Gewinnung des Schiefers ist sehr kompliziert, da der Abbau nur unter Tage vollzogen werden kann. Durch die Evolution im Laufe der Millionen Jahre hat sich die Struktur des Bodens so verändert, dass in einigen Regionen die Formationen der Tonsteine sichtbar sind. Trotzdem kann der Schiefer jedoch nur unter Tage abgebaut werden. Dafür müssen kostspielige Kernbohrungen durchgeführt werden, denn das Mineral Schiefer wird immer seltener. Bei diesen Bohrungen kann allerdings nur durch Geologen ausgewertet werden, ob in der Region Schiefer vorhanden ist. Dafür muss ein ausgeklügeltes Stollensystem entworfen und anschließend gebaut werden. Aber anders als beim normalen Bergbau muss erst durch erfahrene Leute festgestellt werden, wie groß die Belastbarkeit und Spaltfähigkeit des Gesteins ist. Falls das Gestein brüchig ist, kann es zur Schiefergewinnung nicht verwendet werden, sondern nur als Schieferstaub, welcher oft auf die noch warmen Rollen Dachpappe aufgetragen wird. Ist das Gestein gut spaltbar und entwickelt es auch eine gute Lochfestigkeit, so kann mit dem Abbau des Schiefers begonnen werden.

Abbau

Die Arbeiter im Bergbau müssen manchmal kilometerlange Wege zurücklegen, ehe sie an die großen Schieferfelder herankommen. Dank modernster Maschinen werden mit Diamantsägen große Blöcke aus dem Gestein geschnitten. Hierbei muss der Bergmann aber immer darauf achten, dass das Gestein nicht zu schnell bricht. Je größer die einzelnen Schieferblöcke sind, umso besser und leichter lassen sich die Blöcke bearbeiten. Der Transport der großen Blöcke erfolgt mittels Radladern bis zu den großen Loren, welche die Blöcke über Aufzüge ans Tageslicht bringen. Anschließend werden die Schieferplatten in die gewünschte Größe geschnitten. In Deutschland gibt es derzeit noch sechs aktive Gebiete zum Abbau des Schiefers, die dem Schiefer auch ihren Namen geben. Denn nur wenn der Schiefer auch in der Region abgebaut und bearbeitet wird, darf er auch den Namen der Region tragen. Die beiden noch aktiven Abbaugebiete an der Mosel sind derzeit die ertragreichsten.

(02) Betonstein

Begriff

Der Betonstein ist eines der vielseitigsten Baustoffe, welcher für fast alle Gelegenheiten und Bauarten zulässig ist. Er ist die ideale Verbindung von Natur und hochtechnologischer Bauart. Mit einem Betonstein lassen sich die verschiedensten Bauweisen erstellen, und auch die einzeln angefertigten Betonsteinplatten sind überall gefragt wie nie, sei es im Bereich der Gehwegplatten oder Fliesen aller Größen. Ein Betonstein ist das Produkt einzelner Elemente in Verbindung mit Wasser. So werden Sand, Kies, Zement und gebrochenes Felsgestein mit einem bestimmten Anteil Wasser vermengt, in bestimmte Formen gegossen und ausgehärtet. Das Produkt ist der Betonstein, welcher eine sehr hohe Belastbarkeit vorweist, eine extrem lange Lebensdauer besitzt und sehr hochwertig ist.

Vorteile

Es ist heutzutage sehr schwer, dem Baustoff Betonstein nicht zu begegnen. Das beginnt schon im Straßenbau, wo die gesamten Kantensteine aus Betonstein gefertigt werden. Bei den meisten Unterkonstruktionen der Brücken wird ausschließlich Betonstein verwendet, da dieser Baustoff auch unabhängig von jeder Witterung ist. Die Festigkeit und Belastbarkeit ist so groß, dass besondere Bauwerke größtenteils aus Betonstein gefertigt werden. Ebenfalls sehr gefragt ist der Baustoff Betonstein im Bereich Rohrleitungsbau. Die großen Röhren der gesamten Kanalisation einer Stadt sind allesamt aus Betonstein gefertigt, da dieser Baustoff besonders langlebig ist. Auch bei den beliebten Säulen zur Abstützung von Hausteilen oder den großen Parkhäusern kommt nur Betonstein zur Anwendung, da dieser Baustoff verwindungsfrei ist, was bedeutet, dass die Elemente des Betonsteins in sich so stabil sind, dass selbst Erschütterungen kleinerer bis mittlerer Stärke dem mit Betonstein gefertigten Bauwerk nichts anhaben kann. Auch die gesamten Talsperren wurden mit Betonstein hergestellt, da dieser Baustoff selbst größter Druckbelastung standhält.

Verarbeitung

Besonders beliebt bei der Gestaltung von Terrassen ist der italienische und spanische Betonstein, da er durch seine eigenartige Maserung, die durch die unterschiedliche Sandkörnung entsteht, seinem Besitzer ein besonders südländisches Flair bereitet. In Deutschland werden in den meisten Fällen graue Betonsteinplatten gefertigt. Allerdings kann man auch hier durch Beimischen bestimmter Kiessorten eine andere Farbstruktur entstehen lassen. Dies wird aber nur in besonderen Fällen zur Herstellung von Fliesen verwendet, da dieser Baustoff auch seinen Preis hat. Insbesondere zum Abstützen von ganzen Hängen ist der Betonstein der ideale Baustoff, da er sowohl vertikalen als auch horizontalen Druckbelastungen widersteht. In einigen bestimmten Regionen wird der Baustoff Betonstein auch zur Grabmalgestaltung verwendet. Größere Grüfte werden für die Ewigkeit gebaut, aber es werden auch für hochgestellte Personen spezielle Särge und Sargdeckel aus Betonstein gefertigt. Bei den Kirchen ist der Baustoff Beton ebenfalls zu sehen. Sowohl bei der Restauration der äußeren Steinformationen als auch bei den besonders sorgfältig hergestellten Skulpturen an und auf den Kirchen findet der Betonstein seine Anwendung.

(03) Kies

Erläuterung

Der Begriff Kies, welcher im mitteldeutschen Bereich auch als Schotter bezeichnet wird, ist – ebenfalls wie der Schiefer – ein in Millionen Jahren entstandenes Sedimentgestein. Im Allgemeinen handelt es sich bei der biologischen Art Kies um gewisse Gesteinsablagerungen in den Flüssen, durch die im Laufe etlicher Jahre die in den Flüssen und Bächen vorhandenen Steine durch das Wasser zu ganz bestimmten Steinen geformt wurden. Da jedoch in den Flüssen und Bächen nicht genügend Kies vorhanden ist, um den gesamten Bedarf im Bereich der Baustoffe zu decken, wurden andere Methoden zur Gewinnung von Kies entwickelt. Im südländischen Bergland wird der Kies aus den Geröllhalden der Gletscher gewonnen. In anderen Regionen wird der Kies im Tagebau abgebaut. In den letzten Jahren wurden immer mehr Kieswerke in den Regionen des Weserberglandes, Niedersachsens und Thüringens eröffnet. In diesen Regionen werden spezielle Kiessorten gefertigt, die für verschiedene Bauvorhaben benötigt werden.

Vorkommen

Der gesamte Bereich um den Rhein ist bekannt für seine sehr gute Qualität des sogenannten Rheinkieses. Hier gibt es die unterschiedlichsten Farbschattierungen und alle gängigen Größen. Besonders im Bereich Gartengestaltung ist Kies ein sehr beliebtes Produkt zur Herstellung von Wegen. Sehr begehrt sind hier die weißen Kieselsteine der mittleren Körnung, die sich durch die Gartenanlagen ziehen. Es gibt drei Unterteilungen der einzelnen Größen beim Kies. Die erste Größe, die auch Feinkies genannt wird, bezeichnet den Kies mit den Maßen von zwei bis sechs Millimetern. Danach kommt der Mittelkies in der Größe von sechs bis zwanzig Millimetern. Als größte Kiessorte wird der Grobkies mit den Ausmaßen von zwanzig bis dreiundsechzig Millimetern genannt, der auch oft als Schotter bezeichnet wird und überwiegend beim Bau von Schienentrassen Verwendung findet.

Verwendung

Nach dem Abbruch der großen Gesteinsbrocken kommen diese in eine Zerkleinerungsmaschine, wo die Steine gebrochen werden. Danach durchlaufen die Steine ein erstes von drei Sieben, in denen sich Löcher verschiedener Größe befinden. Die Steine, die nicht durch das Sieb fallen, werden in einer weiteren Anlage noch einmal gebrochen. Anschließend durchlaufen die Steine wieder die Siebanlage, um dann in die drei Kiessorten unterteilt zu werden. Alle Steine, die kleiner sind als zwei Millimeter, werden als Sand bezeichnet und zur weiteren Sortierung in eine andere Anlage gebracht. Sobald ein Kieswerk erschöpft ist und der Tagebau geschlossen wird, werden die stillgelegten Kiesgruben wieder renaturiert. So werden einige Gruben mit Erde aufgefüllt, auf denen anschließend Grünanlagen entstehen. Aus anderen Kiesgruben entstehen sogenannte Naturbäder, die sich exzellent in das Landschaftsbild einfügen und deren klares und sauberes Wasser sogar von sehr guter Qualität ist.

(04) Estrichmörtel

Begriff

Estrichmörtel ist ein Baustoff, welcher sich aus einem Teil Zement, drei Teilen Sand und einer entsprechenden Menge Wasser zusammensetzt. Estrichmörtel ist aus dem Hausbau nicht mehr wegzudenken. Er soll eine Garantie sein für das spätere Verlegen von Fliesen und anderen Bodenbelägen. Estrichmörtel ist die auf dem Beton verarbeitete Masse, welche eigentlich dafür sorgen soll, dass der Boden nach der Verlegung dieses Baustoffes eine glatte und ebene Oberfläche bildet. Darum muss der Estrichmörtel gewissenhaft und sorgfältig aufgetragen werden.

Verarbeitung

Die beliebteste Verlegung von Estrichmörtel ist die sogenannte schwimmende Methode. Hierbei wird vor dem Auftragen der Masse der Untergrund aus Beton komplett gesäubert, gefegt und notfalls sogar noch abgesaugt, damit sich bei der späteren Verlegung des Estrichmörtels keinerlei Luftblasen bilden können. Bei der sogenannten schwimmenden Verlegung wird der Estrichmörtel in ziemlich flüssigem Zustand auf den Boden aufgetragen und mit langen und ebenen Brettern vorsichtig abgezogen. Allerdings kann es bei dieser Art der Verlegung unter Umständen passieren, dass sich kleinere Pfützen auf dem Estrichmörtel bilden, obwohl dieses eigentlich nicht passieren darf. In diesem Fall ist die gebildete Pfütze ein Zeichen, dass sich in einem bestimmten Bereich des Fußbodens eine leichte Unebenheit befindet. Falls sich diese unebene Stelle direkt am Rand des Bodens in Türnähe befindet, wenden die Estrichleger einen kleinen Trick an, indem sie etwas trockenen Estrichmörtel auf die Stelle streuen, um auf diese Weise die leichte Unebenheit wieder auszugleichen.

