Bautechniken im Alten Ägypten

Grundlagen und Bedeutung

Bautechniken im Alten Ägypten umfassen die technischen Verfahren des Bauens in der altägyptischen Architektur. Grundsätzlich werden drei Bauweisen unterschieden: Bauten aus pflanzlichem Material, Lehmziegelbau und Steinbau.

Der Holz-Mattenbau war eine leichte Skelettbauweise und diente vermutlich zunächst Wohnhäusern und Heiligtümern. Der Lehmziegelbau bestimmte wegen seiner geringen Kosten und seiner klimatischen Vorteile über lange Zeit die Wohnkultur und blieb bis in die ptolemäisch-römische Zeit die wichtigste Bauweise. Der Steinbau war dagegen ein aufwendiger Luxus für Bauten mit Ewigkeitsanspruch, vor allem Gräber und Tempel. Er wurde etwa ab der 1. Dynastie eingeführt. Höhepunkte waren der Djoser-Bezirk zu Beginn der 3. Dynastie, die Pyramiden von Gizeh in der 4. Dynastie und die Steintempel von Luxor im Neuen Reich.

Neue naturwissenschaftliche Analysemethoden, besonders petrographische Verfahren zur Bestimmung der Gesteinsherkunft, liefern zusätzliche Informationen über Organisation und Technik des Bauens. Viele Einzelaspekte sind jedoch noch nicht vollständig ausgewertet; dies gilt beispielsweise für die ägyptische Türkonstruktion trotz ihrer guten archäologischen und literarischen Überlieferung.

Holz, Stangen und Matten

Die frühesten Bauten bestanden vermutlich aus Rund- oder Ovalbauten mit Holzpfosten, die mit Schilf- oder Papyrusmatten verkleidet wurden. Vorgeschichtliche Beispiele aus Merimde, Omari und Maadi zeigen solche Pfostenkonstruktionen. Seit der vordynastischen Zeit waren daneben rechteckige Grundrisse bekannt. Die Einführung des quaderförmigen Lehmziegels und die anspruchsvollere Architektur der dynastischen Zeit führten wahrscheinlich dazu, dass die rechteckige Form die Rundbauten zunehmend ablöste. Ovale und rechteckig-ovale Grundrisse können als Übergangsformen gelten.

Das Gerüst bestand aus senkrecht in die Erde gesteckten Stangen, die durch Querstangen verbunden waren. Die Wände wurden aus verschnürten Pflanzenstängeln, Palmzweigrippen oder Rohrstängeln gebildet. Einfache Windschirme waren zur windabgewandten Seite und nach oben offen. Gebogene Palmzweigrippen konnten ein korbartiges, kuppelförmiges Dach tragen; über Rohrgerüste wurden Matten oder Gras- und Strohbedeckungen gelegt. Die Dächer waren vermutlich flach oder gebogen.

Diese Bauweise wurde nicht vollständig aufgegeben. Sie blieb unter anderem in Schiffskajüten sowie bei vorübergehenden Schutzhütten und Ställen von Hirten erhalten. In späteren Bauten wurden Formen des Holz-Mattenbaus in Stein nachgebildet. Im Djoser-Bezirk in Sakkara stellen Fayence-Kacheln Matten dar; auch auf- oder hinuntergerollte Mattentüren sind wiedergegeben. Formen wie Türrolle, Hohlkehle, Rundstab, Cheker-Fries, Rundbalkendecke und bestimmte Pflanzensäulen gehen wahrscheinlich auf diese Bauweise zurück. Das oberägyptische Heiligtum Per-wer und das unterägyptische Per-nu sind hieroglyphisch als Konstruktionen aus Holz, Matten und Schilf überliefert.

Lehmziegel: Material und Herstellung

Lehmziegel bestanden aus einer braun- oder schwarzgrauen Mischung aus Nilschlamm, Sand, Pflanzenfasern oder kleinen Steinen und Ziegelbruch. Gelegentlich kamen gelbliche, tonreiche Ziegel vor. Der Nilschlamm enthielt Lehm und Ton als Bindemittel; Sand und Stroh verringerten die Rissbildung, weil der Schlamm beim Trocknen um etwa 30 % schrumpfte. Es gab keine einheitliche Zusammensetzung, sondern starke regionale Unterschiede. Meist wurde das am Bauplatz verfügbare Material verwendet. Als optimale Mischung nennt Spencer einen Kubikmeter Schlamm, ein Drittel dieser Menge Sand und 20 kg Stroh. Gut getrocknete Ziegel mit feinem Sand konnten ungefähr 52 kg/cm² Druck aushalten; Ziegel mit derselben Sandmenge und zusätzlichem Stroh waren weniger fest. Aggregate machten Ziegel fester, aber anfälliger für Erosion; hoher Tonanteil erhöhte die Wasserbeständigkeit, verringerte jedoch die Stabilität.

