Reine Formsache

Bauen mit Lehm – Renaissance eines traditionellen Baustoffs

Lehmbau. Das klingt auf den ersten Blick nach Bauen in längst vergangenen Jahrhunderten oder nach kleinen Hütten in Entwicklungs- und Schwellenländern. Doch der Eindruck täuscht. Für den Baustoff Lehm, der seit Anfang der 1980er Jahre in Deutschland wieder vermehrt eingesetzt wird, gibt es durch die Entwicklung neuer Produkte und aufgrund seiner hervorragenden, bauphysikalischen Eigenschaften zunehmend neue Anwendungsgebiete auch im energiesparenden, nachhaltigen und ressourcenschonenden Bauen.

Text: Jola Horschig

Für das Bauen mit Lehm wurden in Deutschland 1944 erstmalig Regeln aufgestellt, die in der Bundesrepublik 1951 als DIN 18 951 (Blatt 1) bauaufsichtlich eingeführt, 1971 aber ersatzlos zurückgezogen worden sind. Doch mit steigendem Umweltbewusstsein und dem Interesse an ökologischen Baustoffen entdeckte man Lehm als Baustoff wieder. Rund zwanzig Jahre später erfolgte auf Initiative des Dachverbandes Lehm e. V., einer Vereinigung aus Herstellern, Händlern, Architekten und Bauherren sowie international anerkannter Ansprechpartner für den Lehmbau in Deutschland, die Erarbeitung neuer Regelungen, die 1999 als so genannte Lehmbau Regeln herausgegeben wurden und inzwischen in elf Bundesländern bauaufsichtlich gelten. Derzeit gibt es für das Bauen mit Lehm noch Begrenzungen hinsichtlich Bauteilabmessungen, Spannweiten und Geschosszahlen, doch das vorhandene Wissen wird durch ingenieurwissenschaftliche Untersuchungen kontinuierlich erweitert. Das zeigt sich auch daran, dass die Lehmbau Regeln vom Mai 2002 derzeit überarbeitet und voraussichtlich Ende des Jahres neu herausgegeben werden sollen.
Lehm als Baulehm
Lehm entsteht durch Verwitterung von Urgestein und ist ein Gemisch aus Tonmineralen sowie sandigen (Sand und Schluff) bis steinigen Bestand- teilen. Die Körnungen bilden das Gerüst, die Tonminerale fungieren als Bindemittel und beeinflussen die Plastizität. Lehm ist nicht gleich Lehm, denn seine Zusammensetzung hängt von der Lagerstätte ab und auch innerhalb einer Lagerstätte schwankt die Zusammensetzung. Ein wesentliches Eignungskriterium für Baulehm ist die Bindekraft, die durch den Tongehalt bestimmt wird: Lehme oder lehmige Sande mit einer Bindekraft unter 50 g/cm² sind üblicherweise nicht zum Bauen verwendbar. Sehr »magere« Lehme weisen einen geringen Tonanteil und eine Bindekraft von 50– 80 g/cm² auf, sehr »fette« Lehme haben einen hohen Tongehalt und besitzen eine Bindekraft von 280–360 g/cm². Laborprüfungen und Unter-suchungen wie beispielsweise nach V (Vornorm) DIN 18 952 Blatt 2 (Bindekraftprüfung) und DIN 18 123 (Bestimmung der Korngrößenverteilung) dienen zur Feststellung, ob sich der Lehm als Baulehm eignet und welche Eigenschaften er besitzt.
Besondere Eigenschaften
Sowohl hinsichtlich der Nachhaltigkeit als auch aufgrund seiner bauphysikalischen Eigenschaften lohnt es sich, mit Lehm zu bauen: Weil das Material keine speziellen Technologien zur Härtung benötigt, reduziert sich der Einsatz von Primärenergie auf Gewinnung, Transport (sofern der Erdaushub – nach Laborprüfung – nicht ohnehin verwendet werden kann) und Aufbereitung. Der an der Luft trocknende Lehm kann beliebig oft durch die Zugabe von Wasser wieder plastisch gemacht werden und ist damit – in Abhängigkeit der eingesetzten Bindemittel – nahezu unendlich recycelbar. Diese Wasserlöslichkeit bildet allerdings gleichzeitig den Nachteil des Baustoffs. Das bedeutet, Lehmbauteile sollten vor Kontakt mit Bodenfeuchtigkeit oder Spritzwasser geschützt werden.