Beschaffung

Eine andere Art der Verlegung von Estrichmörtel ist die sogenannte trockene Art. Hierbei ist der Estrichmörtel nicht ganz trocken, wie der Name es vielleicht erahnen lässt. Bei dieser Art der Estrichverlegung ist es unbedingt wichtig, dass die trockene Menge des Estrichmörtels nur mit so viel Wasser in Berührung kommt, dass man damit eine gute Konsistenz erstellen konnte, damit man anschließend die Masse gut auf den Beton auftragen und anschließend glatt ziehen kann. Bei dieser Art der Verlegung des Estrichmörtels ist es absolut notwendig, dass man die Übergänge von den Teilen der gesamten Masse sehr sorgfältig glatt streicht und so saubere und möglichst nicht sichtbare Übergänge schafft. Ist dies nicht der Fall, oder haben sich zwischen den einzelnen Teilen der Masse kleinere Luftblasen gebildet, so kann es vorkommen, dass bei einem harten Wintereinbruch mit sehr frostigen Temperaturen der Estrichmörtel reißt.

Besonderheiten

Aufgrund der Tatsache, dass sich bei der Verarbeitung von Estrichmörtel keinerlei Luftblasen oder Sandnester bilden dürfen, welche die gesamte Festigkeit des Estrichmörtels infrage stellen könnten. Daher sollte der Estrichmörtel möglichst maschinell über mehrere Minuten durchgerührt werden, um solche Fehlerquellen bereits im Vorfeld zu vermeiden. In den verschiedenen Baumärkten und in Baustoffhandlungen gibt es bereits den fertig angemischten Mörtel zu kaufen, sodass man nur noch Wasser beigeben muss.

(05) Stahlbeton

Begriff

Stahlbeton ist ein aus zwei unterschiedlichen Komponenten des Baugewerbes zusammengesetzter Baustoff. Zum einen besteht dieser Baustoff aus dem Beton, welcher aus Zement, Sand oder Kies und zusätzlicher Beigabe von Wasser entsteht. Zum anderen besteht dieser Baustoff aus einem besonderen Rundstahl, welcher durch eine hohe Zugfestigkeit besticht. Auf dem Bau werden spezielle Schalungen gefertigt, die mit teilweise ganzen Baustahlmatten ausgelegt werden. In diese so fertiggestellten Konstruktionen wird anschließend noch der Beton beigegeben, sodass als Produkt der beiden Baustoffe der sogenannte Baustahl entsteht.

Einsatz

Stahlbeton wird auf den Baustellen hauptsächlich dort eingesetzt, wo sowohl hohe Kräfte auf den Druckbereich sowie auf den Zugbereich wirken. Um den einzelnen Kräften entgegenzuwirken, kommt in solchen Situationen Stahlbeton zum Einsatz. Stahlbeton wird vor allem auch beim Bau von Brücken eingesetzt, da diese sowohl eine hohe Tragkraft als auch eine sehr hohe Verwindungsfestigkeit benötigen. Auch sehr hohe Gebäude werden mit dem Baustoff Stahlbeton hergestellt, weil dieser Baustoff erstens den Witterungseinflüssen „Paroli“ bietet und zudem noch hohen Temperaturen wie beispielsweise Feuer widerstehen können. Stahlbeton wird beispielsweise auch zum Bau von großen Staudämmen verwendet, obwohl jeder weiß, dass Stahl in Verbindung mit Wasser korrodiert. Bei diesen großen Bauwerken wird jedoch zusätzlich eine solch große Menge an Beton verwendet, dass diese Verbindung im normalen Fall eine endlose Lebensdauer besitzt.

Vorteile

Selbst bei der heutigen Bauweise von kleineren Häusern wird aus den beiden Komponenten Stahl und Beton der Baustoff Stahlbeton hergestellt, um die Festigkeit selbst bei kleineren bis mittleren Erdbewegungen zu gewährleisten. Bei der Herstellung der einzelnen Stockwerke werden jeweils Schalungen über die gesamte Fläche gefertigt, in die im Anschluss Stahlmatten und Stränge aus gedrehtem Stahl eingelegt werden. Anschließend wird dieses gesamte Gebilde mit Beton ausgegossen. Nach einer gewissen Trockenzeit werden die Schalungselemente wieder entfernt, sodass am Ende nur noch äußerlich der Beton sichtbar ist. Als lange vor den Weltkriegen die Bunker gebaut wurden, wurde Stahlbeton verwendet, da selbst bei größeren Erschütterungen durch plötzliche Druckwellen diese Bauwerke fast unbeschädigt blieben.

Bedeutung

Aber die Erkenntnis des Stahlbetons als einheitlichen Baustoff besaß man bereits im neunzehnten Jahrhundert, als man sogar ein großes Boot aus Stahlbeton baute. Erfunden wurde der Stahlbeton allerdings bereits im achtzehnten Jahrhundert durch die Engländer, welche die Vorteile der Druck- und Zugbelastung entdeckt hatten. Es hatte eine sehr große Wasserverdrängung und konnte über einen gewissen Zeitraum schwimmen. Mehr wollte der französische Erbauer auch nicht beweisen. Ohne Stahlbeton hätten sehr viele Bauwerke und Brücken nicht fertiggestellt werden können. Mittlerweile wurde aus dem Stahlbeton der wichtigste Baustoff der gesamten Baubranche.

(06) Polyester

Polyester – Überbegriff vieler Kunststoffe

Polyester ist der Überbegriff für eine Vielzahl von Kunststoffen, von denen PET wohl der bekannteste ist. Polyester entsteht im Allgemeinen durch eine chemische Reaktion. Mehrbasige Carbonsäuren reagieren hierbei mit mehrwertigen Alkoholen. Das Ergebnis fällt, abhängig von den zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten, sehr vielfältig aus, die Eigenschaften sind dabei sehr unterschiedlich.

Rohstoffquellen

Rohstoffquellen für die Herstellung von Polyestern und Polyester-Harze sind Erdöl und Erdgas und, zu geringerem Maße, auch Kohle. Der Herstellungsprozess unterscheidet sich je nach Polyester-Typ erheblich, da sehr viele Kombinationsmöglichkeiten gegeben sind. Die Produktion der Vorprodukte und ungeformten und unausgehärteten Polyestern findet in Betrieben der Großindustrie statt. Die Weiterverarbeitung zu Formteilen, etc. wird jedoch dezentral in der verarbeitenden Industrie vollendet.

Polyester – wichtig im Bauwesen

Polyester ist ein sehr wichtiger Bestandteil und spielt eine große Rolle im Bauwesen. Allerdings findet Polyester eher Verwendung in Form von Harzen, als Bestandteil von Chemikalien und Baustoffen. Deswegen werden die einzelnen Polyester-Typen größtenteils in thermoplastische Polyester und Polyesterharze eingeteilt. Wichtige thermoplastische Polyester sind beispielsweise PET und Polycarbonat PC. PET kennt man meistens als PET-Flasche, im Sinne eines Baustoffes kann PET in Form von Folien hergestellt werden. Diese sind extrem hitzebeständig. Polycarbonate hingegen sind durchsichtig, färbbar, schweißbar, sowie verklebbar. Sie sind außerdem sehr formstabil und besitzen deswegen eine hohe Schlagzähigkeit und Steifigkeit. Aus diesem Grund sind Polycarbonate PC wichtige Bestandteile von CDs und DVDs sowie Auto-Scheiben, Flugzeugfenstern, Schutzhelmen und Visieren. Die wichtigsten Polyesterharze sind ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze) und Alkydharze. UP-Harze sind weitgehend resistent gegenüber schwachen Säuren, Basen, Benzin und Öl weswegen sie oft, in organischen Lösungsmitteln gelöst, als Trägersubstanzen bei der Lackbindung für die farbgebenden Pigmente dienen. Im Allgemeinen sind UP-Harze beliebte Bestandteile für die Herstellung von hitzebeständigen und elektroisolierten Griffen für beispielsweise Töpfe und Bügeleisen. Des Weiteren finden UP-Harze Gebrauch zur Produktion von Apparategehäusen und als Isolationsmaterial sowie für oben genannte Lacke und die Plastination. Die chemisch verwandten Alkydharze haben durch ihren hohen Anteil an Fettsäuren und Ölen, die Besonderheit nur im Ofen unter hoher Hitzezugabe oder nicht trocknende Eigenschaften zu besitzen. Aus diesem Grund sind sie sehr typisch als Komponente für Einbrennlacke und Spachtelmassen. Des Weiteren dienen sie als sogenannte Hilfsstoffe, d. h. beispielsweise als Weichmacher.

Die wichtigsten Polyester

Die wichtigsten Polyester im Bauwesen sind beispielsweise: Alkydharze (Bindemittel für Lacke, Korrosionsschutzfarben), UP-Harze (lösemittelfreie Lacksysteme, Spachtelmassen, Klebstoffe; glasfaserverstärkte Kunststoffe als Leitungsrohre, Kabelschutzrohre, etc.), Polyethylen-Terephthalat PET (Polyesterfasern, temperaturbeständige Folien), Polycarbonate PC (Bauplatten, Licht- und Rasterdecken, Lichtwandelelemente, Lichtbänder, Spülbecken, etc.).

Weltweit werden mehr als 260 Millionen Tonnen Kunststoff jährlich produziert und soll nach aktuellen Prognosen weiter steigen: Der Pro-Kopf-Verbrauch soll bis 2015 jährlich um 5 % steigen. Wichtige Wachstumsmärkte sind dabei, wie voraussehbar war, Osteuropa und Asien.

(07) Lehm

Häuser bauen mit Lehm

Lehm war ein typischer Baustoff zum Häuserbau in längst vergangene Zeiten – dies würde wohl jedem spontan zu diesem Wort einfallen. Doch Lehm ist längst kein historischer Baustoff der Geschichte, sondern immer noch wichtiger Bestandteil der heutigen Bautechnik. Heute in modernisierter Form, wird Lehm aus einer Mischung von Ton, Schluff (Feinstsand) und Sand hergestellt, der angefeuchtet und getrocknet, aushärtet und sehr stabil und widerstandsfähig ist.

Vorteile des Lehms

Der Vorteil an Lehm ist einfach zu erklären, denn Lehm ist vollkommen schadstofffrei und umweltfreundlich. Des Weiteren ist Lehm ohne große Energie und Aufwand herzustellen, er wirkt luftfeuchtigkeitsregulierend und ist diffusionsfähig. Gerade in ländlichen Regionen ist Lehm sehr beliebt und ist oft aufzufinden. Der Grund ist einfach, denn Lehm hält Schädlinge vom Leib und ist dabei vollkommen antibakteriell. Vor allem heutzutage ist Lehm also in puncto Umweltbewusstsein der neue Trend. Ganz nebenbei bindet er nämlich Schadstoffe, konserviert Holz, speichert Wärme und ist natürlich vollkommen recycelbar – ein echter Allrounder also.

