Lehmbau - Mit Lehm ökologisch planen und bauen

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Entwicklung desLehmbaus

1.1 Historische Wurzeln des Bauens mit Lehm

1.2 Lehmbau als kulturelles Erbe

1.3 Historische Entwicklung des Lehmbaus in Deutschland

1.4 Lehmbau heute – ökologische und wirtschaftliche Aspekte

1.4.1 Nachhaltiges Bauen

1.4.2 Lebenszyklus und Stoffkreislauf eines Gebäudes

1.4.3 Quantitative Ökobilanz

1.4.3.1 Energieverbrauch

1.4.3.2 Umfassende quantitative Bewertung

1.4.4 Wirtschaftliche Aspekte

1.5 Einordnung des Lehmbaus als Wissenschaftsgebiet

2 Erkundung, Gewinnung und Klassifizierungvon Baulehm

2.1 Naturlehm

2.1.1 Bildung von Naturlehmen

2.1.1.1 Bodenprofil

2.1.1.2 Bodenbestandteile

2.1.1.3 Einflussfaktoren der Bodenbildung

2.1.2 Bezeichnungen von Naturlehm

2.1.2.1 Löss und Lösslehm

2.1.2.2 Geschiebemergel und Geschiebelehm

2.1.2.3 Verwitterungslehm

2.1.2.4 Aue-und Gehängelehm

2.1.2.5 Tone

2.1.2.6 Tropische Verwitterungsböden

Laterite

Black cotton soils

2.2 Baulehm

2.2.1 Bezeichnungen von Baulehm

2.2.1.1 Grubenlehm

2.2.1.2 Trockenlehm und Tonmehl

2.2.1.3 Recyclinglehm

2.2.1.4 Presslehm

2.2.2 Erkundung von Baulehm

2.2.2.1 Erkundungsverfahren

Schurf

Sondierungen

Bohrungen

2.2.2.2 Probenahme

Gewinnung von Proben

Handprüfverfahren

Visuelle Prüfung der Kornzusammensetzung

Handprüfungen auf der Entnahmestelle

Sedimentationstest

Kugelformprobe

Schneideprobe

Prüfung der Trockendruckfestigkeit

Reibeprobe

Riechprobe

Farbe

2.2.3 Klassifizierung von Baulehm

2.2.3.1 Körnungskenngrößen

Korngrößen und Korngrößenverteilung

Begriffe

Testprozeduren

Siebanalyse

Schlämmanalyse

Kombinierte Sieb- und Schlämmanalyse

Klassifikation

Kornform und Kornrauigkeit

Kornoberfläche

2.2.3.2 Verarbeitungskenngrößen

Wassergehalt

Begriffe

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Plastizitätsindex Ip; Konsistenzindex Ic

