Beton in der Architektur (1): Einerseits stigmatisiert - andererseits zelebriert

Was ist Beton eigentlich? Im Wesentlichen besteht Beton heutzutage aus Zement, Wasser und einem Gesteinszuschlag:
Zement, ein hydraulisches Bindemittel, ergibt in einem bestimmten Verhältnis mit Wasser gemischt den Zementleim, der mit einem Gesteinszuschlag angereichert wird. Der Zementleim umhüllt die Gesteinskörner, füllt die Hohlräume und macht den Frischbeton verarbeitbar, bis er durch Hydratation erstarrt und erhärtet: Dann bleibt Beton auch unter Wasser fest und behält ein konstantes Volumen.
Zu einer Revolution im Bauwesen hat der Stahlbeton geführt. Stahl verfügt über eine hohe Zugfestigkeit im Gegensatz zu Beton und macht somit grosse Decken-Spannweiten möglich ohne die Konstruktion eines Gewölbes. Sein Image als kalter und unmenschlicher Baustoff wurde dem Beton vor allem in den 70er Jahren zuteil. Die Elementbauweise mit ihrem repetitiven Charakter und monotone Wohnsilos trugen dazu bei, wie auch das als unästhetisch empfundene Alterungsverhalten des Sichtbetons. Die Architektur aus „Béton brut“ , zu Deutsch „roher Beton“, führte zu dem Begriff des Brutalismus. Die Assoziation der Brutalität schwingt dabei im Begriff immer mit, was das Image der Sichtbetonarchitektur verdeutlicht.

Dabei wurde der Stahlbeton schon viel früher durch eine filigranere und sehr elegante Verwendung durch die Schalenbauten von Heinz Isler (Schweizer Bauingenieur, 1926-2009) und die Brücken Robert Maillarts (ebenfalls ein Schweizer Bauingenieur, 1872-1940) bekannt. Die Berechnungsmethoden für Schalentragwerke nach „System Isler" werden heute noch angewendet. Ulrich Müther realisierte in den 60er Jahren zahlreiche Schalenbauten in Mecklenburg-Vorpommern, die heute teilweise Kultcharakter haben.

Überhaupt wurde im Laufe der Jahrzehnte durch die besseren Berechnungsmöglichkeiten und Schalungs-Techniken eine immer weniger massige und dafür zunehmend materialsparende Verarbeitung des Betons möglich. Doch nicht nur als Material für statische (Unter-)Konstruktionen hat sich Beton bewährt: Durch Farbpigmente, Zuschläge und neue Techniken der Oberflächenbehandlung erlebt Sichtbeton als Material schon seit längerem eine Renaissance und wird immer mehr auch als Verkleidung und Architekturoberfläche eingesetzt: Fassaden, Bodenbeläge, Möbel – die Verwendungsmöglichkeiten scheinen unendlich.
Einen Querschnitt durch die Vielfalt des faszinierenden Materials Beton möchte Architonic Ihnen mit den folgenden Produkten und Projekten aufzeigen.

Nicht nur Stahl eignet sich, um die statischen Eigenschaften von Beton zu verbessern:
Mit glasfaserverstärktem Beton lassen sich sowohl dünne Querschnitte als auch plastische Formen verwirklichen.
Ein spektakuläres Beispiel ist der temporäre Pavillon „[C]space – DRL10“ von Alan Dempsey und Alvin Huang, der 2008 zum ersten Mal auf dem Bedford Square in London aufgebaut wurde.
Die Konstruktion besteht aus insgesamt 850 individuell unterschiedlichen, jeweils 13mm starken Profilen aus dem glasfaserverstärkten Beton „Fibre C“ der Firma Rieder Faserbeton Elemente (daher auch der Name des Pavillons). Für das Gewinnerprojekt eines Wettbewerbs anlässlich des zehnjährigen Jubiläums des renommierten AA Design Research Labs wurden 30 Tonnen Beton und 7 Tonnen Stahl verbaut.