Verwendung des Lehms

Zu finden ist Lehm beispielweise bei Fachwerkhäusern in Form von vermauerten Lehmziegeln. Aktueller ist allerdings die Stampflehm-Bauweise, hierbei wird eine erdfeuchte Lehmmischung in eine Schalung eingefüllt und verdichtet. Des Weiteren ist Lehm ein guter Wärmeleiter. Aus diesem Grund wird auch heute noch in kälteren Regionen Lehm an die Außenmauern angebracht und wirkt so als Wärmedämmung. Lehm bietet einen guten Schall- und Trittschutz. Er speichert die Wärme und hat somit eine warme Oberfläche. Durch die ausgezeichnete Wasserdampfaufnahme und -abgabefähigkeit liegt die relative Raumluftfeuchtigkeit konstant um 50 %. Bei richtiger Verarbeitung, Zusammensetzung und Mischung überdauern Lehmbauten Jahrhunderte.

Nachteile des Lehms

Bei all seinen zahlreichen Vorteilen müssen dem Lehm trotzdem einige Nachteile zugestanden werden. Es liegt nahe, dass die einfache Zusammensetzung von Lehm, der nur mit Wasser gebunden wird, Gefahren in sich birgt. Die zur Bindung verwendete Feuchtigkeit, Anmachwasser genannt, verdunstet mit den Jahren. Dadurch verändert der Lehm sein Volumen und schwindet je nach Tonmineral um 3-7 %. Die Konsequenz daraus sind Trocken- und Schwundrisse. Diesen Schwindungsprozess kann man allerdings deutlich verlangsamen oder aufhalten, indem man eiweißhaltige Flüssigkeiten im geringen Maße zugibt. Außerdem nimmt Lehm Feuchtigkeit auf. Dies ist im Grunde nicht schädlich für den Lehm, sollte allerdings der Lehmbau in extrem feuchten Regionen gebaut werden, verwittert er. Deswegen müssen die Lehmmauern durch Horizontalsperren und Dachüberständen geschützt werden. Doch wenn man die Vorteile gegen die Nachteile aufwiegt, ist ersichtlich, dass Lehm ein unheimlich solider und charakterreicher Baustoff ist. Jeder Nachteil kann durch einfache Maßnahmen aufgehoben oder gemindert werden und allein die Tatsache, dass dieser absolut preiswerte und umweltfreundliche Baustoff ganz nebenbei mehrere Jahrhunderte problemlos überdauern kann, macht ihn heute zu einem Baustoff, der auch in Zukunft im Trend sein wird.

(08) Acryl

Acryl – ein vielfältiger Baustoff

Acryl ist ein weitverbreiteter Begriff, es fällt wohl jedermann spontan ein Name ein, worin Acryl enthalten ist, vor allem deswegen, weil es so vielfältig einsetzbar ist. Obwohl Acryl im Bereich der Kunst und auch der Kosmetikindustrie eine entscheidende Rolle spielt, ist Acryl vor allem im Bauwesen unabdinglich.

Acrylharz

Acryl wird im Bauwesen vor allem in Form von Acrylharz und Polymethylmethacrylat PMMA (Acrylglas, Plexiglas) verwendet. Acrylharz ist ein sogenanntes Kunstharz. Da es besonders haltbar ist, ist es ein beliebter Bestandteil von Klebstoffen, Lacken und Farben. Auch bei der Gebäudeabdichtung wird Acrylharz verwendet. Acrylharz hat durch seine vielfältigen Eigenschaften – wie Haltbarkeit, Glanz, hohe Verwitterungsbeständigkeit und Haftbarkeit – ein besonders großes Anwendungsspektrum, ist aber vor allem in der Lackindustrie vertreten. Acrylfarben und -lacke basieren auf Kunststoffdispersionen, sind mit Wasser verdünnbar, trocknen dabei allerdings zu einem wasserfesten Film aus. Im Bauwesen sind Acrylfarben und -lacke die absolute Nummer eins, da sie sich durch ihren sehr geringen Anteil an gesundheitsschädlichen Lösungsmitteln gegenüber ihren Konkurrenten, die teilweise einen Lösungsmittelanteil von über 70 % aufweisen, durchsetzen konnten. Die Hauptbestandteile von Acrylfarben und -lacken sind unter anderem Lösemittel – nicht zu verwechseln mit Lösungsmittel, denn bei Acryl handelt es sich hierbei meist um reines Wasser, Pigmente und Bindemittel, die sich mit dem Untergrund und den Pigmentpartikeln verbinden sollen, um optimale Haftbarkeit zu erzielen. Des Weiteren findet Acrylharz auch im Malerbereich des Bauwesens großen Nutzen. Es wird nicht nur als Grundierweiß, für unbehandelte Malgründe zur Haftverbesserung des nachfolgenden Anstrichs benützt, sondern auch als Farbverdickungsmittel, Verzögerer der Farbtrocknungszeit, Modellierpaste und Glanzmitteldispersion.

Polymethylmethacrylat PMMA – Plexiglas

Der synthetische, glasähnliche thermoplastische Kunststoff PMMA ist vor allem unter seinem geläufigerem Handelsnamen Plexiglas bekannt. Er ist von kristallklarer Durchsicht und hohem Oberflächenglanz. PMMA ist in einer großen Farbenvielfalt erhältlich und verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit, aber über geringe Schlagzähigkeit. Er wurde bereits in den 20er Jahren entwickelt und industriell hergestellt und ist heute aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Es diente, wie heute noch, als splitterfreier Glasersatz. Doch auch die ersten Kontaktlinsen wurden aus PMMA hergestellt. Acrylglas dient häufig als Ersatz für normales Glas. Es ist nur etwa halb so schwer, leichter zu bearbeiten, und leitet Licht besser. Der Nachteil ist jedoch, dass Acrylglas schneller zerkratzt. Es lässt ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen durch, aber hält Wärmestrahlen zurück. Daher wird es auch für Gewächshäuser verwendet. Sein Anwendungsspektrum ist enorm, doch im Bauwesen ist PMMA vor allem als Polymerbeton bekannt, in Form von Industrieböden, Verglasungen, Abdichtung und Beschichtung von Balkonen und Terrassen und im Sanitärbereich, bei beispielsweise Badewannen. Plexiglas lässt sich spanabhebend sehr gut verarbeiten und im siedenden Wasser kann man es beliebig verformen. Die Witterung, wie auch bei den meisten Säuren und Basen, ist nicht schädlich für PMMA, in Kontakt mit Alkohol, Aceton und Benzol kommt es allerdings zu Spannungsrissen.

(09) Granit

Granit – ein Stein von Alter und Würde

Granit ist der Naturstein, der am häufigsten zum Bauen benützt wird. Der aus Feldspat, Quarz und Glimmer zusammengesetzt Stein, ist von besonderer Härte und Widerstandsfähigkeit. Große Bauwerke, vor allem repräsentative, werden aus Granit errichtet, da er besonders lange überdauert und vor allem mit Würde altert.

Entstehung und Vorkommen

Granite zählen, innerhalb der kontinentalen Erdkruste, zu den häufigsten Gesteinen und sind auf allen Kontinenten aufzufinden. Durch die Erwärmung der abtauchenden ozeanischen Platte entsteht saures, granitisches Magma, da der hohe Gehalt an Wasser die Sedimente aufschmelzen lässt. Das abgekühlte Magma bildet daraufhin im Erdinneren Granit. Es kann allerdings auch bei gebirgsbildenden Prozessen entstehen. Granit ist ein massiges, relativ grobkristallines, magmatisches Tiefengestein. Granit besteht hauptsächlich aus Quarz, Feldspäten und dunklen, mafischen Mineralien, die etwa 20–40 % der Masse ausmachen. Es handelt sich dabei um Biotit (Dunkelglimmer), weniger häufig um Amphibole oder andere mafische Mineralien. Auch Muskovit (Hellglimmer) kann enthalten sein. Bei den Feldspäten überwiegt der Kalifeldspat gegenüber den Plagioklasen. Als Nebenbestandteile beinhalten Granite zusätzlich Zirkon, Apatit, Titanit, Magnetit, Rutil, Ilmenit und auch andere Erzmineralien.

In Mitteleuropa ist der größte Teil von Granitbeständen in Deutschland. Wie beispielweise im Bayerischen Wald und im Thüringer Wald.

Verwendung

Durch ihre Härte, Wetterfestigkeit, hohe Widerstandskraft und gute Schleif- und Polierfähigkeit sind Granite im Bauwesen von hoher ökonomischer Bedeutung. Granite werden im Straßenbau (Schotter, Gehwegplatten, Bordsteine, Pflastersteine), sowie im Bahn- und Hochbau, im Innenausbau (Treppen- und Bodenbelag, Wandverkleidung, Tischplatte, Fensterbank, Waschtisch, etc.) und im Gartenbau – als Pflastersteine, Brunnen, etc. – verwendet.

Qualität

Grundsätzlich kann man sagen, dass gelbfarbige Granite nicht so qualitativ hochwertig sind, wie graue Granitsteine. Gelbe Granite bestehen zum größten Teil aus Tonmineralien, dessen positive Eigenschaft, besonders fest zu sein, nicht so ausgeprägt ist, wie bei grauen Granitsteinen. Es gibt jedoch auch Granite, die sich verhältnismäßig schnell nach der Anbringung färben lassen – und das ohne eine Verminderung der Festigkeit. Der Grund liegt in dem Anteil und der Art der enthaltenen Erzminerale. Mit einer polarisationsmikroskopischen Untersuchung kann man feststellen, ob entsprechende Minerale in dem Stein vorhanden sind, die die Zersetzung beschleunigen oder nicht. Umgangssprachlich wird die Bezeichnung „Granit“ häufig für sehr viele Steine verwendet, die in ihrer Struktur und Körnung dem Granit gleichen. In vielen Fällen handelt es sich dabei jedoch um ein Tiefengestein. Vor allem Granodiorite, Alkalifeldspatgranite und Diorite werden häufig fälschlicherweise als Granite bezeichnet. Die wichtigsten richtigen Granite sind beispielsweise Flossenbürger Granite, Kösseine-Granite, Raumünzach Granite, Tittlinger Granite, Wurmberg-Granite sowie Epprechtstein-Granite. Der Fachmann unterscheidet allerdings auch in Granit-Typ A, der durch gebirgsbildende Prozesse zustande kam und Granit-Typ I, aus Magmatiten erschmolzenes Granit.

(10) Teer

Gewinnung

Teer ist ein bräunliches bis schwarzes zähflüssiges Gemisch, das aus organischen Verbindungen besteht. Es zeichnet sich durch teils öligem, harzigem und festem Charakter aus und nimmt, je nach Abstammung, den spezifischen Geruch seiner Ausgangsmaterialien an. Durch die sogenannte Pyrolyse, einer zersetzenden thermischen Behandlung – auch Trockendestillation genannt –, kann Teer aus organischen Stoffen der Natur gewonnen werden.

Es gibt verschiedene Sorten von Teer. Beispielsweise der Schieferteer und den Holzteer. Außerdem gibt es noch den Tieftemperatur- und den Hochtemperaturteer. Tieftemperaturteer entsteht bei der Verschwelung von Steinkohle. Der Hochtemperaturteer hingegen ist von größerer Bedeutung, da er bei der Verkoksung von Steinkohle, als schwarze zähflüssige Masse hervorgeht. Durch die Zersetzung von Braunkohle entsteht, je nach Zersetzungstemperatur, Braunkohlenschwelteer und Braunkohlenhochtemperaturteer. Teer ist leicht entzündlich, schwerer als Wasser und brennt mit rußender Flamme.