Die Wärmeleitfähigkeit von Lehmbaustoffen hängt von ihrer Rohdichte ab. Die Wärmeleitzahl liegt daher zwischen 0,12 W/mK (Rohdichte 400 kg/m³) und 1,40 W/mK (Rohdichte 2200 kg/m³). Zu berücksichtigen sind jedoch die hohe Wärmespeicherfähigkeit von massiven Lehmwänden und ihre Eigenschaft, die gespeicherte Energie zeitversetzt wieder abzugeben.
Eine weitere, positive Eigenschaft von Lehm gegenüber anderen mineralischen Baustoffen ist sein hohes Sorptionsvermögen gegenüber Luftfeuchte: Wie auch eine jüngst abgeschlossene Untersuchung von Wulf Eckermann und Christof Ziegert gezeigt hat, kann Luftfeuchte schnell aufgenommen und langsam wieder abgegeben werden, was sich letztlich günstig auf das Raumklima auswirkt. Auf diese Weise können Lehmbauten beziehungsweise Lehmaufbauten bei einer normalen Feuchteproduktion im Raum und den heute üblichen niedrigen Luftwechselraten maßgeblich zu einem behaglichen und »schimmel-unkritischen« Raumklima beitragen. Um diese Eigenschaft zu nutzen, werden auch konventionell errichtete Massivbauten zunehmend mit Lehm verputzt. Natürlich sollten dann auch Tapeten und Anstriche entsprechend diffusionsfähig sein. Da vor allem schwere, also fette Lehmbaustoffe bei einem Ausfall der künstlichen Klimatisierung über einen längeren Zeitraum ein gleichmäßiges Raumklima und somit thermische Stabilität gewährleisten, gibt es angeblich Überlegungen, Lehm für den Bau von Archiven zu verwenden.
Lehmbaustoffe (Auswahl) und Anwendungsgebiete
Baulehm wird zur Aufschließung und gleichmäßigen Verteilung der Tonpartikel sowie zur Herstellung einer homogenen Masse durch Mischen aufbereitet. Durch die Zugabe von organischen oder mineralischen Zuschlag-stoffen und Wasser sind die Eigenschaften der Baustoffe je nach Verwendungsart variierbar.
  • Stampflehm: erdfeucht aufbereiteter Baustoff, bei zu hohem Trockenschwindmaß Zuschläge mit Grobsand, Kies oder Splitt und/oder Stroh, Pflanzenfasern oder dünnen Zweigen, Rohdichte (jeweils des trockenen Baustoffes) 1 700 –2 200 kg/m³, einsetzbar für tragende Lehmbauteile
  • Wellerlehm: halbsteif aufbereitetes Gemisch aus Stroh und Lehm, Rohdichte 1 500 –1 800 kg/m³, einsetzbar zur Reparatur historischer Wellerwände und zur Erstellung tragender und nicht tragender Wände
  • Leichtlehm: flüssig bis breiig aufbereitetes Gemisch mit Leichtzuschlägen, Rohdichte 400 –1 200 kg/m³, einsetzbar für Außen- und Innenwände, Vorsatzschalen oder Deckenausfachungen, Leichtlehm darf außer dem eigenen Gewicht keine Lasten abtragen
  • Lehmschüttungen: lehmgebundene, schüttfähige Aufbereitungen aus Baulehm und Zuschlagstoffen, Rohdichte zwischen 400–2200 kg/m³, einsetzbar zur Massefüllung von Geschossdecken und zum Verfüllen von Hohlräumen
  • Lehmsteine: Steine mit fester Struktur, homogener innerer Beschaffenheit und ausreichender Wasserresistenz, Rohdichte zwischen 600 –2200 kg/m³, Abmessungen nach DIN 4 172 »Maßordnung im Hochbau«, verwendbar für Wandausfachungen, Deckenauflagen, Vorsatzschalen und trockene Stapelwände, bei ausreichender Festigkeit auch für tragendes Mauerwerk geeignet
  • Grünlinge: ungebrannte »grüne« Steine aus der Ziegelproduktion, Rohdichte zwischen 1400–1600 (Lochstein) und 1900 –2000 kg/m³ (Voll-stein), einsetzbar für nicht tragende Innenwände, Deckenauflagen, Vorsatzschalen und trockene Stapelwände, nicht geeignet für Außenaus- fachungen im bewitterten, frostgefährdeten Bereich
