So einfach seine Erscheinungsformen aussehen, so vielschichtig und in allen
Einzelheiten kaum nachvollziehbar ist die Entstehungsgeschichte der einzelnen
Lehmarten. Aus dieser Historie resultiert ein äußerst komplexes
Material namens Lehm. Lehm ist eine Materie, die
mit ihren Bestandteilen ein sehr bewegtes Eigenleben führt, sich
verändern, auf äußere Einflüsse reagieren, sich sogar
vermehren kann. Deshalb ist es auch - gegen das Stirnrunzeln des Biologen -
nicht völlig abwegig, im Lehm eine Art molekularer Urlebensform zu sehen.
Unser Slogan bei Teraform Naturbaustoffe lautet „Lehm (k)lebt", und damit
sind die wichtigsten Eigenschaften dieses altbewährten Materials in
allgemeinster Form beschrieben!
Es beginnt mit der Entstehungsgeschichte
unseres Planeten. Versetzen wir uns 3500 Millionen Jahre zurück, als die
Erde ein wüster, unwirklicher Ort war und das Oberflächengestein
gerade auszukühlen begann. Die Atmosphäre bestand aus Dampf und
giftigen Gasen. Mit den ersten Wolkenbrüchen bildeten sich die ersten
Meere. Einfache Chemikalien wurden vom Wasser aus den Felsen gewaschen oder
gelangten mit Kometen und Meteoriten zur Erde. Sedimentschichten entwickelten
sich. Die ersten Lebensformen, lediglich komplexe chemische Moleküle,
entwickelten sich, und die Evolution des Lebens begann. Auf der Erde ist
nichts starr und gleichbleibend; einzig beständig ist der ewige Wandel.
Über einen kaum vorstellbaren langen Zeitraum entstanden immer neue
Gesteinsmassen, begleitet von Regenfällen, die sich in Flüsse und
Meere ergossen, tektonischen Bewegungen und Vulkanausbrüchen. Hitze, Druck
und Klimawechsel sorgten für unterschiedliche Wachstumsbedingungen der
Gesteinsformationen und mineralischen Strukturen.
Lehm wird heute als Verwitterungsprodukt der Urgesteine begriffen.
Unterschiedliche Entstehungsbedingungen erklären seine weltweit
vielfältigen Daseinsformen. In manchen Teilen der Erde liegt eine
merkwürdige Tonschicht direkt über dem Gestein der Kreidezeit,
entstanden vor etwa 100 Mio. Jahren. Sie enthält Elemente, die auf der
Erde äußerst selten vorkommen. Viele Wissenschaftler sehen darin
einen Beweis für eine große Katastrophe. Sie vermuten, daß ein
Meteorit gigantischen Ausmaßes die Erde traf und sich diese Tonschicht
bildete. Zeitgleich starben die Dinosaurier aus. Betrachtet man die
jüngere Vergangenheit der Erdgeschichte, etwa die letzten anderthalb
Millionen Jahre, so ist festzustellen, daß weite Gebiete Europas mehrmals
von dicken Eisschichten überdeckt waren. Sie maßen oft tausende
Meter, rissen Felsen mit sich und höhlten die Landschaften aus. Zog sich
das Eis zurück, blieben steinige Reste als Hügel und Bergketten aus
Geröll und Lehm übrig. Diese Eiszeit endete vor kaum zehntausend
Jahren. Erst in der letzten Phase entwickelte sich der denkende Mensch. Und
obwohl wir erst nach 3500 Mio. Jahren Evolution auf der Bildfläche
erschienen, halten wir uns für die Krone der Schöpfung, ignorieren
naturgegebene Spielregeln auf der Erde und sind in jüngster Zeit offenbar
bemüht, wichtige Lebensgrundlagen unwiederbringlich zu
zerstören.