Textilbeton, das heisst mit Geweben bewehrter Beton, besitzt im Vergleich zu (Glas-)Faserbeton dem kurze Fasern beigegeben werden (Kurzfaserbeton), eine wesentlich höhere Tragfähigkeit. Beide Betonarten haben den Vorteil, dass sie extrem dünnwandig ausgebildet werden können, da die Bewehrung im Gegensatz zu Stahl keine Mindestüberdeckung benötigt.

Nicht primär für Festigkeit, sondern für Transparenz sorgen die optischen Fasern im Lichtbeton, wie ihn zum Beispiel die Firma LUCCON oder Licatron anbieten. Lichtbeton wird in großvolumigen Blöcken aus hochfestem Feinbeton hergestellt, in welchen hochwertige Lichtwellenleiter in Form von Gewebe eingearbeitet sind. Durch das Schneiden der vorfabrizierten Blöcke entstehen Elemente variabler Größe und Stärke. In Witterungs- und UV-Beständigkeit unterscheidet sich optischer Beton nicht von herkömmlichem Beton.

Sowohl Glasfaser und Textilbeton werden an ihrer Oberfläche meist nicht weiter bearbeitet, da die Zement-Überdeckung dafür zu gering ist und keinen Spielraum bietet.
Die Oberfläche des meist grossflächig verwendeten Sichtbetons lässt sich jedoch vielfältig bearbeiten:
Ein beliebtes Mittel, um den Beton optisch zu verändern, ist das Abtragen der obersten Feinmörtelschicht. Dadurch erhält der Beton eine mehr oder weniger ausgebildete Struktur, also ein Relief auf der Oberfläche. Zweitens verändert sich die Beschaffenheit der Oberfläche, denn unter der obersten Schicht kommt der Zuschlagsstoff des Betons hervor.
Zur Entfernung der obersten Feinmörtelschicht gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Die traditionelle Methodik des Steinmetzes ist das Bossieren von Hand. Mechanisch kann man die Zementschicht durch Sandstrahlen behandeln.
Werden Bereiche der Oberfläche durch Schablonen oder Folien geschützt und andere Bereiche gesandstrahlt, kann man auf diese Weise die Schablone abbilden. (Siehe Artikel „Musterbeton – Feine Texturen auf rohem Material")
Je nach Körnung oder Farbe entstehen auch hier mehr oder weniger starke Kontraste.
Das Zusammenspiel dieser beiden Faktoren Oberflächenbeschaffenheit und dreidimensionaler Struktur bildet vom einfachen Fassaden-Detail über das Ornament bis hin zur Abbildung eines bestimmten Sujets verschiedenste Gestaltungsmöglichkeiten.

Die Abtragung der obersten Zementschicht lässt sich auch durch chemische Mittel erzielen, mit deren Hilfe präzisere Muster oder Sujets abgebildet werden können. Das bekannteste Beispiel für diese Technik ist der Waschbeton, der vor allem in den 60er und 70er Jahren im Fertigteilbau eingesetzt wurde und uns unmittelbar auch an die berühmt-berüchtigten Waschbeton-Pflanzkübel denken lässt.
Abgesehen von diesem heute als sehr unästhetisch empfundenen Waschbeton-Typ sind auch sehr ausgefeilte Waschbeton-Techniken auf dem Markt. Die Fotobetonfassade der Bibliothek der Fachhochschule Eberswalde, von Herzog & de Meuron 1998 fertiggestellt und von dem Fotokünstler Thomas Ruff gestaltet, war eines der ersten Gebäude, an dem Fotobeton grossflächig angewendet wurde. Auch dies ist im Grunde nichts anderes als eine Waschbetonoberfläche:
Beim Fotolith-Verfahren wird das Foto, das auf den Beton übertragen werden soll, in eine gerasterte Schwarz-Weiß-Vorlage umgewandelt. Diese wird auf eine Kunststofffolie übertragen, auf die statt Farbe ein Abbindungsverzögerer in unterschiedlich dicken Schichten aufgetragen wird. Diese Fotobetonfolie wird in die Schalung eingelegt, wobei der darauf befindliche Abbindungsverzögerer bewirkt, dass der Beton an verschiedenen Stellen unterschiedlich schnell aushärtet. Dadurch entstehen raue und glatte Flächen sowie Hell-Dunkel-Verläufe. Nach dem Ausschalen bleiben die hellen Bereiche des Motivs glatt, die dunklen werden mit niedrigem Wasserdruck ausgewaschen.

