Anwendung

Zu Herstellung und Einsatz von Stampfbeton

Beton in seiner archaischsten Form.

Beton, eines der ältesten Baumaterialien der Welt, ist heute ein Hightech-Produkt: komplexe   Herstellungsverfahren ermöglichen die Realisierung modernster Bauaufgaben. Beton kann aber auch ganz „anders“ sein: archaisch, monolithisch und der natürlichen Umgebung entwachsen – Stein und Natur. Die besondere Ästhetik des Stampfbetons ermöglicht die Schaffung ganz eigener, ursprünglich wirkender Räume und Raumerlebnisse.

Peter Zumthor war es, der eine seit langem bekannte Verarbeitung von Beton in ungewohnter Form präsentierte: er rief mit der Bruder-Klaus-Kapelle bei Wachendorf in der Eifel den Stampfbeton in Erinnerung, der hier in geradezu archaischer Weise verarbeitet wurde. Der schweizerische Architekt favorisierte diese Form des Betons, da er auch von Laien beherrscht werden kann: „Dadurch kann eine Familie selbst ihre Kapelle bauen.“ Dass sich  viele Menschen Zeit und Muße nahmen, um den Beton für diese Wallfahrtskapelle in die gewünschte Form zu bringen, ist im Ergebnis wohl auch Zeichen für Gemeinsamkeit und gemeinsam empfundenen Glauben: Mit eigenen Füßen und Händen wurde der Beton vor Ort gemischt und in 23 Schichten, die jeweils etwa einen halben Meter hoch sind, gemeinschaftlich zu der turmartigen Kapelle gestampft. Der gesamte Bauprozess zog sich über zwei Jahre hin: langsam wuchs der Monolith außen gerade, innen entlang der zeltartig aneinander gelehnten Baumstämme empor. Selbst das schließlich mit dem Beton völlig verbundene Holz im Inneren setzte der Architekt für die Gestaltung ein, indem er es mittels eines langsamen, den Beton nicht schädigenden Köhlerfeuers herausbrannte. Die zwischen innerer und äußerer Schale notwendigen Stege wurden nach der Freilegung mit Glassteinen ausgefüllt, die nun reizvolle Lichtpunkte im Raum bilden. 

Sicherlich andere Überlegungen waren ausschlaggebend dafür, dass auch für die Gartenumwehrung des Diözesanmuseums Kolumba in Köln – zeitgleich zur Bruder-Klaus-Kapelle ebenfalls nach Plänen Zumthors errichtet – Stampfbeton verwendet wurde. Die an Naturstein gemahnende Erscheinung der Gartenmauer steht in einem spannenden Gegensatz zu dem präzise wirkenden Baukörper des Museums und erzeugt dadurch einen Raum, der trotz der Lage mitten im städtischen Getümmel zur meditativen Einkehr einlädt.

Schicht auf Schicht

Das ästhetische Merkmal von Stampfbeton ist die Ablesbarkeit der einzelnen Schichten, die aufgebracht werden. Konstruktiv handelt es sich um unbewehrte Bauelemente, die ausschließlich auf Vertikaldruck beansprucht werden können. So liegt es nahe, dass Stampfbeton gegenwärtig dort verbaut wird, wo der Einsatz großen Geräts im Gegensatz zu Umfang, Inhalt und zuweilen topografischer Lage der Bauaufgabe steht, also vor allem in der  Landschaftsarchitektur etwa für Begrenzungs- und Stützwände. Baukonstruktiv wurde Stampfbeton lange Zeit zur Herstellung großer Fundamente gewählt, wie etwa für Widerlager. Im Brückenbau war das Material in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts beliebt. Nahe Kempten im Allgäu tut die „Obere Illerbrücke“ seit über hundert Jahren als weltweit größte Stampfbetonbrücke für die Eisenbahn ihren Dienst. Aufgrund der vielfältigeren Belastungen wurde im 20. Jahrhundert dem Stahlbeton der Vorzug gegeben.

