Mauerwerk aus Kalksandstein - 2. Baustoffe -

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1 Mauerwerk aus Kalksandstein - 2. Baustoffe - Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner Dipl.-Ing. Simon Glowienka Dipl.-Ing. Thomas Kranzler Februar 2006 Begleitunterlagen: Fachbuch Kalksandstein. Planung, Konstruktion, Ausführung (PKA), 4. Auflage Fachbuch Kalksandstein. Die Maurerfibel, 7. Auflage

2 Urheberrecht / Copyright Alle Angaben nach bestem Wissen und Gewissen, jedoch ohne Gewähr. Nachdruck auch auszugsweise nur mit schriftlicher Genehmigung. Bundesverband Kalksandsteinindustrie ev Stand: Februar 2006 Quellen / Begleitunterlagen: Fachbuch Kalksandstein. Planung, Konstruktion, Ausführung (PKA), 4. Auflage Kapitel 1: Kalksandstein (Autor: Dr. Kasten) Kapitel 8: Putze und Mörtel für KS-Mauerwerk (Autor: Prof. Dr. Metzemacher) Fachbuch Kalksandstein. Die Maurerfibel, 7. Auflage (Autor: Rich) / KS / 2

3 Kapitel 2: Baustoffe Baustoffeigenschaften von Kalkstein und Kalksandstein Herstellung spezifische Eigenschaften von Mauerwerk aus Kalksandstein Bezeichnung von Mauersteinen nach DIN V 106 Kalksandsteinarten nach DIN V 106 Steinarten und Größen Formsteine Mörtel für Mauerwerk aus Kalksandstein / KS / 3

4 Baustoffeigenschaften von Kalkstein und Kalksandstein Abgrenzung: Kalkstein ist ein natürlicher Baustoff bestehend aus Calciumcarbonat (CaCO 3 ) Kalksandstein ist ein künstlicher Baustoff aus natürlichen Ausgangsstoffen: Kalksandstein = Kalk + Sand + Wasser (+Dampfdruck) Vorteile des Kalksandstein gegenüber dem Kalkstein: hohe Dauerhaftigkeit (Wetterbeständigkeit) hohe Passgenauigkeit hohe Festigkeit günstiger Materialpreis / KS / 4

5 Kalksandstein Reaktionsablauf bei der Dampfhärtung 200 C 1. SiO 2 + H 2 O SiO 2 (kristallin) (gelöst) Sand Wasser gelöste Kieselsäure 200 C 2. Ca(OH 2 ) + H 2 O Ca(OH) 2 (kristallin) (gelöst) Calciumhydroxid Wasser gelöstes Calciumhydroxid 200 C 3. Ca(OH) 2 + Si 2 O [(CaO) x (SiO 2 ) y (H 2 O) z ] (gelöst) (gelöst) (kristallin, dauerhaft) gelöstes Kalkhydrat gelöste Kieselsäure Calcium-Silikat-Hydrat (CSH) Alle 3 Reaktionsschritte verlaufen parallel und ineinander greifend ab. ( stark vereinfacht!) / KS / 5

6 CSH-Phasen sind das Bindemittel in Kalksandsteinen. Der Vorgang ist der Natur entliehen. In der Natur kommen auch natürliche CSH-Phasen vor ( Minerale). Die heiße Wasserdampfatmosphäre (ca. 200 C) löst Kieselsäure an der Kornoberfläche an. Die Kieselsäure bildet mit dem Kalkhydrat kristalline Bindemittelphasen die CSH-Phasen. Diese wachsen auf die Sandkörner auf und verzahnen diese fest miteinander. Es entsteht ein festes, dauerhaftes Gefüge der Kalksandstein. Sandkorn CSH-Phasen / KS / 6 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

7 Rohstoffe und Herstellung von Mauermörteln Quarzsand SiO 2 Kalk Ca(OH) 2 Zement C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF,... Wasser H 2 O Zusatzmittel Zusatzstoffe Mischen des Mauermörtels Erstarren und Erhärten des Mauermörtels Mauermörtel dienen dem kraftschlüssigen Verbund zwischen den Mauersteinen / KS / 7

8 Bild: VDZ Zur Mörtelerhärtung Zementhydratation und Gefügeentwicklung (schematisch) [Quelle: VDZ, Zement Taschenbuch 2002] / KS / 8

9 Bild: VDZ Zur Mörtelerhärtung ESEM-Aufnahme von Zementstein nach 28 Tagen Hydratation Sichtbar ist das dichte CSH-Gefüge und bankige Calciumhydroxidkristalle [Quelle: VDZ, Zement Taschenbuch 2002] / KS / 9

10 Herstellung Übersicht / KS / 10 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

11 Herstellung Lagerung Kalk und Sand aus heimischen Abbaustätten werden in Silos gelagert / KS / 11 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

12 Herstellung Mischung Mischer Kalk und Sand werden im gewichtsbezogenen Mischungsverhältnis 1 : 12 intensiv gemischt / KS / 12 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

13 Herstellung Leitung in Reaktoren Elevator Die Mischung wird über Förderanlagen (Elevatoren) in Reaktoren geleitet / KS / 13 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

