Abbau und Verarbeitung von Naturstein
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Den meisten werden viele Verwendungsmöglichkeiten von Naturstein geläufig sein: Verschiedene Arten von Mauern, Pflasterverbänden, Trögen, Sockeln oder auch Skulpturen können aus den verschiedenen Arten hergestellt werden. Werkstücke aus Naturstein sind nie identisch, denn es gibt keine zwei identischen Natursteine. Sie bergen daher bereits von sich aus ein gewisses Maß an Individualität, im Gegensatz zu Materialien wie beispielsweise Beton. Im Gegensatz zu diesem muß er aber auch heute noch in Steinbrüchen abgebaut werden.

Wie in allen Bereichen der Industrie übernehmen heutzutage auch im Gesteinsabbau Maschinen viele der Arbeiten, die früher harte körperliche Anstrengung bedeuteten. Wurden vor knapp 5000 Jahren beim Bau der ägyptischen Cheops-Pyramide die dazu notwendigen Gesteinsquader per Hand aus einer ebenen Schichtplatte herausgehackt, so wendet man heute je nach Gesteinsart unterschiedliche technische und mechanische Verfahren an. Handelt es sich beispielsweise um ein besonders hartes Magmatit (mehr/zurück) wie Granit, der häufig in hohen Wänden ansteht, werden kleinste Sprengladungen in Bohrlöchern gezündet, um weiterverarbeitbare Blöcke zu erhalten. Anders bei Sedimenten (mehr/zurück): Die geringeren Schichtdicken zwingen zu exakten Schnitten durch große Blattsägen mit umlaufenden diamantbesetzten Ketten oder die Blöcke werden rein durch Abbohren gewonnen.
Aber bis dahin ist es ein weiter Weg. Zuerst müssen in akribischer Forschung ausreichend große Quellen ausgemacht werden. Der Anteil an für die Natursteinindustrie nutzbarem Gestein ist, obwohl der Großteil der Erdkruste aus Gestein besteht, sehr gering. So müssen aus einer lohnenswerten Quelle Quader bestimmter Abmessungen gewonnen werden können, die mehrere Kubikmeter Rauminhalt eines unverwitterten, festen, rißfreien und beständigen Materials umfassen.  Durch diverse physikalische Einflüsse ist der Großteil der Gesteine in unbrauchbare, kleine Einheiten zerfallen, so daß gerade die Forderung nach Rißfreiheit die Auswahl extrem einschränkt. Neben diesen technischen Kriterien soll der Stein natürlich auch optisch und ästhetisch ansprechend sein. Ist eine solche Quelle ausgemacht, muß sie meist weiträumig von überlagerndem Material geräumt und ein Zugang zur Schicht hergestellt werden. Auch hier gibt es Einschränkungen, besonders aus Gründen des Landschaftsschutzes.
Nachdem diese Hürden genommen sind, geschieht die weitere Verarbeitung entweder direkt vor Ort im Steinbruch, oder der Block wird in Werke abtransportiert. Wenn gängige Gesteinsarten zu nicht handelsüblichen Formaten verarbeitet werden, erfolgt die Anfertigung meistens auf direkte Bestellung. Aus den Blöcken werden durch Spalten die verschiedenen Pflasterformate und Borde gewonnen, durch Sägen Tranchen geschnitten, die dann zu Platten gesägt werden oder durch Einschneiden auf die zukünftige Oberfläche runde Werkstücke hergestellt.

 
Ein Granitsteinbruch
Granitgroßblöcke nach dem Heraustrennen aus der Wand





Lagerung der Großblöcke in Haufen
Die Großblöcke werden mit Federkeilen gesprengt





Einschlagen der Federkeile
Die Federkeile wirken langsam, aber stetig





Eine andere Spaltmethode ist die mit dem Preßlufthammer
Die Spaltmaschine bringt die Sprengstücke auf Maß





Lagerung von Granitborden
Klein- und Mosaikpflaster aus den unterschiedlichsten Materialien

Bei vielen Verarbeitungsformen (mehr/zurück) werden die Oberflächen speziell behandelt. Ihre Bearbeitung ist für die Wirkung eines Steines entscheidend. So wirken lebhafte Strukturen bei einer bruchrauhen Oberfläche trotzdem ruhig, während eine polierte Oberfläche Einschlüsse im Gestein voll sichtbar macht. Es geht also darum, bei der Auswahl einer Gesteinsart darauf zu achten, daß sie nicht nur den technischen Anforderungen gerecht wird, sondern auch in ihren Farbnuancen, ihrer Struktur, Dominanz und Oberfläche der bezweckten Wirkung gerecht wird. Gängige Formen der Oberflächenbearbeitung sind:

  • grob geschliffen
  • mittel geschliffen
  • fein geschliffen
  • mattglanzpoliert
  • hochglanzpoliert (mehr/zurück)

  • gestockt
  • gespitzt
  • scharriert
  • gezahnt

  • beflammt
  • sandgestrahlt
  • jetgestrahlt
  • abgerieben
  • gesandelt
  • naturrauh gespalten

Der Großteil der Bearbeitung geschieht heutzutage also, anders als früher, direkt in den Steinbrüchen oder in Natursteinwerken. Sollen besondere Formate bestellt werden, ist die Anfertigung einer Schablone sehr hilfreich. Das Werkstück wird dann genau danach gearbeitet und angeliefert. Die arbeitsintensive und auch risikoreiche Bearbeitung auf der Baustelle fällt so weitesgehend weg. Zur Vermeidung böser Überraschungen sollte man allerdings bei den meisten Bestellungen Überformate angeben. So kann das Bauteil exakt eingefügt werden.


Gängige Bauformen für Natursteine finden sich in jedem Fachbuch. Für den Landschaftsgärtner und Gartenarchitekten ist es jedoch wichtig zu wissen, was sich aus den verschiedenen Gesteinsarten bauen lässt. Dies gilt insbesondere für ihre Witterungs- und Erosionsbeständigkeit. Dazu sind im Kapitel Gesteinsarten nähere Angaben gemacht. Beachtet man die technischen Eigenschaften und Notwendigkeiten beim Verbau, sind der Phantasie kaum Grenzen gesetzt. Natürlich hat man sich bemüht, die gängigsten Verarbeitungsformen zu benennen und zu normen. Bei nicht alltäglichen Mustern oder Verarbeitungsweisen wird jedoch einfach auf die Einhaltung der allgemeinen Verarbeitungsgrundsätze hingewiesen.

Pflasterflächen gehören zu den häufigsten Bauwerken aus Naturstein. Dazu gibt es
im Jahrbuch des Garten- und Landschaftsbaus einige nützliche Informationen:
"Natursteinpflasterbau
(...)
Die folgenden Hinweise und Grundregeln für die Grundverbände des Natursteinpflaterbaus sind historisch entstanden und unter Beachtung der DIN 18318 und DIN 18502 niedergeschrieben. Sie werden in bestimmten Regionen abweichend angewandt.
Natursteinpflaster wird entsprechend der Steingröße (DIN 18502) in Groß-, Klein- und Mosaikpflaster unterteilt.
Vorwiegend werden für die einzelnen Pflasterarten die nachfolgenden Pflasterverbände ausgeführt:
Großpflaster
- Reihenpflaster
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- Diagonalpflaster
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- Netzverbandpflaster
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- Rasenpflaster
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Kleinpflaster
- Segmentbogenpflaster
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- Polygonalpflaster (Passe)
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- Reihenpflaster
- Schuppenbogenpflaster (selten)
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- Ornamentpflaster (mehr/zurück)
- Rasenpflaster
Mosaikpflaster
- Segmentbogenpflaster
- Schuppenbogenpflaster
- Polygonalpflaster
- Reihenpflaster (selten)
- Wildpflaster (histor.)
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- Ornamentpflaster
Grundregeln für Natursteinpflaster
a) Die Tragschicht soll im Vorprofil genauso liegen wie die fertige Pflasterdecke. Die Pflastersandbettung muß in verdichtetem Zustand bei Großpflaster 4-6 cm und bei Klein- und Mosaikpflaster 3-4 cm betragen.
b) Aller Natursteinpflasterverbände werden mit einem Zeiler (Läufer) umrahmt. Der Läufer wird in der Längsrichtung als gleichmäßige Riehe gesetzt. Er umrahmt auch alle Hindernisse (Schächte, Absteller, Masten usw.).
c) Die Querneigung von Pflasterdecken soll 3,0% betragen. Dazwische erhält das Pflaster eine leichte Überspannung (Gewölbewirkung).
d) Die Feldeinteilung erfolgt entsprechend der Pflastersteingröße, des Pflasterverbandes und der vorgegebenen Gesamtpflasterbreite. Sie ist immer dann in Ordnung, wenn bei Bogenpflaster keine nennenswerten Keilfugen entstehen. Als Richtmaß könne nachfolgende Feldbreiten angenommen werden:
Großpflaster
1,50-2,00 m
Kleinpflaster
1,00-1,50 m
Mosaikpflaster
0,80-1,25 m
e) Das Pflastern beginnt immer am Tiefpunkt (Wasserablauf), und es wird zum Hochpunkt gearbeitet.
f) Die Pflastersteine sind hammerfest zu setzen und gut "abzufüttern" (2/3 der Höhe sitzt im Sandbett).
g) Die Fugen sind in gleichmäßiger Breite auszuführen. Preßfugen sind nicht erlaubt. Der Fugenabstand soll bei Großpflaster 10-15 mm, bei Kleinpflaster 6-10 mm und bei Mosaikpflaster 4-6 mm betragen.
h) Beim Setzen ist die Rammhöhe von 1-1,5 cm zu beachten. Nach dem Rammen (Rütteln) soll das fertige Pflaster mindestens 5 mm über dem Bordstein oder dem Wasserlauf stehen.

