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Ton, Lehm, Ziegel – Ein historischer Baustoff und seine Einsatzgebiete
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Lehm
Unter Lehm (auch Leim, Laimen) versteht man einen durch Sand, Kalk (Mergel), Eisenoxid, Glimmerblättchen
u.a. stark verunreinigten Ton. Aufgrund des Eisengehalts wird Lehm beim Brennen rot. Je nach Art und Menge der Verunreinigungen schmilzt der Lehm zwischen 900 °C bis 1200 °C zu grauer
Schlacke. Lehm ist ein Verwitterungsprodukt verschiedener Steine, im Taunus entsteht er aus dem
Schiefer. Er sammelt sich auf dem Grund von Seen und Pfützen. Beim Trocknen schwindet reiner Ton
sehr stark und bekommt Risse. Da Lehm fast überall ansteht und billig ist wurde er gerne verwendet.
Löss
Unter Löss (auch Briz) versteht man einen graubräunlich bis ockergelben, kalkhaltigen Lehm. Er ist
sehr porös, saugt sehr viel Wasser auf und zeigt oft eine feine Kalkkruste. Anreicherungen von Kalkmergel
finden sich als sog. Lößkindel, Lößmännchen. Verunreinigungen von Schnecken treten recht
häufig auf, deshalb auch der Name „Schneckenhäusleboden“. Im Donau- und Rheintal ist Löß weit
verbreitet. Wenn der hohe Kalkgehalt durch Regen ausgelaugt wird, bleibt Lehm zurück.
Ton
Ton (auch Pelit) kommt in reinster, weißer Form als Kaolin (Porzellanerde, Pfeifenton) in der Natur
vor. Je weniger Verunreinigungen er hat, desto fettiger fühlt er sich an, kann mehr Wasser binden und
schwindet stärker beim Trocknen. Durch Verunreinigungen sind fast alle Farben möglich: gelblich,
bräunlich, rötlich, grünlich, grau und sogar bläulich. Die bunten, fetten Tonsorten werden auch als Letten
bezeichnet. Bekannte Tonlagerstätten befinden sich in Großalmerode, im Kannenbäckerland
(Westerwald), Köln, Koblenz, Klingenberg am Main (dort im Bergwerksbetrieb abgebaut). Chemisch
betrachtet handelt es sich um ein Aluminiumsilikat in Schichtform. Ein Tonblättchen hat die ungefähre
Form einer Rasierklinge (sehr dünn) und ist aber nur 0,02 mm groß. Das Wasser zwischen
den einzelnen Blättchen erlaubt ein leichtes Verschieben derselben, was sich als gute Plastizität äußert.
Ton entstand durch die Verwitterung feldspathaltiger Gesteine oder verschiedener Silikate. Im
euchten Zustand zeichnet er sich durch eine hohe Geschmeidigkeit, Bildsamkeit, Plastizität aus. Die
Wasseraufnahme beträgt bis zu 70 %. Wasserfreier Ton hat eine Dichte von 2,4 bis 2,5 kg/dm². Ungebrannter
Ton nimmt schnell Luftfeuchte auf und gibt sie bei Trockenheit wieder ab, was zu einem
ausgeglichenen Raumklima führt.
Tonaufbereitung
Der Ton wurde gewöhnlich über den Winter im Freien gelagert um ihn durch den Frost aufzuschließen.
Anschließend wurden grobe Verunreinigen wie Steine entfernt. Die höherwertigen Porzellantone
wurden geschlämmt und gesiebt. Anschließend erfolgt das Ausformen (Streichen) des Tons in Ziegelformen oder die Weiterverarbeitung für den Fachwerkbau. Damit der Ton nicht an der Form anklebt,
wurde Wasser oder Sand benutzt und der Überschuss der gefüllten Form mit einem Streichbrett
oben glatt gezogen. Von Hand wurden so bis zu 300 Ziegel in einer Stunde hergestellt. Im leicht angetrockneten,
lederharten Zustand wurden die Steine teilweise mit einem Brett nachträglich geglättet oder
in spezielle Formen gepresst. Seit ca. 1880 werden Maschinen für die Formerei benutzt.
