Nachhaltiges Bauen mit nachwachsenden Rohstoffen
Mineralische Rohstoffe
Mineralische Baustoffe sind keine NawaRos. Trotzdem sind sie ein wichtiger Bestandteil im ökologisch-nachhaltigen Bauen. Da die organischen Baustoffe alle einen gemeinsamen Nachteil haben, durch ihre organische Zusammensetzung sind sie nicht immun gegen Feuchtigkeit oder Feuer. Sie brandschutztechnisch auf ein adäquates Niveau zu bringen ist oftmals mit einem hohen technischen Aufwand und komplizierten Konstruktionsaufbau verbunden.
Abb.01: Kupfermine
Foto: © Rainer Gräser / http://www.pixelio.de
Seitdem Menschen Häuser bauen, also seit sie in der Jungsteinzeit als Jäger und Sammler sesshaft wurden, findet sich Ton als Baustoff im Hütten- und Häuserbau. Ob im Vorderen Orient, China oder in Teilen von Mittelamerika, überall finden sich Bauten bei denen die Verwendung von Ton als Baustoff unabhängig voneinander entwickelt wurde. Es handelt sich somit um eine der ältesten Bau- und Kulturtechniken der Menschheit. Daher ist Lehm wohl einer der am weitest verbreiteten und ältesten Baustoff der Menschheit. Etwas «Neuer» scheint daher Perlit zu sein. Obsidian, aus dem Perlit gewonnen wird, ist Vulkanisches Glas und damit fast so alt wie die Erde selbst. Perlit ist chemisch und physikalisch umgewandeltes vulkanisches Glas (Obsidian) und zählt somit zu den Gesteinen. Der natürliche Vorkommende harte Obsidian wird im Laufe seiner Umwandlung durch feine Risse in Erbsen- bzw. Scherbengroße Stücke zerlegt. Dadurch entsteht ein Lockergestein von bläulicher, gräulicher bzw. brauner Farbe. Perlit wird im Bauwesen als Wärmedämmung oder Zuschlagstoff verwendet. Ein Leben heute, wäre ohne Mineralischen Rohstoffen nicht mehr denkbar. Sie finden sich in nahe zu Allen Bereichen unserer heutigen Welt, als Baustoffe; Kupfer, Silicium etc. in Computerchips usw. Allerdings haben wir Menschen auch einen Weg gefunden diese Rohstoffe teilweise wieder zu verwenden, so wird aus gesammelten Altglas Schaumglas hergestellt, welches als Dämmstoff verwendet wird. Auch wenn Mineralische Rohstoffe keine “Nachwachsenden Rohstoffe” sind, so sind sie vorallem im Bauwesen von großer Bedeutung. Die nachfolgenden Seiten, geben einen kleinen Einblick in die Gewinnung von Mineralischen Rohstoffen und der Diverstät der Einsatzmöglichkeiten und Produkte die daraus hergestellt werden können.
Abbau / Förderung / Gewinnung
Mineralische Rohstoffe sind Rohstoffe welche unteranderen im Tagebau gefördert werden. Ob Lehm, Ton, Perlit, oder Quarzsand. Es sind Schätze die im Tagebau gefördert werden und somit das Landschaftsbild der Umgebung beträchtlich beeinflussen. Grundvoraussetzung der Nachhaltigkeit des Rohstoffs, sowie um dessen Öko-Bilanz zu halten, ist folglich die vorschriftsmässige Renaturalisierung nach der Abbauzeit in dem entsprechenden Teilgebiet.
Jeder Abbau bringt seine unterschiedlichsten Probleme mit sich. Beim Lehm Beispielsweise muss das Wasser am Boden der Gruben, welches nicht oder zumindest sehr schlecht versickert, unter dem Einsatz von Pumpen zurückgehalten werden.
