Mauerwerk | werk2.berlin

Das Verbandsmauerwerk besteht aus zwei oder mehreren Steinreihen, die nebeneinander gesetzt werden. Bei einer 30 cm starken Wand werden alternierend Steine in den Formaten 2 DF (Dicke = 11,5 cm) und 3 DF (Dicke = 17,5 cm) mit 1 cm Schalenfuge versetzt. Das Überbindemaß (nach DIN EN 1996: Eurocode 6 - Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten mindestens 0,4 x Steinhöhe) ist bei dieser Mauertechnik sowohl in Wandlängs- als auch in Wandquerrichtung einzuhalten. Da diese Mauerwerksart sehr aufwändig in der Herstellung ist, hat sie im modernen Mauerwerksbau an Bedeutung verloren und findet in der Regel nur noch bei Sanierungen Verwendung.

Tragendes Mauerwerk übernimmt planmäßig Lasten aus den darüber liegenden Bauteilen (Decken, Dach) und aus seinem Eigengewicht. Das tragende Mauerwerk wird in der Regel auch zur Gebäudeaussteifung (Wind, Stabilität usw.) herangezogen. Das Erstellen oder Verändern von tragendem Mauerwerk muss in der Regel durch eine statische Berechnung nachgewiesen werden. Die Tragfähigkeit von Mauerwerk wird sowohl von der Festigkeit des Steins als auch von der Qualität des Mörtels bestimmt. Nach DIN EN 1996 müssen die Steine grundsätzlich im Mauerwerksverband gemauert werden.

Kalksandsteine sind industriell gefertigte Mauersteine; charakteristisch ist ihre helle, fast weiße Farbe, die aufgrund der Rohstoffe Kalk und Sand entsteht. Zuerst wird ein Gemisch im Verhältnis Kalk : Sand = 1 : 12 hergestellt und gegebenenfalls um weitere Zusatzstoffe ergänzt. Durch die Zugabe von Wasser löscht der Branntkalk zu Kalkhydrat ab, welches dann zu Steinrohlingen geformt und gepresst wird. Diese härten bei Temperaturen von ca. 200°C unter Wasserdampfsättigungsdruck aus (der Vorgang dauert je nach Steinformat etwa vier bis acht Stunden). Auf diese Weise entstehen massive, schwere Steine, die für tragendes und nicht tragendes Mauerwerk von Außen- und Innenwänden geeignet sind. Sowohl bei der Herstellung wie bei der Verarbeitung entstehen keine schädlichen Emissionen, der fertige Stein ist frei von Schadstoffen.

Das Angebot der Kalksandsteindustrie umfasst traditionelle, kleinformatige Vollsteine zur Handvermauerung, Nut- und Feder-Systeme, großformatige Planelemente oder Bauplatten, die aufgrund ihres hohen Gewichts mit Versetzgeräten verarbeitet werden, und schließlich Vormauersteine bzw. Verblender. Zahlreiche Formate entsprechend der DIN 4172 Maßordnung im Hochbau stehen zur Auswahl; sie werden in der Regel als ein Vielfaches vom Dünnformat (DF: 52 x 115 x 240 mm) angegeben (Ausnahme: NF = Normalformat).

Mit gängigen Rohdichteklassen (RDK) zwischen 1,4 und 2,2 besitzen Kalksandsteine gute Eigenschaften hinsichtlich Tragfähigkeit (übliche Steindruckfestigkeitsklassen SFK: 12, 16, 20), aber auch in Bezug auf Brand-, Schall- und Wärmeschutzanforderungen. Kalksandsteine gehören gemäß DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen der Klasse A1 an und sind nicht brennbar. Bereits in geringen Wandstärken gewährleisten sie hohen Brandschutz: so erreichen z. B. 11,5 cm dicke tragende Kalksandsteinwände die Feuerwiderstandsklasse F90-A. Mit ihrer hohen Masse sorgen die Steine bei Innenwänden für guten Schallschutz; um die erhöhten Schallschutzanforderungen beispielsweise einer Haustrennwand zu erfüllen, wird Kalksandstein zweischalig mit einer zwischenliegenden Mineralwolldämmung ausgeführt. Für den sommerlichen Wärmeschutz stehen hohe Speichermassen zur Verfügung; der winterliche Wärmeschutz wird durch ergänzende Wärmedämmschichten erreicht. Die Wärmeleitfähigkeit ergibt sich nach DIN 4108-4 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte in Abhängigkeit von der Rohdichteklasse (RDK).

