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Der Mauerwerksbau – ein zeitloser Klassiker
Er hat eine sehr lange Tradition und ist dennoch aktueller denn je. Die Rede ist von der Mauerwerksbauweise, deren Vorläufer bereits auf eine stolze Zeit zurückblicken können. In Ägypten wurden beispielsweise schon vor etwa 15.000 Jahren Hütten aus Lehmsteinen erbaut. Diese bestanden aus Lehm, Strohhäcksel und Kamelmist und erleben seit rund 40 Jahren ein Comeback in der ökologischen Architektur.
Der eigentliche Mauerziegel aus gebranntem Ton wurde etwa um 4000 v.Chr. in Mesopotamien erfunden, ist also rund 6.000 Jahre alt. Zu einer Zeit, in der in den meisten Teilen der Welt ausschließlich behauene Natursteine oder Natursteinblöcke zur Errichtung von Gebäuden verwendet wurden, gab es in dieser Region also bereits Ziegelbauten, die neuzeitlichen Massivbauten sehr ähnlich waren. Heutzutage ist das Ziegelmauerwerk nicht aus der modernen Architektur wegzudenken.
Was ist Mauerwerksbau?
Ein Mauerwerksbau ist ein Massivbau, der aus Mauersteinen (natürlich oder künstlich hergestellt) besteht. Diese werden lagenweise übereinander gemauert, und zwar in überlappenden Schichten. Je nach Anordnung und Fugenbild spricht man von verschiedenen Verbänden. Die traditionell bekanntesten Mauerverbände sind der Läufer- und der Kopfverband, aber es gibt viele weitere Verbände, auf die im Folgenden noch eingegangen wird. Generell ist Mauerwerk ein hybrides Baumaterial. Seine Bestandteile sind der Mauerziegel und der Mörtel.
Arten von Mauerwerk
Mauerziegel werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, dazu unten mehr. Mauerwerk unterscheidet sich zum Beispiel durch die Oberfläche, die Anzahl der einzelnen Mauerschalen und seine statischen Eigenschaften. Die Oberfläche hängt im Wesentlichen davon ab, ob das Ziegelmauerwerk sichtbar bleibt oder später mit einer Putz- oder Verblenderschicht mit beliebigen Materialien verkleidet wird. Des Weiteren entscheidet auch die Anzahl der Mauerschalen über die Art des Mauerwerks. Je nach Material und Art des Mauerziegels gibt es ein- und zweischalige Konstruktionen.
Die am häufigsten anzutreffende Bauweise ist zweischaliges Mauerwerk. Dieses besteht aus einer inneren tragenden Schale und einer äußeren Schale. Falls die letztere sichtbar bleiben soll, wird sie mit speziellen Klinkern als Sichtmauerwerk ausgeführt. Zwischen den beiden Schalen wird entweder eine Wärmedämmung oder eine Luftschicht angeordnet.
Besonders bekannt ist die Bauweise aus dem norddeutschen Raum. Eine nachträgliche Hohlraumdämmung dieser Häuser ist möglich, indem die Luftschicht vollständig mit Dämmmaterial verfüllt wird. Letztere Konstruktionsweise findet allerdings heutzutage nur noch in Ausnahmefällen Anwendung. Beide Schalen werden durch Mauerwerksanker miteinander verbunden.
Eine Mauerwerksschale wird im modernen Massivbau fast ausschließlich als Einsteinmauerwerk erstellt. Dabei entspricht die Schalendicke der Steinbreite. Im Altbau finden sich auch Wände aus mehreren Steinbreiten. Schließlich soll noch auf spezielle statische Anforderungen hingewiesen werden: Wenn diese vorliegen, muss die Druckfestigkeit des Mauerwerks anhand der Steinfestigkeitsklasse, der Mörtelart und der Mörtelgruppe kalkuliert werden. Ein auf diese Weise definiertes Mauerwerk wird "Rezeptmauerwerk" genannt. Noch höhere Anforderungen muss das Mauerwerk nach Eignungsprüfung aushalten. Bei diesem werden die Festigkeitswerte individuell definiert, die einzelnen Bestandteile müssen genau fixierte Qualitätsmerkmale erfüllen. Bei Bestandsbauten kann das WTA-Merkblatt zur Beurteilung von Mauerwerk beitragen. Auch bei der Tragfähigkeit bietet ein WTA-Merkblatt Unterstützung.