Vorläufer des Ziegels war die Lehmpatze: freihändig geformte, unregelmäßige Schlammpatzen mit geschnittenem Stroh. Die daraus errichteten Wände waren leicht geböscht. Durch die regelmäßige, kantige Form der Lehmpatzen entstand der Lehmziegel. Bereits in der Naqada-II-Zeit wurden Ziegel wahrscheinlich in großem Umfang verwendet; archäologisch ist eine prädynastische Ziegelstadt in Naqada aus der Naqada-I-II-Zeit belegt. In der 1. Dynastie gab es bereits eine hoch entwickelte Lehmziegelarchitektur mit Palästen, Festungen, Mastabas und anderen Großbauten. Ziegelfestungen entstanden in Ägypten und Nubien, und ab Sesostris II. wurden auch Pyramidenkerne aus Lehmziegeln errichtet. Tempel wurden seit dem Mittleren Reich zunehmend aus Stein gebaut, doch Ziegel blieben für Umfassungen, Magazine, Nebenanlagen und weiterhin auch einzelne Tempel wichtig. Spätzeitliche Tempelumwallungen erreichten Mauerstärken bis zu 30 m und Seitenlängen von 600 m.

Die Ziegel wurden in Holzformen hergestellt. Feuchter Nilschlamm wurde mit zerhacktem Stroh und Sand vermischt, in die Form gedrückt und geglättet. Nach dem Entfernen der Form trockneten die Ziegel etwa drei Tage, wurden gewendet und waren nach ungefähr einer Woche stapelbar. Vier Arbeiter konnten nach Arnold täglich etwa 3000 Ziegel des kleineren Formats herstellen. Das spezifische Gewicht lag bei 1250–1650 kg/m³, ein gewöhnlicher Ziegel wog etwa 5 kg. Mörtel wurde selten verwendet; die Ziegel lagen in Nilschlamm oder trockenem Sand. Üblich waren wechselnde Läufer- und Binderschichten, im Mauerinnern auch Binder- oder Fischgrätverbände. Eine Rollschicht konnte als Fundament dienen. Wellenmauern mit konvexen und konkaven Lagerfugen stabilisierten hohe Mauern durch Seitendruck.

Steinbau und Steinbearbeitung

Der Steinbau entwickelte sich ab der 1. Dynastie. Schon im Grab des Königs Den war der Boden mit rotem Assuan-Granit ausgelegt; in der 2. Dynastie wurden einzelne Grabunterbauten mit monolithischen Steinplatten verkleidet. Der Djoser-Bezirk übertrug viele ältere Formen des Holz- und Ziegelbaus in Stein, darunter Umfassungsmauern, Scheintüren und Säulen. Anfangs wurden kleine Blöcke ähnlich wie Lehmziegel verlegt. Wenige Generationen später wogen Blöcke der Pyramiden von Snofru, Cheops und Chephren bis zu 200 t. Königliche Gräber wurden seit Djoser grundsätzlich in Stein ausgeführt, Göttertempel überwiegend erst ab dem Mittleren Reich. Granit war von der 3. bis zur 12. Dynastie bevorzugtes Material für königliche Grabkammern und Zugänge.

Weichere Steine wie Kalkstein, Sandstein und Alabaster wurden nach Dieter Arnold mit Kupferwerkzeugen bearbeitet; für Granit, Quarzit und Basalt seien Steinwerkzeuge erforderlich gewesen. Experimente von Denys Stocks ergaben dagegen, dass Kupfer auch bei härteren Gesteinen nur eingeschränkt einsetzbar war. Andere Befunde, darunter Kupfermeißel im Grab des Rechmire, rechteckige Bearbeitungsspuren und Kupferreste an Blöcken der Cheops-Pyramide, sprechen jedoch für eine häufigere Nutzung von Kupferwerkzeugen. Hartgestein wurde vor allem mit Dolerit-Hammersteinen bearbeitet. Diese wogen etwa vier bis sieben Kilogramm und wurden mit beiden Händen geführt. Zum Bohren und Sägen von Granit und Basalt diente vermutlich eine Kupferklinge zusammen mit einem Schleifgemisch aus Wasser, Gips und Quarzsand; der Quarzsand übernahm dabei die eigentliche Schneidarbeit.