Verwendung

Aus Teerölen kann man beispielweise Aromaten, wie Naphthalin, Anthracen und Phenanthren gewinnen. Des Weiteren kann man Teeröle zur Produktion von Imprägnierölen für den Holzschutz und zur Herstellung von Ruß benützen. Steinkohlenteeröl hat auch heute noch eine große Bedeutung für den industriellen Holzschutz, z. B. für Eisenbahnschwellen oder Energiemasten. Steinkohlenteeröl wurde in jüngster Zeit immer wieder weiterentwickelt, um seine Umweltverträglichkeit zu verbessern. Neuentwicklungen zur weiteren Reduktion von schädlichen Emissionen sind in Planung, um die nachhaltige Nutzung des Baustoffes Holz auch in Zukunft zu sichern. Obwohl man im allgemeinen Sprachgebrauch immer noch den Begriff „teeren“ verwendet, ist Teer seit den 1970er Jahren in Deutschland (in den neuen Bundesländern seit 1990) für den Einsatz im öffentlichen Straßen- und Wegebau verboten worden und vollständig durch Bitumen ersetzt worden. In manchen Fällen wird auch sogenanntes Carbobitumen (auch Pechbitumen) verwendet. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus Bitumen und Teer. Diese Mischform ist allerdings genauso wie der reine Teer gesundheitsschädlich und muss speziell entsorgt werden.

Teer – schädlich für Mensch und Umwelt

Aus diesem Grund wird Teer heutzutage nicht mehr verwendet. Bei einem längeren Kontakt mit Teer kann es zu Veränderungen der Haut kommen, die auch Hautkrebs auslösen können. Dies war jedoch nicht der Grund für das Verbot der Verwendung von Teer im Straßenbau. Das Verbot wurde wegen der gefährlichen Bildung spezieller Kohlenwasserstoffe ausgesprochen, die durch den Kontakt mit Wasser entstehen. Diese Kohlenwasserstoffe gelangen ins Grundwasser und verschmutzen es. Auch bei der Herstellung und beim Einbau von Teer entstehen giftige Dämpfe. Angemessener wäre also die Aussage beim Bau von Straßen, dass Straßen „asphaltiert “ werden. Teilweise sind heutzutage noch einige Straßen teerhaltig. Wenn deshalb bei Straßenbauarbeiten der Verdacht besteht, dass die aufgebrochene Straße teerhaltig sein könnte, kann dies anhand von UV-Schnelltests oder Sprays festgestellt werden. Sollte hierbei bemerkt werden, dass die Straße teerhaltig sein könnte, wird eine Probe ins Labor geschickt und die Straße muss gegebenenfalls aufgerissen und neu asphaltiert werden.

(11) Dachziegel

Dachziegel sind grobkeramische Bauteile mit einer bestimmten Geometrie. Sie werden zum Eindecken geneigten Dächern eingesetzt. Dachziegel werden auch manchmal als Dachsteine, Dachpfannen oder Dachplatten bezeichnet. Der Ursprung des Wortes kommt aus der lateinischen Sprache.

Die Ursprünge des Dachziegels

Ursprünglich wurden Dachziegel aus Ton gebrannt. Wann diese Technik entstanden ist, lässt sich nicht mehr zweifelsfrei rekonstruieren. Allerdings gibt es griechische Berichte, die die Erfindung des Dachziegels auf das Jahr 450 v. Christus datieren. Und zwar sollen es die Korinther gewesen sein, die erstmals und nachweislich Ziegel aus Ton hergestellt haben. Erst mit der einsetzenden Industrialisierung wurden Ziegel zum ersten Mal industriell gefertigt. Insbesondere durch die Erfindung der Dampfmaschine waren die Voraussetzungen geschaffen, Dachziegel industriell in Serie zu fertigen. Mit ziemlicher Sicherheit ist Wilhelm Ludowici der Erfinder der ersten maschinell gefertigten Dachziegel. Bis in die 1960er Jahre wurden die Öfen mit Schweröl betrieben, erst danach wurde Erdgas als sauberer Brennstoff eingeführt.

Das Herstellungsverfahren

Dachziegel werden heute wie früher aus einer Mischung aus Lehm und Ton hergestellt. Grundsätzlich wird bei der Herstellung von Dachziegeln zwischen Pressdachziegeln und Strangdachziegeln unterschieden. Das Strangpressverfahren funktioniert so: Die Rohmasse wird durch eine Form gepresst und danach bei einer Temperatur von ca. 900 °C gebrannt. Dieses Verfahren ist ähnlich der Herstellung von Mauerziegeln. Zu diesem Typ von Dachziegeln gehören Ziegel ohne Falz wie beispielsweise Hohlpfannen- und Biberschwanzziegel. Die Herstellung der Pressdachziegel funktioniert so: Die Ziegel werden mit einer Stempelpresse ausgestanzt. Zu diesem Typ von Dachziegeln gehören die falzlosen Mönch- und Nonnenziegel und der Krempziegel. Es werden aber auch Ziegel mit zweiseitigem Falz hergestellt. Dazu gehören der Doppelmuldenfalzziegel, der Reformziegel und der Flachdachziegel.

Die verschiedenen Ziegelarten

Es gibt eine ganze Reihe von Dachziegeln in unterschiedlichen Formen und Ausprägungen. Das macht es dem Laien relativ schwer, den passenden Ziegel für sein Dach zu finden. Der Handwerker weiß allerdings, welcher Dachziegel für welches Dach der geeignete ist. Ein ganz spezieller Ziegel ist beispielsweise der Romanische Ziegel. Er erinnert mit seinen geschwungenen Formen ein wenig an die Eleganz der Bauformen aus der Antike, als zum ersten Mal Dachziegel hergestellt wurden. Der romanische Ziegel ist geprägt durch einen sehr hohen konischen Deckenwulst. Dieser Ziegel wird hauptsächlich im romanischen Raum, wo auch der Mönch- und Nonnenziegel bevorzugt zum Einsatz kommt, eingesetzt und dient dort der Kühlung des Dachraums. Dieser Ziegel verfügt über eine Regeldachneigung von 22 Grad. Damit eignet er sich auch für flachere Dachneigungen. Mönch und Nonne bestehen jeweils aus zwei Ziegeln, die die Form eines halbierten Hohlzylinders aufweisen, die an einer Seite konisch zulaufen.

(12) Zement

Zement ist ein fein gemahlener Stoff (anorganisch und nichtmetallisch), der nach Anrühren mit Wasser aufgrund einer chemischen Reaktion komplett selbstständig erstarrt und dann erhärtet. Charakteristisch ist, dass er nach dem Erhärten auch unter Wasser raumbeständig und fest bleibt. Von der chemischen Seite betrachtet ist Zement in erster Linie kieselsaures Calcium mit einigen Anteilen von Aluminium und Eisen. Sehr bekannt als Zementarten sind der Portlandzement und der Weißzement. Zement ist ein hervorragendes Bindemittel und wird von Handwerkern permanent auf den Baustellen eingesetzt.

Geschichte des Zements

Wohl schon die Römer kannten Zement, denn es ist überliefert, dass sie beim Bau des Pantheon in Rom (118 bis 125 n. Christus) bereits Zement einsetzten. Als Erfinder des Zements wird allerdings der Engländer Joseph Aspdin bezeichnet, der 1824 das Patent für den Portlandzement erhielt. In Deutschland gründete der Apotheker Leube zusammen mit seinen Brüdern 1838 in Ulm das erste Zementwerk Deutschlands.

Herstellung von Zement

Zement wird heute in einem kontinuierlichen Prozess aus vorwiegend natürlichen Rohstoffen gewonnen. Dabei sieht das Trockenverfahren so aus: Die Rohstoffe Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz werden zunächst in Steinbrüchen abgebaut, zerkleinert und dann zum Zementwerk befördert. Alle Rohstoffe werden zusammen vermahlen und getrocknet. Dann wird dieses Rohmehl in einem sogenannten Drehrohrofen bei Temperaturen von rund 1450 °C zu Klinker gebrannt. Dieser Klinker wird dann wiederum auf eine Temperatur von ca. 200 °C heruntergekühlt. Anschließend wird diese Masse zusammen mit Gips gemahlen, woraus dann der Zement entsteht. Durch Zugabe unterschiedlicher Stoffe wie Flugasche oder Hüttensand erhält der Zement unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften.

Der Einsatz von Zement

Zement ist von einer modernen Baustelle nicht wegzudenken. Es gibt kaum einen Bereich, wo Zement nicht zum Einsatz kommt. Hauptverwendungszweck ist die Herstellung von Beton, wo der Zement als Bindemittel benötigt wird. Das kann Ortbeton sein, der frisch an der Baustelle hergestellt wird. Diesen Ortbeton stellen die Handwerker direkt an der Baustelle her mit den entsprechenden Hilfsmitteln. Bei größeren Baustellen wird in der Regel mit Transportbeton gearbeitet. Das ist Beton, der von einem Betonwerk zur Baustelle gebracht wird. Im Schnitt entfallen rund 80 Prozent des Betons auf Transportbeton. Darüber hinaus wird Zement für Mauermörtel, Estrich und andere Produkte benötigt. Ein weiterer wichtiger Einsatzfall ist der Einsatz von Zement bei der Herstellung von Betonfertigteilen. Dann kommt Zement auch bei der Herstellung von Dachsteinen vor, der in der Regel industriell gefertigt wird. Rund 10 Prozent des Zements werden für die Herstellung von Spritzbeton, für Bodenverfestigungen und für Bergbauprodukte benötigt.

(13) Mauermörtel

Mauermörtel wird unter der Bezeichnung Werk-Trockenmörtel nach DIN 1053 hergestellt und in drei Mörtelgruppen unterteilt. Die Mörtelgruppe I ist dabei der Kalkmörtel. Zur Mörtelgruppe II gehören der Kalkzement bzw. hydraulische Mörtel mit einer Druckfestigkeit von 2,5 MN/m² sowie der Kalkzementmörtel mit 5 MN/m². Die Mörtelgruppe III wird vom Zementmörtel mit 10 MN/m² und mit 20 MN/m² gebildet. Mauermörtel ist ein entscheidender Bestandteil von Gebäuden und muss daher besonders zuverlässig sein. Darum wird in der DIN 1053 die Berechnung von Mauermörtel ausführlich beschrieben. So dürfen beispielsweise nur bestimmte Zemente, die nach DIN 1164 gefertigt werden, verwendet werden.

Die Eigenschaften von Mauermörtel

Mauermörtel ist extrem lange haltbar, das macht ihn für Heimwerker und Handwerker gleichermaßen wertvoll. Mauermörtel ist in unterschiedlichen Gebindegrößen am Markt erhältlich. Zudem ist Mauermörtel in jedem Baumarkt und Fachstoffhandel in großen Mengen verfügbar. Dazu kommt, dass selbst ein Laie problemlos Mauermörtel verarbeiten kann, weil er lediglich Wasser beimischen muss. Selbst ohne das Mischungsverhältnis zu kennen, erhält er eine gleichbleibende Qualität des Mauermörtels.