1. Reihenpflaster
Es werden Reihen gleicher Breite rechtwinklig zu Randeinfassung versetzt. Die folgende Reihe wird im Verbund gesetzt. Schnittfugen sind zu vermeiden.
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2. Segmentbogenpflaster
(...) Jeder Bogen beginnt wechselseitig in der Mitte des Feldes (dem Grat). In der Mitte beginnt man mit schmalen Steinen, die zum Bogenscheitel breiter werden. Trapezförmige Steine werden so in den Bogen eingepaßt, daß die breite Seite auf der Bogenaußenseite liegt. Damit verkleinert man die Keilfugen. Die Stichhöhe des Bogens
im Scheitel soll 1/5 der Bogenbreite betragen. Da in jedem Pflasterfeld zwei halbe Bögen gepflastert werden, kann man sagen, daß die Stichhöhe 1/5 der Feldbreite betägt. Im Scheitel des Bogens muß der Stein rechtwinklig zur Randeinfassung oder Fahrbahnachse stehen. Ändert sich die Befestigungsbreite, dann ändert sich auch die Feldbreite und somit die Bogenbreite und Stichhöhe. Der Pflasterverband ist immer dann richtig, wenn das Pflaster an Hindernissen, an der Randeinfassung, an der Einfriedung oder an Gebäuden rechtwinklig abschließt. An Tief- und Hochpunkten wechselt der Verlauf der Bögen. Segmentbögen eignen sich ausgezeichnet für Ornamentpflaster. (mehr/zurück)

