Unterrichtsstunde 2.3 (fakultativ): Bauen mit unterschiedlichen Baustoffen
| Autor/inn/en: | |
| Publikation: | 12.4.2011 |
| Lernstufe: | 3 |
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| Schwerpunkt: | Naturwissenschaften und Technologie |
| Wortschatz: | Beton, Zement, Schalung, (Beton) gießen, Lehm, Ton, Stampflehmbau, Strohlehm, Zuschlag |
| Dauer: | 2 Stunden |
| Material: |
Für die Klasse:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Welche Materialien sollte man vorab besorgen?
In dieser Unterrichtsstunde sollen zwei in Europa und in der Welt häufig verwendete Baustoffe miteinander verglichen werden: Beton und Lehm. Bei Lehm werden wiederum zwei Techniken verglichen: die Pisé-Bauweise (Stampflehmtechnik) und der Lehmbau mit Strohlehm. Die Schüler/innen werden feststellen, dass die Bauweise vom gewählten Material abhängt und dass alle drei Bauweisen zu soliden Konstruktionen führen.
Für die Stampflehmtechnik ist stark tonhaltiger Lehm, gemischt mit Sand und/oder Steinen von einigen Millimetern bis zu ein paar Zentimetern Durchmesser, am besten geeignet. Im Allgemeinen findet man solche Erde gleich unter der Humusschicht. Der Sand und die Steine, der sogenannte Zuschlag, sind wichtig! Um die geeignete Konsistenz des Lehms für die Stampflehmtechnik zu prüfen, nimmt man eine Handvoll auf: Wenn sich eine Kugel formen lässt, ist die Konsistenz gut, wenn nicht, muss man die Erde leicht anfeuchten.
Für die Strohlehmbauweise kann man entweder Lehm mit weniger Sand und Steinen verwenden oder reinen Ton. Der Lehm (oder Ton) wird mit Stroh vermischt und zu Mauern geformt. Wo findet man Stroh? Das mag in der Stadt schwierig erscheinen, ist es aber glücklicherweise nicht! Man kann sich sehr leicht etwas Stroh in einer Gärtnerei besorgen oder auf einem Pferdehof, einem (städtischen) Bauernhof oder einfach beim Gartenbauamt.
Zement bekommt man in jedem Baumarkt. Bei der Verarbeitung von Zement sollten einige Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden: Atemschutz, Handschuhe, Schutzbrille. Ansonsten gibt es aber keine besonderen Schwierigkeiten.
Abb. 1: Lehmige Erde für Stampflehm (Pisé-Bauweise)
Wissenschaftliche Anmerkung
- In dieser Unterrichtsstunde sollen Mauerstücke aus Beton, Stampflehm und Strohlehm errichtet werden. Beton ist ein Gemisch aus körnigem Material – Sand, Kies (mit einer Korngröße zwischen 2 und 32 mm), ... – und einem Bindemittel (Zement, Wasser, ...).
- Erde – ein Gemisch aus Steinen, Sand, Schluff und Ton oder Lehm – ist in gewisser Weise ein natürlicher Beton, wobei Lehm und Ton die Rolle des "Zements" übernehmen.
- Man kann das Baumaterial mit "Fasern" verstärken, zum Beispiel mit Metallstäben beim Stahlbeton oder Stroh beim Strohlehm.
Einstiegsfrage
Die Klasse fasst die Erkenntnisse aus den vorausgegangenen Stunden zusammen: Es gibt auf der Welt zahlreiche Baumaterialien, viele davon werden auch in Europa eingesetzt. Der/die Lehrer/in erläutert anschließend das Ziel der Unterrichtsstunde: Es sollen kleinere Mauerstücke aus Beton, Stampflehm und Strohlehm hergestellt werden. Die Schüler/innen sollen sich Gedanken über die für die Verarbeitung des jeweiligen Baumaterials geeignete Technik machen.
Literaturrecherche
Jede Schülergruppe befasst sich ausschließlich mit einer Bauweise und erhält das dazu notwendige Material. Zunächst müssen die Schüler/innen nachdenken und recherchieren, wie sie das Material einsetzen wollen, um ein Stück Mauer zu errichten. Sie protokollieren die geplante Vorgehensweise in ihr Arbeitsheft. Der/die Lehrer/in achtet darauf, dass alle Aspekte des Vorhabens bedacht werden (Mischung, Schalung/Formung/Verdichtung, eventuell Trocknung des Lehms/Abbinden des Betons usw.). Das Rezept zur Herstellung von Beton sollen die Schüler/innen dagegen nicht raten, sie bekommen dazu das Arbeitsblatt 9.