Richtig verarbeitet, ist Stampfbeton extrem dauerhaft. Der einzubauende Beton muss dabei viel trockener sein als heute im Hochbau üblich und eine erdfeuchte Konsistenz aufweisen. Dieser wird innerhalb einer Schalung verdichtet, in früheren Zeiten mit Füssen und Geräten „gestampft“. Die Höhe pro Schicht, die eingebracht wird, soll in der Regel 15 bis 25 Zentimeter nicht überschreiten, um ein genügend dichtes Gefüge zu ermöglichen. Die zuletzt aufgetragene Schicht wird solange gestampft, bis der Beton plastisch wird und eine geschlossene Oberfläche zeigt, auf der sich ein Feuchtefilm bildet. Vor dem Aufbringen der nächsten Schicht, in der Regel nach einem Tag des Erhärtens, wird die vorhandene Schicht aufgeraut, gereinigt und befeuchtet, um die Haftung zur nächsten zu gewährleisten. Kann eine Schicht nicht in vollständiger Länge hergestellt werden, sind schräge Absätze zu bilden, die von Schicht zu Schicht gegenläufig ausgeführt werden. Sichtbares Charakteristikum minderwertigen Stampfbetons ist die Vorwölbung der Schichten, wenn durch die Verdichtung zu großer Druck auf die darunter liegenden, noch nicht vollständig erhärteten Lagen ausgeübt wird. Diese vom Lehmbau her bekannte unschädliche Erscheinung ist scheinbar gewollt, weist aber auf eine zu geringe Grundfestigkeit des zuvor gestampften Betons hin. Beim Einbringen und Verdichten des Betons muss stets auf die Homogenität der jeweiligen Schicht und ihre Geschlossenheit geachtet werden, da sich später Nester mit haufwerksporigem Gefüge an den Außenflächen nicht mehr befriedigend reparieren lassen.

Das Pisé-Verfahren

Die Verarbeitungsform geht auf das Pisé-Verfahren zurück, im Deutschen auch als Piseebau oder Stampfbau geläufig. Für die in Frankreich seit Anfang des 17. Jahrhundertsnachweisbare, seit Mitte des 18. Jahrhunderts auch publizierte Technik wurdejedoch vor allem Lehm angewendet. In Deutschland wurde erst Anfang des 19. Jahrhunderts infolge der 1803 erschienenen Publikation von Francois Cointereaux verstärkt Lehm zu Wänden gestampft, wobei die Bauaktivitäten in Weilburg an der Lahn eine herausragende Stellung einnehmen. Dort hat der Unternehmer Wilhelm Jakob Wimpf (1767-1839) die Bauweise etabliert. Zahlreichen Wänden seiner Wohn- und Geschäftshäuser wurde noch im 20. Jahrhundert „Betonqualität“ bescheinigt. Das größte Gebäude, 1836 errichtet, weist auf der hangabschüssigen Seite eine Höhe von über zwanzig Metern mit sechs Stockwerken auf. Dass sich das Pisé-Verfahren und letztlich der seit Anfang des 20. Jahrhunderts bekannte Stampfbeton im Hochbau nicht durchsetzen konnten, liegt zum einen an der langwierigen Verarbeitung, zum anderen an der langen Trockenzeit und den nicht zu vermeidenden Ausblühungen. Auch müssen seit 1972 wegen einer engen Normenauslegung Wände aus Beton eine Mindestbewehrung aufweisen, obwohl sie statisch nicht wirksam ist.

