Ziegel brennen, Zement und Beton: was geht und was nicht

Einordnung: Notfall- und Zivilisationswissen

Heute kaufst du Ziegel, Zement und Transportbeton im Baustoffhandel, und eine Mauer, die etwas tragen soll, plant jemand mit Ausbildung. Das ist der richtige Weg, solange es ihn gibt. Dieser Artikel erklärt die Prinzipien für den Fall, dass es ihn nicht mehr gibt – und er sagt ebenso deutlich, was du auch dann besser nicht selbst versuchst.

Drei Baustoffe, drei Wege zur Festigkeit

Ziegel, Zement und Beton werden oft in einem Atemzug genannt, entstehen aber ganz verschieden. Ein Ziegel ist gebrannter Lehm: Das Feuer macht aus einem weichen Rohling einen festen Stein. Zement ist ein Bindemittel, das selbst bei sehr hoher Hitze gebrannt und dann gemahlen wird. Beton wird gar nicht gebrannt – er ist ein Gemisch, das nach dem Einbringen von selbst erhärtet.

Der vierte alte Baustoff in dieser Reihe ist Kalk. Wie Kalkstein zu Branntkalk und Löschkalk wird und warum Kalkmörtel an der Luft fest wird, steht im Artikel Kalk brennen und löschen. Hier geht es um das, was darüber hinausgeht.

Ziegel: der Feldbrand

Am Anfang steht ein ungebrannter Lehmstein. Wie du Lehm prüfst, in einer Holzform zu Steinen streichst und langsam trocknest, beschreibt der Artikel Bauen mit dem, was da ist. Dort steht auch, warum ungebrannter Lehm Nässe schlecht verträgt. Erst im Feuer wird aus dem Rohling ein Stein, der mit Wasser nicht wieder weich wird.

Bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts war der Feldbrand nach dem Landschaftsverband Westfalen-Lippe (LWL) ein weit verbreitetes Verfahren, aus Lehmrohlingen Ziegel zu brennen; in Afrika und Indien wird bis heute so gearbeitet. Einen eigenen Ofen braucht es dafür nicht. Die Rohlinge werden in einem Meiler so übereinander geschichtet, dass Kanäle frei bleiben. In diese Kanäle kommen Holz, Torf oder Kohle als Brennstoff, und der ganze Stapel wird außen mit Lehm beschmiert und abgedichtet.

Angezündet wird durch die Luftzugkanäle. Beim Aktionstag im LWL-Museum Ziegelei Lage brannte der Ofen dann unter Zufuhr weiteren Brennstoffs langsam von unten nach oben durch und stand einen ganzen Tag unter Feuer. Dabei lässt sich die Temperatur nur unzureichend regeln. Die Folge beschreibt das Museum deutlich: In der Mitte entstehen harte Mauersteine, die äußeren Schichten bestehen aus sogenanntem Schwachbrand.

Für dich heißt das: Sortiere nach dem Brand. Die harten Steine aus dem Kern sind die Mauersteine. Schwach gebrannte Steine gehören nicht in Wände, die tragen oder Regen abbekommen. Ab welcher Temperatur aus Ton überhaupt ein fester Scherben wird und warum Stücke im Feuer springen, erklärt der Artikel Ton formen, trocknen, brennen – für Ziegel gilt dasselbe.

Zement: warum er ein Industrieprodukt ist

Zement entsteht nach dem Umweltbundesamt in zwei Schritten. Zuerst wird das Rohmaterial, im Wesentlichen Kalkstein, zu Zementklinker gebrannt, bei einer Materialtemperatur von 1.450 °C. Danach wird der Klinker mit Zumahlstoffen wie Gips, Kalkstein, Hüttensand oder Flugasche zu Zement vermahlen. Schon ab rund 850 °C gibt der Kalkstein dabei Kohlendioxid ab.

Die Geschichte ist jung. Nach dem Skript „Grundlagen des Stahlbetons“ der Berliner Hochschule für Technik wurde Zement 1786 erstmals durch Brennen von Kalkmergel und Tonerde hergestellt; als Geburtsjahr des Portlandzements gilt 1824. Kalkmörtel dagegen ist für Fußböden bis etwa 7000 v. Chr. nachgewiesen, und die Römer bauten Wände aus Opus Caementitium, dem sogenannten Römerbeton.

Eine eigene Folgerung, keine Quellenaussage: Ein Kalkofen aus Bruchstein, wie ihn Museen betreiben, arbeitet deutlich unter der Klinkertemperatur, und das Mahlen des Klinkers verlangt Mühlen. Im Kaltstart wirst du Zement deshalb eher aus Beständen verwenden als selbst herstellen. Als Bindemittel, das du selbst brennen kannst, bleibt Kalk.

Beton: wie er trägt und warum er Stahl braucht

Beton besteht nach der Berliner Hochschule für Technik aus Zementleim, also Zement und Wasser, und Gesteinskörnern. Druck wird hauptsächlich über das Korngerüst der Körner übertragen, der erhärtete Zementleim hält sie zusammen. Wie natürlicher Stein hat Beton eine hohe Druckfestigkeit, aber nur eine geringe Zugfestigkeit, in der Größenordnung von 10 Prozent der Druckfestigkeit.

