Steinwerkstoffe: Gesteinsarten, Eigenschaften und Verwendung

Seit dem Altertum verwenden Menschen verschiedene Gesteine für die Errichtung von Bauwerken. Ihrer extrem großen Stabilität und Haltbarkeit haben wir es zu verdanken, dass wir viele dieser Bauwerke heute noch bestaunen können. Stein ist leicht zu beschaffen, vielseitig einsetzbar und dank unterschiedlicher Eigenschaften und moderner Veredlungsmethoden gibt es für jedes Bauvorhaben eine geeignete Variante.


Was ist Naturstein?

Natursteinplatten werden verlegt

Wie der Name schon verrät, stammen Natursteine aus natürlichen Gesteinsvorkommen. Das Gestein wird im Steinbruch gewonnen und entweder weitgehend unverändert als Bruchstein verwendet oder für den Einsatz als Werkstein bearbeitet. Dafür werden die Steine durch Sägen oder Spalten in eine bestimmte Form gebracht, zum Beispiel Mauerziegel oder Pflastersteine; an ihren natürlichen Eigenschaften wird jedoch nichts verändert.

Welche Natursteinarten gibt es?

Natursteine haben entweder magmatischen oder mineralischen Ursprung und werden über Tausende von Jahren in geologischen, physikalischen und chemischen Prozessen geformt. Basierend auf ihrem Entstehungsprozess werden Natursteine in folgende Arten eingeteilt:

  • Magmatisches Gestein: Bei diesem Gestein handelt es sich um erstarrtes Magma, also ehemalige Gesteinsschmelzen. Je nachdem, ob das Magma noch in der Erdkruste abgekühlt oder durch Vulkanismus an die Erdoberfläche gelangt und dort erstarrt ist, unterscheidet man zwischen Plutonit bzw. Tiefengestein und Vulkanit bzw. Eruptivgestein. Die meisten magmatischen Gesteine weisen eine außerordentliche Härte auf. Plutonite haben eine deutlich sichtbare kristalline Struktur (z. B. Granit), Vulkanite sind hingegen sehr feinkörnig (z. B. Basalt).
Sediment- und Gesteinsschichten im Karijini-Nationalpark

• Sedimentgestein: Diese Gesteinsarten entstanden aus der Ablagerung mineralischer oder chemischer Stoffe, die im Laufe der Zeit unter weiteren Ablagerungsschichten mehr und mehr verdichtet wurden. Sedimentgesteine sind vergleichsweise weich und lassen sich dadurch gut bearbeiten. Ihre Struktur hängt von den Ursprungsstoffen vor der Gesteinsbildung ab. Handelsübliche Varianten sind beispielsweise Kalkstein oder Sandstein.

• Metamorphes Gestein: In diese Gruppe fallen alle Gesteine, die in ihrem Entstehungsprozess eine Umwandlung (Metamorphose) durchgemacht haben. Dabei kann es sich sowohl um magmatisches Gestein als auch um Sedimentgestein handeln, dessen mineralische Zusammensetzung sich durch hohe Temperaturen und hohen Druck (z. B. bei der Entstehung von Gebirgen) verändert hat. Aufgrund ihrer verschiedenen Ausgangsstoffe weisen metamorphe Gesteine unterschiedliche Härtegrade und sehr individuelle Erscheinungsformen auf. Daraus ergeben sich vielfältige Verwendungszwecke für metamorphe Gesteine. Beispiele sind Schieferplatten für Dachziegel und Fassadenverkleidungen, Marmorfliesen als Boden- und Treppenbelag oder Gneis für Pflastersteine und Bodenfliesen im Außenbereich.

Eigenschaften von Naturstein entscheidend für Verwendung

Mann baut Trockenmauer aus Naturstein

Durch die verschiedenen Ausgangsstoffe und Entstehungsprozesse hat jeder Naturstein individuelle Eigenschaften. Sie entscheiden darüber, welcher Naturstein für die Verwendung in einem bestimmten Bauprojekt am besten geeignet ist. So sind für Gehweg- oder Bodenplatten härtere Natursteine nötig als beispielsweise für die Fassadengestaltung oder für dekorative Trockenmauern im Garten.

Darüber hinaus kommt Naturgestein auch für die Herstellung mineralischer Baustoffe zum Einsatz:

  • Lehm und Tonerde werden zu Ziegeln gebrannt und als Mauersteine verwendet.
  • Kalkstein wird gemahlen und gebrannt zum Rohstoff für Mörtel und Zement.
  • Kiesel und Sand werden als Zuschlagstoffe für Beton genutzt.

Naturstein überzeugt als Baustoff durch eine ansprechende Optik, seine Härte und eine lange Haltbarkeit, dementsprechend macht sich die hohe Qualität auch bei den Kosten bemerkbar.


Kunststein – die vielseitige Alternative

Kunststeinplatten mit verschiedenen Mustern

Heute kommt bei den meisten Bauprojekten aus Kostengründen sogenanntes Kunstgestein zum Einsatz. Dank moderner Fertigungsverfahren gibt diese Gesteinsart ebenfalls zuverlässige und widerstandsfähige Baustoffe ab, auch wenn sie natürlich nicht die gleiche Festigkeit und Haltbarkeit wie Naturstein erreichen.