  • Lehmplatten: plattenförmige Baustoffe, Rohdichte zwischen 400 –1800 kg/m³, verwendbar im Trockenbau (beispielsweise als Alternative zu Gipskartonplatten) für Bekleidungen, als Putzträgerplatten oder als verlorene Schalung für Leichtlehm
  • Lehmmörtel: mit feinkörnigen oder feinfaserigen Zuschlagstoffen abgemagerte Baulehme, Rohdichte abhängig vom Verwendungszweck, einsetzbar als Lehm-Mauermörtel, -Spritzmörtel und -Putzmörtel
Lehmbaukonstruktionen und bauliche Anforderungen
Nach dem derzeitigen Stand der Technik dürfen in Deutschland nur ein- und zweigeschossige Bauten aus Lehm errichtet werden. Für tragende Konstruktionen wurden die drei Techniken Stampflehmbau, Lehmsteinbau und Lehmwellerbau in die Lehmbau Regeln aufgenommen. Sie gehören damit zu den »anerkannten« Bauarten und müssen eine Mindestwanddicke von 24 cm, Wellerlehmwände sogar 40 cm aufweisen. Beim Stampflehmbau wird der Lehm etwa 10 cm hoch in eine stabile Schalung geschüttet und verdichtet. Waagerechte Bewehrungseinlagen wie zum Beispiel textile Geo-gitter erhöhen die Standfestigkeit. Lehmsteinwände bestehen aus Lehmsteinen, die mit Lehm oder anderen Mörteln vermauert werden. Bei Wellerwänden wird Wellerlehm freihändig mit Gabeln in Sätzen von etwa 80 cm Höhe aufgesetzt und nach 1– 6 Tagen fluchtgerecht mit Spaten und Beil abgearbeitet. Diese Wände weisen ein hohes Setzmaß auf und dürfen frühestens nach einem Jahr verputzt werden.
Die Trocknungszeiten von Lehmbauten hängen von der Bauart ab. Für ein Mauerwerk mit 25 cm breiten Lehmsteinen schreiben die Lehmbau Regeln eine Woche, für 40 cm breite Wände aus Stampflehm 4–6 Monate und für 40 cm Wellerlehmwände zwölf Monate vor.
Unverputzte Wände aus Stampflehm sind gegen benetzende Feuchtigkeit durch Tau, Nieselregen und Wasserdampf weitgehend resistent. Schäden können jedoch durch Schlagregen und mögliche Frosteinwirkung entstehen. Bei tragenden Lehmwänden ist im Gründungsbereich ein wasserfester, mindestens 35 cm hoher Sockel aus Mauerwerk oder Beton erforderlich. Darauf ist nach den Lehmbau Regeln eine Sperrschicht gegen aufsteigende Feuchtigkeit anzuordnen. Lehmwände dürfen jedoch nicht unmittelbar darauf errichtet werden, sondern sind durch eine mindestens 5 cm hohe Schicht aus wasserfesten Baustoffen von ihr zu trennen. Aus Schutz gegen Schlagregen hat sich bei Außenwänden aus Stampflehm die Anordnung von horizontal liegenden Mörtelleisten oder Ziegelbruch beziehungsweise Steinplatten bewährt. Sie werden beim Aufbau der Stampflehmwand (bei neueren Bauten im Abstand von etwa 40 cm) schichtweise zwischen den Stampflehmschichten angeordnet, fördern das Abtropfen von Niederschlagswasser und verhindern die Bildung von Rinnsalen. Eine weitere Alternative sind hydrophobierende diffusionsoffene Anstriche. Weiterhin besteht die Möglichkeit, Wände aus Stampflehm überzudimensionieren, damit die leichte Abwitterung durch Regen nicht schadet. Allgemein gültige Empfehlungen für diesen Einsatzbereich gibt es nicht, und man muss sich darüber im Klaren sein, dass die Hersteller von Stampflehm für unverputzte Außenwände keine Gewährleistung übernehmen. Wände aus Lehmsteinen werden üblicherweise innen und außen verputzt oder verkleidet, im Außenbereich beispielsweise durch vorgehängte hinterlüftete Holzschalungen oder durch Kalkputz auf Schilfrohrträgern.