Baustoffe für Mauerwerk
Der klassische Mauerziegel besteht im Wesentlichen aus Lehm und Ton, gelegentlich noch weiteren Zuschlägen zur Anpassung an besondere Anforderungen. Im Allgemeinen hat er eine rote bis bräunliche Färbung. Er zeichnet sich durch hohe Festigkeit und eine gute Schalldämmung aus. Seit Ende des 19. Jahrhunderts kam mit Erfindung des modernen Zements der Kalksandstein hinzu. Seine Hauptbestandteile sind Kalk und Sand. Üblich sind sowohl klein- als auch großformatige Ziegel, meistens in der Farbe Weiß.
Vorwiegend in großen Formaten werden die im modernen Wohnungsbau oft eingesetzten Poren- und Leichtbetonsteine eingesetzt. Der Porenbeton besteht aus Quarzsand, Kalk und Zement mit einem Zusatz von Gips oder Anhydrit. Während der Herstellung wird zur Porenbildung Aluminiumpulver unter Druck beigesetzt. Damit wird ein Porenanteil von bis zu 80 % erreicht. Dieser sorgt für eine erheblich bessere Wärmedämmung im Vergleich zum Tonziegel. Neben den großformatigen Plansteinen sind auch ganze Bau-, Wand- und Dachelemente aus Porenbeton erhältlich, welche die Bauzeit stark verkürzen. Im Gegensatz zu Porenbeton werden Leichtbetonsteine ähnlich wie Stahlbetonbauteile direkt aus Beton hergestellt, allerdings ohne Bewehrung. Durch Porenbildner und integrierte Wärmedämmschichten lassen sich schnell und ökonomisch hochdämmende Außenwände erstellen.
Grundsätzlich können alle Mauerziegel sowohl massiv (Vollziegel) oder gelocht hergestellt werden. Die Lochung kann entweder horizontal oder vertikal angeordnet werden. Der heute bei weitem am meisten verwendete Ziegel ist der Hochlochziegel.
Verbände im Mauerwerksbau
Der gewählte Verband entscheidet ganz wesentlich über das spätere Erscheinungsbild der Fassade. Die Wahl wirkt sich allerdings auch auf den Quadratmeterpreis aus. Einfache, schnell zu erstellende Verbände wie der Läuferverband sind wesentlich preiswerter zu erstellen als beispielsweise ein Kreuzverband. Hier eine Übersicht über die wichtigsten Mauerwerksverbände:
- Läuferverband: Ausrichtung der Mauerziegel in Längsrichtung, die nächste Lage jeweils um eine halbe Länge versetzt.
- Schleppender Läuferverband: bei diesem wird die nächste Reihe jeweils nur um einen Viertelstein versetzt.
- Kopf- oder Binderverband: Ausrichtung der Mauerziegel quer zur Wand, die nächste Lage wird um einen halben Kopf versetzt.
- Blockverband: hier wechseln sich Lagen mit Läufern und Köpfen regelmäßig ab, daher liegen die Stoßfugen der Läufer übereinander.
- Kreuzverband: Jede zweite Läuferschicht wird um einen Kopf versetzt. Das daraus entstehende Kreuzbild gab dem Verband seinen Namen, der oft im sogenannten Landhausstil eingesetzt wird.
- Wilder Verband: einer der am schwierigsten zu erstellenden Verbände, bei der sich Läufer und Köpfe scheinbar in »wilder Reihenfolge« abwechseln. Dennoch sind vom Maurer wichtige Regeln einzuhalten, um Treppenbildungen im Erscheinungsbild zu vermeiden. Dieser Verband gehört heutzutage zu den beliebtesten Varianten.
Anforderungen ans Mauerwerk
An das Mauerwerk werden im modernen Hausbau hohe Anforderungen gestellt. Zum einen soll es die statischen Voraussetzungen erfüllen, also die Tragfähigkeit gewährleisten. Dazu kommt der ausreichende Schallschutz. Je höher die Festigkeit und die Rohdichte des einzelnen Mauerziegels, umso höher sind die Tragfähigkeit und der Schallschutz. Gleichzeitig nimmt allerdings die Wärmeleitfähigkeit zu. Daher sind mit einer einschaligen Wandkonstruktion aus klassischen Ton- oder Kalksandsteinen die Forderungen des Gebäude-Energiegesetzes (GEG) nicht mehr zu erfüllen. Als Alternative bieten sich zweischalige Wandkonstruktionen mit Kerndämmung oder der Einsatz von Poren- oder Leichtbetonsteinen an.
Weiterhin müssen die Normen des Brandschutzes beachtet werden. Diese lassen sich gerade im Mauerwerksbau besonders einfach einhalten, da es sich bei Mauerziegeln grundsätzlich um ein unbrennbares Baumaterial der Baustoffklasse A1 handelt, das auch im Brandfall nicht, wie zum Beispiel Stahlbauteile, versagt. Ferner kommt dem Mauerwerk die wichtige Aufgabe zu, möglichst gut vor Witterungseinflüssen zu schützen. Dazu wird offenporiges bzw. fugenhaltiges Mauerwerk entweder verputzt oder mit einer dekorativen Schutzschicht als äußere Schale versehen. Als Materialien kommen unter anderem hochgesinterte Fassadenklinker, Keramikplatten, Metallverkleidungen oder Sichtbetonelemente in Frage.
