Häuslebauer können heute problemlos dabei zusehen, wie aus einem Loch im Boden Stück für Stück ihr Eigenheim hochwächst. Unheimlich spannend. Ähnlich interessant ist allerdings, wie die benötigten Materialien entstehen.
Schon ein ganz normales Einfamilienhaus ist ein faszinierender Mix aus unterschiedlichsten Materialien. Doch auch deren Herstellung ist mehr als spannend.
„Stein auf Stein, Stein auf Stein, das Häuschen wird bald fertig sein“. So dürften wir alle es in Kindergarten oder Grundschule erlernt haben. Die Sache mit dem „Stein auf Stein“ ist mit der immer weiterwachsenden Verbreitung von Fertighäusern zwar nicht mehr so selbstverständlich. Allerdings besteht ein Haus nach wie vor aus unzähligen einzelnen Materialien. Bloß bekommt der Bauherr selten mit, wie die eigentlich entstehen. Unser Artikel will das nachholen und zeigen, wie zwischen dem Zement für den Beton der Bodenplatte und der Dacheindeckung die wichtigsten Baustoffe entstehen.
Das, was Zement so unglaublich universell macht, ist die Tatsache, dass er nur Wasser benötigt und bis zum Aushärten kalt und flüssig bleibt.
1. Der Zement
Beton, Estrich, Mörtel, Putz oder umgangssprachlich auch „Speis“, sind für sich genommen unterschiedliche Produkte, die dadurch entstehen, dass zusätzliche Stoffe hinzugefügt oder weggelassen werden. Sie eint jedoch, dass sie auf einem Grundstoff basieren, Zement.
Der Zement ist dabei der mit Abstand (ge-)wichtigste Hausbau-Stoff, denn er ist das Bindemittel, welches durch das zugefügte Wasser (fachsprachlich Zugabe- oder Anmachwasser) reagiert und in einem chemischen Prozess aushärtet – und das ist zwischen Bodenplatte und Firststein vielfach nötig.
Dazu gleich ein interessanter Wissens-Fakt: Dass Zement härtet, hat nichts damit zu tun, dass das Wasser verdunstet (ungleich etwa zu Wandfarbe auf Dispersionsbasis). Er härtet allein durch die chemische Reaktion aus und das völlig gleich, wie viel Wasser vorhanden ist. Zement würde, mit Sand und Kies vermengt, sogar unter Wasser in gleicher Zeit zu einem festen Betonklotz werden.
Doch dafür, was Zement an aufwendigen Arbeitsschritten hinter sich hat, ist das mehlfeine graue Pulver erstaunlich günstig. Alles beginnt damit, dass man Kalkstein und Ton benötigt, die in Steinbrüchen gewonnen werden. Beides kann, muss aber nicht in vermischter Form (dem sogenannten Kalkmergel) natürlich vorkommen. Zudem braucht es noch Sand und Eisenerz. Diese vier Zutaten enthalten Stoffe, die für die Zement-Eigenschaften unerlässlich sind:
Kalziumoxid
Siliziumoxid
Aluminiumoxid
Eisenoxid
Doch in allen vier Materialien steckt, wenn sie angeliefert werden, Wasser. Das muss raus. Daher werden die Stoffe erst in ein entsprechendes Mischungsverhältnis gebracht und dann in eine Rohmühle geschüttet. Darin findet ein kombinierter Mahl- und Trocknungsprozess statt. Heraus kommt ein feines Pulver, das sogenannte Rohmehl.
Dann wird es heiß: Das Rohmehl kommt in einen Drehrohrofen. Dieser gleicht einer mehrere Meter langen Waschmaschinentrommel. Darin befindet sich ein Schneckentrieb. Das Rohmehl wird kontinuierlich durch die Trommel befördert und dabei erhitzt. Unter den hier entstehenden Temperaturen von bis zu 1500°C schmelzen oder korrekter sintern die Rohstoffe an und werden zum sogenannten Klinker. Dabei wird das enthaltene Kalziumcarbonat zu Kalziumoxid und Kohlendioxid, zudem entsteht aus dem Kalziumoxid und dem Siliziumoxid Di-Kalziumsilikat.
Unmittelbar nach dem Drehrohrofen wird der Klinker auf 200°C abgeschreckt. Dabei entstehen Tri-Kalziumsilikat und Tri-Kalziumaluminat sowie Kalziumaluminatferrit.