Deshalb haben alte Baumeister mit Stein Bögen und Gewölbe gebaut, die bei richtiger Form nur auf Druck beansprucht werden – wie das funktioniert, steht im Artikel Bogen, Gewölbe, Brücke. Für Balken, Decken und Stürze gibt es Stahlbeton. Bei baustoffgerechter Konstruktion übernimmt darin der Beton die Druckkräfte, der Stahl die Zugkräfte. Der Beton schützt zugleich den eingebetteten Stahl vor Korrosion und Feuer.

Zwei Eigenschaften machen Beton gefährlich, wenn er ohne Fachplanung eingesetzt wird. Unbewehrter Beton versagt wie Naturstein spröde: Das Bauteil bricht plötzlich, ohne vorher sichtbare Verformungen oder Risse. Und er erhärtet relativ langsam, was nach der Hochschule auf der Baustelle beachtet werden muss. Seine Festigkeit wächst vor allem in den ersten 28 Tagen; frischer Beton hat nach wenigen Tagen noch nicht seine volle Festigkeit.

Junger Beton muss feucht bleiben. Die Hochschule nennt als Nachbehandlung, das Austrocknen der Oberfläche zu verhindern, weil der Zement sonst unvollständig reagiert – der Beton „verdurstet“. Besonders gefährdet sind Oberflächen bei Sonne und starkem Wind.

Zement ätzt: Augen, Haut, Atemwege

Zement ist stark alkalisch. Nach der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG BAU) kann er durch Hautkontakt und Einatmen Gesundheitsschäden verursachen; durch die Ätzwirkung entstehen Gewebeschäden besonders an Atemwegen, Augen und Haut. Zement kann außerdem Chromat enthalten, das zu Allergien führt – die sogenannte Maurerkrätze. Nach der BG BAU sind deshalb beim Umgang mit Zement und mit allem, was Zement enthält, Schutzmaßnahmen zu beachten.

Eine eigene Folgerung aus der Ätzwirkung: Trag Schutzbrille, dichte Handschuhe und lange Kleidung, bevor der erste Sack aufgeht, und halte sauberes Wasser zum Spülen bereit. Was bei ätzendem Staub im Auge zu tun ist, beschreibt der Kalk-Artikel ausführlich. Nach dem Spülen gehört jede Augenverletzung zum Arzt.

Am Feldbrand kommt Hitze hinzu. Der Meiler steht viele Stunden unter Feuer. Arbeite mit Handschuhen, halte Kinder und Tiere fern und lass den Brand nie unbeaufsichtigt – in der Umgebung darf nichts leicht Feuer fangen.

Mauern und Tragwerke: wo die Grenze liegt

Eine Mauer sieht einfach aus, trägt aber ihr eigenes Gewicht, oft ein Dach und manchmal Erddruck. Die Musterbauordnung der Bauministerkonferenz, das Muster für die Bauordnungen der Länder, fordert in § 12: „Jede bauliche Anlage muss im Ganzen und in ihren einzelnen Teilen für sich allein standsicher sein.“ Auch die Nachbargrundstücke und ihr Baugrund dürfen nicht gefährdet werden.

Verfahrensfrei sind nach der Musterbauordnung zwar kleine Vorhaben, etwa Mauern einschließlich Stützmauern und Einfriedungen bis 2 m Höhe außerhalb des Außenbereichs. Nach § 59 entbindet das aber nicht davon, die öffentlich-rechtlichen Anforderungen einzuhalten – die Standsicherheit gilt immer. Bautechnische Nachweise verlangt § 66 für solche verfahrensfreien Vorhaben nicht, bei anderen Bauvorhaben dagegen schon. Ob eine Mauer trägt, beurteilen in jedem Fall am besten Fachleute.

Deshalb nennt dieser Artikel keine Mischungen für tragende Bauteile, keine Wandstärken und keine Bewehrung. Was du selbst beachten kannst: frischen Beton und frisches Mauerwerk nicht belasten, nie unter oder neben einer frischen Mauer oder Schalung arbeiten und aus einem bestehenden Bau keine Steine aus tragenden Wänden oder Bögen nehmen.

Wo du es heute lernst

Den Feldbrand hat das LWL-Museum Ziegelei Lage in Lippe an einem Aktionstag gezeigt: Ziegel wurden im Feldbrandofen gebrannt, und Besucher konnten dem Ziegelbrenner bei der Arbeit zusehen. Frag dort nach, ob es wieder einen solchen Tag gibt. Auch andere Ziegeleimuseen zeigen Handstrich und Brand – frag in deiner Region nach Vorführtagen.

Mit Zement und Beton lernst du am sichersten dort, wo jemand mit Erfahrung daneben steht: bei einem kleinen Vorhaben, das nichts trägt, etwa einer Gartenplatte oder einem Pflanztrog, mit gekauftem Material und Schutzausrüstung. So lernst du, wie sich Mörtel und Beton verarbeiten lassen, ohne dass ein Fehler jemanden gefährdet.