Ziegelform für runde Kamine oder Kanäle.
Trocknen
Ton verliert beim Trocknen das freie Wasser. Dabei schwindet reiner Ton so stark, dass es zu Rissen
kommt. Deshalb werden verschiedene feuerfeste Magerungsmittel wie Sand und Schamotte (gemahlene
Keramikabfälle) zugegeben. Beim Lehmbau kommen neben Sand auch Stroh, Fasern wie Werg
oder Holzhackschnitzel in Betracht.
Brand
Beim Brennen wird in der ersten Phase bis 100 °C das restliche freie Wasser ausgetrieben. Zwischen
200 - 300 °C entweicht das chemisch gebundene Wasser. Bei ca. 500 °C ändert der Quarz (stammt
vom Sand) seine Kristallstruktur. Ab ca. 800 °C beginnen einzelne Bestandteile zu schmelzen, zu verglasen.
Danach ist der gebrannte Ton nicht mehr wasserlöslich, aber immer noch porös und klingt
dumpf beim Anschlagen. Mit zunehmender Temperatur nimmt der Grad der Sinterung (eine Art Verglasung)
zu. Damit steigt auch die Härte, Dichte und Haltbarkeit. Beim Anschlagen ergibt es einen hellen
Ton, fast wie bei Glas. Verunreinigungen wie Kalium, Kalzium, Eisen, Mangan wirken als Flussmittel,
so dass der Ton bei ca. 950 – 1100 °C zu Schlacke zusammen schmilzt und die Form verliert. Eisenverunreinigungen
erzeugen nach einem oxidierenden Brand die typische gelbe, rote bis schwarzbraune
Farbe. Reiner Porzellanton brennt mit weißer Farbe und verträgt Temperaturen über 1400 °C
bevor er seine Form verliert. Die hohe Temperatur und der hohe Grad der Sinterung sind der Grund
für die ausgezeichnete Haltbarkeit von Porzellan. Es sind keine Poren mehr vorhanden und der Unterschied
zu Glas ist nur noch gering. Bei der Glasur handelt es sich um einen glasähnlichen Überzug
auf gebrannter Keramik.
Verwendung
Die bisher älteste Keramik ist 9.000 Jahre alt. Schon die Ägypter haben gebrannte Ziegel benutzt. Bei
den Babyloniern waren farbig glasierte Ziegelsteine beliebt. Zur Römerzeit erlebte die Verwendung
des gebranntes Ziegels in Europa eine erste Blüte. Den Höhepunkt in Deutschland erlebte der Ziegelbau
in der Gotik, besonders in Norddeutschland. Ungebrannt wurde Lehm zu Lehmsteinen, Lehmputz,
zum Ausfüllen der Fachwerkwände usw. benutzt. Nach 1900 wurde er zunehmend durch Beton verdrängt
und erst nach dem zweiten Weltkrieg wegen Materialknappheit kurz wiederverwendet. Erst mit
dem ökologischen Umdenken in den 1970er Jahren gewann Lehm als Baustoff wieder mehr an Bedeutung.