Die Steinrohdichte wird durch die Art der Zusammensetzung bestimmt. Durch Haufwerksporigkeit (offenes Gefüge) und die Anordnung von Hohlkammern kann die Rohdichte erheblich reduziert werden. Dadurch entsteht eine geringere Wärmeleitfähigkeit bei dennoch hoher Druckfestigkeit. Erhöhte Wärmedämmeigenschaften werden zum Teil durch Dämmstoffe in den Kammern und durch die Verarbeitung mit Leichtmörteln – bei Planelementen mit Dünnbettmörtel – erreicht.

Ziegel bestehen aus Ton, Lehm oder tonischen Massen mit und ohne Zuschlagstoffe. Für die Herabsetzung der Scherbenrohdichte werden gegebenenfalls Sägemehl oder Polystyrolkügelchen eingemischt. Diese verbrennen im Zuge des Brennvorganges rückstandslos. Bis zur Sinterung gebrannte Ziegel mit einer Scherbenrohdichte über 1,90 kg/dm³ und einer Druckfestigkeit über 28 N/mm² bezeichnet man als Klinker. Vormauerziegel sind frostbeständig und erhalten als Vorsatz bei der Bezeichnung den Buchstaben V, z.B. VMz. Manche Zuschläge stellen beim Brennvorgang eine Umweltbelastung dar. Der fertige Stein weist jedoch i.d.R. keine Schadstoffe oder Emissionen mehr auf. Ziegelsteine ohne Zuschläge sind immer schadstofffrei.

Aus den ursprünglich massiven Steinen entwickelten sich Leichthochlochziegel mit einem Lochanteil von bis zu sechzig Prozent und einer Wärmeleitfähigkeit bis 0,09 W/(mK). Dieses wurde durch Reduzierung der Rohdichte allgemein und durch eine verbesserte Lochbildgestaltung zur Minderung der Wärmeleitfähigkeit möglich. Weitere Optimierungen der Wärmeschutzeigenschaften erfolgen durch Herstellung mit porosierten Scherben sowie des Einsatzes von Dünnbettmörtel. Die geringe Wärmeleitfähigkeit moderner Ziegel ermöglicht somit einen monolithischen Wandaufbau ohne zusätzliche Wärmedämmung unter Einhaltung der Energieeinsparverordnung.

Die Steine können durch Sägen relativ leicht bearbeitet werden, aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen sollten jedoch im Neubau nur ganze Plansteine oder Planelemente verwendet werden. Letztere werden nach Versetzplänen maßgenau geliefert und können somit fugendicht verarbeitet werden. Die Porenbeton-Hersteller liefern komplette Bausysteme: Steine und Bauelemente für Außen– und Innenwände inklusive Stürzen und Rollladenkästen, Decken, Massivdächer, Treppen und Schornsteine.

Dünnbettmörtel ist eine Art Normalmörtel, das Größtkorn darf allerdings nicht größer als 1 mm sein. Dünnbettmörtel wird für die Vermauerung von Steinen und Planelementen mit geringen Maßabweichungen < 1 mm verwendet. Die Dicke der Fugen beträgt 1-3 mm. Dieser Mörtel wird heute fast bei allen Mauersteinarten eingesetzt, da durch Verminderung des Fugenanteils die relativ hohe Wärmeleitung der Fugen gegenüber den Steinen erheblich reduziert werden kann. Voraussetzung ist die Maßgenauigkeit der Steine. Bei Porenbeton, dem Pionier des Verfahrens, ist dies herstellungsbedingt kein Problem, andere Steinarten werden geschliffen. Das Dünnbettmörtelverfahren ist bei der Vermauerung von KS-Planelementen sogar notwendig, da diese aufgrund ihres Gewichts Normalmörtel aus den Lagerfugen von 10-12 mm Dicke herausquetschen würden.