Die verschiedenen Formen von Mauermörtel

Mauermörtel gibt es grundsätzlich in zwei Gruppen am Markt – der Vormauermörtel und der Hintermauermörtel. Hintergrund ist die Tatsache, dass überwiegend zweischalig gemauert wird. Der Vormauermörtel wird für die sogenannte Vormauerung wie beispielsweise Verblender, Sichtmauerwerk oder Sichtfugen eingesetzt. Da die Steine in diesem Bereich unterschiedlich stark saugen, wird der Mauermörtel in einem unterschiedlichen Verhältnis mit Wasser versetzt. Dabei schwankt die Wasseraufnahme von über 10 Gew.% bei stark saugenden Steinen bis zu weniger als 4 Gew.% bei nicht saugenden Verblendern. Üblicherweise wird das Vormauerwerk von den Handwerkern vollfugig und in einem Arbeitsgang ausgeführt. Der Hintermauermörtel wird in der Regel als der eigentliche Mauermörtel bezeichnet. Da hier unterschiedliche Mauersteinarten eingesetzt werden, unterscheidet man hier zwischen Zement-, Kalk- und Mischmörtel. Eine weitere Mörtelart ist der Leichtmauermörtel in der Gruppe der Hintermauermörtel. Typischerweise kommt er dann zum Einsatz, wenn hochwärmedämmende Wandbaustoffe vermauert werden. Damit werden nämlich Wärmebrücken vermieden. Der Dünnbettmörtel mit einer Dicke von rund 2 mm wird dann eingesetzt, wenn Mauersteine mit hoher Maßgenauigkeit und Ebenheit zum Einsatz kommen. Denkbar sind Plansteine aus Porenbeton, Ziegel oder Kalksandstein. Handwerker sprechen auch gerne von Kleben, wenn sie das Auftragen des Dünnbettmörtels bezeichnen. Vorteil dieser Methode ist, dass ein im Dünnbettverfahren hergestelltes Mauerwerk sehr hoch belastbar ist. Ganz gerne benutzen die Handwerker auch den Fertigfugenmörtel, der zum vollfugigen Vermörteln eingesetzt wird. Bei den Dachdeckern kommt der Dachdeckermörtel zum Einsatz, wenn die Grat- und Traufziegel gesetzt werden. Ebenso wird der Firstziegel mit dem Dachdeckermörtel verlegt.

(14) Baustahl

Baustahl ist ein genormter Stahl nach DIN 17100. In der Regel ist der Baustahl unlegiert, wobei er unbehandelt oder normalisiert verwendet wird. Üblicherweise wird der Baustahl mit „St“ sowie der Mindest-Zugfestigkeit bezeichnet. Typische Bezeichnungen sind St37 oder St50. Der Baustahl verfügt über einen gewissen Kohlenstoffgehalt, der bei 0,17% beginnt (bei einem St37) und bis auf etwa 0,25 % (bei St70) ansteigt. Die klassische Abtrennung von Baustahl, Qualitätsstahl und Edelstahl, wie man sie früher kannte und genau einhielt, gibt es heute nicht mehr. Heute werden auch Edelstähle teilweise als Baustähle eingesetzt. Aber typisch ist wie eingangs erwähnt der geringe Anteil an Kohlenstoff beim Baustahl. Typischerweise hat der Baustahl eine Mindestzugfestigkeit unter 500 N/m². Mittlerweile werden nach den neuesten DIN-Normen alle Stähle, die nicht als Werkzeugstahl verwendet werden, als Baustähle bezeichnet. Der Betonstahl gehört allerdings nicht zu den Baustählen. Das Vorsatzzeichen St steht für „Structural Steel“. Die darauf folgende Zahl gibt die Mindestzugfestigkeit in N/mm² an.

Anwendungsfälle von Baustahl

Baustahl wird beispielsweise in Schlossereien als Formstahl oder Bandstahl eingesetzt. In anderen Metall verarbeitenden Betrieben kommen Grob-, Mittel- und Feinbleche zum Einsatz. Ganz typische Einsatzfälle sind natürlich der Maschinenbau, wo der Baustahl als Konstruktionsstahl eingesetzt wird. Weitere typische Anwendungsfälle sind der Fahrzeugbau und der Schiffbau. Im Baugewerbe wird Baustahl in riesigen Mengen im Stahlhochbau oder Brückenbau verwendet. Im Eisenbahnbereich kommt der Baustahl als Eisenbahnoberbau- oder Unterbau zur Anwendung. Typischer Einsatzfall im Eisenbetonbau ist der Armierungsstahl. In kaltgewalzter oder kaltgezogener Form kommen riesige Mengen zur Anwendung bei der Herstellung von Konservendosen, Spannbändern, Felgenbändern, Drahtseilen, Zaundrähten, Holzschrauben, Bolzen, Nieten und Ketten.

Baustahl auf Baustellen

Auf Baustellen kommt insbesondere der wetterfeste Baustahl zur Anwendung. Er ist gekennzeichnet durch eine rostfarbene Deckschicht, die sich bei der natürlichen Bewitterung (Wechsel von feucht und trocken) in einem Zeitraum von ein bis zwei Jahren bildet. Und zwar funktioniert das so: Die Legierungselemente des Baustahls oxidieren. Dabei entstehen schwer lösliche Salze, die dann eine ziemlich fest haftende und amorphe Rostschicht aufbauen. Durch diese Rostschicht wird der weitere Zugang von Wasser, Sauerstoff verhindert und damit eine weitere Korrosion weitgehend verhindert. Völlig zum Stillstand kommt dieser Prozess allerdings nicht, er wird allerdings bei richtiger Ausführung so stark reduziert, dass die Bauteile aus wetterfestem Baustahl die normalen Gebäudestandzeiten deutlichen überleben. In Metall verarbeitenden Betrieben wie Schlossereien wird Baustahl oft mit Lasern verarbeitet und zurecht geschnitten. Dabei kommt in der Regel Sauerstoff als Schneidgas zum Einsatz. Vermutlich ist Baustahl das am häufigsten geschnittene Material in der deutschen Industrie.

(15) Flachsfasern

Flachsfasern sind eher unter dem Namen Leinenfasern bekannt. Denn die Flachsfaser ist die Faser der Lein- bzw. Flachsfaser. Über einen längeren Zeitraum wurde die Baumwolle der Verarbeitung der Flachsfaser vorgezogen. Aber bedingt durch den ökologischen Wandel hat die Flachsfaser in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen. Mittlerweile weiß man, dass Flachs schon vor rund 7.000 Jahren verarbeitet wurde. Beispielsweise hat man ägyptische Mumien gefunden, die in Leinenstreifen eingehüllt waren. Heute verfügt China über die mit Abstand größten Anbauflächen von Flachs bzw. Leinen.

Woraus entsteht die Flachsfaser

Das Ursprungsprodukt ist wie eingangs erwähnt die Flachspflanze, aus welcher die Flachsfaser gewonnen wird. Wenn die Leinenpflanzen geerntet werden, werden die Pflanzen mit der Wurzel aus der Erde gerissen. Nun werden die Pflanzen einem besonderen Verfahren unterzogen, das man als Rösten bezeichnet. Am Ende bleiben die Flachsfasern als Endprodukt übrig. Nun beginnt die Weiterverarbeitung, wobei die Handwerker und die Industrie zwischen Lang- und Kurzfasern unterscheiden. Es gibt einige Formen der Weiterverarbeitung. Die wohl verbreitetste Methode ist das Spinnen. Hier werden die Fasern einfach zu Fäden gesponnen. Eine andere, aber heute weniger verbreitete Methode ist das Weben.

Der Einsatzbereich der Flachsfaser

Ein ganz typischer Einsatzfall der Flachsfaser ist Bett- und Hauswäsche. Das hat einen einfachen Grund: Die Faser ist sehr glatt, flusenfrei und nicht sehr anfällig gegen Schmutz und Bakterien. Hinzu kommt, dass die Flachsfaser bis zu 35 % Luftfeuchtigkeit aufnehmen kann. Sie hat die Fähigkeit, diese Feuchtigkeit schnell mit der Umgebungsluft zu tauschen. Daher kommt der kühlende Effekt von Leinen, obwohl es trocken ist. Leinen ist demnach prädestiniert für Sommerkleidung. Recht typisch ist auch der Einsatz als Bezugsstoff bei Bucheinbänden. Nicht zu vergessen ist der Einsatz in Naturdämmstoffen in Form von Platten oder Matten. Ein weiterer sehr großer Anwendungsbereich der Flachsfaser ist im Bereich der Naturfaserverbundwerkstoffe zu finden. Die Ursache liegt darin begründet, dass die Flachsfaser sehr gute mechanische Eigenschaften besitzt. So bestehen bei der Automobilindustrie rund zwei Drittel der eingesetzten Naturfasern aus Flachsfasern. In der Regel werden die Flachsfasern zusammen mit thermoplastischen Kunststoffen zur gewünschten Form verpresst. Naheliegend ist es deshalb auch, dass bei der Spritzgussverarbeitung Flachsfasern als verstärkendes Element eingesetzt werden. Hier profitieren die Verarbeiter von der Tatsache, dass Flachsfasern einerseits eine geringe Dichte aufweisen und andererseits über eine hohe Festigkeit und Steifigkeit verfügen. Hinzu kommt, dass Flachs ein ökologisch sehr nachhaltiges Produkt ist, was darüber hinaus auch medizinisch völlig unbedenklich ist. Somit ist davon auszugehen, dass Flachs noch stärker als bisher die glasfaserverstärkten Kunststoffe verdrängen wird.

(16) Buntsandstein

Seine geologische Bedeutung

Der Buntsandstein ist ein feinkörniges Gestein mit spezifisch typischen Ablagerungen, welches in mehreren Schichten vorkommt und deren Färbung durch einen bestimmten Anteil von verschiedenen Eisenoxid verursacht wird. Die Geologen haben die einzelnen Erdschichten in verschiedene Unterteilungen eingegliedert. Nach deren Erkenntnis findet man den Buntsandstein in der unteren Triasformation. Diese befindet sich über der Formation des Zechsteins und unterhalb des sogenannten Muschelkalks. In früherer Zeit wurde der Buntsandstein in der geologischen Zeitrechnung als Trias bezeichnet, was wiederum in der Mitte des Zwanzigsten Jahrhunderts revidiert und richtiggestellt wurde, da der Buntsandstein in der Erdschicht nicht gleichmäßig in einer Höhe auftrat, sondern manchmal auch oberhalb oder unterhalb der eigentlichen Triasschicht. Aus diesem Grunde wurde er Ende der 1980er Jahre international und endgültig in die untere Triasschicht eingeordnet. Damit sich die Geologen in aller Welt einigen konnten, wurde im Jahre 1990 ein Kongress zur einheitlichen Bestimmung der einzelnen Erdschichten abgehalten.

Was ist der Buntsandstein?