Backsteine
Unter den Namen Backstein, Mauerstein, Ziegel und Barnstein versteht man aus gemagertem Ton
gebrannte rechteckige Steine. Als Magerungsmittel, welche zu fetter Tonerde zugesetzt werden, dient
hauptsächlich Sand. Kalkhaltiger Ton (Mergel) ermöglicht ein Brennen mit niedriger Temperatur, aber
nur bis zu einem Kalkgehalt von 25 % ist der Backstein dann wetterfest. Große Kalkstücke werden
dabei zu Branntkalk gebrannt, welcher mit Wasser reagiert, dabei sein Volumen verdoppelt und zu
Absprengungen führt. Gute Backsteine dürfen nur mässig klingen, nicht zu stark versintert sein und
ca. 7 % Wasser aufsaugen. Zu hoch gebrannte Steine nehmen den Mörtel schlecht an und lassen
sich aufgrund ihrer großen Härte kaum behauen. Zu schwach gebrannte Steine werden durch Feuchtigkeit
und besonders Frost gesprengt. Die älteste und einfachste Art Ziegel zu Brennen besteht im
Feldbrand (vgl. Ausstellung im Hessenpark). Dabei werden die ungebrannten Ziegel mit Kohlestaub
dazwischen aufgeschichtet; Luftkanäle sorgen für einen gleichmäßigen Brand. Eine Verkleidung aus
Lehmputz isoliert den ganzen Aufbau. Feldbacksteine, auch Russenstein genannt, zeichnet sich durch
eine ungleichmäßige Farbe und Form aus. Gleichmäßigere Qualität wird durch ein Ofen erreicht. Erste
Erfindungen von Maschinen, mit denen Ziegel hergestellt werden konnten, kamen 1799 aus Nordamerika,
1807 aus Petersburg und 1810 aus London. Aber erst mit der großflächigen Einführung der
Dampfmaschine (um 1880 auch auf dem Lande) setzten sich solche Maschinen durch.
Ziegelformate
Die Maße der verschiedenen Ziegel schwanken früher von Ort zu Ort. Heute sind sie genormt als
Normalformat 24 cm lang, 11,5 cm breit, 7,1 cm hoch, Dünnformat mit 24 x 11,5 x 5,2 cm und ca. 20
Sonderformaten. Von 1872 bis 1952 gab es das Reichsformat mit 25 x 12 x 6,5 cm, der große bayerische
Ziegel mit 36 x 18 x 6,5 cm und der kleine mit 29 x 14 x 6,5 cm u.a.m. Babylonische Ziegel waren
u.a. 35 x 35 x 9 cm, römische Ziegel 60 x 60 x 10 bis zu 20 x 20 x 2 cm, altdeutsche Klosterformate
variierten zwischen 27-33 cm x 13-25 cm x 6-8 cm.
Lehmsteine
Ungebrannte Ziegel wurden auch als Lehmsteine, Luftsteine, Luftziegel und Lehmpatzen genannt. Ihnen
wurden Strohhäcksel, Sied (= Ähren und Spelzen vom Dreschen), Flachs- und Hanfabfälle oder
moderne Zuschläge wie Kork oder Hackschnitzel zugesetzt und dann als Leichtlehmziegel vertrieben.
Wenn sie aus der Form genommen wurden erfolgte eine ca. vierwöchige Trocknung hochkant, um so
für möglichst viel Luftaustausch zu sorgen. Sie vertragen keinen hohen Druck (über 50 kg/cm²) und
keinen Regen. Sie wurden besonders gerne im Innenbereich oder auf wetterabgewandten Seiten
auch außen benutzt (z.B. Scheune aus Anspach).
Stampflehm oder Massivlehmbau
Unter dem Namen Piseebau wurde der Stampflehmbau durch den Franzonen Pisé berühmt. Auf einem
traditionell gemauerten Sockel wird mit Brettern eine Verschalung aufgebaut und er Hohlraum mit
gemagertem Lehm aufgefüllt, welcher noch durch Stampfen verdichtet wird. Das Austrocknen dauert
ca. 1 Jahr. Das wohl älteste Haus in dieser Technik in Deutschland steht in Nordermarkt (Dithmarschen)
und stammt von 1795. Einige solcher Häuser stehen auch in Weilburg/Lahn und stammen vom
Architekten Wilhelm Jacob Wimpf, u.a. ein fünfstöckiges Wohnhaus ohne tragendes
Holzgerippe.
Lehmflechtwerk
Seit der Jungsteinzeit wird Lehm mit Stroh gemischt und damit Holzgeflechte für den Hausbau abgedichtet.
