Naturwerkstein

Vom Block bis zur Platte – durch die unterschiedlichen geologischen Beschaffenheiten der jeweiligen Herkunftsorte existiert eine enorme Bandbreite an Natursteinen, die in vielfältiger Form in Fassaden verarbeitet werden können. Daneben wird das Material für Bodenbeläge, Fensterbänke und Treppen eingesetzt. Durch verschiedene Bearbeitungstechniken lassen sich die Charakteristika der Natursteine herausarbeiten.

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Gesteinsarten und ihre Entstehung

Grundsätzlich werden Natursteine in drei Gesteinsarten unterschieden, die je nach Anforderungen und äußeren Einflüssen in Fassadenbekleidungen verwendet werden können. Sie setzen sich zum größten Teil zusammen aus den Mineralien Quarz, Feldspat, Glimmer, Tonmineralien, Calcit und Dolomit.

• Magmatische Gesteine entstanden aus einer Schmelze. Zu ihnen gehören die Erstarrungs- bzw. Tiefengesteine, etwa Granit, Gabbro, Syenit und Diorit. Diese entstehen beim langsamen Abkühlen der Schmelze und sind daher grobkristallin. Ebenfalls magmatischen Ursprungs sind die Ergussgesteine, die durch rasches Abkühlen entstehen und entsprechend feinkristallin sind, zum Beispiel Basaltlava, Vulkanische Tuffe, Trachyt und Diabas. Mit Ausnahme von Basaltlava und Trachyt gelten die Magmatite als Hartgesteine.

• Sedimentgesteine bilden sich durch Verwitterung und Ablagerung von zerkleinertem Gesteinsgut, das großem Druck ausgesetzt ist. Durch Druck auf Sand oder Kalk entstanden so etwa Sand- und Kalkstein. Weiterhin zählen Brekzie, Travertin und Dolomit zu den Sedimentgesteinen. Marmor hingegen gehört genaugenommen nicht dazu: Technisch wird jeder polierbare Kalkstein mit gewissen Beimengungen oder Adern als Marmor bezeichnet. „Echter“ Marmor ist jedoch kristallin und als Umwandlungsgestein aus dichten Kalksteinen entstanden. Sowohl dichte Kalksteine als auch grobporige Kalksteine (Travertin) haben eine gute Festigkeit und Frostbeständigkeit. 

• Metamorphe Gesteine bzw. Umwandlungsgesteine sind durch Druck oder hohe Temperaturen unter der Erdoberfläche umgewandelte Magmatite oder Sedimentite. In diese Kategorie fallen Gneis, Marmor, Schiefer, Quarzit und Serpentinit. Manche Umwandlungsgesteine sind deutlich schichtig oder gar schiefrig. Durch Spalten können plattenförmige Baustoffe gewonnen werden.

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Naturstein am Gebäude

Natursteine eignen sich durchaus für tragende Bauteile, wie an vielen historischen Bauten zu sehen ist. Allerdings sind sie so teuer, dass sie heutzutage fast ausschließlich zur Akzentuierung oder Oberflächengestaltung eingesetzt werden, etwa in Form als Verblendmauerwerk oder als Bekleidungselement von vorgehängten hinterlüfteten Fassaden (VHF). Hier kommen ihre besonderen Farben, Muster und Strukturen besonders zur Geltung. Ausführungsmuster sollten die möglichen Textur- und Farbschwankungen innerhalb einer Gesteinsart aufzeigen. Bei der Gesteinsauswahl während der Planung sollten die folgenden Fragen geklärt werden:

• Ist das Gestein frost- und witterungsbeständig?
• Wie ist die Reaktion auf Umweltbelastungen?
• Wie patiniert das Gestein?
• Wie sind seine technischen Werte (Wasseraufnahme, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Ausbruchslast, Berechnungsgewicht, Elastizitätsmodul, thermische Dehnung)?
• Wie beständig ist die Farbe?
• Wo wurde das Gestein bereits verarbeitet?
• Wie ergiebig ist die Lagerstätte?
• Wie sind die Arbeitsbedingungen in Steinbruch und Verarbeitungswerk?
• Welche Konsequenzen für Menschen und Naturräume hat der Abbau?

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Abbau und Verarbeitung

Natursteine sind in vielen Weltregionen zu finden, allerdings sind sie je nach Eigenschaften, Verfügbarkeit und Preis unterschiedlich gefragt. Der Abbau erfolgt oft mit großen Maschinen zum Bohren, Sägen und Schrämmen, mit Kränen und Lastern und nicht selten mit Sprengstoff. Jedoch gehört an den staubigen, der Sonne ausgesetztem Orten immer auch schwere, körperliche Arbeit dazu, nicht nur beim Granitabbau in Indien und China.

Der Abbau erfolgt in Steinbrüchen, wo möglich unter Nutzung vorhandener Schichtungen und Kluftsysteme. Je nach Gesteinsart und Lagerstätte werden durch Spalten, Brechen und Schneiden Rohblöcke von ca. zwei bis vier Metern Kantenlänge gelöst. Mithilfe von Kreis- oder Seilsägen schneiden die Arbeiter*innen aus den Blöcken sogenannte Tranchen, sprich Rohplatten mit einer Stärke von mehr als acht Zentimetern, oder mithilfe von Gattern und Multiseilsägen auch dünnere Platten. In diesem Arbeitsschritt, also beim Schneiden quer oder längs zur natürlichen Schichtung (im Fachjargon: „im Lager“ oder „gegen das Lager“) entscheidet sich bereits, welches Erscheinungsbild der Stein zeigt.

Die Blöcke werden dann zu einem Verarbeitungswerk transportiert. Hier können die Fachkräfte die Platten präzise zuschneiden, Einschübe fräsen und Löcher bohren für die spätere Befestigung sowie die Besonderheiten der Natursteine herausarbeiten. Hierbei gibt es eine große Auswahl an Techniken: schleifen, polieren, stocken, spitzen, scharrieren, zahnen, beflammen, sandstrahlen, jetstrahlen, sanden, naturrauh spalten. Zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit lassen sich zugleich die Oberflächen wasserabweisend und diffusionsoffen imprägnieren.

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Am Anschluss an die Oberflächebhandlung werden die sogenannten Unmaßtafeln formatiert, sprich auf das Endformat zugeschnitten. Format und Plattendicke sind dabei nicht nur von gestalterischen Wünschen abhängig, sondern auch vom Material und der Lage im eingebauten Zustand. Für senkrecht angeordnete Bekleidungen ist eine Mindestdicke von 30 mm einzuhalten.

Befestigung

Auf der Baustelle werden die Platten vorsortiert, sodass sie bezüglich Farbnuancen und Oberflächenbild harmonieren. Natursteinplatten sind ein vergleichsweise schweres Bekleidungselement. Sie werden daher in der Regel Konstruktionen mit Ankern, Dornen, Dübeln und Ankerschienen befestigt, die aus Edelstahl, Aluminium oder korrosionsgeschütztem Stahl bestehen. Durch die Aufhängung lässt sich das Fugenbild gut justieren.

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.baunetzwissen.de/Schiefer
• www.baunetzwissen.de/Fliesen und Platten > Natursteine
• www.baunetzwissen.de/Mauerwerk  > Natursteine