TH Köln: Einfacher Mauern mit Hanfkalk

(17.02.2025) Hauswände aus Hanfkalk weisen einen hohen Wärmeschutz sowie klimaregulierende Eigenschaften auf und die Herstellung des leichten Baustoffs führt zu einer negativen CO₂-Bilanz. Der Einsatz im Bauwesen ist jedoch begrenzt, da tragende Strukturen mit diesem Material nicht errichtet werden können. Ein interdisziplinäres Projekt der TH Köln untersucht die Möglichkeit, diesen Umstand durch die Entwicklung neuartiger Steine mit hochverdichteten Zonen zu ändern.

Handelsüblicher nichttragender Mauerstein aus Hanfkalk und neuartiger Prototyp mit hochverdichteten Zonen. (Foto: Heike Fischer / TH Köln)  

„Hanfkalk ist ein hervorragendes Material für den nachhaltigen Hausbau. Beim Wachstum des Hanfs wird mehr CO₂ gebunden, als beim Kalkbrennen und anderen Produktionsschritten freigesetzt wird. Durch seine niedrige Wärmeleitfähigkeit ist ab einer Wandstärke von circa 30 cm keine zusätzliche Dämmung erforderlich. Er reguliert die Raumfeuchte, ist schwer entflammbar und schimmelhemmend”, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Arne Künstler von der Fakultät für Architektur der TH Köln. Nach aktuellem Stand der Technik erfolgt der Einsatz von Hanfkalk in Kombination mit Stützen aus Stahlbeton oder Holz, da handelsübliche Hanfkalksteine aufgrund ihrer geringen Steifigkeit lediglich als nichttragende Wandelemente verwendet werden können.

Um zukünftig mehrgeschossige Gebäude aus Hanfkalk ohne zusätzliche Tragstruktur errichten zu können, wird untersucht, wie gezielte Verdichtung innerhalb der Steine eine Lastabtragung ermöglichen kann. Diese hochverdichteten Zonen sollen, ebenso wie konventionelle Hanfkalksteine, ausschließlich aus Biomasse und mineralischen Bindemitteln bestehen. Ziel des Projekts ist es, eine klimapositive Alternative zu Porenbetonsteinen oder leichten Hochlochziegeln zu entwickeln, die einen einschaligen Mauerwerksbau mit schnell nachwachsenden Rohstoffen ermöglicht.

Detailaufnahme von Hanfkalk mit unterschiedlich hoch verdichteten Zonen (Foto: Heike Fischer / TH Köln) 

Von Prüfkörpern zur Demonstrationsfassade

Durch das Prototypenförderprogramm „KickStart@THKöln” konnten erste Vorversuche zu hochverdichtetem Hanfkalk durchgeführt werden. Anschließend wurden Drittmittel aus der Forschungsförderung Zukunft Bau eingeworben. Derzeit wird am Labor für Baustofftechnik der TH Köln die optimale Mischung aus Hanf, Kalk sowie weiterer Biomasse und mineralischen Bindemitteln ermittelt. Eine Pressvorrichtung zur gezielten Verdichtung von Mauersteinen im Labormaßstab wird am Institut für Bau- und Landmaschinentechnik der TH Köln entwickelt und wissenschaftlich untersucht. Die Universität Bonn unterstützt das Projekt durch den Anbau und die Aufbereitung von Miscanthusgras, dessen harte Fasern voraussichtlich besser als Hanf für die tragfähigen Zonen geeignet sind.

„In der zweiten Hälfte unseres Vorhabens widmen wir uns den praktischen Versuchen mit unseren Mauersteinen. Wir werden mehrere Wandmodule errichten und bautechnisch untersuchen. Neben Eigenschaften wie Tragfähigkeit, Wärmedämmung und Feuchteverhalten möchten wir ermitteln, welche Materialien wie Putze und Mörtel mit den Blöcken kompatibel sind und unter Beweis stellen, dass sich die Blöcke mit gewöhnlichen Werkzeugen gut verarbeiten lassen”, erklärt Arne Künstler.

Hochverdichtete Prüfkörper mit verschiedenen Mischungsverhältnissen von Hanf, Miscanthus, Biokohle und mineralischen Bindemitteln. (Foto: Heike Fischer / TH Köln) 

Eigenschaften und Vorteile

Die geplanten Hanfkalksteine sollen auf der Baustelle eine einfache Handhabung ermöglichen. Sie sollen problemlos gesägt werden können und Schrauben halten ohne zusätzliche Dübel im Material. Sonderformen wie Rundungen lassen sich durch die Ergänzung mit frischem Hanfkalk realisieren, der vor Ort aushärtet. Da nur der innere Teil der Steine hochverdichtet ist, können in den äußeren Schichten Schlitze für Kabel und Rohre eingeschnitten und mit demselben Material wieder verschlossen werden. „Nicht zuletzt lässt sich Hanfkalk beim Rückbau eines Gebäudes umweltfreundlich entsorgen. Einfach zerrieben kann er als Dünger auf Felder gestreut werden”, betont Arne Künstler.

Sonderformen wie Rundungen entstehen, wenn die Blöcke mit frischem Hanfkalk ergänzt werden. (Foto: Heike Fischer / TH Köln) 

Projektförderung und Beteiligte

Das Forschungsprojekt „Einfach Mauern mit Hanfkalk – Tragfähige Mauersteine durch selektive Verdichtung” wird seit Oktober 2024 durch die Zukunft Bau Forschungsförderung des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen mit rund 280.000 Euro über einen Zeitraum von zwei Jahren gefördert. 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 beteiligt. Weitere Kooperationen bestehen mit Prof. Dr. Ralf Pude von der Landwirtschaftlichen Fakultät der Universität Bonn.