Blöcke wurden meist individuell für ihre Stelle im Mauerverband zugerichtet. Zuerst glättete man Unterseite und Schmalseite, weitere Seiten erst beim Einpassen der benachbarten Blöcke oder der nächsten Steinlage. Rückseiten blieben oft unbearbeitet, Vorderseiten wurden teilweise erst nach Fertigstellung geglättet. Hartgestein bearbeitete man möglichst im Steinbruch.

Kalkstein- und Sandsteinbrüche lagen beiderseits des Niltals, Rosengranit trat in Assuan zutage. Entferntere Brüche, etwa Hatnub, Gebel Qatrani, Wadi Hammamat und Toschke, benötigten Expeditionen und besondere Infrastruktur. Blöcke wurden durch Schrotgräben isoliert, vom Untergrund gelöst und mit Holzhebeln herausgezogen. Der Materialverlust betrug schätzungsweise 30–50 %. Der größte Teil des Steins für die Pyramiden wurde unmittelbar an der Baustelle gebrochen; bei der Cheops-Pyramide lag das wichtigste Abbaugebiet etwa 300 m südlich.

Planung, Vermessung und Lastentransport

Bauplanung war für die großen Projekte entscheidend. Erhaltene Zeichnungen auf Stein, Holz oder Papyrus sind meist kleine Skizzen mit Raumaufteilungen und gelegentlichen Maßangaben; moderne Baupläne im heutigen Sinn sind nicht sicher nachgewiesen. Daraus konnten Handwerkerskizzen oder genaue Werkzeichnungen mit Raster angefertigt werden. Der Plan des Grabes Ramses’ IV. auf Papyrus Turin 1885 ist 1,6 m lang und besonders sorgfältig ausgeführt. Möglicherweise wurde der eigentliche Bauplan im Maßstab 1:1 auf dem Plattenfundament und auf jeder weiteren Steinlage angezeichnet, vermutlich mit einem Ellenraster. Gerade Ellen-Zahlen wurden offenbar bevorzugt. Viele Bauten wurden während der Ausführung verändert oder erweitert.

Die ägyptische Elle maß nach Dieter Arnold 52,5 cm und war in 7 Handbreiten zu 7,5 cm mit jeweils 4 Fingern zu 1,875 cm unterteilt. Messstäbe, längere Stäbe und Messstricke dienten der Vermessung. Der Neigungswinkel, altägyptisch sqd, wurde als Verhältnis von Rücksprung zu Höhe angegeben: 7 Handbreit Rücksprung auf 7 Handbreit Höhe entsprachen 45°, ein Verhältnis von 5:7 entsprach 54°. Für die Nivellierung verwendete man unter anderem ein Winkellot. Damit konnte möglicherweise eine Genauigkeit von ±1 cm auf 47 m erreicht werden. Bei der Cheops-Pyramide beträgt die Abweichung der Basishöhen an der 230 m voneinander entfernten Nord- und Südseite nur 2 cm.

Bauachsen wurden nach den Himmelsrichtungen ausgerichtet, wahrscheinlich mithilfe von Sternbeobachtungen oder Schattenlinien. Für die Cheops-Pyramide beträgt die Abweichung von der Nordrichtung nur 3′6″ nach Westen. Vorgeschlagene Verfahren beruhen entweder auf Zirkumpolarsternen, auf der Winkelhalbierenden zwischen bestimmten Sternpositionen oder auf dem Schatten eines Stabes beziehungsweise Gnomons.