Mineralische Rohstoffe sind natürlich vorkommende Rohstoffe, welche als Ausgangsmaterial für die Herstellung bzw. Gewinn von anderen Stoffen dienen. Für die Baubranche besonders relevant sind mineralische Baustoffe wie z.B. Lehm, Ton, Perlit und Quarzsand. All diese Materialien befinden sich in der Erde und müssen daher zunächst mittels Tagebau gefördert werden. Tagebau, oder auch Bergbau, ist ein schwerwiegender Eingriff, der das Landschaftsbild stark beeinflusst. Bevor das Rohmaterial industriell einsetzbar ist, muss es zunächst aufbereitet werden. Dazu wird das neugewonnene Material in Werke transportiert und dort gesondert in unterschiedlichen Aufbereitungsstufen, in verwendungsfähige Kategorien sortiert. Um den Schaden an der Natur so gering wie möglich zu halten werden Gruben, nach beendeter Mineralgewinnung, zumeist wieder auf das Ursprungsniveau zurückgeführt. Darüber hinaus ist es eine Bestrebung nach der Versiegelung einer Grube diese für eine Folgenutzung wieder herzurichten, sie zu rekultivieren damit Ackerbau, Vieh- oder Forstwirtschaft an dieser Stelle wieder betrieben werden können. Eine andere Möglichkeit dieses Prozesses ist es den Ort zu renaturalisieren und somit einen Badebetrieb (z.B.: Ziegelteich) zu ermöglichen, des Weiteren kann dieser als Wasserspeicher für die Trinkwasserversorgung dienen.
Die Grundvorraussetzung für die Nachhaltigkeit eines Rohstoffs, auch seine entsprechend niedrige Ökobilanz, ist eine vorschriftsmässige Renaturalisierung der Baugrube nach beendeter Rohstoffgewinnung.
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Abb.02 li.: Lehmgrube am Wienerberg 8.8.1913; Abb.03 re.: Ziegelteich Wienerberg Heute - Renaturalisiert
Abb. li.: Foto: © Gustav Greiner/https://www.geschichtewiki.wien.gv.at/Wienerberg
Abb. re.: Foto: © Josef Bollwein/https://wien.orf.at/tv/stories/3066357
Baustoffe aus Mineralischen Rohstoffen
Lehmbaustoffe
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- Sehr gute Feuchtigkeitsregulierende und wärmespeichernde Wirkung
- Gutes Raumklima
- Zur Ausfachung oder zur Ausmauerung von nichttragenden Wänden
- Lehmtrockenbau (vorgefertigte, luftgetrocknete Lehmbaustoffe)
- Keine guten Wärmedämmeigenschaften
- Als Kombinations-Dämmstoffe eignen sich Schilfrohr, Holzweichfaser oder mineralische Schüttungen (Perlite, Blähton)
- Lehmsteine mit Stroh, Perlite oder Kork verbessern die Wärmedämmung
- Lehmbauplatten aus Leichtlehm, Jutegewebe sowie Schilfrohr als Stabilisator (Innenausbau)
Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Leichtlehm 30
Strohlehm 25
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Abb.04: Verschiedene Lehmbaustoffe auf einen Blick.
Foto: © Claytec
Kalksandstein
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- Unter Dampfdruck gehärtet
- Bei der Produktion entstehen keine gefährlichen Emissionen
- geringerer Primär-Energiegehalt als Ziegeln
- Schwer, d.h. gute Wärmespeicher
- Gute Schalldämmung
- Rationell durch große Formate
- Feuchtigkeitsaufnahme ist in Verbindung mit Putz ausreichend
- Schlechte Wärmedämmfähigkeit
- Preisvorteil gegenüber Ziegel
Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Kalksandlochsteine 350
Kalksandvormauersteine 500
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Für die Erzeugung von Kalksandstein werden nur Sand, Branntkalk und Wasser benötigt. Das erklärt seine hohe Verfügbarkeit, bringt aber auch eine Reihe guter Eigenschaften mit sich.
Abb.05: Wandbaustoff Kalksandstein Bestandteile
Foto: © Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V.