Unbestritten ist, daß
Lehm einen festen Platz in der Erdgeschichte hat. Wer verstehen will, was Lehm
ist, kommt an einer mikroskopischen Betrachtung nicht vorbei. Silikate,
hauptsächlich von Kalium (K), Natrium (Na), Kalzium (Ca), Magnesium (Mg),
Aluminium (Al) und Eisen (Fe) bilden die Hauptmasse der Gesteine und ihrer
festen Verwitterungsprodukte, also auch des Lehms. Alle Silikattypen haben ein
gemeinsames Strukturelement, die tetraedrisch gebaute SiO4-Gruppe. Gesteine
bestehen aus mehreren, bereits mit bloßem Auge unterscheidbaren
Mineralien. Die Hauptbestandteile von Granit sind z.B. Feldspat, Quarz und
Glimmer. Um beispielsweise Kalifeldspat formelmäßig zu erfassen,
fanden die Chemiker
K2A12Si6O16 = K2O
· A12 O3 · 6 SiO2
Diese Formel gibt die kleinste
vollständige Gruppierung für Kalifeldspat an - ohne daß ein
solches abgeschlossenes Molekül existierte. Verwittert Feldspat, wird
Wasser aufgenommen, während lösliche Kaliumverbindungen abgegeben
werden. Als Rest bleiben die Tone, beispielsweise Kaolinit, eine Formulierung
für das kleinste, in der Praxis allerdings nie vorkommende
Tonmolekül:
Al2(OH)4Si2O5 =
Al2O3 · 2 SiO2 · 2
H2O.
Funktionen des Wasser im Lehm
Tone bilden
mehrlagige Sandwichstrukturen, bestehend aus übereinanderliegenden
Silizium- und Aluminiumoxid-Netzen, also jenen Stoffen, aus denen die Erde im
wesentlichen besteht. Diese Netze sind über gemeinsame Sauerstoffatome
fest verwebt und weisen nach außen eine negative Oberflächenladung
auf. Sie macht es möglich, Wasser zu binden und unter Einfluß von
positiv geladenen Gegenionen den Zusammenhalt der Sandwichstruktur zu
erreichen. Dieser inneren Struktur entsprechend unterscheiden sich die
verschiedenen Tonminerale in ihrem Verhalten gegenüber Wasser und Ionen.
Ein typisches, allgemein bekanntes Schichtsilikat ist Glimmer. Lehm ist also
ein kompliziertes Gemenge verschiedener Silikatminerale.
>Tonminerale haben nur im Beisein von Wasser eine
Existenzberechtigung. Erscheint ein Ton auch noch so trocken, so sind seine
einzelnen Netzwerke dennoch von einer Hydrathülle umgeben. Sie trägt
dazu bei, daß die einzelnen Sandwichstrukturen aneinander haften. Wir
finden also in Tonmineralen drei Arten von Wasser:
>1. Strukturwasser, das bereits chemisch beschrieben wurde, 2.
Kohäsionswasser als Wasserhülle der Sandwichstrukturen
und 3.Porenwasser als frei bewegliche Flüssigkeit.
Der
Übergang von Kohäsions- zu Porenwasser ist im wörtlichen Sinn
fließend. Ist Wasser ausreichend vorhanden, wird fester Ton plastischer,
weil die Tonpartikel durch das Wasser in die Lage versetzt werden, ähnlich
wie beim Aquaplaning übereinanderzugleiten. Die Fähigkeit von
Tonmineralen, sich im Trockenzustand zu verfestigen, macht sie im Lehm zum
Bindemittel für die restlichen Lehmbestandteile Schluff, Sand und Kies,
die nichts anderes darstellen als Quarz, Feldspat und
Glimmerbruchstücke. Einen ersten makroskopischen Zugang zum Baustoff
Lehm vermittelt die sog. Siebkurve, auch Kornverteilungskurve genannt. Die
einheitlich angewendeten Fraktionen bestimmen Gesteinspartikel verschiedener
Größe.
Kies
2 ... 60 mm Sand 0,06 ... 2 mm Schluff 0,002 ... 0,006 mm Ton <
0,002 mm.
