Mauerwerksbau

Als Mauerwerk werden Bauteile bezeichnet, die aus künstlichen oder natürlichen Steinen hergestellt wurden. Der Mauerverband ist ein dichtes Gefüge, in dem die auftretenden Druckkräfte über die Fugen von Stein zu Stein abgetragen werden. Mauerwerk wird durch regelmäßiges waagerechtes bzw. fluchtgerechtes Aneinanderreihen und durch senkrechtes Aufschichten und Vermörteln von Mauersteinen errichtet. Ein historischer Ursprung von Mauerwerk ist beispielsweise die Stadt Jericho mit ihren luftgetrockneten Lehmsteinen (um 8000 v.u.Z.). In Anatolien wurden Mauern entdeckt, die ihren Ursprung um 9500 v.u.Z. haben. Heute wird Mauerwerk im Wohnungsbau ein- oder zweischalig mit Luft- bzw. Dämmschicht ausgeführt. Die Innenschale trägt beim zweischaligen Mauerwerk die Lasten während die Außenschale dem Wetterschutz und der Gestaltung dient. Die Schalen werden mit Drahtankern verbunden, die in bestimmten Abständen einzusetzen sind. Die Steine können in verschiedenen Verbänden (z.B. Binderverband, Läuferverband, Blockverband aber auch als Zierverbände wie Gotischer Verband, Märkischer Verband etc.) ausgeführt werden. Durch großformatige, leichte Steine und Klebetechniken wurde der Mauerwerksbau rationalisiert. Künstliche Mauersteine sind in ihren Abmessungen nach der Maßordnung im Hochbau in DIN 4172 abgestimmt. Das Baurichtmaß ist dabei die Grundlage für Rohbau- und Achsmaße und durch das Achtelmeter (12,5 cm) festgelegt. Die Steinformate sind dabei ein vielfaches von 12,5 cm. Für tragende, nichttragende, aussteifende und Kellerwände sowie Mauerpfeiler und Bögen gelten nach DIN 1053 diverse Vorschriften und Maße, die bei der Ausführung zu beachten sind. Beim Trockenmauerwerk werden natürliche Steine ohne Mörtel mit wenig Fugen aufeinander geschichtet. Hohlräume werden mit kleineren Steinen gefüllt. Im Bruchsteinmauerwerk wechseln sich Läufer und Binderschichten ab. Die sich ergebenen Fugen werden mit Mauermörtel gefüllt.

Mauerwerksbaustoffe

Ein wichtiger Baustoff im Mauerwerksbau ist der Mauermörtel. Mörtel ist ein Gemisch aus Sand, Bindemittel (Luftkalk, hydraulischer Kalk, Zement), Wasser und Zusatzmitteln- und stoffen. Man unterscheidet nach Art des Zuschlags Normalmörtel, der ohne besonderen Nachweis verwendet werden darf, Leichtmörtel und Dünnbettmörtel. Mörtelzusammensetzung und Mischungsverhältnisse sind in der DIN 1053-1 geregelt. Es gibt mehrere Mörtelgruppen die aus bestimmten Zutaten gemischt und nur für bestimmte Aufgaben verwendet werden dürfen. Nach DIN 1053 ist Baustellenmörtel während der Bauausführung ständig zu überprüfen. Bei Werkmörtel ist zu überprüfen, ob das gelieferte Material mit der Bestellung und der Planung in den Unterlagen übereinstimmt.

Für Mauerwerk werden künstliche und natürliche Steine verwendet. Laut DIN 1053-1 dürfen nur künstliche Mauersteine verwendet werden, die den verschiedenen Normen (z.B. DIN 105-1 bis -5 für Ziegel, DIN 106-1 und -2 für Kalksandsteine, DIN 398 für Hüttensteine, etc.) entsprechen. Man unterscheidet auch die Steingrößen und die Handhabung. Normalformatige Steine bis 11,5 cm Breite können in die Hand genommen werden. Größere Steine haben eine Griffhilfe oder sind bei höherem Gewicht als Zweihandsteine ausgewiesen. Planblöcke werden mit einem leichten Kran versetzt. Andere Unterscheidungsmöglichkeiten sind die Stein-Rohdichte, Witterungsbeständigkeit oder die Druckfestigkeit. Auch für Natursteine gelten bestimmte Vorgaben, die weiter unten aufgeführt werden.