3. Polygonalpflaster
Wird auch als "Passe" oder auf "Eck" bezeichnet. Die Steine werden so gesetzt, daß sie unter 45 Grad zur Fahrbahnrichtung oder Randeinfassung stehen. Schnittfiguren sind über drei Steine erlaubt. Danach ist die Fuge zu unterbrechen. An den Seiten wird das Polygonpflaster mit einem kurzen Segmentbogen (3-4 Steine), mit Schmiegen oder Fünfecksteinen abgeschlossen.
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4. Diagonalpflaster
Wird wie Reihenpflaster ausgeführt. Die Reihen verlaufen unter 45 Grad zur Randeinfassung oder Fahrbahnrichtung. In der Fahrbahnmitte treffen die Reihen rechtwinklig aufeinander und enden wechselseitig mit einem Binderstein. Die Anschlußsteine an den Seiten sind Schmiegen oder Fünfecksteine.
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5. Netzpflaster
Wird wie Diagonalpflaster unter 45 Grad zur Randeinfassung ausgeführt. Zur Ausführung kommen nur ausgesuchte quadratische Steine. Bei Verwendung von unterschiedlichen Gesteinsfarben könne gute Effekte erreicht werden. Dadurch eignet es sich für Teile von Ornamentpflaster.
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6. Schuppenbogenpflaster
Das Schuppenbogenpflaster wird mit gleich großen Halbkreisen begonnen. Diese stoßen nicht zusammen, sondern lassen noch einen Stein frei für den Anfangsstein der Schuppe oder Halbschuppe. Die Feldbreite richtet sich vor allem nach der Pflastersteingröße. Sie ist immer dann in Ordnung, wenn bei den Bögen keine nennenswerten Keilfugen entstehen. Trapezförmige Steine werden so in den Bogen eingepaßt, daß die breite Seite auf der Bogenaußenseite liegt. Damit verkleinert man die Keilfugen. Die Bögen der Schuppe beginnen immer rechtwinklig auf dem vorherigen Halbkreis. Damit die Höhe zum Halbkreis erreicht wird, beginnt man mit schmalen Steinen, die dann am Scheitel größer werden (etwa 25 %). Der Mittelpunkt des Radius der nachfolgenden Schuppe liegt immer im Schnittpunkt der Scheiteltangente. Es eignet sich für Ornamentpflaster.
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7. Wildpflaster
Wildpflaster hat Bedeutung bei der Restauration von historischen Plätzen, Wegen und Anlagen. Es kommt darauf an, mit dem anstehenden historischen Material eine gleich aussehende Pflaterbefestigung herzustellen. Bei diesem Pflaster ist die Verarbeitung von Dreieckssteinen erlaubt. Dadurch ergibt sich ein unregelmäßigen Fugenbild, welches kein vorgeschriebenes System besitzt.
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8. Rasenpflaster
Wird in der Regel als Reihenpflaster in Klein- und Großpflaster gesetzt. Der Fugenabstand wird doppelt so groß wie bei normalen Pflasterverbänden. Bei Großpflaster können Abstandshalter vorgesehen werden. Die Fugen werden 3-5 cm unter der Pflateroberkante mit geeignetem Oberboden gefüllt. Für die ANsaat geeignete Saatgutmischungen lt. RSM auswählen.
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9. Ornamentpflaster (mehr/zurück)
Beim Ornamentpflaster
(mehr/zurück) sind die Grundregeln des Pflasterns einzuhalten. Historische Pflaster zeigen uns vielfältige Muster und Varianten, die die Pflasterkunst richtig zur Geltung bringen. Die Verbindung zwischen Kreisen, Segmentbögen, Schuppenbögen, Spiralen, Ellipsen und Geraden sind immer dann richtig, wenn kaum Keilfugen entstehen und die geometrischen Grundfiguren rechtwinklig aufeinanderstoßen."