Dünnbettmörtel wird nur in einer Festigkeitsklasse geliefert, vergleichbar der Mörtelgruppe III. Mit Dünnbettmörteln wird allerdings wegen der geringen Fugendicke eine im Vergleich zur Mörtelgruppe III höhere Mauerwerksdruckfestigkeit erzielt. Für Dünnbettmörtel ist eine passende Zahnschiene zu verwenden. Die Angaben der Mörtelhersteller, die auf den Säcken aufgedruckt oder durch spezielle Produktbeschreibungen vorliegen, sind bei der Verarbeitung einzuhalten.

Leichtmörtel dient ebenfalls der Verringerung der Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks. Dies wird erreicht durch Zugabe eines Leichtzuschlages aus Naturbims, Blähton oder Perlite (Trockenrohdichte kleiner als 1,5 kg/dm³). Leichtmörtel werden als LM 21 (0,21 W/(mK)) und LM 36 (0,36 W/(mK)) geliefert, die Wärmeleitfähigkeit von Normalbeton beträgt 1,0 W/mK (mit Ziegeln werden beispielsweise Werte von 0,14 W/mK erreicht). Der Unterschied bewirkt eine Verbesserung beim Mauerwerk um ein bis zwei Wärmeleitfähigkeitsgruppen.

Die Lagerfugendicke entspricht der von Normalmörtel. Es bestehen keine Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Steine. Leichtmörtel haben unter Belastung ein ungünstigeres Verformungsverhalten als Normal- und Dünnbettmörtel. Mauerwerk aus Ziegeln, KS und Normalbetonsteinen zeigt einen größeren Festigkeitsabfall als solches aus Poren- oder Leichbetonsteinen. Die Verformungsunterschiede müssen allerdings wegen des geringen Fugenanteils nicht in den statischen Berechnungen des Mauerwerks berücksichtigt werden.

Das Konstruktionsprinzip ist für alle Ausführungen gleich. Die Vormauerschale aus frostbeständigen Mauersteinen wie KS-Verblendern oder Klinker dient dem Schlagregenschutz und kann durchaus feucht werden. Feuchtigkeit (in der Mauer wie auch freies Wasser) trocknet aufgrund der Hinterlüftung zwischen den Schalen ab, eindringendes Wasser wird am Fußpunkt entwässert. Die Abdichtung des Fußpunktes innerhalb der Konstruktion und Stoßfugen in der Vormauerschale sind daher wichtige Qualitätskriterien bei der Ausführung.

Der lichte Abstand der beiden Schalen (d.h. die Dicke des Schalenzwischenraums) darf nach Norm höchstens 150 mm betragen. Für größere Schalenabstände können Luftschichtanker mit anderer Form (z.B. profilierte Flachstahlanker) nach den Anwendungsregelungen der jeweiligen Zulassung verwendet werden. So sind derzeit Schalenabstände bis zu 250 mm möglich. Die nicht tragende Vormauerschale – in der Regel 11,5 cm dick – wird mit dem Hintermauerwerk über Drahtanker verbunden. Eine Kunststoffscheibe auf den Ankern gewährleistet das Abtropfen kriechender Feuchtigkeit. Die Vormauerschale muss vollflächig horizontal gelagert, außerdem in Höhenabständen von max. 12,00 m mittels Stahlwinkeln (nicht rostend) abgefangen werden.