Künstliche Mauersteine

  • Mauerziegel
    • Ziegel sind keramische Baustoffe aus Lehm oder Ton mit oder ohne Zusatz von Magerungsmitteln oder porenbildenden Stoffen. Durch brennen der Ziegel bei ca. 1000°C, bzw. Klinker bei über 1250°C, werden diese wasserfest und erreichen eine hohe Druckfestigkeit. Frostbeständige Mauerziegel bezeichnet man als Vormauerziegel (V). Es werden Ziegel mit oder ohne Lochung hergestellt. Für die Ziegel gibt es verschiedene Kurzzeichen (Auswahl):
    • Mz Vollziegel
    • HLz Hochlochziegel
    • VMz Vormauer-Vollziegel
    • VHLz Vormauer-Hochlochziegel
    • LLz Langlochziegel
    • KMz Volllinker
    • KHLz Hochlochklinker
    • etc.
  • Kalksand-, Hütten- und Porenbetonsteine
    • Kalksandsteine bestehen aus Kalk und Quarzsand. Hüttensteine aus Kalk, Zement und granulierter Hochofenschlacke. Porenbetonsteine werden aus Kalk, Zement, fein gemahlenen Stoffen die kieselsäurehaltig sind sowie gasbildenden Stoffen wie Aluminiumpulver hergestellt. Die Steine werden in Wasserdampf bei 160 - 220°C in 4 bis 8 Stunden gehärtet.
    • Kalksandsteine
    • KS Kalksand-Vollstein
    • KS L Kalksand-Lochstein
    • KS Vm Kalksand-Vormauerstein
    • u.v.m.
    • Hüttensteine
    • HSV, VHSV Hütten-Vollstein
    • HSL, VHSL Hütten-Lochstein
    • Porenbetonsteine
    • PP Porenbeton-Planstein
    • PPE Porenbeton-Planelement
    • u.v.m.
  • Leichtbetonsteine
    • Leichtbetonsteine bestehen aus Zement und anderen hydraulischen Bindemitteln mit Leichtzuschlägen als Hohlblocksteine, Vollsteine und Vollblöcke. Außerdem gibt es Hohlblocksteine mit Normalbeton. Diese Steine erhärten an der Luft.
    • V Vollsteine aus Leichtbeton
    • Hbl-P Planhohlblock
    • u.v.m.
  • Mauerwerksverband
    • Mauerwerk muss im Verband ausgeführt werden. Das heißt, dass die vertikalen Fugen bei übereinanderliegenden Schichten versetzt sein müssen. Für Pfeiler, stumpfe und spitze Ecken gelten besondere Vorschriften. Es gibt eine Reihe von Mauerwerksverbänden. Man unterscheidet Konstruktionsverbände (z.B. Läufer-, Binder-, Kreuz-, Blockverband) und Zierverbände (z.B. Gotischer oder Märkischer Verband).

Natursteinmauerwerk

Nach DIN 1053 dürfen Natursteine für Mauerwerk nur aus gesundem Gestein gewonnen werden. Die Steine müssen witterungsbeständig sein, wenn sie im bewitterten Bereich eingesetzt werden. Lagerhafte Steine sind ihrer natürlichen Schichtung entsprechend zu verwenden. Für Steinlängen gelten bestimmte Vorschriften genau wie für die Ausführung und den eingesetzten Mörtel. So dürfen in der Ansicht nie mehr als 3 Fugen zusammenstoßen, Spätestens alle 1,50 m muss bei bestimmten Verbänden die Schicht auf gleiche Höhe gebracht werden. Verwendeter Mörtel muss zu den Steinen passen: dichte Steine = dichter Mörtel. Porige Steine müssen mit grobkörnigem, nicht zu fettem Kalkzementmörtel vermauert werden. Natursteine sind in Güteklassen N1 bis N4 eingeteilt und unterscheiden sich dabei vor allem durch ihre Steinfestigkeit und durch die Einteilung für die Mörtelgruppen. Die Natursteine im Mauerwerksbau sind Sediment- oder Tiefengesteine. Zum Beispiel:

  • Kalkstein
  • Sandstein
  • Schiefer
  • Granit
  • Gneis
  • etc.