Tragende Lehmbaukonstruktionen werden in Deutschland derzeit nur selten realisiert, wesentlich häufiger ist der Einsatz von Lehm im nicht tragenden Bereich. So eignen sich zum Beispiel Grünlinge, Lehm- und Leichtlehmsteine für Innenwände und Vorsatzschalen. Sie erreichen in Abhängigkeit der gewählten Materialien und des Wandaufbaus U-Werte von bis zu 0,40 W/m²K. Mit 30 cm dicken Leichtlehmwänden, deren Lasten von einem Holzskelett aufgenommen werden und die mit einer Zusatzdämmung aus Schilfrohrplatten ausgestattet sind, sind U-Werte von 0,35 W/m²K möglich.
Zu den häufigen Anwendungen zählt die Innendämmung von historischen Fachwerkhäusern. Hier gibt es die Möglichkeit, eine Mauerwerksschale auf der Innenseite von Außenwänden zu errichten und den Hohlraum zwischen dem neuen Mauerwerk und der bestehenden Konstruktion mit Lehm-Mauermörtel zu verfüllen. Für den sicheren Abtransport von eindringendem Schlagregen oder Tauwasser sollten kapillar leitfähige Schichten im Verbund ausgeführt werden. Eine andere Möglichkeit bieten Dämmstoffplatten, die für den direkten Verputz geeignet sind und mit Lehmmörtel an die Innenseite der Außenwand geklebt werden. Mit dieser Konstruktion werden U-Werte von bis zu 0,35 W/m²K erreicht.
Zu den neueren Anwendungen zählt der Einsatz von Lehm für die aktive Beheizung und Kühlung von Räumen. Neben der Möglichkeit, Heiz- beziehungsweise Kühlschlangen auf der unverputzten Innenwand anzubringen und mit Putz zu überdecken, gibt es mittlerweile auch Lehmplatten mit bereits integrierten Rohrsystemen. Diese vorgefertigten modularen Heizungssysteme eignen sich für die Montage an Wänden und Decken. Sie bestehen aus Plattenelementen, die in Trockenbauweise befestigt und an den angrenzenden Flächen mit normalen Lehmbauplatten ergänzt werden können. Die innenliegenden Wasserleitungen werden miteinander verbunden und an den Heizkreisverteiler angeschlossen. Die abschließende Oberflächenbehandlung besteht – wie bei Gipskartonplatten – aus der Armierung der Plattenstöße, Spachteln und Auftrag eines (farbigen) (Lehm-)Feinputzes.
Brand- und Schallschutz
Lehm und mineralische Zuschläge gehören nach DIN 4 102 T4 zu den nicht brennbaren Baustoffen der Klasse A1. Lehmbaustoffe sind allerdings nicht im Einzelnen klassifiziert. Nach den derzeitigen Lehmbau Regeln erfüllen massive gemauerte oder gestampfte Lehmwände (der Baustoffklasse A1) bei einer Dicke von 25 cm die Anforderungen der Feuerwiderstandsklasse F 90 A. Da es für den vorbeugenden baulichen Brandschutz von Baustoffen beziehungsweise -teilen aus Lehm momentan noch keine allgemein gültigen Klassifizierungen gibt, ist es empfehlenswert, sich wegen detaillierter Informationen und der entsprechenden Nachweise an die Hersteller von Lehmbaustoffen zu wenden. Gleiches gilt für den Schallschutz, der nach DIN 4109 Schallschutz im Hochbau zu ermitteln ist.