Begriffe

Testprozeduren

Fließgrenze wL

Plastizitätsgrenze wP

Schrumpfgrenze wS

Labor- und Rechenwerte

Fließgrenze wL

Plastizitätsindex Ip

Schrumpfgrenze ws

Aktivitätszahl IA

Konsistenzindex IC

Normsteife und Bindekraft

Begriff

Testprozeduren

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

2.2.3.3 Formänderungskenngrößen

Schwinden

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

Quellen

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

2.2.3.4 Chemisch-mineralogische Kenngrößen

Tonmineralien

Begriffe

Testprozeduren

Einflussgrößen

Struktur

Kationen-Austauschkapazität

Oberflächenkräfte und gebundenes Wasser

Farbe

Natürliche Beimengungen

Kalkgehalt

Begriff

Testprozedur

Einflussgrößen

Organische Beimengungen

Begriff

Testprozedur

Einflussgrößen

2.2.4 Gewinnung und Transport von Baulehm

3 Herstellungvon Lehmbaustoffen

3.1 Aufbereitung von Baulehm

3.1.1 Natürliche Aufbereitung

3.1.1.1 Auswintern und Aussommern

3.1.1.2 Sumpfen

3.1.1.3 Mauken

3.1.2 Mechanisierte Aufbereitung

3.1.2.1 Brechen, Schneiden und Kneten

3.1.2.2 Sieben

3.1.2.3 Mahlen und Granulieren

3.1.2.4 Dosieren, Vereinigen und Mischen

Dosieren

Vereinigen

Mischen

3.1.2.5 Aufschlämmen

3.2 Formgebung

3.2.1 Konsistenz der Arbeitsmasse

3.2.2 Formatgestaltung der Arbeitsmasse

3.2.2.1 Elementierte Formgebung

Pressen

Patzen

Stampfen

Gießen

Lehmbatzen

3.2.2.2 Bauteilbildende Formgebung

Verdichtung

Statische oder Druckverdichtung

Impuls- oder Stampfverdichtung

Vibrationsverdichtung

Verdichtung durch Anspritzen

Schalungssysteme

Stampflehmbau

Wellerlehmbau

Stroh- und Leichtlehmbau

3.3 Trocknung von Lehmbaustoffen und Lehmbauteilen

3.3.1 Trocknungsverlauf

3.3.2 Geschwindigkeit der Austrocknung

3.3.3 Art der Trocknung

3.4 Bezeichnungen von Lehmbaustoffen

3.5 Verwendung von Lehmbaustoffen

3.5.1 Stampflehm

127

Begriff

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.2 Wellerlehm

128

Begriff

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.3 Strohund Faserlehm

129

Begriff

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.4 Leichtlehm

130

Begriff

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.5 Lehmschüttungen

131

Begriff

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.6 Lehmmörtel

132

Begriff

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Prüfungen

Verwendungszweck

3.5.6.1 Lehm-Mauermörtel

Baulehm

Zuschläge und Zusätze

Verwendung

Prüfungen

3.5.6.2 Lehm-Putzmörtel

Baulehm

Aufbereitung, Zuschläge und Zusätze

Verwendung

Lehm-Unterputzmörtel

Lehm-Oberputzmörtel

Lehm-Dünnlagenbeschichtungen und-Farben

Lehm-Feinputzmörtel

Farbige Lehm-Feinputzmörtel

Lehm-Spachtelputze

Lehm-Streichputze

Lehm-Farben

Prüfungen

3.5.6.3 Lehm-Spritzmörtel

Baulehm

Zuschläge und Zusätze

Verwendung

Prüfungen

3.5.7 Lehmsteine

137

Begriff und Format

Baulehm

Aufbereitung und Formgebung

Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.8 Lehmplatten

139

Begriff und Format

Baulehm

Aufbereitung und Formgebung

Zuschläge und Zusätze

Verwendungszweck

Prüfungen

3.5.9 Sonstige Lehmbaustoffe

3.6 Kenngrößen und Prüfungen für Lehmbaustoffe

3.6.1 Masseund Gefügekenngrößen

3.6.1.1 Porosität und Porenzahl