Nach einer Auskühlphase im Silo wird der bröselige Klinker nun noch je nach Anwendungsgebiet mit Hüttensand oder Flugasche und Gips vermengt und ein letztes Mal gemahlen, bis er zum grauen Mehlpuder wird. Hier noch etwas mehr Chemie: Kommt der Zement nun mit Wasser, also H20, in Berührung, reagieren die Wassermoleküle mit denen des Zementpulvers. Es entstehen sogenannte Hydratkristalle, die sich ineinander verhaken und so für die große Kohäsion des Betons sorgen.
Laacher See ist das, was übrigblieb, nachdem der Vulkan sich ausgespien und völlig zusammengesackt war. Sein Bims landete dutzende Kilometer entfernt.
2. Die Bims-Mauersteine
Der Zement wurde mit Absicht als erste Zutat erklärt. Denn er spielt auch noch bei vielen weiteren Hausbaustoffen eine wichtige Rolle. So auch bei Bims-Mauersteinen, die fachsprachlich zu den sogenannten Leichtbetonsteinen gehören.
Es gibt zwar unterschiedliche Zutaten, aus denen man solche Leichtbetonsteine herstellen könnte. Als besonders beliebt, weil hochwertig, gelten jedoch solche, die auf Bims basieren – und gleichsam steckt dahinter auch der spannendste Entstehungsprozess. Denn Bims ist ein Produkt vulkanischer Aktivität. Und obgleich Bims-Mauersteine in ganz Deutschland hergestellt und verbaut werden, gibt es für den Bims neben Italien und Griechenland in Europa nur eine Quelle: Das Gebiet rings um den Laacher See im nördlichen Rheinland-Pfalz in der Vulkaneifel, keine zehn Kilometer vom Rhein entfernt.
Dieses Areal, das sich heute malerisch gibt, war vor 12.900 Jahren „Dantes Inferno“. Statt des Sees stand hier ein Vulkan, der in einem gewaltigen Ausbruch seinen Inhalt bis nach Südengland schleuderte. Das Gebiet ringsherum wurde meterhoch bedeckt – darunter auch mit jenem Bims. Er entstand, als Lava mit Wasserstoff und Kohlendioxid in Berührung kam und dabei regelrecht aufschäumte. Dabei bildeten sich feste Brocken, die von Millionen feiner Poren durchzogen werden – und just die sind wegen ihrer hohen Dämmwirkung dafür verantwortlich, dass Bims-Mauersteine so beliebt sind.
Nachdem dieser Bims im Tagebau aus der Erde geholt und zermahlen wurde, wird er je nach späterem Stein mit unterschiedlichen Zusatzstoffen vermengt. Für dem häufig eingesetzten Hohlblock sind das:
Bims
Basalt (ebenfalls vulkanischen Ursprungs)
Zement
Flugasche
Diese Materialien werden vermischt und dann mit Wasser zu einer teigartigen Masse angerührt. Die muss anschließend nur noch in Form gegossen und für zirka einen Monat durchgetrocknet werden.
Ob die Säge einen Stamm letztlich zu dicken Balken oder dünnen Brettern macht, ist nur eine Sache vom Stammdurchmesser und der Einstellung.
3. Die Balken, Dielen und Bretter
Schaut man sich Zement und Betonstein an, handelt es sich zwar um altbekannte, aber architekturgeschichtlich neue und zudem komplex herzustellende Produkte. Tatsächlich kommt jedoch wirklich kein normales Wohnhaus ohne den ältesten Baustoff der Menschheit aus, Holz. Was beim Blockhaus das fast einzige Material ist und beim Holz-Fertighaus immer noch einen hohen Anteil hat, spielt selbst noch beim gemauerten Gebäude eine wichtige Rolle - als tragende Unterkonstruktion für das Dach.