Neben den Pflasterflächen spielen Mauern in der Natursteinverwendung eine wichtige Rolle. Dazu heißt es im Jahrbuch:
"Die Verarbeitung natürlicher Steine gem. DIN 1053, Abschnitt 6.2. (...)
1. Allgemeine Anforderungen
Natursteine für Mauerwerk dürfen nur aus gesundem Gestein gewonnen werden. Ungeschützt dem Witterungswechsel ausgesetztes Mauerwerk muß ausreichend witterungsbeständig sein.
Geschichtete (lagerhafte) Steine sind im Bauwerk so zu verwenden, wie es ihrer natürlichen Schichtung entspricht. Die Lagerfugen
(mehr/zurück) sollen rechtwinklig zum Kraftangriff liegen. Die Steinlängen sollen das vier- bis fünffache der Steinhöhen nicht über- und die Steinhöhe unterschreiten.
2. Verband
Der Verband bei reinem Natursteinmauerwerk muß im ganzen Querschnitt handwerksgerecht sein.
Es wird daher gefordert, daß
a) an der Vorder- und Rückfläche nirgends mehr als 3 Fugen zusammenstoßen,
b) keine Stoßfuge durch mher als 2 Schichten durchgeht,
c) auf zwei Läufer mindestens ein Binder kommt oder Binder- und Läuferschichten miteinander abwechseln,
d) die Dicke (Tiefe) der Binder das 11/2fache der Schichthöhe, mindestens aber 30 cm, beträgt,
e) die Dicke (Tiefe) der Läufer etwa gleich der Schichthöhe ist,
f) die Überdeckung der Stoßfugen bei Schichtenmauerwerk mindestens 10 cm und bei Quadermauerwerk mindestens 15 cm beträgt und
g) an den Ecken die größten Steine (ggf. in Höhe von 2 Schichten) nach Bild 4 und Bild 5 eingebaut werden.
Lassen sich Zwischeräume im Innern des Mauerweks nicht vermeiden, so sind sie mit geeigneten, allseits von Mörtel umhüllten Steinstücken so auszuzwickeln, daß keine Mörtelnester entstehen. In ähnlicher Weise sind auch weite Fugen auf der Vorder- und Rückseite von Zyklopenmauerwek, Bruchsteinmauerwerk und hammerrechtem Schichtenmauerwerk zu behandeln. Sichtflächen sind nachträglich zu verfugen. Sind die Flächen der Witterung ausgesetzt, so muß die Verfugung voll sein und eine Tiefe gleich der Fugenweite haben. (...)
3. Trockenmauerwerk
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Bruchsteine sind ohne Verwendung von Mörtel unter geringer Bearbeitung in richtigem Verbande so aneinanderzufügen, daß möglichst enge Fugen und kleine Hohlräume verbleiben. Die Hohlräume zwischen den Steinen müssen durch kleinere Steine so ausgefüllt werden, daß durch Einkeilen Spannung zwischen den Mauersteinen entsteht.
Trockenmauerwerk darf nur für Schwergewichtsmauern (Stützmauern) verwendet werden. Als Berechnungsgewicht dieses Mauerwerks ist die Hälfte der Rohdichte des verwendeten Steines anzunehmen.
4. Zyklopenmauerwerk
(mehr/zurück) und Bruchsteinmauerwerk (mehr/zurück)
Wenig bearbeitete Bruchsteine sind im ganzen Mauerwerk im Verband und satt in Mörtel zu verlegen. Das Bruchsteinmauerwerk ist in seiner ganzen Dicke und in Absätzen von höchsten 1,50 m Entfernung rechtwinklig zur Kraftrichtung auszugleichen.
5. Hammerrechtes Schichtenmauerwerk
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Die Steine der Sichtfläche erhalten auf mindestens 12 cm Tiefe bearbeitete Lager- und Stoßfugen, die ungefähr rechtwinklig zueinander stehen.
Die Schichthöhe darf innerhalb einer Schicht und in den verschiedenen Schichten wechseln, jedoch ist das Mauerwerk in seiner ganzen Dicke wie in Abschnitt 4 in Absätzen von höchstens 1,50 rechtwinklig zur Kraftrichtung auszugeleichen.
6. Unregelmäßiges Schichtenmauerwerk
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Die Steine der Sichtfläche erhalten auf mindestens 15 cm Tiefe bearbeitete Lager- und Stoßfugen, die zueinander und zur Oberfläche senkrecht stehen.
Die Fugen der Sichtfläche dürfen nicht weiter als 3 cm sein. Die Schichthöhe darf innerhalb einer Schicht und in den verschiedenen Schichten in mäßigen Grenzen wechseln, jedoch ist das Mauerwerk in seiner ganzen Dicke wie in Abschnitt 4 in Absätzen von höchstens 1,50 m rechtwinklig zur Kraftrichtung auszugleichen.
7. Regelmäßiges Schichtenmauerwerk
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Es geleten die Vorschriften nach Abschnitt 6. Darüber hinaus darf innerhalb einer Schicht die Höhe der Steine nicht wechseln; jede Schicht ist senkrecht zur Kraftrichtung auszugleichen. Bei Gewölben, Kuppeln und dgl. müssen dei Lagerfugen über die ganze Gewölbedicke hindurchgehen. Die Schichtsteine sind daher auf ihrere ganzen Tiefe in den Lagerfugen zu bearbeiten, während bei den Stoßfugen eine Bearbeitung auf 15 cm Tiefe genügt.
8. Quadermauerwerk
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Die Steine sind genau nach den angegebenen Maßen zu bearbeiten. Lager- und Stoßfugen müssen in ganzer Tiefe bearbeitet sein."


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Bild 1: Trockenmauerwerk (mehr/zurück)


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Bild 2: Zyklopenmauerwerk (mehr/zurück)






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Bild 3: Bruchsteinmauerwerk


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Bild 4:
Hammerrechtes
Schichtenmauerwerk
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Bild 5:
Unregelmäßiges Schichtenmauerwerk
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Bild 6:
Regelmäßiges Schichtenmauerwerk
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Bild 7: Quadermauerwerk





Mauerschema zur Begriffserklärung (mehr/zurück)

So wertvoll diese Richtlinien in der Kommunikation und bei Ausschreibungen auch sind, so wird man doch nie alle Spielarten erfassen können. Es wird beispielsweise gefordert, ein Mauerstein solle nicht schmaler als hoch sein. Sogenannte Madonnen-Steine, die aufrecht in einer Mauer stehen, sind der lebhafte Gegenbeweis dazu. Es geht also darum, bei selbstverständlicher Berücksichtigung aller bautechnischen Forderungen sich in der künstlerischen Verwendung nicht zu sehr von Vorschriften einengen zu lassen.