3.6.1.2 Rohdichte . / Rohdichte bei Wassersättigung .sr

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

3.6.1.3 Trockenrohdichte .d

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

3.6.1.4 PROCTOR-Dichte .Pr

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

3.6.1.5 Reindichte .s

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

3.6.2 Baumechanische Kenngrößen

3.6.2.1 Formänderungskenngrößen

Lastunabhängige Formänderungen

Begriffe

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

Testprozedur

Lineares Schwindmaß

Lastabhängige Formänderungen

Begriffe

Testprozeduren

E-Modul

Schubmodul

Labor- und Rechenwerte

3.6.2.2 Festigkeitskenngrößen

Trockendruckfestigkeit

Stampf- und Wellerlehm

Lehmmörtel

Lehmsteine

Zugfestigkeit

Zentrische Zugfestigkeit

Spaltzugfestigkeit

Haftfestigkeit

Biegezugfestigkeit

Scherfestigkeit und Reibungsbeiwert

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

Verschleißfestigkeit

Abriebfestigkeit

Kantenfestigkeit

Schlagfestigkeit

Ritzfestigkeit

3.6.3 Bauphysikalische Kenngrößen

3.6.3.1 Feuchte

Wasseraufnahme

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

3.6.3.2 Thermische Kenngrößen

Wärmeleitfähigkeit

Begriff

Testprozedur

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

Speziflsche Wärme

Begriff

Labor- und Rechenwerte

Einflussgrößen

4 Konstruktionen aus Lehmbaustoffen– Planungund Bauausführung

4.1 Baugewerbliche Grundlagen

4.1.1 Regelwerke

4.1.1.1 VOB und BGB

4.1.1.2 DIN-Vorschriften

4.1.1.3 Lehmbau Regeln

Verfahren

Bauaufsichtliche Einordnung

Inhalt

4.1.1.4 Ausländische Regelungen zum Lehmbau

Harmonisierung im Rahmen der EU

Außerhalb der EU

Schweiz

Neuseeland

Australien

Peru

Indien

Sri Lanka

USA

Afrika

4.1.2 Ausschreibung und Vergabe von Bauleistungen

4.1.2.1 Ausschreibung

4.1.2.2 Kalkulation

4.1.2.3 Vergabe

4.1.3 Ausführung von Bauleistungen

4.1.3.1 Bauleitung

4.1.3.2 Bauausführung

4.1.3.3 Abschluss von Bauleistungen

4.2 Planung und Ausführung von Lehmbauteilen

4.2.1 Fundamente, Kellerwände und Sockel

4.2.2 Fußböden

4.2.3 Wandkonstruktionen

4.2.3.1 Tragende Wände aus Lehmbaustoffen

Bemessung tragender Wände aus Lehmbaustoffen

Überblick Bemessungskonzepte

Berechnungsverfahren

Sicherheitskonzept

Bemessungskonzept Lehmbau Regeln

Modelle des Tragverhaltens

Stampflehm

Lehmsteine

Konstruktion von tragenden Lehmbauteilen

Wandhöhe und Mindestwandstärke

Aussteifende Bauteile

Decken- und Wandauflager

Zuganker

Mischbauweisen

Schlitze, Aussparungen

Ausführung tragender Wände aus Lehmbaustoffen

Tragende Wände aus Stampflehm

Anwendung

Verarbeitung

Konstruktion

Tragende Wände aus Wellerlehm

Anwendung

Verarbeitung

Konstruktion

Tragende Wände aus gespritztem Lehm

Anwendung

Verarbeitung

Konstruktion / Nachweise

Tragende Wände aus Lehmbatzen

Anwendung

Verarbeitung

Konstruktion / Nachweise

Tragende Wände aus Lehmsteinen

Anwendung

Verarbeitung

Konstruktion

Nachweise / Baubegleitende Überwachung

4.2.3.2 Planung und Ausführung nichttragender Wände und Ausfachungen

Historische Ausfachungen

Stakung und Geflecht

Lehmsteine

Ausfachungen von Holzskelettkonstruktionenim Neubau

