Baustoff für Boote und Schiffe Und Beton schwimmt doch

Viele Menschen können es kaum glauben - so exotisch mutet ihnen der Bau von Booten und Schiffen aus Beton an. Der Werkstoff hat offensichtlich ein so schweres Image, dass ihm das Schwimmen nicht zugetraut wird. Dabei ist ein Klumpen Eisen etwa dreimal so schwer wie ein gleich großer Klumpen Beton. Allerdings muss eine Wand aus Beton ohne Einlagen deutlich dicker als eine Eisenwand sein, um eine vergleichbare Stabilität zu erreichen. Dies schränkt die Verwendung beim Schiffbau ein. Ingenieure und Tüftler aber fühlen sich herausgefordert. Entscheidend ist, dass der Auftrieb höher ist als das Eigengewicht.

Als erstes Fahrzeug aus Beton gilt ein Boot von Joseph-Louis Lambot von 1848. Das klobige Gefährt steht heute im südfranzösischen Brignoles im Museum. Lambot verstärkte den Beton schon damals mit Eisendraht - fast 20 Jahre bevor der Landsmann Joseph Monier das Verfahren zum Patent anmeldete. Mit derartigen Einlagen wird die schlechte Zugfestigkeit des Betons ausgeglichen. Sie nehmen in dem Verbundbaustoff die Zugkräfte auf, während der Beton drum herum vor allem für die Druckkräfte zuständig ist. Die dennoch relativ dicken Betonwände sorgen für ein größeres Eigengewicht der Schiffe. Damit ist deren Tragfähigkeit geringer, die Betriebskosten sind höher.

Doch Schiffe aus Beton haben auch Vorteile: Das Material ist sehr widerstandsfähig - es gibt weder Korrosion noch Schäden durch Holzschädlinge. Auch setzen sich an Betonrümpfen kaum Meerestiere fest. Deshalb ist der Aufwand für Pflege und Reparatur gering, die Rümpfe sind langlebig. Außerdem lassen sich Schiffe aus Eisenbeton schneller fertigen als Eisenschiffe. Schließlich ist Beton preiswert und gut zu beschaffen - weshalb die Bauweise immer aktuell wurde, wenn Eisen knapp war.

Herstellung war arbeits- und materialintensiv

Im Ersten Weltkrieg waren erste kleinere Schiffe aus Beton in den Niederlanden, Italien und den Vereinigten Staaten gebaut worden. Sie orientierten sich noch sehr an der konventionellen Spantenbauweise des Schiffbaus. Ihre Herstellung war deshalb arbeitsintensiv und verbrauchte viel Material. Das erste seegängige deutsche Betonschiff baute die Berliner Zementbaugesellschaft Johannes Müller, Marx & Co. 1920 mit einer Werft in Wewelsfleth an der Stör: Das Motorschiff "Götaälf" hatte eine Tragfähigkeit von 600 Tonnen. Im folgenden Jahr lief in der Geestemünder Zweigstelle des Bremer Bauunternehmens Paul Kossel & Co. ein Motorschlepper aus Beton vom Stapel. Er liegt heute im Deutschen Schifffahrtsmuseum Bremerhaven. Doch diese Schiffe blieben Einzelstücke.

Einen Durchbruch brachte die Schalenbauweise. Sie war nach dem System Zeiss-Dywidag zunächst für weitgespannte Dächer eingeführt worden. Diese selbsttragenden Dächer kamen in der Mitte ohne Stützen aus und wurden für Veranstaltungsräume und Markthallen gebaut. Mit diesem Prinzip konnten auch Aussteifungen im Schiffsrumpf - die Spanten - weitgehend vermieden werden. Dies sparte Material. Dank eines neuartigen Leichtbetons konnte das Gewicht zusätzlich gedrückt werden.

Der Stahlmangel im Zweiten Weltkrieg beschleunigte die Entwicklung. Nach einem Plan von Ende 1942 sollten in Deutschland mehr als 100 Betonschiffe gebaut werden. Doch nur wenige Rümpfe wurden fertig ausgerüstet. Einen gewissen Erfolg hatten die Küstenmotorschiffe mit einer Tragfähigkeit von etwa 300 Tonnen vom Typ "Seeleichter Wiking Motor". Sie wurden kieloben gebaut, um den Beton und die Armierung aus etwa vier Millimeter starkem Drahtgeflecht in sechs Lagen gut auf die Schalung bringen zu können. Etwa 80 Millimeter stark waren diese Schiffswände. Dank der wiederverwendbaren Schalungen war ein Serienbau möglich. Die Rümpfe wurden bei Swinemünde direkt auf dem Strand, im norwegischen Larvik und in Rotterdam auf Kaianlagen gebaut, dann von einem Kran ins Wasser gehoben und in einer Werft ausgerüstet.

40 bis 60 Prozent mehr Gewicht

Derartige Betonschiffe wogen etwa 40 bis 60 Prozent mehr als Stahlschiffe. Der Außenputz bestand aus glatt geschliffenem Hartbeton, so dass die Schiffe keinen Anstrich benötigten. Reparaturen sind "an ihnen in einfachster Weise und meist mit den an Bord vorhandenen Mitteln durchzuführen", hieß es damals. Einige von ihnen fuhren jahrelang zur See. Originalgetreu erhalten blieben die Seeleichter "Capella" im Schifffahrtsmuseum in Rostock und die "Treue" als Gastronomie-Schiff in Bremen. Wie langlebig sie sind, beweist ein vor Redentin in der Wismarer Bucht liegendes Exemplar. Der Seeleichter diente seit 1962 als Lager der örtlichen Fischerei. Doch zehn Jahre später trieb ein Nordweststurm ihn näher an die Küste auf Grund. Dort liegt die leckgeschlagene Hulk seitdem im flachen Wasser, nachdem der Aufwand für die Beseitigung als zu hoch angesehen wurde. Noch 1987 diente sie als Kulisse für den von Bernhard Wicki gedrehten Film "Sansibar oder Der letzte Grund".