Beispiele
Folgende Beispiele zeigen, dass sich der Baustoff Lehm sehr gut für moderne Bauten eignet. So wurden in der Kapelle der Versöhnung in Berlin (Architekten Reitermann und Sassenroth) die Wände des inneren Gottesdienstraumes aus 60 cm dickem selbst tragenden Stampflehm gebaut. Die Realisierung erforderte ein eigenes Zulassungsverfahren, das detaillierte Materialanalysen zur Standsicherheit und eine baubegleitende Überwachung durch Gutachter vorschrieb. Für die Lehmwände und -böden wurden 390 t Erdmaterial aus der Umgebung von Berlin mit zerkleinertem Ziegelgranulat aus Ziegelresten des Vorgängerbaus gemischt. Der Lehm, dessen Mischungsrezeptur die Lehmbaufirma und Gutachter in mehreren Versuchsreihen ermittelten, wurde in die gebogene Schalung eingebracht (Bild 4) und mit Maschinen aus dem Wegebau verdichtet. Die Kapelle hat eine Nutzfläche von 180 m², die Baukosten betrugen 4 350 Euro/m².
Ebenfalls aus Lehm besteht ein Wohnhaus (Architekt Eike Roswag), das in Ihlow bei Berlin an eine historische Feldsteinscheune angebaut wurde. Die tragenden Stampflehmwände im Erdgeschoss (Bilder 1, 2) stehen auf einer Gründung aus Stahlbeton. Den Übergang zur Scheune bildet eine kerngedämmte Stampflehmwand, die speziell für dieses Gebäude entwickelt wurde. Die Wärme wird im Erdgeschoss über eine Fußboden- und im Obergeschoss über eine in Lehmputz eingebettete Wandstrahlungs- heizung verteilt. Der Primärenergieverbrauch beträgt im Jahr 24 kWh pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche. Das Gebäude weist eine Wohnfläche von 180 m² auf, die Baukosten beliefen sich auf 1 300 Euro/m² (ohne Eigenanteil des Bauherrn).
Ein ausgefeiltes Energiekonzept realisierten die Wiener Architekten Ablinger, Vedral & Partner mit dem bekannten Lehmbauer Martin Rauch aus Schlins bei einer Druckerei im österreichischen Pielach. Der 2,6 Mio Euro teure Gebäudekomplex verfügt über eine Nutzfläche von 2 125 m². Die Holzständerkonstruktion des Bürotraktes ist durch massive speicherfähige Lehmwände ergänzt, die aus 160 vorgefertigten Bauteilen aus Stampflehm bestehen, über drei Geschosse zu großen Wandscheiben kombiniert sind und als Hypokausten wirken. Verarbeitet wurden insgesamt 208 t Lehm. Zur Klimatisierung wird Außenluft angesaugt, über im Erdreich verlegte Luftkanäle und dann durch die Hohlräume in den Lehmwänden in die Büros geführt. Im Sommer dient die Frischluft zur Kühlung der Büros und der Produktionshalle, im Winter wird die Abwärme der Maschinen für die Erwärmung genutzt. Damit beeinflussen die Lehmwände in der Druckerei nicht nur aufgrund ihrer materialspezifischen Eigenschaften Lufttemperatur und Raumfeuchte, sondern sind wesentlicher Bestandteil des Energiekonzepts. •

Quellen und weitere Infos:

Klaus Dierks: Baukonstruktion, 2007 (6. neu bearbeitete und erweiterte Auflage), Werner Verlag, Wolters Kluwer, Neuwied
Architektenmappe – Die Anleitung zum modernen Lehmbau. Claytec e.K., Viersen
Eckermann, Wulf und Christof Ziegert: Auswirkung von Lehmbaustoffen auf die Raumluftfeuchte, Stand 6/2006
Dachverband Lehm e.V.: Lehmbau Info – Verbraucherinformation, Juli 2004, Weimar
Dachverband Lehm e.V.: Lehmbau Regeln, Mai 2002, Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden
www.dachverband-lehm.de/projekte
www.wem-wandheizung.de