Der Wärmeschutz wird weitgehend im Hintermauerwerk bzw. von der Wärmedämmschicht erbracht. Dementsprechend eignen sich hier alle Mauersteine, die mit Leicht- oder Dünnbettmörtel verarbeitet werden. Für den Wärmeschutznachweis darf außerdem nach DIN 4108 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden auch die Luftschicht und die Vormauerschale berücksichtigt werden. Prinzipiell werden alle Steinarten in der Hintermauerschale eingesetzt – eben leichte (Wärmeschutz) oder schwere (erhöhte Lasten). Steinarten und Vermauerung müssen zur Vermeidung von Verformungsrissen aufeinander abgestimmt werden.

Die Wärmedämmung zwischen den Mauerschalen wird entweder hinterlüftet (freier Querschnitt 40 mm) oder ohne Luftschicht (Kerndämmung) eingebaut. Die Hinterlüftung hat baupysikalische Vorteile für den gesamten Wandaufbau und schützt die Dämmstoffe (Faserplatten) vor Feuchtigkeit. Feuchtigkeitschutz ist auch erstes Kriterium bei der Kerndämmung (hydrophobierte Faserplatten, Schüttungen, Hartschaum). An die Ausführung der Vormauerschale werden daher erhöhte Anforderungen gestellt.

Bei diesem Wandaufbau wird auf die Außenseite der innen liegenden tragenden Wand eine Wärmedämmung angebracht. Zwischen dieser und der Außenschale verbleibt ein hinterlüfteter Abstand . Der zirkulierende Luftstrom trocknet das auftretende Kondenswasser der äußeren Schale, an deren Rückseite zusätzlich das anfallende Schlagregenwasser abfließt. Kondensfeuchte aus dem Innenraum, die zwischen der tragenden Wand und der Dämmschicht entsteht, sollte ebenfalls entweichen können, dafür ist auf die Verwendung von dampfdurchlässigen Dämmstoffen zu achten.

Nach DIN 18516-1: Außenwandbekleidungen, hinterlüftet - Teil 1: Anforderungen, Prüfgrundsätze ist für den Hinterlüftungsraum zwischen der Bekleidung und der Wärmedämmung eine Mindesttiefe von 20 mm ausreichend, die örtlich auf 5 mm reduziert werden darf. Bei der Ausbildung von offenen Fugen zwischen den Bekleidungselementen sollte jedoch im Hinblick auf den Witterungsschutz eine erhöhte Mindesttiefe von 40 mm eingehalten werden. Im Hinblick auf den Brandschutz ist die maximale Tiefe bei geschossübergreifender Hinterlüftung auf 50 mm für Unterkonstruktionen aus Holz und 150 mm für Unterkonstruktionen aus Metall begrenzt.

Die Dämmschicht besteht aus drei Schichten: Klebemörtel, Wärmedämmung (z. B. EPS-Hartschaum, Mineralschaumplatten, Steinwolle, Schaumglas oder Holzfaserdämmung) und Putz, welcher sich aus Armierungs- und Oberputz zusammensetzt. Mit Dübeln oder Schienensystemen wird die Dämmschicht zusätzlich am Untergrund befestigt. Wärmebrückenbedingte Wärmeverluste werden durch Zuschläge auf den Wärmedurchgangskoeffizienten berücksichtigt oder sind gegebenenfalls bei thermisch optimierten Dübeln zu vernachlässigen.

Einschalige Außenwände werden aus Steinarten geringer Rohdichte – Leichtziegeln, Leichtbetonsteinen, Porenbetonsteinen – mit Dünnbettmörtel, vereinzelt auch mit Leichtmörtel hergestellt. Der Markt bietet eine Reihe unterschiedlicher Produkte, deren Eignung durch bauaufsichtliche Zulassungen nachgewiesen sind. Für die zugelassenen Steine gelten vielfach sogar niedrigere Rechenwerte der Wärmeleitfähigkeit als in DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau festgelegt. Die Wandstärken liegen bei einschaligen Wänden zwischen 36,5 und 49 cm.