Das hat auch viel damit zu tun, dass der Herstellungsprozess vergleichsweise einfach ist. Denn das Leben eines Balkens beginnt natürlich als Baum im Wald. Allerdings nicht als „irgendein“ Baum. Dort am Haus, wo es nicht auf die Optik ankommt, sondern nur auf „innere Werte“, kommt überwiegend Nadelholz (Kiefer, Douglasie, Tanne und vor allem Fichte), zum Einsatz und das aus gutem Grund:
Es wächst verhältnismäßig schnell
Die dazugehörigen Bäume wachsen sehr gerade, sodass es kaum Verzugsprobleme gibt
Das Holz ist vergleichsweise leicht
Der hohe Harz-Anteil ist ein natürlicher Pilzschutz
Es ist ein regionales Holz und daher sehr günstig
Es ist für die gestellten Aufgaben stabil genug
Typischerweise beginnt die Entstehung eines Konstruktionsholzprodukts damit, dass ein Förster irgendwo im Wald einen Baum mit Farbe markiert – die guten ins Bauholz-Töpfchen, die schlechteren ins Brennholz-Kröpfchen.
In unseren Breiten kommt dann der Harvester zum Einsatz – der maschinelle Vollernter, der den Baum in einem Arbeitsgang fällt, entastet und häufig noch entrindet. Heraus kommt ein Stamm, der zunächst monatelang an zentraler Stelle im Wald getrocknet und dann aufgeladen und ins Sägewerk verfrachtet werden kann. Auch wenn es dort natürlich heute modern zugeht, funktioniert das reine Grundprinzip noch so wie vor 150 Jahren: Der liegende Stamm wird in eine Gattersäge eingeführt, die aus mehreren parallel stehenden Sägeblättern besteht. Deren Abstände werden so eingestellt, wie das Endprodukt aussehen soll: Eng für Dielenbretter, breit für Balken und alles genormt. Für das besonders hochwertige Konstruktionsvollholz liegen noch strengere Maßstäbe an.
Anschließend wird das Holz je nach genauem Verwendungszweck gegebenenfalls nochmals nachgetrocknet und, sofern es sich nicht um „sägeraues“ Holz handelt, auch noch maschinell gehobelt. Im Gegensatz zu früheren Jahren kommt heute praktisch kein Holzschutzmittel mehr zum Einsatz. Egal ob unterm Dach oder in der Fertigbau-Sandwichwand, überall wird nun durch sogenannten konstruktiven Holzschutz sichergestellt, dass weder Feuchtigkeit noch Pilzsporen oder Insekten das Material zersetzen können.
4. Die unterschiedlichen Dach-Eindeckungen
Für viele Häuslebauer ist es die pure Qual der Wahl, falls der Bebauungsplan keine Grenzen setzt: Womit soll das Dach gedeckt werden – und in welcher Farbe? Nun, diese Antwort kann dieser Punkt zwar nicht geben. Aber er zeigt, wie die unterschiedlichen Dach-Materialien hergestellt werden – und das ist fast immer relativ einfach:
Für Betonziegel werden die Beton-Grundstoffe mit einem Farbpigment und Wasser vermengt und dann, ganz ähnlich wie der Beton-Mauerstein, in eine Form gegossen und härten dort aus.
Für Tondachziegel werden gemahlener Ton und Lehm miteinander und mit Wasser vermengt. Dann werden sie erst in einer Strangpresse in Form gebracht und anschließend über anderthalb Tage getrocknet. Es folgt eine (farbauftragende) Glasur. Dann werden die Ziegel für einen Tag in einem weiteren Ofen gebrannt.
Für Trapez- oder Sandwichbleche wird das aus einem Walzwerk stammende, auf großen Coils aufgewickelte, Blech zunächst Schritt für Schritt abgewickelt und in die benötigte Form geschnitten (die Breite stimmt bereits, nur die Länge muss abgeschnitten werden). Dann kommen spezielle Maschinen zum Einsatz, sogenannte Rollformanlagen. Darin wird das Blech in einem Arbeitsgang so gepresst, dass sein Profil entsteht. Es folgt noch eine wetterfeste Beschichtung und das Blech kann montiert werden
Für Kunststoff-Dachpfannen wird ein UV- und witterungsbeständiger Kunststoff, sogenannte Polymermineralstoffe, verwendet. Der wird als bereits eingefärbtes Granulat angeliefert. Das wird nur erhitzt, wodurch es flüssig wird. Dadurch kann es nun im Spritzgussverfahren unter hohem Druck in eine Form gebracht werden.
Auch wenn es Übertage viele Schiefer-Gebirge gibt, so erfolgt der Rohstoffabbau doch meist Untertage, weil es sich hier mehr lohnt.