Die Definition des Begriffs Buntsandstein geht zurück bis ins achtzehnte Jahrhundert, als ein deutscher Geologe dieses gefundene Gestein erstmalig als Buntsandstein deklarierte. Als die Geologen das System des Triasgesteins endgültig festgelegt hatten, wurde der Buntsandstein offiziell als eine Sandsteinschicht des unteren Trias deklariert. In Deutschland findet man noch reichliche Vorkommen von Buntsandstein im Spessart, Odenwald und im Schwarzwald, während man in einigen Gebieten Südniedersachsens und Nordhessens geballte Vorkommen mit bis zu Tausend Metern Höhe dieser Gesteinsformation vorfindet. Die untere Grenze des Buntsandsteins, welche gleichzeitig die unterste Grenze der Triasgesteinsformation ist, wird mit dem Beginn der Calvörde-Gesteinsgruppe festgelegt. Die obere Grenze des Buntsandsteins wird als Basis des sogenannten Grenzgelbkalkes bezeichnet. Die Zeit der Entstehung des Buntsandsteins wird im Zeitraum zwischen 251 und 246 Millionen Jahren angegeben, was einer gesamten Entstehungsdauer von sechs Millionen Jahren entspricht.

Die wirtschaftliche Zuordnung

Da das Gestein des Buntsandsteins durch seine sehr guten Eigenschaften der Verarbeitung zur Verwendung als besonderes Baumaterial auffällt, wurde es überwiegend zum Bau von speziellen Bauwerken wie Kirchen oder Burgen verwendet. So wurden beispielsweise das Heidelberger Schloss und das Freiburger Münster als bedeutendste Bauwerke mit diesem Material erschaffen. Durch seine eigenartige Verwitterungsformen entstanden oft eigenständige Felsformationen, welche mittlerweile zu Naturdenkmälern erklärt und somit geschützt wurden. So findet man beispielsweise in der Pfalz ein gewaltiges Massiv mit einer Länge von über einem Kilometer und über fünfundzwanzig Metern an Buntsandstein mit den beiden Attraktionen mit Teufelstisch und Altschlossfelsen. Das berühmteste noch existierende Naturdenkmal aus Buntsandstein steht im Norden der Republik auf der Insel Helgoland und trägt die Bezeichnung Lange Anna.

(17) Porenbetonstein

Was ist ein Porenbetonstein?

Der Porenbetonstein ist ein mineralisierter und sehr poröser Baustoff auf der Basis des Zementmörtels. Dabei wird der Zementmörtel aufgebläht, sodass die dem Stein den Namen gebenden Poren entstehen, welche anschließend in einem besonderen Verfahren durch Dampf gehärtet werden. Die Bezeichnung Porenbetonstein stimmt im Grunde genommen nicht, da dieser Baustoff keinen Beton im eigentlichen Sinn enthält. Beton besteht aus Sand und Kies. Der Porenbetonstein als Rohstoff besteht aus feinem quarzhaltigen Sand, welcher in einem besonderen Verfahren chemisch umgewandelt wird. Durch das anschließende Verfahren der Härtung mittels Dampf gehört der Porenbetonstein zur Gruppe der dampfgehärteten Baustoffe.

Wie wird ein Porenbetonstein hergestellt?

Der Porenbeton besteht aus den Rohstoffen Branntkalk, Quarzsand und Wasser. Dabei muss der Sand sehr fein gemahlen sein. In einigen Gebieten kann der Quarzsand auch durch die Flugasche von den Steinkohlekraftwerken ersetzt werden. Dann erhält der Porenbetonstein eine leicht graue Farbmischung. Zunächst werden die Rohstoffe in einem genau bestimmten Mischungsverhältnis gemischt und durch Beifügen von Wasser zu einer Mörtelmasse angerührt. In diese fertige Mörtelmasse wird noch eine geringe Menge Aluminiumpulver gegeben, wieder vermengt und in spezielle Wannen gegossen, wo das Aluminium eine chemische Reaktion auslöst und somit Wasserstoffgas gebildet wird. Dieses Wasserstoffgas bildet Blasen und vergrößert so das gesamte Volumen der Mörtelmasse. Nach einer knappen Stunde ist die chemische Reaktion beendet, und das nun entstandene Gebilde ist ein großer Block, welcher aus der Wanne gehoben und durch starke Drähte in kleinere Blöcke geschnitten wird. In speziellen Dampfdruckkesseln werden diese Blöcke anschließend bei hohen Temperaturen in Wasserdampf ausgehärtet und besitzen jetzt die Eigenschaften von Porenbetonsteinen. Dieses Gebilde kann man auch in der Natur finden. Es trägt den Namen Tobermorit und kommt ziemlich selten vor. Der Porenbetonstein besitzt eben diese Form, durch die chemischen Reaktionen ist er nur synthetisch.

Wo findet der Porenbetonstein Verwendung?

Aus Porenbeton werden bestimmte Mauersteine und Fertigbauelemente gefertigt. Die Fertigbauelemente besitzen zwar eine sehr hohe Wärmedämmung, haben als Nachteil jedoch eine ziemlich geringe Schalldämmung. Beim Bau von Mauerwerken kommen die Porenbetonsteine sowohl als Außenwände als auch Innenwände zum Einsatz. Der große Vorteil der Wärmedämmung und der leichten Verarbeitung sowie der guten ökologischen Eigenschaften stehen der geringe Schallschutz und das nachteilige Verhalten bei Nässe gegenüber. Da der Porenbetonstein, wie der Name bereits aussagt, aus vielen Poren besteht, kann er kaum Wasser abweisen. Bei Regen würde sich der gesamte Stein vollsaugen. Die anschließende unterschiedliche Trocknungsphase würde die Entstehung von Schimmelpilz fördern. Daher ist der Porenbetonstein, ohne zusätzliche Behandlung als Außenwand nicht zu gebrauchen. Sehr beliebt ist der Porenbetonstein jedoch im nachträglichen Innenausbau, da sich mit diesem Baustoff sehr stabile Zwischenwände und Raumteiler fertigen lassen.

(18) Zement

Wie der Zement entstand

Die Bezeichnung für den Baustoff Zement lässt sich zurückverfolgen bis in die Zeit der Römer. Diese hatten damals Bruchstein und gebrannten Kalk vermischt und diese Mischung Opus Caementitium genannt. Mit Wasser vermengt, konnten sie aufgrund der Stabilität und der Härte des ausgetrockneten Materials große Bauwerke errichten. Das Pantheon in Rom ist noch heute der Beweis für diesen Baustoff. In späterer Zeit wurden mit dem Begriff Cementum oder Cäment verschiedene Zusatzstoffe bezeichnet, welche man dem gebrannten Kalk zuführte, um ein ganz spezielles Bindemittel zu bekommen. Der Tongehalt dieser Mischung fand seine Bedeutung erst im achtzehnten Jahrhundert, als ein Engländer deren hydraulischen Eigenschaften entdeckte. Seit dieser Zeit steht das Wort Zement nicht mehr für den Zusatzstoff, sondern für den Baustoff als Bindemittel. Die Erfinder vom heutigen sogenannten Portlandzement sind wiederum die Engländer. Zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts wurde auf der englischen Halbinsel Portland durch bestimmte Zusätze das Patent für den Zement ausgestellt, welcher jedoch nur eine Abart des Zements aus der Römerzeit war. Der heutige Portlandzement wurde erst zwanzig Jahre später, ebenfalls in England entwickelt, als ein Wissenschaftler das Verfahren des Sinterns des Zements einführte und so den heutigen Portlandzement entwickelte. Heutzutage wird diese Art Zement noch nach der gleichen Methode erstellt, nur viel schneller, da die Maschinen viel moderner sind. Das erste Zementwerk in Deutschland wurde im Jahre 1838 in Ulm erstellt, während das erste Zementwerk für Portlandzement in Buxtehude in Betrieb genommen wurde. Zwei weitere Werke für Portlandzement wurden zu damaliger Zeit noch in der Nähe von Stettin und Bonn erschaffen.

Die Besonderheiten von Zement

In der heutigen Zeit wird Zement in hochmodernen Maschinen hergestellt, welche in verschiedenen Filterverfahren die Rußbildung und den Ausstoß auf ein Minimum reduzieren konnten. Bis in die sechziger Jahre des letzten Jahrhunderts wurden Zementwerke noch als Dreckschleudern bezeichnet. Die Rohstoffe Kalkstein, Sand, Ton und Eisenerz werden in Steinbrüchen abgebaut, in speziellen Brechanlagen zerkleinert und danach in die Zementwerke gefahren. In einer speziellen Mühle werden die Materialien vermengt und getrocknet. Bei extrem hohen Temperaturen wird diese Masse zum sogenannten Klinker gebrannt und gleich wieder auf extreme Minustemperaturen heruntergekühlt. Das so entstandene feine Granulat wird anschließend noch mit weiteren Stoffen zum heutigen Zement gefertigt. Zement ist ein sogenanntes hydraulisches Bindemittel, da diese Baustoffe sowohl an der Luft als auch unter Wasser abhärten und ihre eigentlichen Eigenschaften entwickeln. Durch das Vermengen mit Wasser entstehen spezielle Kristalle, welche sich ineinander verzahnen und somit einen sehr großen Härtegrad entwickeln. Zement ist heutzutage als Baustoff unersetzlich geworden.

(19) Putzmörtel

Woraus besteht der Putzmörtel?

Der Putzmörtel ist einer der Baustoffe, welche aus verschiedenen Zusatzstoffen zu einem Gebinde vermengt werden. Dieser Mörtel, dessen Zusammensetzung sogar in einer eigenen Norm protokolliert ist, wird zum Verputzen von verschiedenen Bauelementen verwendet, wobei man zwischen dem Putzmörtel für den Innenausbau und dem Putzmörtel für die Außenarbeiten unterscheidet. Der Putzmörtel besteht aus sogenannten Bindemitteln, den Zusatzstoffen und anderen Zuschlägen. In der Regel wird der Putzmörtel bereits fertig gemischt an die Baustoffhandlungen und in die Baumärkte geliefert. Allerdings gibt es noch einige „alte Hasen“, welche den Putzmörtel noch selbst herstellen können. Da jedoch die Beschaffung und die Mischung der verschiedenen Zusätze und Bindemittel einen zusätzlichen Aufwand darstellen, gilt der Kauf des bereits fertig gemischten Putzmörtels die bessere und gleichmäßigere Alternative. Bei einigen Sorten des Außenputzmörtels sind sogar bereits die Farbstoffe beigemischt, sodass bereits ein weiterer Arbeitsschritt im Vorfeld erledigt ist.

Die einzelnen Gruppen des Putzmörtels

Der Putzmörtel wird in fünf Gruppen mit den Unterscheidungen P1 bis P5 deklariert, wobei die Sortierungen P1 und P2 sowohl für die Innenarbeiten als auch für den Außenputz verwendet werden. Die Sortierung P3 wird ausschließlich für den Außenputz angewendet, während die Sorten P4 und P5 speziell nur für die Innenverputzung Verwendung finden. Die Unterscheidungen und Gruppierungen beziehen sich aber auch auf die speziellen Zusätze. Die Gruppe P1 bezeichnet die Mischung aus Sand und gebranntem Kalk. Bei der Gruppe P2 wird zusätzlich Zement beigefügt, während die Gruppierung P3 nur aus Sand und Zement zusammengesetzt ist. Die Gruppe P4 wird als Gipsmörtelgruppe bezeichnet und enthält ein Gemisch aus Sand und Gips. Die fünfte Gruppierung setzt sich aus dem Zusatzstoff Anhydrit und Sand zusammen. Bei den fünf Hauptgruppierungen gibt es noch zusätzlich einige Untergruppen, auf die in dieser Dissertation jedoch nicht eingegangen wird.