Eine andere Möglichkeit, Fotos und Bilder auf einer Betonfassade abzubilden, ist die Fotogravur.
Ein schönes Beispiel für diese Technik ist das Projekt Gutenberghöfe des Architekturbüros ap88, das mit dem Zuber Betonwerk verwirklicht wurde.
Dazu wird ein Bild vektorisiert und mittels einer CNC Fräse auf eine Platte übertragen. Diese Platte dient als Vorlage einer Matrize, die dann in die Schalung eingelegt wird und die eigentliche Form des Betons darstellt.

Abgesehen vom Know-How des Betonlieferanten ist auch die richtige Schalungstechnik wichtig:
Die Firma Reckli ist spezialisiert auf die Herstellung von Schalungsmatrizen aus Silikon Elastomeren und Polyurethan Elastomeren.
Reckli produziert unter anderem Fotobetonflächen mit der Vectogramm-Technik, einem computergestützten Verfahren, das Bildinformationen durch Frästechnik auf Plattenwerkstoffe überträgt. Ein solches Modell dient als Vorlage zum Fertigen einer elastischen Matrize, die eigentliche Gussform des Fotobetonobjekts. Ein grosser Vorteil ist die Elastizität dieser Matrizen: Dadurch lassen sie sich vor allem bei komplexen Formen leichter ablösen. Vorstellen kann man sich die Matrize und den Beton nämlich wie Teig in einer Kuchenform: Nach dem Backen bzw. Aushärten darf kein Material in der Form verbleiben.

Ausser Fotomatrizen und individualisierten Lösungen bietet Reckli eine Fülle von attraktiven Standardmatrizen an. Die Grösse der Matrizen ist jedoch auf ein gewisses Mass beschränkt, um eine ökonomische Lösung zu erreichen. Zum einen aufgrund der Herstellungstechnik, zum anderen aufgrund der Verwendung auf der Baustelle: Die Schalungsmatrizen aus Beton sind wiederverwendbar und müssen so auf der Baustelle mehrfach neu platziert werden. Je grösser die Matrize, desto grösser ihr Gewicht (und somit die erforderlich Anzahl an Arbeitskräften, um sie zu bewegen). Für grossflächige Darstellungen lassen sich jedoch mehrere Matrizen zusammenfügen.
Mit Matrizen können entweder einfache Ornamente auf der Oberfläche angebracht werden oder hochkomplexe Vektorgrafiken abgebildet werden, wie sie schon im Artikel „Die neue Materialität des Schattens“ beschrieben wurden:

An den oben genannten Beispielen lässt sich ablesen, wie viele Gesichter Beton haben kann und wie viel gestalterische Möglichkeiten diesem Material innewohnen. Über die Machbarkeit entscheiden jedoch letztendlich nicht nur das Material, sondern der Innovationsgeist der Architekten und Ingenieure, die Offenheit der Bauherren, das Know-How der Unternehmer, und der gemeinsame Wille zur Verwirklichung des Besonderen.
Weitere Projekte, in denen diese Konstellation zur Umsetzung aussergewöhnlicher Architektur unter Verwendung von Beton führte, stellen wir Ihnen in Kürze in einem weiteren Artikel unserer Serie über Beton vor.