Leichtmauersteine
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- Leichtbetonsteine werden aus Zement und einer Zugabe von leichtem Material, wie Bims oder Blähton hergestellt
- Problem: Abbau ist mit Naturzerstörung verbunden und das natürliche Vorkommen ist begrenzt
- Sehr gute Wärmedämmwerte und beste Schalldämmung bei einschaligen Konstruktionen
- Bessere Alternative: Kalksandleichtsteine aus unbedenklichen Kalk
- Porenbeton hat die beste Wärmedämmfähigkeit, aber auch die schlechteste Schalldämmung
Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Leichtbetonsteine 450 (Blähtonbeton)
200 (Bimsbeton)
Kalksandleichtsteine 400
Porenbetonsteine 400
Beton, Estrich, Mörtel
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- Beton ist sehr Druckfest und mittels Zuschlagstoffen Widerstandsfähigkeit gegen Wasser
- Schlechte Wärmedämmung, wenig Feuchtigkeitsaufnahme
- Zuschläge machen ihn zu besser wärmedämmenden Leichtbeton
- Zementestrich ist ein guter Wärmeleiter und eignet sich besonders für den Aufbau einer Fußbodenheizung
- Man unterscheidet normalen Mauermörtel und Leichtmauermörtel, zum vermauern hochwärmedämmender Bausteine
Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Beton 500
Stahlbeton 1850
Betonestrich 750
Gussasphaltestrich 1950
Zementmörtel 300
Putze
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- Außenputz mit hohem Zementanteil, dichten das Mauerwerk gegen Spritzwasser ab, mindern aber auch die Wasserdampfdiffusion
- Kunstharzaußenputze sind elastisch und rissfrei und können beliebig gefärbt werden
- Kalkputz können Feuchtigkeit gut aufnehmen
- Gipsputze mit ihrer porigen Struktur, sind ideal für Innenräume (außer Feuchträume)
- Lehmputze bekommen immer wichtigere Bedeutung, weil sie das Raumklima positiv beeinflussen
- Anstatt herkömmlicher Putzträger wie Kunststoffgitter können Alternativen verwendet werden z.B.: Schilfmatten usw.
Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Kunstharzputz 3300
Kalkzementputz 1400
Gipsputz 750
Bauplatten
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- Gipskartonplatten bestehen aus einem Gipskern, der mit Karton ummantelt ist
- Auch als Feuerschutzmatten mit Glasfaserarmierung erhältlich
- Sind laut Untersuchung von Ökotest empfehlenswert
- Das gilt auch für Gipsfaserplatten, die aus einer Masse von Gips, Zellulosefasern und Altpapier bestehen
-Feuchtraumgeeignet und als Feuerschutzplatten einsetzbar
Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Gipskartonplatte 850
Gipsfaserplatte 900
Dämmstoffe aus mineralischen Rohstoffen
Perlit
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- Aus vulkanischen Glas (Obsidian)
- Granulate werden vor allem als Schüttdämmung für Böden. Kerndämmung im Mauerwerk sowie als Leichtzuschlag für Cramming Mörtel, Putze, Beton oder Steine verwendet
- Baubiologisch unbedenklich
- Nicht brennbar und chemisch reaktionsarm
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Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Perlite 230
Abb.06: Rohperlite
Foto: © 2021 ZZ Wancor AG
Blähton
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- Aufquellen von Tonmaterial und anschließendes Brennen
- Ist wasserunempfindlich und hat eine hohe Druckfestigkeit
- Ähnlich einsetzbar wie Perlit
- Gesundheitlich unbedenklich
- Allerdings schlechtere Wärmedämm- und dafür bessere Wärmespeichereigenschaften
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Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Blähton 300
Abb.07: Blähton
Foto: © wikipedia/https://de.wikipedia.org/wiki/Bl%C3%A4hton
Schaumglas
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- Aus Altglas oder Glasrohstoffen hergestellt
- Wasserdampfempfindlich
- Feuchteunempfindlich
- Feuer- und druckfest
- Gute Dämmeigenschaften
- Geeignet für Außendämmung gegenüber dem Erdreich oder zur Dämmung von Flach- oder Gründächern
- Gesundheitlich unbedenklich
- Nachteil hoher Primärenergieanteil und Verkleben meist mittels Bitumen
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Primärenergiegehalte in kWh/m³:
Schaumglas 1600
Abb.08: Altglas, ein wertvoller Rohstoff zur Herstellung hochwertiger Schaumglas-Produkte
Foto: © depositphotos.com, Hosokawa Alpine AG
Projekte
Abb.09: Kloster Maria Opferung in Zug
Foto: © hegglin cozza Architekten
Aufgrund seiner historischen Bedeutung wurde dieses Bauvorhaben durch die schweizerische Denkmalbehörde betreut. Um die wertvolle Bausubstanz zu schützen richtete sich das Augenmerk der Behörde auf die Eigenschaften des Putzes.