Schwere Lasten bewegte man über Baurampen, geneigte Flächen, Schlitten, Seilzüge und mit Hebeln. Rampen waren meist durch Mauern aus Bruchstein oder Ziegeln eingefasst, mit Balken verstärkt und mit einer harten Mörtel- oder Splittschicht belegt. Ihre durchschnittliche Breite betrug nach Arnold 10 Ellen beziehungsweise 5,25 m, der Neigungswinkel 10°–17°. Im Papyrus Anastasi I wird eine theoretische Ziegelrampe von 400 m Länge und 30 m Höhe beschrieben. Steine wurden auf Schlitten gezogen; Nilschlamm oder Wasser dienten vermutlich als Schmiermittel. Eine Darstellung aus dem Grab des Djehutihotep zeigt 172 Männer beim Ziehen einer Statue. Auch Rinder wurden als Zugtiere eingesetzt. Steinrinnen, Rollen und hölzerne Räder belegen Seilzüge. Hebellöcher zeigen, dass Blöcke zusätzlich mit Holzhebeln und schrittweisem Untermauern angehoben wurden.

Decken, Gewölbe und Türen

Lehmziegelhäuser des Neuen Reiches besaßen nach Albrecht Endruweit Flachdächer, die auch als Nutzfläche dienen konnten. Hauptbalken aus Akazienholz wurden eng oder mit Abständen bis zu 70 cm verlegt; Äste, Bastmatten, Palmblattrippen, Bretter, Lehmziegel oder Stampflehm bildeten die weiteren Schichten. Bei größeren Spannweiten stützten Palmholzsäulen auf Steinbasen die Decke. Die erste bekannte Flachdecke aus Kalkstein stammt aus dem Djoser-Bezirk. In der Sargkammer des Djoser waren 1,1 m hohe Granitbalken hochkant verlegt. Die Sargkammer der Cheops-Pyramide wurde mit 2 m dicken Granitbalken über einer Spannweite von 5,25 m bedeckt; darüber entstanden fünf Entlastungskammern und ein Satteldach. In der Hypostylenhalle von Karnak überbrückten 9 m lange und 1,25 m dicke Balken eine freie Strecke von 6,7 m.

Ein Kraggewölbe entsteht aus überhängenden Binderschichten, die sich stufenweise annähern. Es leitet den Druck seitlich in das Kernmauerwerk ab. Das früheste Beispiel befindet sich in der 2,65 m breiten und 5,05 m hohen Grabkammer der Meidum-Pyramide. In der Großen Galerie der Cheops-Pyramide verschieben sich sieben Wandlagen ab 1,80 m Höhe jeweils etwa 8 cm nach innen. Ein Satteldach besteht aus paarweise aneinanderliegenden Stemmplatten. In der obersten Entlastungskammer der Cheops-Pyramide liegen elf Paare von 7–8 m langen und bis zu 36 t schweren Platten; in späteren Pyramiden erreichten einzelne Balken, etwa bei Niuserre, 90 t.

Ziegelgewölbe sind selbsttragend. Beim Bogengewölbe werden die Kräfte schräg nach unten auf die Mauern geleitet; beim Schrägbogengewölbe entstehen zusätzlich horizontale Längskräfte. Gewölbe wurden auf Schalbrettern und Einrüstungen errichtet. Sicher belegt ist diese Technik seit dem Grab 3500 in Sakkara aus der 1. Dynastie. In al-Lahun gab es im Mittleren Reich Tonnengewölbe aus Schrägbögen mit einer Neigung von 7°. Im Steinbau blieb das Gewölbe selten und wurde erst ab der 25. Dynastie häufiger. Kuppeln kamen als Voll- oder Halbkreiskuppeln vor. Schilfkuppeln überdeckten Rundbauten und Getreidespeicher, deren Durchmesser im Neuen Reich bis zu 8 m betragen konnte. Weitere Formen waren Bodenkuppeln aus Lehmziegeln, Stutzkuppeln, Pendentifkuppeln und Kragkuppeln.

Die normale Tür bestand aus Schwelle, Pfosten und Sturz; Türflügel waren in Drehzapfen befestigt. Bei Lehmziegelhäusern erforderte die Statik einen Rahmen aus Holz oder Stein. Türstürze bestanden meist aus einem Architrav, Bögen wurden selten verwendet. Türflügel aus senkrechten Brettern wurden durch Leisten verbunden; ältere Formen bestanden aus Schilfrohr. Der untere Drehzapfen saß in einer Drehpfanne, der obere in einem hölzernen oder steinernen Drehlager. Verschlossen wurde mit hölzernen oder bronzenen Schieberiegeln. Dauerhafte Zugänge, besonders Grabkammern, wurden meist mit Granitsteinen verschlossen, die mithilfe der Sandhydraulik positioniert wurden.