Fachwerk mit Flechtwerk und Lehmverkleidung ist in Deutschland mindestens seit den Römern
bekannt und das älteste noch stehende Gebäude von 1276 steht in Esslingen. Die billige Baumethode
wurde gerne verputzt, um den teureren Steinbau vorzutäuschen oder um einen ausreichenden
Witterungsschutz (zumindest an der Westseite) zu erzielen. Neu erstellte Wände benötigen ca. 10
Wochen zum Austrocknen. Eine statische Berechnung von Lehmflechtwerk ist bisher nicht möglich.Aber durch das Flechtwerk wird die mögliche Belastung deutlich erhöht. Außenwände sollten nicht zu
stark mit wärmedämmendem Material abgemagert werden, da sie ungünstig für die Witterungsbeständigkeit
sind. Die senkrechten Hölzer, die Stickscheite („Stickel“) oder Spalthölzer werden in Norddeutschland
Staken genannt. Sie sind vorzugsweise aus Eichenholz, aber auch aus Nadelholz, je
nach Vorkommen. Waagrecht werden fingerdicke oder gespaltene Haselnuss-, Birke- oder Weidenäste
verflochten. Im unteren Balken (Schwelle oder Riegel) wird eine nutförmige Kerbe eingeschlagen,im oberen Balken (Riegel oder Pfette) werden Löcher gebohrt oder Kerben in einem Abstand von
20 cm bis 40 cm eingeschlagen. Die Stickscheite müssen streng sitzen und das Flechtwerk soll dicht
ausgeführt werden. Anschließend wird der Lehmschlag aufgebracht. Eine zweite Variante ohne waagrechtes
Flechtwerk verwendet als Abstand für die senkrechten, extra rauen Stickscheite nur 3 cm bis 5
cm. Der Lehmschlag mit etwas längerem Stroh (10-15 cm) wird genauso aufgebracht. Die Bedeutung des Lehmflechtwerks lässt sich am Wort „Wand“ ableiten. Der Name „Wand“ stammt von „winden“ ab,
dem „Winden“ des Äste des Flechtwerks.
Lehmschlag
Mit Wasser eingesumpfter Lehm wird mit Sand und ca. 8 cm langes Stroh (Roggen, historisch auch
Gerste, Dinkel) gemischt und auf das Flechtwerk „geschlagen“. Um die schwere Arbeit das Stroh unterzumischen
zu erleichtern, wurden früher Kühe und Ochsen im Kreis laufen lassen. Ab und zu ist
dabei auch etwas Dung in die Masse gefallen. Heute erleichtern Zwangsmischer oder alte Bäckereiknetmaschinen
teilweise die Arbeit. Aber gerne verfängt sich das Stroh am Mischarm und es muss
doch mit den Gummistiefeln gemischt werden. Man darf nicht zuviel Wasser zugeben, weil dies zu
starken Schwundrissen führt. Das Strohlehmgemisch wird von beiden Seiten in das Flechtwerk eingedrückt,
so dass es auch zwischen die Hohlräume kommt. Wenn die Mischung geworfen wird, ergibt es
keine gute Verzahnung. Nach dem groben Glätten wird nach ca. 4 Stunden Trockenzeit eine zweite,
etwas fettere Schicht, (weniger Stroh und weniger Sand) nicht dicker als 2 cm, aufgetragen und ca. 2
Tage lang trocknen lassen. Zuletzt folgt ein Lehm ohne Strohanteil als Glattstrich und ein Lehmstrich.
Für den Lehmstrich wird reiner, ungemagerter feiner Lehm benutzt. Ein Zusatz von Kälberhaaren soll
Schäden durch entstehende Risse verhindern. Falls ein Kalkputz den
Abschluss bilden soll, fällt der Glattstrich weg bzw. je nach Dicke kann ihm bis zu 20 % Kalk beigemischt
werden, um eine bessere Verzahnung zu erreichen. Die angeworfene Kalkputzschicht soll 2
cm dick sein und balkenbündig. Ein raue Lehmoberfläche durch Kratzputz, Kammstrich mit einem hölzernen
Kamm oder eingeschlagene kleine Löcher bzw. moderne, absolut rostfreie Putzträger sorgen
für die ansonsten schlechte Verbindung zwischen Lehm und Kalkputz.