Die vielleicht aufwendigste Herstellungsweise ist jedoch die, die bei klassischen Schieferdächern zum Einsatz kommt. Denn Schiefer ist ein Naturmaterial. Es beginnt damit, dass (häufig untertage) tonnenschwere Schieferblöcke aus dem umgebenden Material herausgestemmt werden. Danach werden sie gespalten.
Schiefer hat mit den sogenannten Schieferungsflächen einen ähnlichen Schicht-Aufbau wie Holzfasern. Das Spalten geschieht heute in aller Regel mittels riesigen, diamantbesetzten Sägescheiben. Die dabei entstehenden Schieferplatten müssen nun mit höchster Vorsicht zur End-Produktionsstätte transportiert werden. Hier werden sie nun, nachdem sie maschinell grob vor-zerkleinert wurden, meist mit einem gewissen Anteil von Handarbeit, in die endgültige Form gebracht.
Gipskartonplatten mögen kein hochtechnisches Produkt sein. Doch sie spielen im Innenausbau eine wichtige Rolle.
5. Die Gipskartonplatten
Sie sind aus dem modernen Hausbau kaum noch wegzudenken – denn der so beliebte Trockenbau wäre ohne sie um eines seiner wichtigsten Bauteile ärmer und müsste sich fast vollständig auf Holzfaserplatten stützen. Die Rede ist von Gipskartonplatten.
Bei ihnen besteht (fast) alles aus Naturgips, der wie ehedem aus dem Boden abgebaut wird. Der wird zermahlen und teilweise je nach Anforderung noch mit Kunststoff- oder Zellulosefasern gemischt, damit das Endprodukt resistenter wird. Danach beginnt ein faszinierend orchestrierter Prozess: Der mir Wasser angemischte Gips-Brei wird auf ein darunter laufendes Karton-Band appliziert und glattgestrichen.
Von einer zweiten Rolle wird von oben Karton aufgebracht, sodass ein langes endlos-Gipskartonband entsteht, welches in einem Zerteiler auf die Endmaße gebracht wird. Diese Platten werden nun über eine genau berechnete Laufbandstrecke geführt, die so lang ist, dass sie am Ende vollständig trocken sind. Anschließend werden ihre Schnittkanten mit weiterer Pappe umsäumt und sie sind einsatzbereit.
Da die Optik des Laminatbodens ausschließlich auf bedrucktem Papier basiert, sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt. Sogar Unikat-Sonderanfertigungen sind möglich.
6. Der Laminatboden
Er gehört, direkt nach Naturholzböden, zum beliebtesten Baustoff, den sich Häuslebauer auf den Boden legen. Kein Wunder, denn Laminatböden sind nicht nur unheimlich variabel in ihrer Optik, sondern auch noch robust und pflegeleicht. Das alles steckt nur in der Tatsache, dass Laminatböden, wie der Name schon verrät, eine Sandwichkonstruktion sind.
Alles beginnt mit einer MDF-Platte. Schon deren Herstellungsprozess ist ein spannendes Kapitel für sich: Nadelholz wird zu ganz feinen Fasern zermahlen. Diese werden mit einem Harz vermengt, meistens einem sogenannten Aminoplast, welches auf Harnstoff basiert. Mitunter kommen in die Masse noch Paraffin, um die Feuchtigkeitsresistenz zu erhöhen, oder andere Chemikalien hinzu. Dann wird sie nur noch in Form gepresst und kann austrocknen.
Übrigens funktioniert es bei den Platten, mit denen die Unterkonstruktion von Fertighäusern beplankt wird, praktisch genauso. Nur dass hier mitunter keine feinen Holzfaserplatten verwendet werden, sondern eher die groben OSB- oder etwas feineren Spanplatten.
Dadurch, dass die MDF-Platten vollkommen frei formbar herzustellen sind, wird im Laminatwerk genau die passende Abmessung angeliefert. MDF fungiert dabei als Trägerplatte. Auf seine Unterseite wird zunächst eine dünne Kunststoffschicht aufgebracht. Sie soll dafür sorgen, dass Belastungen von oben die MDF-Platte nicht dauerhaft verformen können.