Farben der Natur

Spannende Ergebnisse im Erscheinungsbild lassen sich durch Zuschlagstoffe erzielen, die heute als Gesteinskörnung genormt sind. So ist die  Mauer des Kolumba-Museums bräunlich gefärbt. Solche Töne lassen sich durch entsprechende Sande, aber auch durch feinen Ziegelsplitt herstellen. Der Auswahl in Frage kommender Gesteinsarten sind kaum Grenzen gesetzt, außer dass sie nicht übermäßig Wasser saugen dürfen, um eine gleichmäßige Verarbeitung zu gewährleisten. Geeignet sind Kies oder Schotter aus natürlichen Steinen, der durch raue Bruchflächen und scharfe Kanten besonders gut haftet. Im Übrigen fördert eine kantige Kornform die Grundstandfestigkeit des Stampfbetons, der dann bereits vor dem Erstarren ausgeschalt werden kann. Jedes Korn soll von Feinmörtel ummantelt sein, so dass dessen Menge entsprechend zu bemessen ist. Die Wahl der Zuschläge war auch vor dem Bau der Kapelle in Wachendorf diskutiert worden. Zumthor hatte vorgeschlagen, Kies und Erde aus der unmittelbaren Umgebung zu verwenden. So wirkt die Kapelle als großer abstrakter Stein, der schon immer Teil dieser Eifellandschaft gewesen ist.

Weiterentwicklungen und Sonderformen

Diese ästhetische Wirkung des Stampfbetons ist gestalterisch und konstruktiv höchst interessant. Zusätzlich verfügt das Material über besondere Eigenschaften: es schwindet aufgrund seiner hohen Dichte kaum und weist somit keine Rissbildung auf. Er ist wenig anfällig für Formveränderungen und kann somit  monolithisch verarbeitet werden.

Mit der heute herstellbaren hohen Kornfestigkeit künstlicher Leichtzuschläge ließe sich den heutigen hohen bauphysikalischen Anforderungen entgegenkommen. Der Beton-Technologe würde formulieren: Stampfbeton verminderter Rohdichte.

Eine Weiterentwicklung des Stampfbetons ist der so genannte „Walzbeton“. In Deutschland wenig verbreitet, ist er z.B. in den USA als „Roller Compacted Concrete“ im Straßenbau äußerst geläufig. Er wird mit großen Straßenfertigern in Schichten von 18 bis zu 25 Zentimetern aufgebracht, vorverdichtet und mit schweren Glattmantel- oder Gummiradwalzen verdichtet. Da der Walzbeton wie der Stampfbeton nur Druckkräfte aufnehmen kann, ist eine tadellose Verdichtung des Untergrunds und eine ausreichende Tragschicht Voraussetzung für eine einwandfreie Betondecke. Im Straßenbau wird zum Höhenausgleich und zur besseren Befahrbarkeit der Oberfläche eine dünner Gussasphalt aufgetragen; in Deutschland im Übrigen eine bewährte Lösung für große Hallenböden mit sehr wenigen  Fugen.

Eine weitere Sonderform sind die so genannten „Stampfbetongewölbe“, auch als eine Form der „Preußischen Kappen“ bekannt. Darunter werden unbewehrte gewölbte Platten für geringe Spannweiten subsumiert, die im Scheitelpunkt eine Stärke von 8 bis 15 Zentimetern aufweisen. Sie spannen quer zwischen Profilstahlträgern, über die der Lastabtrag auf Stützen erfolgt. Diese Bauweise erfreute sich ab Mitte des 19. Jahrhunderts gerade im Geschäfts- und Manufakturbau Berlins großer  Beliebtheit. Sowohl der einfache und zügige Einbau im Vergleich zur aufwändigen Schalung bei Gewölbedecken aus Hohlsteinen mittels patentierter Schalung, die unter die Stahlträger gehängt wurde, als auch die Beständigkeit gegenüber den Holzbalkendecken hinsichtlich Brandschutz und Fäule boten deutliche Vorteile.

Das Bauen selbst in die Hand nehmen

In der Regel wird die Vorortanwendung von Stampfbeton wohl weiterhin lediglich eine Sonderrolle für einfache Bauobjekte spielen. In diesen Fällen aber lädt diese so unmittelbare und elementare Handhabung des Materials dazu ein, das Bauen wortwörtlich selbst in die Hand zu nehmen und damit ganz bewusst die Erstellung des Bauwerks zum eigenen Erlebnis werden zu lassen.

Michael Kasiske, Wolfgang Schäfer