Der Baustoff ist ein mineralischer Putz mit Perlit als Leichtzuschlag der die Eigenschaft besitzt Wasser in grossen Mengen aufzunehmen und diese auch abzugeben.
Die gute Dämmeigenschaft des Putzes wurde als “unerwarteter Zusatznutzen” in das Leistungsvermögen des Denkmals integriert.
Abb.10: Kloster Maria Opferung in Zug, Fassadendetail
Foto: © hegglin cozza Architekten
Perlit als Leichtzuschlag für Außenputz
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Kloster Maria Opferung in Zug
Architektur: Anderhalten Architekten, Berlin
Beschreibung:
Der heutige Grundbau der denkmalgeschützten Klosteranlage wurde Anfang des 17. Jahrhunderts erbaut. Wie es bei solchen Bauten üblich ist wurden, im Laufe der Geschichte, in verschiedenen Bauphasen weitere Gebäude angebaut (bis 1910).
Der originale, 100 jährige Fassadenputz (Wormserputz) konnte leider nicht erhalten werden, da dieser durch die Zeit stark in Mitleidenschaft gezogen wurde, ein Ersatz war unumgänglich. Beim genauen Hinschauen, lassen sich unter dem Fassadenputz die verschiedenen Bauphasen ablesen.
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Kunstmuseum Dieselkraftwerk Cottbus
Architektur: Anderhalten Architekten, Berlin
Beschreibung:
Das Kunstmuseum Dieselkraftwerk in Cottbus wurde in 1927 vom Architekten Werner Insel als ein Umspannwerk und Spitzenlastkraftwerl erbaut und 1928 als solches in Betrieb genommen. Dieses Gebäude zählt zu den eindrucksvollsten Werken von Werner Insel.
Das Kraftwerk wurde 1959 außer Betrieb genommen und, aufgrund seines bauhistorischen Wertes vom Land Brandenburg von 2004 bis 2008 zu einem Kunstmuseum umgebaut. Im Mai 2008 bezog das Museum für bildende Kunst in Cottbus das ehemalige Dieselkraftwerk als sein neues Domizil. Mit einer Symbiose von alter und neuer Architektur entwickelt sich das Kunstmuseum Dieselkraftwerk seither zu einem Publikumsmagneten für Kunstbegeisterte, Architektur und Technikliebhaber.
Die Fassade, die im Innen- und Außenbereich mit Perlit verputzt wurde, hat sich seit vielen Jahren bewährt. Der Putz stellt nicht nur den optimalen Schutz für das Gebäude sondern bewährt sich auch durch seine Dämmwirkung, denn seine leichte und kapillare Struktur macht Perlit zu einem idealen Dämmstoff. Abgesehen davon sorgt Perlit für ein angenehmes und gesundes Raumklima da es in der Lage ist die Luftfeuchte zu regulieren, dadurch leistet dieser Baustoff einen wesentlichen Beitrag zum Wohlbefinden bei.
Abb.11: Kunstmuseum Dieselkraftwerk, Cottbus.BLMK Dieselkraftwerk
Foto: © Marlies Kross
Abb.12: Kunstmuseum Dieselkraftwerk Innenraum, Cottbus.BLMK Dieselkraftwerk
Foto: © Ursula Böhmer, Berlin
Weitere Projekte & Produkte
Ehemaliges Verwaltungsgebäude Schlachthof Nürnberg, umgebaut zur Kindertagesstätte mit Niedrigenergiehausstandard.