Die wichtigste Putzmörtelart

Zu den beiden wichtigsten und am meisten Verwendung findenden Sorten des Putzmörtels zählen der Kalkputz und der Kunstharzputz. Die bis in die 80er Jahre am meisten verwendete Sorte war der Kalkputz, da dieser sowohl für die Außenwände als auch zum Verputzen der Innenwände sehr gern genommen wurde. Der absolute Vorteil des Kalkputzes liegt in der geringen Menge an Wasserzusatz, sodass die aufgetragene Masse viel schneller austrocknet und dadurch feuchtigkeitsregulierend wirkt. Ein weiterer uns ebenfalls wichtiger Vorteil ist die möglichst lange Verhinderung von Schimmelbildung aufgrund seines alkalischen Zusatzstoffes. Bis in die 80er Jahre galt als Nachteil am Kalkputz die lange Standzeit zum Austrocknen, da dieser Putz in zwei Lagen aufgetragen werden musste, um auch die optimale Wärmebindung zu gewährleisten. Mittlerweile wurde der Kalkputz jedoch weiter verbessert und gewinnt wieder immer mehr an Bedeutung, da dieser jetzt nur noch einmal aufgetragen werden muss und die Wärmebindung trotzdem gewährleistet ist.

(20) Spannbetonstahl

Was ist denn dieses?

Spannbetonstahl ist nicht, wie der Name es vermuten lässt, Beton mit Stahl vermischt. Es ist vielmehr ein sehr hochwertiger Stahl aus der Gruppe der unlegierten Stahlsorten, welcher besonders zum Vorspannen im Spannbetonbau Verwendung findet. Der Spannstahl besitzt sehr hohe Festigkeitswerte und ermöglicht so eine sehr große elastische Dehnbarkeit. Aus diesem Grund sind im Spannbetonbau die Spannverluste durch Schwinden oder Kriechen des Betons so gering, dass die Vorspannkraft abgebaut wird und die Vordehnung so weit wie möglich verringert wird. Da in Deutschland der Spannstahl der bauaufsichtlichen Zulassung bedarf, ist dieser genormt und besonders bezeichnet.

Die verschiedenen Formen des Stahls

Die Bezeichnungen für den Spannstahl sagen alles über die gesamte Festigkeit des Stahls aus. So steht die erste Bezeichnung St für die Streckgrenze Rp, Y ist der Nennwert der Zugfestigkeit Rm, wobei die Werte alle in Newton pro Millimeter N/mm angegeben sind. Das Modul der Elastizität wird bei Spannstahl mit Ep angegeben. Der Spannstahl wird heutzutage in Deutschland in drei verschiedenen Formen und Herstellungsverfahren angeboten. So gibt es zunächst die warm gewalzten Stäbe, welche Durchmesser bis zu vierzig Millimetern besitzen und Festigkeiten bis zu 1080/1230 N/mm vorweisen können. Die nächste Art des Spannstahls sind die vergüteten runden Stähle, welche entweder glatt oder gerippt sein können und mit Durchmessern bis zu vierzehn Millimetern hergestellt werden. Das Verfahren der Vergütung entsteht dadurch, dass der leicht legierte warm gewalzte Draht durch mehrere Wärmeverfahren zur gewünschten Eigenschaft bearbeitet wird. Das dritte Verfahren beim Spannstahl ist der kaltgezogene, runde Draht mit einem Durchmesser bis zu zwölf Millimetern und mit Festigkeiten bis zu 1600/1860 N/mm. Beim kaltgezogenen Verfahren wird der Draht durch mehrere Ziehvorgänge bis zur geforderten Eigenschaft verarbeitet. Der beliebteste und meist verarbeitete Spannstahl ist die Spanndrahtlitze, welche bis zu sieben der kaltgewalzten runden Einzeldrähte mit einem Durchmesser von achtzehn Millimetern eingesetzt wird.

Die spezielle Verarbeitung von Spannbetonstahl

Soll die Verarbeitung als Spannglied erfolgen, so baut man den Spannstahl als Spannglied gleitfähig in das vorzuspannende Element ein. Dafür bekommt der Spannstahl eine zusätzliche Hülle, welche den Beton und den Spannstahl voneinander trennt. Zusätzlich bekommt der Spannstahl an den jeweiligen Enden spezielle Verankerungen. Diese speziellen Verankerungen sollen die Kraft des Spanngliedes auf den Beton übertragen. In den meisten Fällen erfolgt die Befestigung mit sogenannten Ankerplatten, auf welche der Spannstahl seine gebündelten Kräfte leitet. Bei der Verankerung mittels Spannglied gibt es auch noch zwei Unterteilungen: die verschiebbaren Verankerungen, welche leicht zugänglich sind und überwiegend zum Vorspannen verwendet wird. Die andere Verankerung ist die feste Verankerung, wobei der Spannbetonstahl bereits beim Einbau fest verankert wird.

(21) Basalt

Was ist Basalt?

Basalt ist eine Gesteinsart, welches entsteht, wenn flüssige Lava aus dem Erdreich an die Oberfläche gelangt und zu Basaltlava erkaltet. Es ist ein Gemisch aus Eisen- und Magnesiumsilikat mit Pyroxen. Das Wort Basalt wurde versehentlich aus dem lateinischen abgeleitet, was so viel wie Prüfstein bedeutet. Tatsächlich entstammt das Wort Basalt dem ägyptischen Raum und bedeutet so viel wie gekocht. Die älteste Überlieferung beweist jedoch, dass das Wort Basalt bereits in den ersten Schriften aus Äthiopien aufgeführt wurde. Auf alle Fälle ist Basalt ein der Lava entstammender Stein.

Wie entsteht nun Basalt?

Im Normalfall erkaltet die Lava sehr schnell, sodass sich Pahoehoe-Lava bildet. Wenn die Lava weniger schnell erkaltet, entstehen durch die langsame Erkaltung sogar Säulen aus Basaltstein, welche mehrere Meter hoch sein können. Basalte besitzen eine sogenannte basische Zusammensetzung, das bedeutet, dass Basalt aus verschiedenen Mineralen besteht. Hauptbestandteile hierbei sind Labradorite und Pyroxene. Des Weiteren treten auch Olivite, Foide und Biotite auf. Feldspat kommt ebenso wie Quarz nur in geringen Mengen vor. Um genügend Quarz zu finden, sollte man die Gegenden, an denen Basaltvorkommen auftritt, nach Möglichkeit meiden. Basaltvorkommen in Deutschland gibt es im Saarland, in der Eifel, der Rhön sowie Schlesien. Die größeren Gebiete, in denen Basalt im Tagebau abgebaut wird, liegen jedoch in Italien und Böhmen. Aufgrund der verschiedenen Zusammensetzungen gibt es in ganz Europa Gebiete, in denen Basalt auf die unterschiedlichste Art zutage kommt. Je nach Entstehungsgebiet wird entweder mehr oder weniger Basalt abgebaut. Da der Ursprung von Basalt auf den vulkanischen Lavaaustritten besteht. Ist der Basalt sowohl über als auch unter Wasser der am meisten vorkommende Stein. Selbst auf anderen Planeten wie Mond Merkur, Venus und Mars wurden Basaltvorkommen nachgewiesen.

Wofür verwendet man Basalt?

Da Basalt ein sehr harter und verschleißfester Baustoff ist, welcher zudem auch noch sehr großem Druck standhält, aber auch sehr schwer zu bearbeiten ist, ist er vor allem im Bereich des Untergrundes sehr beliebt. So werden ganze Treppen und Fußböden aus Basalt gefertigt. Aber auch komplette Bauwerke wurden aus Basalt gefertigt, wie es in der Abtei Maria Laach und auch im Kloster Arnsburg zu finden ist. In der Eifel wurden in früheren Zeiten die Kreuze auf den Gräbern sehr gern aus Basalt verarbeitet, da Basalt zudem noch sehr witterungsbeständig ist. In den frühen 1960er Jahren verwendete man sehr gerne Basalt für den Unterbau von Bahngleisen aufgrund seiner Stabilität. In der Gegend um Zittau wurde sogar in ganzen Dörfern Basalt als Unterkonstruktion der Häuser verwendet.

(22) Kalksandstein

Was ist überhaupt Kalksandstein?

Als Kalksandstein werden in der Erde vorkommende Sandarten bezeichnet, welche aber künstlich durch Zugabe von Kalziumkarbonat als Bindemittel zu Steinen verarbeitet wurden.

In Deutschland kommt Kalksandstein nur noch sehr selten als reiner Naturstein vor. Lediglich in den Münsterländer Baumbergen und in Niederlehme in Brandenburg wird Kalksandstein noch als natürliche Steinform gewonnen. Kalksandstein kann jedoch auch künstlich hergestellt werden. So wird Sand in Verbindung mit Calciumsilikathydrat als Bindemittel durch ein spezielles Dampfhärtungsverfahren zum Erzeugnis Kalksandstein mit der Bezeichnung „KS“ in der Baubranche hergestellt und als Mauersteine verarbeitet.

Die Herstellung von Kalksandstein

Wenn Kalksandstein künstlich hergestellt wird, bedarf es eines speziellen Verfahrens. So wird Sand, wobei es sich hier nach Möglichkeit um Quarzsand handeln sollte, mit Branntkalk im Verhältnis von 12:1 unter Beigabe von Wasser vermengt und in spezielle Reaktoren geleitet. Bei der Zusammenführung von Branntkalk mit Wasser entsteht Kalkhydrat, welcher anschließend gepresst und in Formen gefüllt zu Steinrohlingen geformt wird. Anschließend werden die Rohlinge in besonderen Kesseln einem Dampfdruck von sechzehn Bar ausgesetzt und in rund sechs Stunden durch das hydrotherme Verfahren ausgehärtet. Während dieses Verfahrens entstehen jedoch keine Schadstoffe. Es werden Kalksandsteine verschiedener Formen hergestellt, welches jedoch von der Nachfrage abhängt. Zudem wird der Kalksandstein einmal als Stein für normalen Mörtel mit einer Fugenstärke von zwölf Millimetern als auch für Dünnbettmörtel angeboten, wobei hier die Lagenstärke nur zwei Millimeter beträgt.

Die Verarbeitung von Kalksandstein

Da der Kalksandstein bei der Verarbeitung keiner großen Hitze ausgesetzt werden darf, werden die Steine bei extremer Sonneneinstrahlung angefeuchtet, damit beim Auftragen des Mörtels dieser nicht verbrennen kann. Das frisch fertiggestellte Mauerwerk ist aber auch vor Nässe und Frost zu schützen, was in den meisten Fällen mittels einer Plane erfolgt. Sollte jedoch einmal Frost in das neue Mauerwerk gelangt sein, so ist der durch Frost beschädigte Teil vor dem Weiterbau abzutragen. Anschließend kann der Rest des Mauerwerks fertiggestellt werden. Die aus Kalksandstein künstlich hergestellten Verblender werden bereits bei der Herstellung vorimprägniert, um diese vor Schmutz und Nässe während des Transports zu schützen. Die vollständige Imprägnierung des Mörtels kann jedoch immer erst vor Ort stattfinden.