Bei Natursteinmauerwerken gilt den Fugen ein besonderes Augenmerk. Ihre Instandsetzung ist Teil einer Gesamtsanierung und sorgfältig zu planen wobei das WTA-Merkblatt zur Fugensanierung großartige Anleitung bietet.
Festigkeit von Mauerwerk
Eine der wesentlichen Vorteile im massiven Mauerwerksbau ist die gute Tragfähigkeit des Materials. Diese wird durch die Druckfestigkeit der Mauersteine bestimmt und ermittelt. Je nach gemessener Druckfestigkeit werden die Mauerziegel in die Festigkeitsklassen 2, 4, 6, 8, 12, 20, 28, 36, 48 und 60 eingestuft. Je höher die Rohdichte des Steins, umso höher ist die erreichbare Festigkeitsklasse. Daher beträgt die maximale Festigkeitsklasse bei
- Mauerziegeln: 60 (mittlere Mindesteindruckfestigkeit = 75 N/ mm²)
- Normalbeton-Mauersteine: 48 (mittlere Mindesteindruckfestigkeit = 60 N/ mm²)
- Leichtbeton-Mauersteine: 12 (mittlere Mindesteindruckfestigkeit = 15 N/ mm²)
- Porenbeton-Mauersteine: 8 (mittlere Mindesteindruckfestigkeit = 10 N/ mm²)
Diese Aufstellung zeigt erneut deutlich, dass die Festigkeit proportional zur Rohdichte ist. Bei dem statischen Nachweis ist zu berücksichtigen, dass Mauerwerk in erster Hinsicht Druckkräfte senkrecht zur Lagerfuge aufnehmen kann. Zug- und Biegezugkräfte können Wände aus Mauerwerk dagegen nur sehr beschränkt abtragen.
Dämmwirkung von Mauerwerk
Dagegen ist die Dämmwirkung, wie bereits erwähnt, umgekehrt proportional zur Festigkeit. Daher wird durch moderne Methoden des Wandaufbaus diesem Umstand Rechnung getragen. Während das Mauerwerk im Allgemeinen die tragende Funktion übernimmt, wird die notwendige Wärmedämmung zum Beispiel durch eine hochwirksame Kerndämmung erreicht. Allerdings kann der Nachteil der hohen Wärmeleitfähigkeit bei konventionellen Mauerziegeln auch durch die Wahl moderner Poren- und Leichtbetonsteine begegnet werden. Diese sind sogar als Hybridsystem mit integrierten Wärmedämmschichten erhältlich, welche die erreichbare Wärmedämmung nochmals signifikant erhöhen.
Normung im Mauerwerksbau
Die bisher wichtigste nationale Norm für Mauerwerksbau DIN 1053-1 »Mauerwerk, Berechnung und Ausführung« wurde im Jahre 2013 abgelöst durch die aktuelle Europäische Norm DIN EN 1996 (EC 6). Das betrifft auch die Berechnung der Druckfestigkeit, die bisher nach DIN 1053-1 abhängig von den Faktoren Steinfestigkeitsklasse, Mörtelart und Mörtelgruppe durchgeführt wurde. Jetzt ist nur noch die DIN EN 1996 maßgeblich.
Herausforderungen bei der Sanierung von Mauerwerk
In massivem Mauerwerk errichtete Bestandsbauten haben eine hohe Lebensdauer und weisen nicht die typischen Bauschäden auf, die bei Holzhäusern oder Fachwerkgebäuden zu beobachten sind. Dennoch kann es bei mangelhafter oder fehlender Horizontalsperre im Mauerwerk zu gravierenden Schäden kommen. Dabei zählen Ausblühungen im Mauerwerk, wie sie sogar bei Neubauten auftreten können, noch zu den harmlosesten Schadensbildern. Bei dauerhafter Durchfeuchtung kann es durch die im Boden enthaltenen Salze zur völligen Zerstörung des Mauerwerks kommen.
Die bei Setzungen gelegentlich auftretenden horizontalen Mauerwerksrisse lassen sich sehr erfolgreich mit sogenannten Spiralankern für Mauerwerk sanieren. Diese bestehen im Allgemeinen aus rostfreiem Edelstahl und werden in die horizontalen Mauerfugen eingebracht. Gelegentlich werden sie auch zur Verankerung von Doppelschalenmauerwerken wie Mauerwerksanker verwendet.