Einschalige Holzständer-Wände mit Leichtlehm-Ausfüllung

Anwendung

Konstruktion und Verarbeitung

Tragstruktur

Einbau

Austrocknung

Einschalige Holzrahmenwände mit LL

Anwendung

Konstruktion und Verarbeitung

Mehrschalige Außenwände aus Holzskelettenmit integrierten Lehmbaustoffen

Nicht tragende Trennwände

4.2.4 Decken

4.2.4.1 Stakendecken

Wickeldecken

Spalierdecken

4.2.4.2 Einschubdecken

4.2.4.3 Decken aus Lehmplatten

4.2.4.4 Ausfachung von Dachschrägen

4.2.5 Flachdächer

4.2.6 Gewölbe

4.2.7 Putz

4.2.7.1 Anwendung und Beanspruchungen

4.2.7.2 Putzgrund

Prüfung des Putzgrundes

Vorbereitung des Putzgrundes

Untergründe für Lehmputz

Bauteile aus mineralischen Baustoffen

Trockenbauplatten

Holzfaserhaltige Trockenbauplatten

Putzträger / Armierungsgewebe

4.2.7.3 Putzauftrag und Austrocknung

Aufbereitung

Probeflächen

Schichtaufbau

Putzauftrag

Austrocknung

Schimmelbildung

4.2.7.4 Oberflächengestaltung und -behandlung

Anstriche

Kratz- und Stippputz

Weitere Beschichtungen

4.2.7.5 Putz auf Außenwandoberflächen

4.2.7.6 Anforderungen an Lehmputz

Mechanische Stabilität

Optisches Erscheinungsbild

Putzweise

Unebenheiten

Rissbildungen

Farbigkeit

Luftfeuchte-Sorptionsvermögen

4.2.8 Technischer Ausbau

4.2.8.1 Leitungsführung

4.2.8.2 Befestigungen

4.2.8.3 Wandheizungen

Warmwasser-Heizungssysteme

Hypokausten-Heizung

4.2.8.4 Lehmöfen

5 Konstruktionen aus Lehmbaustoffen imGebrauchszustand

5.1 Verhalten von Bauteilen und Konstruktionen aus Lehmbaustoffen

5.1.1 Wärmetechnische Kenngrößen

5.1.1.1 Mechanismen der Wärmeübertragung

Wärmestrahlung

Konvektion

Wärmeleitung

5.1.1.2 Raumklima

Komfortdiagramme

Hygiene und Gesundheit

Subjektive Emp.. ndungen

5.1.1.3 Temperaturverteilung in Lehmbauteilen

Randbedingungen

Kennwerte

Wärmedurchlasskoeffizient undWärmedurchlasswiderstand

Wärmeübergangskoeffizient undWärmeübergangswiderstand

Wärmedurchgangskoeffizient undWärmedurchgangswiderstand

Wärmespeichervermögen undAuskühlverhalten

Wärmeeindringkoeffizient

Temperaturamplituden-Dämpfung undPhasenverschiebung

5.1.2 Hygrische Kenngrößen

5.1.2.1 Mechanismen des Feuchtetransports

5.1.2.2 Wasserdampfdiffusions-Widerstandsfaktor µ

5.1.2.3 Kondenswasser

5.1.2.4 Gleichgewichtsfeuchte

5.1.2.5 Luftfeuchtesorption

5.1.2.6 Erosionsbeständigkeit

5.1.3 Brandschutztechnische Kenngrößen

5.1.3.1 Brandverhalten von Lehmbaustoffen

5.1.3.2 Feuerwiderstand von Lehmbauteilen

5.1.4 Schallschutztechnische Kenngrößen

5.1.4.1 Luftschalldämmung von Wänden

Begriffe

Anforderungen an Wandkonstruktionen

Versuchstechnisch und rechnerischermittelte Werte

5.1.4.2 Schallschutz von Holzbalkendecken

Begriffe

Anforderungen an Deckenkonstruktionen

Rechnerisch ermittelte Werte

5.1.5 Winddichtigkeit

5.1.6 Strahlenbelastung

5.1.6.1 Radioaktive Strahlung

Kennwerte

Anforderungen an Baustoffe

5.1.6.2 Abschirmung hochfrequenter Strahlung

5.2 Bauschäden durch äußere Einwirkungen auf Konstruktionen aus Lehmbaustoffen

5.2.1 Mechanische Einwirkungen

5.2.1.1 Mechanische Beanspruchung

5.2.1.2 Feuchtigkeit

Gründung und Sockel

Baugrund

Mangelnde / fehlende Entwässerung

Fehlender bzw. schadhafter FundamentundSockelbereich

Außenwandoberfl ächen

Außenwandoberflächen ausLehm-Fachwerk