Gemeinsame Erörterung
Jede Gruppe stellt der ganzen Klasse die Technik vor, mit der sie ihr Mauerstück bauen möchte. Mögliche Techniken sind:
- Betonbau: Zuerst muss eine Schalung, zum Beispiel mit Holzbrettchen, hergestellt werden. Dann muss man nur noch den Beton in die Schalung gießen und abwarten, dass er abbindet, bevor man die Schalung entfernt. Man sollte den Inhalt der Schalung berechnen, damit man die richtige Menge Beton ansetzt.
- Stampflehmbau: Hier muss der Lehm verdichtet werden. Die Technik ähnelt ansonsten dem Betonbau: Man stellt zunächst eine Schalung her. Im Unterschied zu Beton muss man den Lehm feststampfen, damit er verdichtet wird und das Mauerwerk auch stabil ist. Die Schalung muss also sehr stabil sein (Nägel genügen hier nicht, man braucht Schraubzwingen). Die Mauer wird stabiler, wenn man schichtweise vorgeht: Man bringt eine Schicht Erde auf, stampft, bringt die nächste Schicht auf, stampft wieder usw. Man verwendet am besten einen Stampfer.
- Strohlehmbau: Zunächst stellt man ein leichtes Gerüst aus Holz (Weidenflechtwerk) her und füllt die Zwischenräume mit einem Gemisch aus Lehm und Stroh. Falls die Schüler/innen nicht von selbst darauf kommen, kann man ihnen die folgenden Fotos zeigen.
Abb. 2: Beispiele für Fachwerkbauweise. Im zweiten Bild sieht man
den Strohlehm. Zur Vergrößerung auf das Bild klicken.
Quelle: Bild 1: Wikimedia Commons, Bild 2: Wikimedia Commons
Pädagogische Anmerkung
- Ob Beton oder Lehm, man kann auch erst Blöcke herstellen und aus den Blöcken eine Mauer bauen.
- Für die Schüler/innen ist diese Methode durchaus machbar, sie beansprucht nur mehr Zeit, da die Blöcke nach der Trocknung/dem Abbinden mit Zement (beim Beton) oder mit Lehm (bei den Lehmziegeln) miteinander verbunden werden müssen.
- Für Lehmziegel sollte man lieber Strohlehm verwenden.
Ausführung
Die einzelnen Gruppen bauen ihre Mauerstücke mit dem dafür bereitgestellten Material.
Betonbau: Einschalen, Beton ansetzen, nach dem Abbinden die Schalung abnehmen.
Abb. 3: Ein Stück Betonwand herstellen: Die Schalung anfertigen (Bild 1); Beton anmischen (Bild 2); nach dem Trocknen (Bild 3)
Stampflehmbau: Einschalen, schichtweise stampfen. Nach dem Entfernen der Schalung sieht man eine für die Stampflehmbauweise typische Schichtstruktur. Meistens sind die Kinder erstaunt, wie hart und fest die Stampflehmwand ist.
Abb. 4: Eine Stampflehmwand herstellen: Die Schalung anfertigen (Bild 1); die lehmige Erde Schicht für Schicht feststampfen (Bild 2); nach dem Entfernen der Schalung sieht man die typischen Streifen der Pisé-Technik (Bild 3).
Strohlehmbau: Mit der Strohlehmbauweise lassen sich kompliziertere Bauten ausführen, weil man das Geflecht leicht zurechtbiegen kann. Man kann ein einfaches Mauerstück herstellen (zum Beispiel mit einem Lattengerüst, siehe Abb. 5 unten rechts oder sogar ein ganzes Häuschen (mit Weidengeflecht, siehe unten links).
Abb. 5: Mit Strohlehm arbeiten: z. B. eine kleine Hütte bauen (mit Hilfe von Weidenruten) oder eine Wand (mit Hilfe eines Lattengerüstes).
Gemeinsame Erörterung und Schlussfolgerung (nach dem Trocknen/Abbinden)
Am besten wartet man ein oder zwei Tage, bevor man die Schalungen entfernt und die Konstruktionen miteinander vergleicht. Dann sollten alle Bauten trocken bzw. der Beton abgebunden sein. Natürlich wird beim Strohlehmbau das Geflecht nicht entfernt, es gehört zur Konstruktion. Die Schüler/innen vergleichen die Techniken und die verwendeten Materialien. Sie werden staunen, wie fest das Mauerwerk aus Lehm und Stroh ist (wenn es richtig ausgeführt wurde!).
Der/die Lehrer/in kommt auf die Schlussfolgerungen der vorherigen Unterrichtsstunden zurück: Beton und Lehm werden überall in der Welt für den Hausbau verwendet, das Bauen mit Lehm hat allerdings geringere Auswirkungen auf die Umwelt als das Bauen mit Beton.
Variante
Man kann noch weitere Bauweisen ausprobieren: Holz, Stroh, Stein (mit Mörtel als Bindemittel), ...
