Vorspiel (800-1066)

Backstein 1 Rohstoffe, Herstellung, Maße, Verbände.

Das Material Ton und Lehm.

Der Rohstoff für die Ziegelherstellung ist ein geeigneter Lehm oder ein entsprechend gemagerter Ton, wobei Lehm aus Ton und Sand besteht und Ton eben durch die Zugabe von Sand gemagert wird. Sedimentböden, dazu zählen in unseren Breiten die meisten größeren ebenen Flächen, werden durch ihre Korngröße unterschieden, dabei gilt:

bei Korngrößen größer als 2mm im Durchmesser die Bezeichnung Kies,
bei Korngrößen zwischen 0,063mm und 2mm die Bezeichnung Sand,
bei Korngrößen zwischen 0,002mm und 0,063mm die Bezeichnung Schluf,
bei Korngrößen unter 0,002mm die Bezeichnung Ton.

Ton [ Al2 O3 (SiO2)2 x 2H2O ] besteht aus Tonmineralien, die meist das Verwitterungsprodukt von Gesteinen sind. Grundbausteine sind dabei vier Sauerstoffatome als Tetraeder angeordnet oder sechs Atome als Oktaeder angeordnet. Stellt man sich die Atome kugelig vor, so entsteht im Inneren der beiden geometrischen Anordnungen jeweils ein kleiner Hohlraum, der nur einigen bestimmten Atomen Platz bietet, die diesem Volumen ungefähr entsprechen. In den inneren Hohlraum ist beim Tetraeder ein Silizium oder Aluminium Atom beim Oktaeder ein Aluminium, Magnesium oder Eisen Atom eingelagert. Beide Formen können Sauerstoffatome mit ihren Nachbarn teilen, so das eine flache Schicht entsteht. Bei den Tetraedern gibt es eine Seite mit "freien Spitzen", also Sauerstoffatomen die nur einem Tetraeder zugeordnet sind, beim Oktaeder gibt es zwei, jeweils eine ober und unterhalb der sich aus den Oktaedern bildenden Ebene. Diese Schichten können sich wiederum aneinander anlagern und zwar sind bei den Tonmineralien Kaolinit und Serpentin je eine Tetraeder- und eine Oktaederschicht verbunden, bei den Tonmineralien Illit, Chlorit, Smectit und Montmorillonit liegt eine Oktaederschicht zwischen zwei Tetraederschichten. Die große Quellfähigkeit des Tons beruht unter anderem auf der Fähigkeit der Tonminerale vor allem Wasser aber auch andere Stoffe einzulagern, zum Teil auch zwischen den einzelnen Schichten.

Sedimente werden bei Verlagerungen durch Wind, Wasser oder in etwas weiterem Sinne auch Eis sortiert, dabei werden beim verlangsamen der Bewegung zuerst die schwersten und zuletzt die leichtesten Materialien abgelagert. Damit sich die sehr feinen Tonmineralien ablagern können muß die Bewegung praktisch aufhören, bei Wasser also zum Beispiel zumindest zeitweilig stehende Gewässer. Solche Zustände herrschen etwa an den Wattküsten der Nordsee mit den Schlickterrassen, an toten Flußarmen oder in stillen Seen. In Norddeutschland wurden die Sedimente besonders gut während den Eiszeiten sortiert. Die Gletscher transportierten Geröll in großen Mengen aus Skandinavien über die heutige Ostsee. Zum Teil wurde das Geröll von den Eismassen zerkleinert, so das für die feinere chemische Verwitterung größere Angriffsflächen entstanden. Dort wo die Gletscher endeten, am Gletschertor, wurde das Geröll abgelagert, auf den sich ausfächernden Sanderflächen die Kiese und Sande. In den Eisstauseen und Schmelzwasserseen wurde vor allem im Winter wenn die Seen zufroren das feinste Material abgelagert. So kann Beispielsweise Bänderton entstehen, dessen Schichten in diesem fall den Jahresringen der Bäume gleichen. Tone entstanden praktisch in allen Erdzeitaltern, wurden sie von anderen Erdschichten überdeckt und starken Drücken und hohen Temperaturen ausgesetzt wandelten sie sich in Schiefer um. In der Entstehung verwandt ist auch die Grauwacke, ein in der Harzgegend wohl aus dem Sedimentschut eines im Südosten gelegenem, längst vergangenem Gebirges entstandenes und bis heute in der Bauwirtschaft verwendetes Gestein.