Außenwandoberflächen aus Lehmsteinen

Außenwandoberflächen aus StampfundWellerlehm

Traufbereich

Havariesituationen mit fließendem Wasser

5.2.2 Chemische Einwirkungen

5.2.3 Biologische Einwirkungen

5.2.4 Naturkatastrophen

5.2.4.1 Hochwasser

5.2.4.2 Erdbeben

Fallbeispiele

5.2.5 Bauschäden an Konstruktionen aus Lehmbaustoffen durch Planungsfehler

320

Fallbeispiele

5.3 Erhaltung von Konstruktionen aus Lehmbaustoffen

5.3.1 Rechtliche Grundlagen

5.3.2 Planung von Maßnahmen der Erhaltung

5.3.2.1 Methoden

Instandhaltung

Instandsetzung

Sanierung

Translozierung

Rekonstruktion

5.3.2.2 Planungsstufen

Erfassung des Istzustandes

Bewertung des Istzustandes

Lösungsstrategien

Nutzungskonzepte

Auswahl der Methoden der Erhaltungsarbeiten

Auswahl der Lehmbaustoffe / -Technologie

Entwurfsplanungen

5.3.3 Durchführung von Instandsetzungsund Sanierungsarbeiten

5.3.3.1 Fundamente

Veränderung an Gründungen

Außenabdichtungen gegen Feuchtigkeit

5.3.3.2 Wandkonstruktionen

Fachwerkkonstruktionen mit Lehmbaustoffen

Planungsgrundlagen

Wärmeschutz

Wärmedurchgangskoeffizient U

Lage der Dämmschicht

Baustoffe

Instandsetzung von Ausfachungen

Erneuerung der Grundschwelle

Reparatur der Gefache

Vollständiger Ersatz der Gefache

Vorsatzschalen aus Leichtlehm

Weller- und Stampflehmkonstruktionen

Planungsgrundlagen

Wärmeschutz

Instandsetzung von Weller- undStampflehmwänden

Gründungs- und Sockelbereich

Aufgehende Wand / Mauerkrone

Oberflächenerosion und Putzschäden

Konstruktionen aus Lehmsteinen

Planungsgrundlagen

Wärmeschutz

Instandsetzung von Lehmsteinwänden

Gründungs- und Sockelbereich

Aufgehende Wand / Mauerkrone

Oberflächenerosion und Putzschäden

5.3.3.3 Flachdächer

5.3.3.4 Lehmputz

5.3.3.5 Archäologische Ruinenkomplexe

6 Gebäudeabbruch, Recycling und Entsorgungvon Lehmbaustoffen

6.1 Gebäudeabbruch

6.1.1 Rechtliche Grundlagen

6.1.2 Demontagestufen

6.1.3 Abbruchverfahren

6.1.3.1 Mechanisches Schlagen und Hämmern

6.1.3.2 Mechanisches Abbrechen

6.1.3.3 Mechanisches Sägen und Bohren

6.2 Wiederverwendung von Lehmbaustoffen

6.2.1 Planungsgrundlagen

6.2.2 Recycling

6.2.2.1 Voraussetzungen für den Einsatz von Recycling-Lehmbaustoffen

Technische Eignung

Umweltverträglichkeit

Salze

Schadstoffe

Pilzsporen

Gerüche

Wirtschaftlichkeit

Nutzerakzeptanz

6.2.2.2 Einsatzmöglichkeiten des Recyclinglehms

Echtes Recycling

Downcycling

6.3 Entsorgung von Lehmbaustoffen

6.3.1 Bauabfall

6.3.2 Schadstoffbelastung

7 Perspektiven für denLehmbau

7.1 Bildung

Fortgeschritten / Handwerker Bauberufe

Berufliche Erstausbildung / Bauberufe

Akademische Erstausbildung / Architekten,Bauingenieure, Planer

Weiterbildung Architekten / Bauingenieure /Planer

7.2 Vernetzung

7.3 Forschung und Normung

7.4 Wirtschaftliche Entwicklung

Bibliografie

Kapitel 1Entwicklung des Lehmbaus

Kapitel 2Baulehm

Kapitel 3Lehmbaustoffe

Kapitel 4Konstruktionen aus Lehmbaustoffen

Kapitel 5Gebrauchszustand

Kapitel 6Recycling

Kapitel 7Perspektiven

Abbildungsnachweis

Kapitel 1Entwicklung des Lehmbaus

Kapitel 2Baulehm

Kapitel 3Lehmbaustoffe

Kapitel 4Konstruktionen aus Lehmbaustoffen

Kapitel 5Gebrauchszustand

Kapitel 6Recycling

Kapitel 7Perspektiven

Sachwortverzeichnis