Natursteinverbände

Nach DIN 1053-1 gibt es folgende Verbände für Natursteinmauerwerk:

  • Bruchsteinmauerwerk
  • Hammerrechtes Schichtmauerwerk
  • Regelmäßiges und unregelmäßiges Schichtmauerwerk
  • Zyklopenmauerwerk
  • Unregelmäßiges Quadermauerwerk

Wandkonstruktionen

Man unterscheidet tragende-, aussteifende,- und nichttragende Wände. Tragende Wände werden hauptsächlich auf Druck beansprucht und nehmen vertikale Lasten aus Decken und horizontale Lasten (z.B. Windlast) auf. Tragende Wände mit einem Querschnitt kleiner als 1000 cm² werden als Pfeiler bezeichnet. Gemauerte Querschnitte kleiner 400 cm² sind als tragende Wände nicht zulässig. Aussteifende Wände dienen zur Aussteifung des Gebäudes oder zur Knickaussteifung tragender Wände. Sie gelten selbst stets als tragende Wände. Tragende Wände dürfen nicht geschwächt werden, ohne zusätzliche Maßnahmen für den Lastabtrag zu ergreifen. Ein Statiker ist unbedingt hinzuzuziehen!

Nichttragende Wände werden überwiegend durch Eigenlast beansprucht. Sie werden statisch nicht als Nachweis der Gebäudeaussteifung herangezogen.

Die Mindestbreiten von aussteifenden Wänden errechnen sich aus Raumhöhe und in der Nähe liegenden Wandöffnungen, die die aussteifende Wirkung unter Umständen aufheben können. Freistehende Wände dürfen wegen Kippgefahr nur in geringer Höhe ausgeführt werden (24 cm breite Wand = 1 m Höhe). Pfeilervorlagen oder aussteifende Querwände in bestimmten Bereichen erlauben allerdings eine größere Höhe. Um die Standfestigkeit und die räumliche Steifigkeit zu gewährleisten, gilt das Konstruktionsprinzip des Zellgefüges: vier Wände und eine Decke.

Ringanker liegen horizontal in der Wandebene und nehmen Zugkräfte auf, die infolge äußerer Lasten auftreten können. Sie müssen bei Bauten mit mehr als 2 Vollgeschossen, mehr als 18 m Länge, in Wänden mit sehr vielen Öffnungen (Anzahl genau geregelt!) und wenn die Baugrundverhältnisse es erfordern in alle Außenwände und Querwände eingebaut werden, die horizontale Lasten abtragen. Die Ringanker sind in jede Deckenlage oder unmittelbar darunter anzubringen. Kann kein Ringanker ausgebildet werden, ist die Ringankerwirkung auf andere Weise sicherzustellen. Ringbalken haben andere Vorgaben bezüglich des eingesetzten Stahls und des Einsatzanforderungen. Sie nehmen zusätzlich Biegemomente auf. Ringanker und -balken gelten als statische Bewehrung und können als bewehrtes Mauerwerk ausgeführt werden (siehe unten).

Bei Kellerwänden müssen bestimmte Anforderungen erfüllt sein, damit der Nachweis auf Erddruck entfallen kann. So dürfen die lichte Höhe der Kellerwand, Verkehrslast auf der Erdoberfläche und Auflasten auf der Kellerwand nicht überschritten und Mindestwanddicken nicht unterschritten werden. Außerdem muss die Kellerdecke als Scheibe wirken um den Erddruck aufzunehmen.

Außenwände können, wie oben schon erwähnt, ein- oder zweischalig ausgeführt werden.