In Amerika, der Sowjetunion sowie in Südostasien wurden auch nach dem Zweiten Weltkrieg noch vereinzelt größere Schiffe aus Beton gebaut. In Entwicklungsländern ist die Technik noch heute anzutreffen, denn mit viel Handarbeit und ohne anspruchsvolle Fügetechnik wie Schweißen und Kleben lassen sich so anspruchslose, kleine Wasserfahrzeuge bauen. Relativ weit verbreitet ist zudem der Bau von antriebslosen Schwimmkörpern aus Stahlbeton für den Einsatz als Pontons bei Landungsanlagen, als Senkkästen im Wasserbau sowie als Unterbau für Bohrinseln. Bei diesen Anwendungen spielt das Gewicht kaum eine Rolle, hier sind preiswerte Herstellung und Haltbarkeit entscheidend.

Schließlich gab es seit Ende der fünfziger Jahre - von Neuseeland ausgehend - in Australien, Kanada und in den Vereinigten Staaten einen Boom beim Bau von Segelyachten aus Ferrozement. Mit diesem Begriff sind etwa zwei Zentimeter starke Bauteile gemeint, die aus Zementmörtel und dünnen Drahteinlagen bestehen. Damals waren Holzschiffe wegen des Pflegeaufwands unbeliebt. Der Eigenbau von Kunststoffschiffen aber war in der Praxis noch nicht möglich, weil dafür eine gute Form vorhanden sein muss. Der pflegeleichte Beton dagegen ließ sich im Selbstbau gut auf eine provisorische Form aufbringen. Die meisten dieser Yachten sind unauffällig und werden oft gar nicht als Betonboote erkannt. Geschätzt werden ihre stabile Konstruktion und das gute Seeverhalten vor allem bei schwerem Wetter. Dazu zählt die von 1975 bis 1982 im nordhessischen Arolsen gebaute "Cementesse". Die 16,50 Meter lange klassische Schoneryacht gehört heute zur Traditionsflotte der Schiffergilde Bremerhaven.

Mehr Gefühl in die trockene Lehre

Inzwischen loten Studenten des Bauingenieurwesens die Grenzen des Baustoffs weiter aus und präsentieren die Ergebnisse seit 1986 in Deutschland auf Betonkanu-Regatten. Der 13. Wettbewerb dieser Art findet am 24. und 25. Juni 2011 auf dem Salbker See II in Magdeburg statt. Veranstalter ist die deutsche Zementindustrie, die so mehr Gefühl und Praxis in die "trockene Lehre über das graue Pulver" bringen möchte. So lernen die Studenten den Umgang und die Möglichkeiten mit dem wichtigen Baustoff auf spielerische Art kennen. Dabei geht es um vielerlei Extreme: 2002 etwa bauten die Teilnehmer der Technischen Universität Dresden für die offene Wettkampfklasse mit dem "Gelben Oktober" das erste funktionsfähige Unterseeboot der Welt aus Beton - mit Tretantrieb. Dieselbe Hochschule präsentierte 2007 auch ein Tragflächenboot aus Beton, das sich allerdings nicht mit Muskelkraft zum "Schweben" bringen lässt. Es muss mit Motorkraft gezogen werden.

Für die sportliche Wertung sind möglichst leichte und dennoch stabile Kanus gefragt. "Man ist immer wieder erstaunt, wie gering die Wandstärken der Boote sind", berichtet Bautechnikberater René Oesterheld vom Betonmarketing Nord aus Hannover. Robuste Boote hätten eine etwa einen Zentimeter dicke Betonwand. Bei den zum Teil weniger als 20 Kilogramm leichten Exemplaren aber sei sie nur zwei bis drei Millimeter dick.

Dieser Bootsbau sei technisch wie handwerklich eine Herausforderung, ergänzt sein Kollege Wolfgang Schäfer vom Betonmarketing Ost aus Berlin. Der Mix der Werkstoffe werde eigens entwickelt oder weiter optimiert. So würden feinkörnige Betone mit sehr hohen Festigkeiten, feine Zuschlagstoffe wie Flugasche und glatte Schalungen verwendet. Die unlackierten Endprodukte sähen mit ihren ebenen und glänzenden Oberflächen zum Teil wie Kunststoffboote aus, erzählt Oesterheld. Mit Weißzementen seien zudem sehr helle Oberflächen möglich.

Anstelle einer konventionellen Bewehrung aus Stahldraht werden oft Einlagen aus alkaliresistenten Glasfasergeweben, Kunststoff- oder Kohlefasermatten verwendet. Bei den ganz dünnen Exemplaren werden lagenweise Faserschichten mit einem Hauch von Zementschleim verstärkt. Dabei wird wenig Wasser verwendet, um ein möglichst dichtes und wasserundurchlässiges Zementsteingefüge zu bekommen. Um den Mörtel trotzdem verarbeiten zu können, werden Fließmittel und Stabilisatoren eingesetzt. Schließlich werden die Rümpfe mit Hilfe von Computersimulationen unterschiedlich stark ausgebildet: So müssen die Sitzplätze für die Kanuten und Bauteile, die eher durch Stöße belastet werden, kräftiger dimensioniert werden, damit die Boote den Wettbewerb überstehen.