Mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften eines bei niedriger Temperatur gebrannten Tons aus einem ägyptischen Grauton mit gelöschtem Kalk für Putzmörtel-Anwendungen

Grünere Wandoberflächen für den Alltag

Von Wohnhäusern bis zu historischen Denkmälern sind die meisten Wände mit dünnen Mörtelschichten auf Portlandzementbasis überzogen — einem Material mit hoher CO₂-Bilanz. Diese Studie verfolgt einen anderen Ansatz: ägyptischen Grauton schonend zu brennen und mit traditionellem Kalk zu mischen, um farbige Wandbeschichtungen zu erzeugen, die klima­schonender sind, historischen Bauwerken besser bekommen und gleichzeitig für den täglichen Gebrauch ausreichend fest bleiben. Die Arbeit zeigt, wie sich diese energiearmen Mischungen verhalten und warum sie helfen könnten, die Bauwirtschaft in Richtung nachhaltigerer Oberflächen zu lenken.

Warum das Material an unseren Wänden überdenken?

Gewöhnlicher Portlandzement wird in riesigen Drehöfen bei Temperaturen bis etwa 1450 °C hergestellt und setzt dabei fast eine Tonne Kohlendioxid pro Tonne Produkt frei. Im Gegensatz dazu können Kalk und gebrannter Ton bei deutlich niedrigeren Temperaturen erzeugt werden und nehmen über die Zeit sogar wieder gelegentlich CO₂ auf. Kalkputze sind bereits in der Denkmalpflege geschätzt, weil sie Wänden das «Atmen» erlauben und Feuchtigkeit entweichen statt einschließen. Reiner Kalk erstarrt jedoch langsam und erreicht nur geringe Festigkeiten. Die Autorinnen und Autoren untersuchten, ob ein Bindemittel, das größtenteils aus niedrigtemperaturgebranntem Ton und gelöschtem Kalk besteht, den Zement in dekorativen Putzen ersetzen könnte — insbesondere in Ländern wie Ägypten, wo geeignete Tone in großer Menge verfügbar sind.

Lokalen Ton in ein neues Bindemittel verwandeln

Das Forschungsteam sammelte Grauton aus dem südlichen Sinai und erhitzte ihn in einem elektrischen Ofen auf 750 °C — eine Temperatur, die die innere Struktur des Tons aktiviert, ohne ihn in ein dichtes keramisches Material zu verwandeln. Diese Behandlung wandelte den Ton in ein feines, hochreaktives Pulver um, das als gebrannter Ton (calcined clay) bezeichnet wird. Dieses Pulver mischten die Forschenden anschließend in verschiedenen Anteilen mit gelöschtem Kalk, um eine Reihe einfacher Mörtel herzustellen, jeweils mit Norm­sand und so viel Wasser, dass eine verarbeitbare Konsistenz entstand. Mit Methoden wie Röntgendiffraktion und Infrarotspektroskopie verfolgten sie, wie sich die innere Struktur der Mischung beim Erhärten veränderte und ob neue Mineraphasen entstanden, die die Sandkörner miteinander verbinden.

Die Balance zwischen Festigkeit und Verarbeitbarkeit finden

Durch Druck- und Biegefestigkeitsprüfungen nach 7, 28 und 90 Tagen fanden die Forschenden heraus, dass eine Mischung mit etwa 60 % gebranntem Ton und 40 % gelöschtem Kalk (bezeichnet als L40) das beste Gleichgewicht bietet. Diese Rezeptur benötigte relativ wenig Wasser, erstarrte in praktikabler Zeit und entwickelte Festigkeiten, die für Putzanwendungen geeignet sind, da Ton und Kalk miteinander reagierten und zementähnliche Bindungsphasen bildeten. Zu wenig Kalk ließ Teile des Tons ungenutzt, während zu viel Kalk instabile Verbindungen erzeugte, die den Mörtel längerfristig schwächen können. Die Untersuchung zeigte, dass in der L40-Mischung sowohl die frühen chemischen Reaktionen als auch die langsamere Karbonatisierung des Kalks zu einer dichteren, festeren Mikrostruktur beitrugen.

Farbe hinzufügen ohne Leistungseinbußen

Mit dem optimierten Bindemittel ging das Team in eine zweite Phase: farbige Putze herzustellen, indem L40 mit Sand, Kalksteinfüllstoff, einer kleinen Menge eines wasserbindenden Zusatzstoffs und entweder grünen oder gelben anorganischen Pigmenten gemischt wurde. Sie variierten Binder- und Pigmentanteile und maßen, wie gut die frischen Mörtel sich verarbeiten ließen, wie schnell sie erhärteten und welche Festigkeit und Porosität sie nach dem Erhärten erreichten. Alle farbigen Mörtel erfüllten die europäische Norm EN 998‑1 für Putzmörtel. Eine gelb gepigmentierte Mischung mit 35 % L40-Bindemittel und 2 % Pigment (R35Y) erwies sich als besonders attraktiv: Sie verband ausreichende Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit und stabile Farbe und verwendete dabei Materialien, die in Ägypten relativ günstig und leicht verfügbar sind.

Komfort, Haftung und Schutz für Gebäude

Über die reine Festigkeit hinaus untersuchte die Studie Eigenschaften, die direkt die Gebäudefunktion beeinflussen. Der R35Y-Putz zeigte eine geringere Wärmeleitfähigkeit als eine konventionelle weiße Zementreferenz, bedingt durch seine porösere Struktur — das kann zur besseren Wärmedämmung der Wände beitragen. Seine Haftung an typischen Untergründen war mit der des Zementputzes vergleichbar, und seine Porosität erlaubte Feuchtigkeitsbewegung durch die Beschichtung, statt sie einzuschließen. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig für historische Mauerwerke, bei denen starre, dichte Zementputze über die Zeit zu Rissen, Salzausblühungen und Abblättern führen können.

Was das für künftiges Bauen bedeutet

Vereinfacht gesagt zeigen die Autorinnen und Autoren, dass eine sorgfältig abgestimmte Mischung aus niedrigtemperaturgebranntem ägyptischem Ton und gelöschtem Kalk den traditionellen Zement in dekorativen und schützenden Wandbeschichtungen ersetzen kann. Die besten Formulierungen erreichen ausreichende Festigkeiten, haften gut am Untergrund, regulieren Feuchte und verbessern sogar die Dämmung — und das bei geringerem Energiebedarf und weniger CO₂-Emissionen in der Herstellung. Obwohl die langzeitliche Dauerhaftigkeit unter rauen Witterungsbedingungen noch komplett geprüft werden muss, deuten diese Ton‑Kalk‑Putze auf eine Zukunft hin, in der die farbigen Hüllen unserer Gebäude nicht nur dem Aussehen dienen, sondern auch zu klimaschonendem und denkmalgerechtem Bauen beitragen.

Zitation: Salama, K.S., Kishar, E.A., Ahmed, D.A. et al. The mechanical and microstructural characteristics of low-energy calcined clay from a high-Egyptian gray clay with hydrated lime for rendering mortar applications. Sci Rep 16, 7932 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37982-1

Schlüsselwörter: gebrannter Ton, Kalkputz, kohlenstoffarme Bauweise, farbige Mörtel, Konservierung historischer Gebäude