  • Einschaliges Mauerwerk
    • Verblendet: Hierbei wird auf der Außenseite Verblendmauerwerk eingesetzt. Die Innenseite wird verputzt.
    • Verputzt: Das Mauerwerk wird auf der Außenseite verputzt.
    • Wärmedämmverbundsystem: Auf dem Mauerwerk wird eine Dämmung aufgebracht und diese anschließend verputzt. Wird auf der Innenseite eine Dämmung angeordnet, spricht man von einer Innendämmung.
  • Zweischaliges Mauerwerk
    • Die Innenschale trägt die Lasten und die Außenschale dient dem Wetterschutz und der Gestaltung. Die beiden Mauerwerksschalen werden mit Drahtankern aus nicht rostendem Stahl verbunden. Der vertikale Abstand der Anker darf maximal 50 cm und der horizontale Abstand höchstens 75 cm betragen. Wird eine Luftschicht angeordnet, darf diese zwischen 6 und 15 cm dick sein. Die Mauerschichten sind pro Quadratmeter mit mindestens 5 Drahtankern zu sichern. Außerdem müssen Lüftungsschlitze angeordnet werden, damit eine einwandfreie Luftzirkulation in der Luftschicht gewährleistet ist. In den Hohlraum der Luftschicht darf kein Mörtel fallen. Eine zweischalige Wand kann mit Putz, mit Luftschicht, mit Luftschicht und Wärmedämmung oder mit Kerndämmung ausgeführt werden. Eine zweischalige Außenwand bietet einen besseren Wetterschutz sowie besseren Wärme- und Schallschutz.

Bewehrtes Mauerwerk

Werden Mauersteine nicht im Verband gelegt (vertikale Fugen in jeder Schicht versetzt) kann man den Verbund durch Stäbe aus Bandeisen herstellen. Man spricht dann von bewährtem Mauerwerk. Um 1900 meldete die Firma Prüß ein Patent an, bei dem Eisen in Stoß- und Lagerfugen von Steinen eingelegt wurde und so ein Netz von 52 cm Maschenweite bildete. Die Fugen wurden vermörtelt. Die Tragfähigkeit wurde erhöht, Geschosshöhen bis 4,50 m wurden ermöglicht. Da die Geschosshöhen später deutlich geringer wurden, war die Bewehrung in Stoß- und Lagerfugen nicht mehr nötig und es blieb eine Bewehrung in den Lagerfugen. Die Bewehrung wird als Stabstahl zur Aufnahme von Biegemomenten horizontal in Rillen- oder Formsteine eingelegt und sorgfältig vermörtelt (Rostschutz!). Bei unbewehrten Mauern aus schwindendem Material kann es zu Rissbildung kommen, die Wand verliert ihren Gebrauchswert. Bewehrung in den Längsfugen kann auch dafür sorgen, dass statt eines breiten Risses mehrere feine, verteilte Haarrisse entstehen und so der Gebrauchswert erhalten bleibt. Auch eine Vertikalbewehrung in Steinen mit kleinen und großen Aussparungen ist möglich. Die DIN 1053-3 unterscheidet genaue Abmessungen, Mörtel und Betone, die zum Einsatz kommen dürfen.

Bögen, Gewölbe und Rundmauerwerk

Die DIN 1053-1 sagt, das Bögen und Gewölbe nach der Stützlinie aufzunehmen sind und Schub durch geeignete Maßnahmen aufzunehmen ist. Genauere Berechnungen sind nötig, wenn große Stützweiten ausgeführt werden oder wechselnde Last auftritt. Unter bestimmten Bedingungen darf das Stützlinienverfahren angewendet werden.

Über Wandöffnungen kann es zu einer Gewölbewirkung kommen. Das heißt, dass über der Öffnung ein dreieckiger Keil praktisch unbelastet ist und sich die Last unter einem Winkel von 60° nach links und rechts zu den Öffnungskanten abträgt.

Schlitze und Aussparungen

Unter Einhaltung bestimmter Grenzwerte dürfen Schlitze und Aussparungen ohne Berücksichtigung der Bemessung des Mauerwerks ausgeführt werden. Ebenfalls ohne Nachweis zulässig ist eine vertikaler Schlitz, wenn u.a. die Querschnittsschwächung bezogen auf 1 m Wandlänge nicht mehr als 6 % beträgt. Restwanddicken und Abstände zwischen den Aussparungen müssen beachtet werden und sind bei der Bemessung des Mauerwerks zu berücksichtigen.



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