In Mitteleuropa gibt es Glimmerschiefer aus dem Präkambrium (vor 570 Mill. Jahren) und Tonschiefer aus dem Oberkambrium (vor 500 Mill. Jahren) bis zum Unterkarbon / Kulm (vor 340 Mill. Jahren). Schieferton aus dem Oberkarbon (vor 280 Mill. Jahren) bis zum Dogger der Mitteljura (vor 163 Mill. Jahren). Ton erscheint in größeren Mengen erst im Paläozän (vor 55 Mill. Jahren) und an der Oberfläche in Norddeutschland im wesentlichen seit der letzten Eiszeit vor etwa 10000 Jahren. Der im Harz abgebaute Wissenbacher Schiefer ist ca.385 Mill. Jahre alt und stammt aus einem tiefen Meeresbecken wo er unter Sauerstoffmangel abgelagert wurde, seine Tonminerale sind im wesentlichen Illit und Chlorit, er besteht aber auch noch aus Kalkspat, Quarz und Pyrit. In der Ratschiefergrube bei Goslar wurde er bis 1867 abgebaut und vor allem zur Dachdeckung verwendet. Der künstlich hergestellte Dachziegel aus gebranntem Ton und Sand ist somit dem natürlichen Dachschiefer zumindest in der Zusammensetzung der Mineralien verwandt. In Schleswig-Holstein gibt es in der Nähe von Elmshorn in einer Grube der Liether Kalkwerke Vorkommen eines braunroten sandigen Tons/Tonmergel des Oberen Rotliegenden, einer Abteilung des Perms, von vor ca.270 Mill. Jahren. Neben dem Gipsberg in Bad Segeberg ist dies die einzige Stelle in Schleswig-Holstein wo Formationen des Perms bis zur Oberfläche vorstoßen. Beide sind durch das Aufsteigen eines Salzdoms unter ihnen entstanden. Der Gipsberg in Segeberg ist für den frühen Kirchenbau in Wagrien nicht ohne Bedeutung, das Gips, das aus Anhydrit des Zechsteins von vor ca.250 Mill. Jahren entstanden ist, war ein wichtiges Bindemittel für die ersten Steinbauten. Die Kirchen von Bosau, Bornhöved und Gudow etwa haben Mauern aus in Gipsguß verlegten Feldsteinen. Das Vierrungsgewölbe der Stiftskirche in Segeberg, das einzige in Segeberg im Original erhaltene, besteht aus in reichlich Gipsmörtel verlegten Backsteinen, ähnlich den ältesten Gewölben im Dom zu Lübeck.

Die Zusammensetzung des Tons hat natürlich Einfluß auf seine späteren Eigenschaften. Brauner eisenhaltiger Ton brennt rot, blauer eisen- und kalkhaltiger eher gelb. Oxidierter und kalkarmer gelber Ton erscheint frostbeständiger. P.Friedrich beklagt 1909 die geringe Witterungsbeständigkeit der Kalkhaltigen Tone.

Als Mörtel wurde in der Frühzeit des holsteinischen Kirchenbaus offensichtlich gerne der leicht zugängliche Gips von Segeberg verwendet. Der abgebundene Gipsmörtel oder Putz reagiert allerdings immer noch auf Feuchtigkeit, was dazu führt das er in der Lage ist durch Einlagern oder Abgabe von Feuchtigkeit jeweils ein angenehmes relativ gleichbleibendes Raumklima zu schaffen. Leider vergrößert der Gips bei der Aufnahme von Wasser sein Volumen, was bei der Verwendung als Mörtel recht unerfreulich sein kann, wenn die Entsprechende Mauer oder das Gewölbe nicht ausreichend vor übermäßiger Feuchtigkeit geschützt werden kann. In Lüneburg kann man die Auswirkungen dieses Quellen des Gipsmörtels an vielen alten Bauten der Stadt gut erkennen.

Die Friesen scheinen schon früh damit begonnen zu haben ihren Mörtel aus dem Kalk angeschwemmter Muschelschalen gebrannt zu haben. Ihre Backsteinkirchen sind somit aus Muscheln und Schlick gebaut zwei Produkten des Meeres, den ihr Ziegelton ist der vom Meer sortierte Schlick der Wattenmeere. Seit mindestens 130 Millionen Jahren drängen nun die Salzdome von Segeberg und Lüneburg nach oben, das Salz der oberen Schichten wurde dabei vom Grundwasser ausgelaugt und aus dem beständigerem Anhydrit entstand durch Umwandlung Calciumsulfat, eben Gips. Diese "Gipshüte" wurden im Mittelalter Kalkberge genannt, da man zu dieser Zeit alle (weißen) Mörtel als Kalk bezeichnete mit dem man heute nur Calciumkarbonat benennt der etwas langsamer fest wird und bis zum endgültigem abbinden bis zu 300 Jahre braucht, dann allerdings große Festigkeit besitzen kann. Bei ihrem Drang nach oben wurden auch die erdgeschichtlich jüngeren Schichten nach oben gewölbt. Durch die Erosion wurden die Spitzen dieser "Beulen" abrasiert, so daß über den Salzdomen in der Landschaft Ringe entstanden, wobei das Alter der Schichten zu der Mitte des Gebildes hin jeweils zunimmt. Über der Salz führenden Zechsteinschicht des Perms liegt das Jüngere Trias mit drei Abteilungen. Die älteste ist das Buntsandstein, das in Norddeutschland zumeist durch Sandstein und Schieferton gebildet wird. Dem folgt das Muschelkalk mit Kalk- und Mergelablagerungen und schließlich das Keuper mit Sandstein, Schieferton und Gips. Für die Baukunst ist hierbei vor allem der Kalk interessant, der in Lüneburg einen Ring um den "Kalkberg" bildet mit einem nordsüdlichem Innendurchmesser von etwa 1750m und einem ostwestlichen von 2250m in einer Breite von ca. 150 bis 300 Metern. Abgebaut wurde dieser Kalk im Osten und Norden, wo später auch ein eigenes Stichgleis der Eisenbahn hingeführt wurde.