Auf die MDF-Platte wird meist zeitgleich das Dekor aufgebracht. Das besteht aus Papier und kann mit jedem nur denkbaren Motiv bedruckt werden – etwa einer Holzmaserung. Die oberste Schicht ist ein weiteres, diesmal hauchdünnes Papier, das Overlay, welches mit transparent aushärtendem Harz getränkt wird. Diese Schichten kommen nun in eine Heißpresse, wo sie unter hohem Druck zu einem untrennbaren Sandwich-Element verpresst werden. Nachdem die Bretter abgekühlt sind, werden noch Nut und Feder hineingefräst, die das bekannte „Klick-Laminat“ entstehen lassen.
Das fabrikfertige Glas hat immer die gleichen Norm-Abmessungen. Erst für den eigentlichen Fensterbau wird es passend zurechtgeschnitten.
7. Das Fensterglas
Ohne Fenster wäre selbst das schönste Haus entweder eine zugige Hütte oder ein lichtloser Bunker. Und obschon Flachglas, so der Fachbegriff für diese Glasplattenvariante, seit Jahrhunderten hergestellt wird, kommt heute praktisch ausschließlich eine Methode zum Einsatz, das Floatglasverfahren.
Dieser englische Begriff (float) für Schwimmen/Treiben trifft es dabei haargenau. Doch bevor es soweit ist, muss das Glas selbst erst mal hergestellt werden. Das ist bei den Fenstern meistens die einfachste Variante, das sogenannte Kalk-Natron-Glas.
Um es herzustellen, wird Siliziumdioxid in Form von reinem Quarzsand mit Natriumcarbonat und Kalk vermengt und in einem Ofen bei rund 1200°C für mehrere Stunden zu einer zähflüssigen Schmelze verarbeitet. Danach wird es faszinierend: Denn Fensterglas muss natürlich absolut eben sein. Gleichsam wäre es jedoch eine unglaublich teure Aufgabe, eine Platte herzustellen, die so absolut eben ist, dass man die teigige Glas-Masse darauf geben könnte.
An diesem Punkt greift das Floatglasverfahren. Das nutzt die Tatsache aus, dass die Glas-Masse weniger dicht als flüssiges Zinn ist. Und ebenso wie ein vollkommen ruhiger See ist die Oberfläche des flüssigen Zinns absolut glatt. Es lässt sich dank der viel höheren Dichte auch kaum durch normale industrielle Vibrationen aus der Ruhe bringen, ist obendrein noch relativ günstig und bleibt auch nach tausenden Kilometern von darüber laufendem Glasband glatt.
Auf diese Wannenfüllung aus flüssigem, zur Vermeidung von Spannungen im Glas rund 1100°C heißem Zinn, läuft nun das ebenfalls flüssige Glas. Dadurch, dass es weniger dicht ist, schwimmt es tatsächlich auf diesem Flüssigmetallbad und verteilt sich von selbst, bis es aus physikalischen Gründen eine Dicke von rund sieben Millimetern erreicht hat. Es wird auf dem Bad über einzelne Becken weitergeführt, bis es eine Temperatur von 600°C erreicht hat und damit stabil genug ist, um ohne das Zinn glatt zu bleiben.
Anschließend wird es in einen Rollenkühlofen überführt. Der walzt das Glasband nicht nur flacher, sondern führt es auch über viele dutzend Meter durch eine Batterie von immer schwächer eingestellten Heizelementen, welche dafür sorgen, dass keine Spannungen entstehen. Am Ende des Bandes hat es dann noch 200°. Es folgt ein offenes Laufband, auf dem schließlich Raumtemperatur erreicht wird.
Dann werden immergleiche Platten abgeschnitten, das Bandmaß. Das erreicht den eigentlichen Fenster-Hersteller, wo es zugeschnitten und mit weiteren Glasplatten, Dichtungen usw. zu den montagefertigen Fenstern zusammengesetzt wird.
Fazit
Natürlich ist es nur ein kleiner Teil der Baumaterialien, auf die dieser Artikel einen Einblick geben konnte. Denn die Herstellung von Eisen-Armierung, von Schrauben, Wandfarben und all den Kleinigkeiten, die ebenfalls zu den wichtigen Materialen des Hausbaus gehören, ist ebenfalls ein spannendes Kapitel.
Vielleicht sieht der eine oder andere die Zementsäcke, Dachsteine, Trägerbalken, die gerade aus dem Auto gewuchtet werden, mit anderen Augen. Denn dafür, wie aufwendig sie hergestellt werden mussten, sind die Materialien enorm günstig.
