Wände aus Hanfkalksteinen zeichnen sich durch einen guten Wärmeschutz und klimaregulierende Eigenschaften aus. Gleichwohl ist der Einsatz im Bauwesen bislang begrenzt, weil man mit herkömmlichem Hanfkalk keine tragenden Strukturen errichten kann. Ein interdisziplinäres Projekt der TH Köln möchte dies ändern und entwickelt daher neuartige Steine mit hochverdichteten Zonen.
„Hanfkalk ist ein hervorragendes Material für den nachhaltigen Hausbau“, sagt Prof. Dr. Arne Künstler, Leiter des im Oktober 2024 gestarteten Projekts „Einfach Mauern mit Hanfkalk – Tragfähige Mauersteine durch selektive Verdichtung“ an der Fakultät für Architektur der TH Köln. Künstler sieht zahlreiche Vorteile: „Beim Wachstum des Hanfs wird mehr CO2 gebunden als beim Kalkbrennen und anderen Produktionsschritten freigesetzt wird. Durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit ist ab einer Wandstärke von circa 30 cm keine zusätzliche Dämmung erforderlich. Hanfkalk reguliert die Raumfeuchte, ist schwer entflammbar und schimmelhemmend“.
Stark verdichtete Zonen
Nach dem aktuellen Stand der Technik wird Hanfkalk bisher dennoch nur in Kombination mit Stützen aus Stahlbeton oder Holz eingesetzt, da sich das Material aufgrund seiner geringen Steifigkeit nur für nichttragende Wände eignet. Eine typische Anwendung besteht zum Beispiel darin, Hanfkalk zur Ausfachung lastabtragender Holzständerwerke zu verwenden, wie man sie vom Fachwerkbau kennt.
Um in Zukunft ohne zusätzliche Tragstruktur sogar mehrgeschossige Gebäude aus Hanfkalk errichten zu können, wollen die Forschenden der TH Köln Hanfkalksteine entwickeln, die über stark verdichtete Zonen verfügen, über die sich auch größere Lasten abtragen lassen. Diese Zonen sollen genauso wie herkömmliche (nichttragende) Hanfkalksteine ausschließlich aus Biomasse und mineralischen Bindemitteln bestehen.
Das Projekt, das für zwei Jahre mit rund 280.000 Euro vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen gefördert wird, soll eine klimapositive Alternative zu Mauerwerksteinen wie Porenbeton oder leichten Hochlochziegeln schaffen. Ziel ist ein einschaliger tragender Mauerwerksbau aus schnell nachwachsenden Rohstoffen, der heutige energetische Anforderungen ohne Zusatzdämmung erfüllt.
Neben der Fakultät für Architektur sind an der TH Köln auch Prof. Dr. Björn Siebert von der Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik sowie Prof. Dr. Peter Erdmann von der Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme an dem Projekt beteiligt. Weiterer Kooperationspartner ist Prof. Dr. Ralf Pude von der Landwirtschaftlichen Fakultät der Universität Bonn.
Optimaler Materialmix gesucht
Das Projekt startete im vergangenen Herbst übrigens nicht bei null. Prof. Künstlers wissenschaftlicher Mitarbeiter Jonathan Lunkenheimer hat mithilfe des Prototypenförderprogramms „KickStart@THKöln“ bereits erste Vorversuche zu hochverdichtetem Hanfkalk durchgeführt.
Mithilfe der eingeworbenen neuen Drittmittel soll nun am Labor für Baustofftechnik der TH Köln der optimale Materialmix für die Hanfsteine entwickelt werden. Herkömmlicher Hanfkalk besteht aus Hanfschäben, gemischt mit Kalk als Bindemittel und Wasser. Für die tragfähigeren Hanfsteine experimentiert man an der TH Köln darüber hinaus mit weiterer Biomasse (Miscanthus, Biokohle ) und anderen mineralischen Bindemitteln.
Am Institut für Bau- und Landmaschinentechnik der TH Köln entsteht zudem die Pressvorrichtung, mit der die Fertigung der gezielt verdichteten Mauersteine im Labormaßstab erfolgen soll. Die Universität Bonn unterstützt das Projekt durch den Anbau und die Aufbereitung von Miscanthus-Gras, dessen harte Fasern sich voraussichtlich besser für die tragfähigen Zonen eignen als Hanf.
Gewünschte Verarbeitungseigenschaften
„In der zweiten Hälfte unseres Vorhabens widmen wir uns den praktischen Versuchen mit unseren Mauersteinen“, verrät Projektleiter Künstler. „Wir werden mehrere Wandmodule errichten und bautechnisch untersuchen. Neben Eigenschaften wie Tragfähigkeit, Wärmedämmung und Feuchteverhalten möchten wir ermitteln, welche Putze und Mörtel mit den Blöcken kompatibel sind und unter Beweis stellen, dass sich die Blöcke mit gewöhnlichen Werkzeugen gut verarbeiten lassen.“.
Ziel ist die Entwicklung von Hanfkalksteinen, die auf der Baustelle einfach handhabbar sind. Sie sollen sich zum Beispiel leicht sägen lassen, und Schrauben sollen ohne zusätzliche Dübel im Material halten. Sonderformen wie Rundungen sollen realisierbar sein, indem man die rechteckigen Steine mit frischem Hanfkalk ergänzt, der vor Ort aushärtet.
Da nur der innere Teil der neuartigen Steine hochverdichtet sein wird, bliebe es auch künftig möglich, in die äußeren Schichten der Wandbildner Schlitze für Kabel und Rohre zu schneiden und mit dem gleichen Material wieder zu verschließen. „Nicht zuletzt lässt sich Hanfkalk beim Rückbau eines Gebäudes umweltfreundlich entsorgen“, ergänzt Arne Künstler. „Einfach zerrieben kann er als Dünger auf Felder gestreut werden.“
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