Doch was ist Kunststein eigentlich? Als Material dienen ebenfalls natürliche Mineralien, der Unterschied zu Naturstein besteht allerdings in der physikalischen und chemischen Bearbeitung. Die Ausgangsstoffe werden in einem bestimmten Verhältnis miteinander gemischt und anschließend in die gewünschte Form gegossen. Sowohl das Mischverhältnis als auch die Form bestimmen die Eigenschaften des späteren Baustoffs und können so gezielt an die Anforderungen des geplanten Bauwerks angepasst werden. Darin besteht der große Vorteil von Kunststein gegenüber Naturstein.

Auch Kunststein lässt sich in mehrere Arten einteilen, die nach ihrem Basismaterial unterschieden werden. Das kann zum Beispiel Tonerde, Kalksandstein, Leicht- oder Schwerbeton sein. Im Handel sind Kunststeine außerdem in den folgenden Ausführungen erhältlich:

  • Vollsteine
  • Lochsteine
  • Kunststeinplatten
  • Kunststein in Fliesen- und Kachelformen

Beton: optimale Eigenschaften für Bauprojekte jeder Art

Beton ist der mit Abstand vielseitigste und deshalb auch am häufigsten eingesetzte Steinwerkstoff. Das Anmischen und die Verarbeitung von Beton sind sowohl von Hand als auch maschinell möglich, sodass Beton im Heimwerkerbereich genauso wie bei Großbauprojekten verwendet wird. Die zähflüssige Betonmasse lässt sich in jede erdenkliche Form gießen oder formen und bildet nach dem Aushärten eine weitgehend homogene Einheit. Dadurch lassen sich Eigenschaften wie Dichte oder Tragfähigkeit des ausgehärteten Betons exakt und zuverlässig im Voraus berechnen, was besonders für statisch anspruchsvolle Bauvorhaben wichtig ist.

Was ist Beton?

Beton wird gemischt

In seiner einfachsten Zusammensetzung ist Beton ein Gemisch aus Zement, Zuschlagstoffen und Wasser. Diese drei Elemente werden im benötigten Mischverhältnis miteinander vermengt und müssen dann schnellstmöglich in die gewünschte Form gegossen werden, bevor der Abbindeprozess beginnt. Die einzelnen Bestandteile von Beton haben folgende Funktionen:

  • Der Zement fungiert als Bindemittel. Er füllt die Hohlräume zwischen den Zuschlagstoffen aus und bindet sie nach dem Abbinden fest aneinander.
  • Die Zuschlagstoffe sind eine Gesteinskörnung, die für die Festigkeit des Betons verantwortlich ist. Sie kann aus natürlichen oder künstlichen Gesteinskörnern in verschiedenen Größen bestehen. Häufig werden Sand-Kies-Gemische gewählt.
  • Das Wasser ist nötig, um den chemischen Vorgang zum Abbinden des Zements einzuleiten. Es sollte mindestens Leitungswasserqualität haben und frei von Schmutz und Chloriden sein.

Verschiedene Betonarten und ihre Verwendung

Arbeiter bei der Herstellung von Betonpflaster für den Erdbau

Abhängig von der geplanten Verwendung und Verarbeitung lässt sich Beton in der passenden Zusammensetzung anmischen. Je nachdem, wie die Mischung zusammengesetzt ist und wie viel Wasser hinzugegeben wird, hat der Beton unterschiedliche Eigenschaften:

• steifer Beton: lose, klumpig; Verdichtung durch kräftiges Stampfen und Rütteln; zur Befestigung des Untergrunds vor dem Verlegen von Pflastersteinen oder Gehwegplatten

• plastischer Beton: zusammenhängend; Verdichtung durch Rütteln; zum Verguss und für die Fertigung von Stahlbeton geeignet

• weicher Beton: schwach fließend, kaum Verdichtung nötig; zum Gießen komplex geformter Bauteile und Bauteile mit Bewehrung (Verstärkung zur Erhöhung der Tragfähigkeit)

Unter Bewehrung versteht man eine Verstärkung von Betonbauteilen, um ihre Tragfähigkeit zu erhöhen. Das wird erreicht, indem hoch belastbare Baustoffe wie zum Beispiel Stahl in Beton gegossen und zu einem einzigen Werkstoff verbunden werden.

Auch als Verbundwerkstoff lässt sich Beton in verschiedene Arten einteilen. Die größte Verwendung in der Praxis findet Stahlbeton. Er kombiniert die Eigenschaften beider Baustoffe, indem Stäbe oder Gitter aus Stahl in den Beton eingebettet werden. So wird die Zug- und Biegefestigkeit des Betons deutlich erhöht. Eine Sonderform des Stahlbetons ist Spannbeton, der hochfesten Spannstahl enthält und für statisch besonders anspruchsvolle Bauwerke (z. B. Brücken) verwendet wird.

Das könnte dich auch interessieren