Die Vor- und Nachteile von Kalksandstein

Zu den Vorteilen von Kalksandstein gehört zweifellos die hohe Drucktragefähigkeit, wodurch hohe Lasten problemlos verankert werden können. Des Weiteren sprechen die gute Ökobilanz und die guten baubiologischen Eigenschaften für den Kalksandstein, da dieser feuchtregulierend und extrem Wärme speichernd ist. Sehr gute Eigenschaften zur Verwendung als Schallschutz und die geringe Feuchtigkeitsaufnahme werden dem Kalksandstein ebenfalls als Vorteil zugeschrieben. Ein erheblicher Nachteil ist die geringe Wärmedämmung. Zudem zählen die aufwendige Bearbeitung und die Verarbeitung wegen zu hoher Rohdichte zu den weiteren Nachteilen des Kalksandsteins.

(23) Gusseisen

Was ist Gusseisen?

Gusseisen ist ein spezieller Eisenwerkstoff. Sein Name leitet sich durch das besondere Verfahren der Formgebung ab. Es wird in besonderen Gießereien hergestellt. Als Gusseisen bezeichnet man eine bestimmte Gruppe von verschiedenen Eisenlegierungen, welche einen besonders hohen Teil von Kohlenstoff und Silicium enthält. Als weitere Bestandteile werden Mangan, Nickel oder Chrom erwähnt. Gusseisen unterteilt man in den sogenannten Grauguss, wobei der vorhandene Kohlenstoff in einer Art von Graphit vorkommt, und das weiße Gusseisen, in dem Zement als der Kohlenstoff vorkommt. Die physikalische Dichte von Gusseisen ist deutlich geringer als die von reinem Eisen oder Stahl.

Die Herstellung von Gusseisen

Obwohl der Schmelzpunkt von Gusseisen gegenüber dem des Stahls bedeutend niedriger ist, kann es aufgrund des sehr hohen Anteils an Kohlenstoff leider nicht mehr schmieden. In besonderen Gießereien wird das Gusseisen in einem sogenannten Kupolofen geschmolzen. Die einfachste Art von Grauguss ist die mit einem hohen Anteil an Lamellengraphit., wo der Graphit in unregelmäßig geformten Lamellen vorliegt. Bei Zugbelastung wirken diese Lamellen als sogenannte Sollbruchstellen, wobei die Zugbelastung ziemlich gering ausfällt. Ebenfalls als sehr gering ist die Elastizität zu bezeichnen, wogegen die Druckfestigkeit von Gusseisen bedeutend höher einzustufen ist. Als weitere Vorteile von Gusseisen sind die gute Wärmeleitfähigkeit, die gute Formsteifigkeit sowie gute Dämpfungseigenschaften zu nennen. Ist die sogenannte Gusshaut unverletzt, so besteht eine sehr gute Korrosionseigenschaft, welche durch die Zugaben von Silicium, Nickel und Chrom noch erhöht werden kann. Für die Qualitätsprüfung von Gusseisen gibt es ein sehr einfaches Verfahren, indem man mit einem Hammer auf eine rechtwinklige Kante schlägt. Dabei muss sogar ein Abdruck entstehen, wobei die Kante selbst nicht absplittern darf, denn sonst ist das Gusseisen von sehr geringer Qualität.

Wo kommt Gusseisen eigentlich vor?

Autofahrer wissen oft nicht, dass sie auch Gusseisen mit sich führen, denn das Gehäuse des Getriebes besteht komplett aus Gusseisen. Des Weiteren sieht man fast täglich die sogenannten Kanaldeckel oder auch Gullydeckel, welche ebenfalls aus Gusseisen gefertigt wurden. Aber auch in fast jedem Haushalt findet Gusseisen Verwendung, und zwar in den gusseisernen Pfannen. Es wurden sogar auch einige große Bauwerke aus Gusseisen gefertigt. Die Brücke in Ironbridge in England ist die erste komplett aus Gusseisen gefertigte Brücke der Welt. Andere Brücken wurden diesem Bauwerk nachgebaut. Zudem kann man speziell in Mecklenburg Balkone bestaunen, welche aus Gusseisen gefertigt wurden. In größeren Firmen, wo die Hallen in der besonderen Säulentechnik erstellt wurden, bestehen diese Säulen ebenfalls aus Gusseisen.

(24) Aluminium

Was ist Aluminium, und wie entstand es?

Aluminium ist eines der chemischen Elemente und besitzt die Ordnungszahl dreizehn. Es hat seinen Namen durch das lateinische Wort „alumen“, welches für Alaun stand. Im Periodensystem der Elemente wird Aluminium der „Bor-Gruppe“ zugeordnet, welches in früheren Jahren als die Gruppe der Edelmetalle benannt wurde. Aluminium gehört mit zu den häufigsten Elementen und ist gleichzeitig das häufigste Metall innerhalb des Erdreichs. Aluminium wurde wissenschaftlich erstmals zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts erwähnt. Die Herstellung von Aluminium gelang im Jahre 1825 einem Schweden, indem er Aluminiumchlorid mit Kaliumamalgam vermengte, wobei das Kalium als Reduktionsmittel diente. Zwei Jahre später war es der deutsche Physiker Wöhler, der jedoch metallisches Kalium als Reduktionsmittel nahm und auf diese Weise ein sehr viel reineres Aluminium herstellte. Zur damaligen Zeit lag der Preis für Aluminium über dem des Goldes. In der Mitte des neunzehnten Jahrhunderts wurde das Aluminium nochmals verfeinert und in einem Buch veröffentlicht, was den Preis des innerhalb von zehn Jahren um neunzig Prozent fallen ließ.

Die Gewinnung und Herstellung von Aluminium

Da das Aluminium aus den Silikaten nicht gebunden werden kann, ist die Gewinnung nur aus Bauxit möglich. Das darin enthaltene Gemisch aus den verschiedenen Aluminiumhydroxiden muss erst mit Natronlauge aufgeschlossen werden, um es von den Fremdteilen wie Silicium- und Eisenoxid zu befreien. Anschließend wird es in besonderen Anlagen zu Aluminiumoxid gebrannt. Die besondere Herstellung von Aluminium kann nur durch ein besonderes Schmelzflussverfahren erfolgen. Um dies zu ermöglichen, wird das Aluminiumoxid in einer besonderen Kryolithschmelze aufgelöst. Dies ist ein recht energieaufwendiges Verfahren, denn für die Herstellung von einem Kilogramm Rohaluminium wird eine Energie von fünfzehn Kilowatt verbraucht. Daher lohnt sich die Herstellung von Aluminium nur in der Nähe von preiswerter Energieerzeugung.

Wo Aluminium überall Verwendung findet

Als Konstruktionswerkstoff findet Aluminium überall dort Verwendung, wo es aufgrund der geringen Dichte auf die Masse ankommt, wie es beispielsweise bei den Treibstoffbehältern für die Raumfahrt der Fall ist. Aber auch im Fahrzeugbau gewann Aluminium an Bedeutung, da es bislang aufgrund des hohen Materialpreises, der schlechten Schweißbarkeit und der Verformung bei Unfällen scheiterte. Durch besondere Legierungen wie Silicium, Magnesium und anderen Metallen wurden derart hohe Festigkeiten erreicht, sodass Aluminium dem Stahl nur sehr wenig nachsteht. In der Elektrotechnik findet Aluminium sehr oft Verwendung, da es eine sehr viel höhere Leitfähigkeit als Kupfer, aufgrund seines größeren Volumens im Leitungsquerschnitt pro Quadratmillimeter insgesamt schlechter leitet als Kupfer. Darum wird Aluminium überall dort angewendet, wo es auf das Gewicht ankommt. So wird es sehr gerne genommen für Stromschienen und Erdkabel, da dies vor allem kostengünstiger ist.

(25) MDF-Platte

Wie wird eine MDF-Platte hergestellt?

Eine mitteldichte Faserplatte, welche auch kurz MDF-Platte genannt wird, ist ein spezieller Holzwerkstoff, der in der Deutschen Industrie Norm (DIN) als Faserplatte bezeichnet und in einem besonderen Verfahren getrocknet wird. Die MDF-Platten werden nach der DIN für die unterschiedlichen Verwendungszwecke definiert. Der Name wird durch den Umstand abgeleitet, weil die Dichte dieser Platten zwischen der von Schnittholz und der von den Nassfaserplatten liegt. Dieses Produkt wurde in den Vereinigten Staaten erfunden. Erst zum Ende der 1980er Jahre hielt die MDF-Platte ihren Einzug in Europa und ist seitdem kontinuierlich zum weltweit stärksten Baustoff aufgestiegen. Aus fein gefasertem und vor allem von Rinde befreitem Nadelholz entsteht durch ein bestimmtes Pressverfahren ein in beiden Richtungen homogener Baustoff. Die Stärken der MDF-Platten, welche im Handel geführt werden, reichen von zwei bis sechzig Millimetern bei einer Dichte bis zu Tausend Kilogramm pro Kubikmeter. Der Verwendungsbereich dieser Platten ähnelt dem der Flachpressplatten (Spanplatten), wobei jedoch durch ihren feinen Aufbau die Flächen und Kanten auch noch lackiert und profiliert werden können. Da bei den Flachpressplatten ein zusätzlicher Anleimer erforderlich ist, hat die MDF-Platte den Vorteil, dass dieser hierbei entfällt.

Herstellung von MDF-Platten

In den heutzutage bestehenden Herstellungsbetrieben werden die einzelnen Fasern in einem speziellen Verfahren von Fremdstoffen aller Art gereinigt. Anschließend werden die gereinigten Fasern zur Formstation weitergeleitet. Die sogenannte Streustation besteht aus dem Bunker zur Dosierung, der Streuung und einer Mattenglättung. Über moderne Streuanlagen wird die Matte durch ein mechanisches Verfahren geglättet. Danach wird die Feuchtigkeit der Faser gemessen und die Platte vorgepresst. Dabei wird sie auf die erforderliche Stärke gedrückt, um die Heißpressen effektiver zu beschicken und somit die Gefahr der Beschädigung zu reduzieren. Anschließend werden die Platten auf die gewünschte Breite zugeschnitten und die abgeschnittenen Stücke wieder in den Herstellungsprozess geleitet. Danach werden die Plattenrohlinge in besonderen Verfahren heiß gepresst. Nach diesem Verfahren werden bestimmte Qualitätskontrollen durchgeführt und zum Abkühlen in besonderen Lagern bis zum Transport abgelegt.

Wo die MDF-Platte Anwendung findet

Die MDF-Platte ist sehr gut zu verarbeiten. Besonders bei der Bodenverlegung dienen diese Platten als Trägerplatten. Aber sie werden auch im Möbelbau immer öfter verarbeitet. Des Weiteren wird die MDF-Platte aufgrund der sehr geringen Schallschwingung zum Bau von Lautsprechern verwendet, und zusätzlich mit Schaumstoff bestückt, dienen die Platten zur Entkoppelung bei Plattenspielern. Sehr häufig werden die MDF-Platten in den Tischlereibetrieben zu besonderen Küchenteilen verarbeitet. Dort eignen sie sich insbesondere für Verzierungsarbeiten an Küchenfronten. Da sich MDF-Platten sehr gut lackieren lassen, entstehen auf diese Weise saubere und glatte Flächen.