Baumaterialien: Natürliche und künstliche Werkstoffe im Überblick

Baumaterialien: Natürliche und künstliche Werkstoffe

Die im Bauwesen und in der Verzierung üblicherweise verwendeten Materialien werden in künstliche und natürliche unterteilt. Dazu gehören Materialien aus Stein, Felsen und Granulate. Sie alle zeichnen sich durch eine hohe Wetterbeständigkeit aus.

Natürliche Gesteinsmaterialien

Gesteine sind natürliche Aggregate von Mineralien. Unter dem Namen Stein wurden sie seit der Antike vom Menschen genutzt. Steine dienten bereits beim Bau der Pyramiden für Ägypten. Direkt aus den Steinbrüchen können wir verschiedene Gesteinsarten gewinnen:

• Granit: Wurde früher im Bauwesen verwendet, dient heute aber als gebrochener Schotter für Betonfabriken.
• Gabbro: Wird als Schmuckstein und im Straßenbau verwendet.
• Liparit: Aufgrund seines porösen Charakters wird es für leichte Verbundstoffe genutzt.
• Sandsteine: Bestehen aus zementiertem Sand.
• Kalkstein (Carbonat): Besteht aus Kalziumcarbonat und ist leicht zu bearbeiten.
• Schiefer: Lässt sich leicht in Platten spalten und wird für Verkleidungen und Gebäudebeschichtungen verwendet.
• Marmor: Besteht aus Kalziumcarbonat, ist leicht zu polieren und wird daher für Zierornamente verwendet.

Granulate für Mörtel und Beton

Granulate sind Partikel, die in verschiedenen Größen von feinstem Pulver bis zu Schotter vorkommen und für Mörtel und Beton verwendet werden. Je nach Korngröße unterscheidet man:

• Submikropulver
• Schotter
• Kies
• Kies und Schotter

Keramische Materialien

Keramische Materialien bestehen im Wesentlichen aus gebranntem Ton. Je nach Brenntemperatur und Tonart ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften:

• Poröse Keramik: Hat eine erdige Bruchfläche und ist undurchlässig für Flüssigkeiten, Fette und Regen. Sie ist härter und wird bei höheren Temperaturen gebrannt.
• Gebrannter Ton: Enthält Eisenoxid, das ihm eine rötliche Farbe verleiht. Nach dem Formen und Trocknen wird er bei Temperaturen von 600 bis 1100 Grad Celsius gebrannt.
• Fayence: Ein keramisches Material, das aus Töpferton hergestellt wird. Es wird mit einer Glasur auf der Oberfläche gebrannt. Die Zusammensetzung ist ähnlich wie bei der porösen Keramik.
• Steingut: Weiß und transparent, enthält Kieselsäure, die ihm Härte verleiht. Ziegelsteine für den Bau gehören zu dieser Gruppe.
• Feuerfeste Materialien: Bestehen aus porösem Ton, der Aluminiumoxid, Thorium usw. enthält. Sie werden bei hohen Temperaturen gebrannt und langsam abgekühlt.
• Porzellan: Die Glasur überzieht den gesamten Körper. Es gibt Weichporzellan (erster Brand bis 1000°C, dann glasiert und bei bis zu 1250°C gebrannt) und Hartporzellan (erster Brand bis 1000°C, zweiter Brand bis 1400°C).
• Gres: Ein vitrifiziertes Material aus einer plastischen Tonbasis und Quarzsand. Es hat eine graubraune Farbe und wird für Schmuck usw. verwendet.

Glasmaterialien

Glas ist ein amorphes, transparentes, hartes und sprödes Material bei Raumtemperatur. Es ist resistent gegen chemische Reaktionen und ein sehr guter Wärme- und Elektrizitätsisolator.

• Flachglas: Besteht hauptsächlich aus Quarzsand (72%), Kalk (14%) und Soda (9%), mit 5% Zusatzstoffen. Die Herstellung erfolgt meist im Float-Verfahren, bei dem das Glas durch einen Schlitz in einen Ofen fließt und auf einer flüssigen Metalloberfläche (meist Zinn) zu einer gleichmäßigen Dicke aushärtet.
• Hohlglas: Besteht aus Quarz (73%), Soda (16%), Kalk (9%) und 2% anderen Bestandteilen. Es wird durch Gießen oder Blasen geformt.
• Walzglas: Wird durch Gießen in eine Metallform und anschließendes Walzen hergestellt.
• Glasfaser: Ein Material mit einem Durchmesser von 0,1 mm.
• Drahtglas: Bei der Herstellung wird ein Drahtgitter in das Glas eingelegt.
• Verbundsicherheitsglas (VSG): Besteht aus zwei oder mehr Glasscheiben, die durch eine oder mehrere Folien (z.B. PVB) verbunden sind. Bei Bruch bleiben die Splitter an der Folie haften.

Agglomerierte Materialien

Agglomerierte Materialien sind mit Wasser vermischte und geknetete Stoffe, die die Fähigkeit haben, zu härten. Dazu gehören:

• Ton und Lehm: Reine Ton- und Lehmarten härten an der Luft. Lehm mit hydraulischen Bindemitteln und in großer Menge härtet ebenfalls.
• Gips: Ein Mineral (Calciumsulfat-Dihydrat), das milchig-weiß ist und aus Gipsbrüchen gewonnen wird. Stuckgips ist eine Form von Gips, die je nach Zusammensetzung und Brenntemperatur unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Gips wird als Bindemittel im Bauwesen verwendet.

Zemente und Beton

Die Aushärtung von Zementen erfolgt in zwei Phasen: Die erste Festigkeitsentwicklung dauert etwa 24 Stunden, die vollständige Aushärtung etwa einen Monat. Portlandzement hat eine Dichte von 2,9 bis 3,1 g/cm³.

• Beton: Besteht aus Zement, Sand, Kies und Wasser. Die mechanische Festigkeit des Betons wird durch das Verhältnis der Komponenten bestimmt.
• Stahlbeton: Beton, der mit Stahlstäben verstärkt ist. Die Bewehrung wird so angeordnet, dass sie Druck- und Zugkräfte aufnehmen kann. Stahlstäbe im unteren Bereich nehmen Zugkräfte auf, während der Beton Druckkräfte aufnimmt.

Weitere Materialien

• Kunststein: Ein Verbundwerkstoff, der aus natürlichen Steinstücken und Beton besteht und in eine gewünschte Form gebracht wird.
• Glasfaserverstärkter Beton (GFK-Beton): Ein Material, das durch die Verstärkung von Beton mit Glasfasern entsteht und ein sehr guter Wärmeisolator ist.
• Kohlefaserverstärkter Beton: Die Verstärkung mit Kohlefasern erhöht die Festigkeit von Beton erheblich.