Städt. Hochbauamt Nürnberg
P I K Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung.
Architektur: Dipl.-Ing. Hippchen
Schloss in Wiesentheid
Architektur: Bilz & Meyer-Erlach, Kitzingen.
Österreichische Produzenten von Perlitbaustoffe:
SCHARINGER GmbH
Link: http://www.scharingerbau.at
Stauss-Perlite GmbH
Link: www.stauss-perlite.at
Schaumglasschotter als Fußbodendämmung
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Benediktinerabtei, Seckau
Beschreibung:
Geweiht im Jahr 1164 , wies die Benediktinerabtei in Seckau Spuren der Zeit auf was sich in vorallem im verwendeten Sandstein zeigte. Somit wurde das Diözesanjublieum im Jahr 2018 als Anlass genommen, die Abtei einer Generalsanierung zu unterziehen. Die Säulen sowie der Boden wiesen aufgrund der aufsteigenden Feuchtigkeit bereits zahlreiche Schäden auf.
Somit entschied man sich für ein Entfernen des gesamten Kirchenbodens und für einen Ersatz durch eine Dämmschicht aus Schaumglasschotter, die aufgrund ihrer guten Eigenschaften (Wärmedämmung, hohe Druckfestigkeit und kapillarbrechend) als perfektes Material erschien. Vorallem die Bauabteilung der Diözese befürwortete dessen Einsatz aufgrund der genannten Eigenschaften. Zusätzlich sprachen die für mineralische Baustoffe im Gegensatz zu organischen Baustoffen typische Brandbeständigkeit, Frost- und Wasserdichte sowie die Sicherheit gegenüber Schädligen und Nagern als auch die Nachhaltigkeit. Nach der Schicht aus Schaumglasschotter, die verdichtet werden muss, konnte direkt der Bodenbelag in einem bewehrten Mörtelbett verlegt werden.
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Weitere Projekte & Produkte
Perron Turm Salzburg, Flachdachdämmung und Terrassenuntergrund
Österreichische Produzenten von Schaumglas-Baustoffen:
Glapor Schaumglasprodukte (Deutschland)
Link: https://www.glapor.de/
GEOCELL Schaumglas GmbH
Link: https://www.geocell-schaumglas.eu/
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Blähton als Leichtzuschlag
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Parkhaus neue Messe Stuttgart
Architektur: Architekturbüro Wulf und Partner
Für das Parkhaus der neuen Messe Stuttgarts wurden 2000 Plattenelemente entwickelt, welche aus einem Leichtbeton mit einem Blähton als Zuschlag gefertigt wurden. Dies war notwendig, da sich das Parkhaus unmittelbar über der Fahrbahn einer Autobahn befindet. Im Winter dienen diese Elemente vorallem als Schutz vor aufgewirbeltem Salz. Ein zusätzlicher Schutz bieten die Elemente vor Feuer. Kämme es zu einem Unfall mit einem brennenden Fahrzeug in der Unterführung, so schützen die Auskragungen das Gebäude zusätzlich vor Flammen.
Da die Elemente fünf Meter über das Parkhaus hinaus ragen, mussten diese besonders Leicht sein, was zur Verwendung eines Leichtbetons führte. Dieser schaffte es die Rohdichte auf zwischen 1.600 und 1.800 kg/m3 zu reduzieren.
Link: https://www.liapor.com/at/referenz/34.html#
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Weitere Projekte & Produkte
Campus Klein-Altendorf, Universität Bonn
Architektur: Bodamer Faber Architekten, Stuttgart
Österreichische Produzenten von Blähton-Baustoffen:
Lias Österreich GmbH
Link: https://www.liapor.com/at.html
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Abb.13: Benediktinerabtei in Seckau
Foto: © Glapor/Allgemeine Bauzeitung
Abb.14: Parkhaus, Neue Messe Stuttgart
Foto: © Thomas Fink/ https://www.beton.org