Baulehm
Der Tonanteil soll ca. 10 % betragen. Das richtige Verhältnis lässt sich anhand einer daraus geformten
Tonkugel feststellen. Wenn diese beim Trocknen reißt, ist zuviel Ton vorhanden, wenn sie bald zerfällt,
ist zuviel Sand vorhanden. Ebenfalls ist die Kugelfallprobe beliebt, um das richtige Verhältnis herauszufinden.
Ein Zusatz von Sand magert den Ton und setzt dabei die Bindekraft herab. Durch Fasern
kann auch gemagert werden, aber der Zusammenhalt bleibt besser erhalten. Die ausgezeichnete Wasseraufnahme von Baulehm bedingt eine dichte Trennung vom Boden, so dass keine Erdfeuchte
aufgesogen werden kann. Deshalb wird traditionell ein Sockel gemauert, auf den das Fachwerk aufliegt.
Ebenso darf Lehm nicht mit wasserdichten Anstrichen, Zementputz oder Folie abgedeckt werden,
da er sonst fault. Lehm muss atmen können. Ausgetrockneter Lehm ist frostbeständig, feuchter
nicht.
Stampflehmböden bzw. Lehmestrich
Lehm direkt aus der Tongrube wird in mehreren Schichten auf dem Boden (hauptsächlich Scheunen)
ausgebreitet und mit einem schweren Holz an einem Stiel glatt gestampft. Der Lehm darf dabei nicht
zu feucht sein, sonst klebt er an. Um große Risse durch Austrocknen zu vermeiden, benötigt der
Stampflehm einen direkten Anschluss zum Erdboden. Es darf also kein Schotter oder keine Folie eingebracht
werden.
Lehm-Bohlen-Füllung bzw. Ständerbohlenbau
Die vorwiegen im Mittelalter übliche Bauweise ist heute sehr selten zu sehen. Zwischen zwei genutete
Ständer werden waagrecht ca. 10 cm starke Bohlen eingelassen. Durch eingeschlagene, ca. 3 cm
lange Holzkeilchen wird eine raue Oberfläche für den mehrlagigen Lehmschlag erzeugt.
Lehmziegelfüllung
Besonders aus Nord- und Ostdeutschland ist die Füllung der Holzrahmen mit ungebrannten Ziegeln
bekannt. Dazu wird Lehmmörtel benutzt. Seit dem 19. Jh. ist diese Technik für ganz Deutschland belegt.
Lehm-Strohwickel-Decke bzw. Schlierdecke
Die Lehm-Strohwickel-Decke wird auch nur Wickeldecke (in Norddeutschland Wellerdecke, „Wurstdecke“)
genannt. Sie wurde außer in Wohngebäuden auch als Stalldecke verwendet. Als Kellerdecke
kommen sie nicht in Betracht, da sie bei zu hoher Feuchtigkeit fault. Analog zur Wand werden die
Stickscheite in die genuteten Deckenbalken eingeschoben. Langstroh (am besten 1 m langes Roggenstroh)
wird mit Lehmschlämme benetzt und um die Scheite gewickelt und erst dann eingeschoben.
Ursprünglich war Roggenstroh annähernd 2 m lang. Heutige Züchtungen sind nur noch 1,2 m lang.
Anschließend wird ein Lehmstrohgemisch und Glattstrich aufgetragen.
Verwendete Literatur:
- Meyers Konversations-Lexikon, Leipzig 18975
- Distler, Günther: Historischer Lehmbau in Fachwerkgefüge Frankens, Informationsblätter des Fränkischen Freilandmuseums
Bad Windsheim 1992
- Franke, Heinz: Tonbergbau in Klingenberg am Main, Klingenberg 1992
- Schrader, Mila (Hrsg.): Mauerziegel als historisches Baumaterial, Suderburg 1997, Anderweit-Reihe
- Niemeyer, Richard: Der Lehmbau und seine praktische Anwendung, Grebenstein 1982
Adressen u.a.:
- Klaus Schillberg, Kirchplatz 5, 61130 Nidderau-Windecken, Tel.: 06187/9018, www.texbis.de, Lehmbaumaterialien, Lehmbaukurse
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