Lehm als Baumaterial
Je nach Tonanteil
unterscheiden wir allgemein fette und magere Lehme. Soll Lehm ein Baustoff
werden, muß er der Bauaufgabe entsprechend aufbereitet werden, was damit
beginnt, einen für die Verarbeitung optimalen Wassergehalt einzustellen.
Dabei ist die mechanische Bewegung der Masse ein Muß für die
Aktivierung der Tonpartikel. Sie schafft die Voraussetzung für deren
Neuordnung zu einer plastischen Masse mit möglichst geringem Wasseranteil.
Die Plastizität ist nicht etwa notwendig, um kreative Formen auszubilden,
sondern eine Grundvoraussetzung für soliden Lehmbau. Nur plastischer Lehm
kann gröbere Körner und Fasern gut umhüllen, deren Anteil
wiederum über Trockenschwundmaß und Festigkeitseigenschaften
mitentscheidet.In welcher Form und für welchen Zweck der Urbaustoff Lehm
auch aufbereitet wird, es treten neben seinen Vorteilen stets Nachteile auf.
Als positiv gelten: Lehm ist ausreichend verfügbar und wiederverwendbar,
er hat ein sehr gutes Wärmespeichervermögen, vorzügliche
hygroskopische Eigenschaften und damit feuchtigkeitsregulierende
Fähigkeiten, wirkt geruchsbindend und gibt keine schädlichen Stoffe
ab. Als negative Eigenschaften des Baumaterials Lehm werden üblicherweise
aufgezählt: Trockenschwindung, Wasserempfindlichkeit, relativ geringe
Festigkeitswerte, ungenügende Wärmedämmung. Der Mensch versucht,
seitdem er mit Lehm baut, den Lehm durch Zuschlagstoffe oder Zusätze so zu
modifizieren, daß seine negativen Eigenschaften gemildert werden, was
i.d.R. mit einer Reduzierung von positiv bewerteten Eigenschaft erkauft werden
muß. Seit Jahrtausenden errichtet sich der Mensch Behausungen.
Während des größten Teils seiner Geschichte baute er, von
Vorschriften unbehindert, nach Regeln der Natur. Diese Weisheit hat sich
über Jahrmillionen entwickelt und täglich neu bewährt. Als
Menschen die ersten geschlossenen Siedlungen errichteten, war Lehm einer der
ersten Baustoffe. Verschiedene Kulturen bauten ganze Städte aus Lehm. Von
ihnen sind heute nur noch archäologische Zeugnisse erhalten, so z.B. das
vor rund zehntausend Jahren erbaute Jericho, die erste Stadt der Geschichte,
die wir heute kennen. Aus jüngerer Zeit wären als
„Lehmstädte" Lyon in Frankreich, Santa Fé in New Mexiko,
Moghuta in Kolumbien, Marrakesch in Marokko und Sana in Nord-Jemen zu nennen.
Lehmdörfer gibt es bis heute in den Vereinigten Staaten und zu Tausenden
in ganz Europa, in den trockenen Regionen Spaniens und Italiens ebenso wie in
regenreichen Gebieten wie England, Deutschland, Dänemark und Schweden.
Selbst der erste Wolkenkratzer der Menschheit bestand aus Lehmerde: Der im 7.
Jh. v. Chr. erbaute Turm von Babel hatte sieben Stockwerke und erreichte eine
Höhe von 90 m. Die berühmte Chinesische Mauer, Anfang des 3. Jh. v.
Chr. in langen Abschnitten aus Lehmerde errichtet, zeugt, wie viele andere
Denkmäler, von der Festigkeit des Baumaterials Lehm. Neben einfachen
Behausungen armer Leute wurden aus ihm Pyramiden, Moscheen oder Paläste
als Symbole politischer wie religiöser Macht und von majestätischer
Schönheit errichtet. Lehm war universelles Baumaterial und keineswegs auf
Verwendung in einzelnen sozialen Schichten beschränkt....