14 Herstellung Ablöschen zu Branntkalk In Reaktoren löscht der Branntkalk unter Wasserzugabe zu Kalkhydrat ab / KS / 14 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

15 Herstellung Nachmischer Im Nachmischer wird das Mischgut auf Pressfeuchte gebracht. Nachmischer / KS / 15 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

16 Herstellung Formen Die Steinrohlinge werden in vollautomatischen Pressen geformt. Steinpressen / KS / 16 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

17 Herstellung Stapeln Die Steinrohlinge werden auf Härtewagen gestapelt / KS / 17 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

18 Herstellung Härten In Dampf-Härtekesseln werden die Steinrohlinge energieschonend bei ca. 200 C und unter Wasserdampfdruck je nach Steinformat 4 bis 8 Stunden gehärtet. Dampf-Härtekessel / KS / 18 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

19 Herstellung Gebrauchsfertigkeit Nach Härtung und Abkühlung sind die Steine sofort gebrauchsfertig. Eine werkseitige Vorlagerung ist nicht erforderlich / KS / 19 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.1 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.1

20 spezifische Eigenschaften von Mauerwerk aus Kalksandstein hohe Festigkeit schlanke Wände möglich hoher Brandwiderstand nicht brennbar (Baustoffklasse A1) hohe Rohdichte guter Schallschutz hohe Wärmespeicherfähigkeit (Hitzeschutz) kombiniert mit außenliegender flexibel einstellbarer Wärmeschutz (U-Wert) Wärmedämmung Verarbeitung mit Dünnbettmörtel hohe Baugeschwindigkeit hohe Maßhaltigkeit geeignet für dünnlagige Putze / KS / 20

21 Bezeichnung von Mauersteinen nach DIN V 106 Wegen der möglichen Mehrdeutigkeit ist ab 4 DF zusätzlich die Wanddicke anzugeben! / KS / 21 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.5

22 Kalksandstein nach DIN V 106 Alle wesentlichen Eigenschaften sind in DIN V 106 geregelt. Unterscheidungskriterien: Steindruckfestigkeitsklasse (SFK) Rohdichteklasse (RDK) Vollstein oder Lochstein (Lochanteil > 15 % der Lagerfläche) Schichthöhe Steinhöhe Normal- oder Planstein Stoßfugenausbildung (z. B. mit Nut-Feder-System) Kantenausbildung (Fase) Frostwiderstand (KS-Vormauersteine / KS-Verblender) Für jeden Anwendungsfall stehen passende KS-Produkte zur Verfügung / KS / 22

23 Steinarten Beispiele Steinart Format (Länge x Breite x Höhe) Kurzbezeichnung KS-Vollstein 2 DF (240 x 115 x 113) DIN V 106 KS 12 1,8 2 DF KS-Lochstein 3 DF (240 x 175 x 113) DIN V 106 KS L 12 1,4 3 DF KS-Planstein 8 DF (248 x 240 x 248) DIN V 106 KS L-R P 12 1,4 8 DF (240) KS-Fasenstein 9 DF (373 x 175 x 248) DIN V 106 KS F-R 12 1,8 373 x 175 x 248 Aufstandsbreite 161 KS XL-Rasterelement 1) 498 x 150 x 498 DIN V 106 KS XL-RE 20 2,0 498 x 150 x 498 KS XL-Planelement 2) 998 x 200 x 623 DIN V 106 KS XL-PE 20 2,0 998 x 200 x 623 KS-Verblender NF (240 x 71 x 113) DIN V 106 KS Vb 20 2,0 NF 1) Im Markt bekannt z.b. als KS-Quadro. 2) Im Markt bekannt z.b. als KS Plus / KS / 23 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

24 Steinarten kleinformatige KS-Steine Vollsteine (KS), Lochsteine (KS L), Vormauersteine (KS Vm) und Verblender (KS Vb) Höhe: 52 mm, 71 mm, 113 mm für die Handvermauerung mit Stoßfugenvermörtelung für Normalmörtel (12 mm Lagerfuge) KS-Verblender werden mit glatter und strukturierter Oberfläche (bruchrau / bossiert) angeboten. Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 24 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

25 Steinarten KS-R-Blocksteine (KS-R) Vollsteine (KS-R), Lochsteine (KS L-R) Höhe: 238 mm mit Nut-Feder-System i.d R. ohne Stoßfugenvermörtelung bei Steingewicht 25 kg: für die Handvermauerung geeignet Beispiele: 4DF (115) 6DF (175) 8DF (115) 12DF (175) > 25 kg: Versetzgeräte sind einzusetzen für Normalmörtel (12 mm Lagerfuge) Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 25 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

26 Steinarten KS-R-Plansteine (KS-R P) Vollsteine (KS-R P), Lochsteine (KS L-R P) Höhe: 123 mm, 248 mm geringere Grenzabmaße (Maßtoleranzen) in der Höhe h ±1 mm mit Nut-Feder-System i.d R. ohne Stoßfugenvermörtelung bei Steingewicht 25 kg: für die Handvermauerung geeignet > 25 kg: Versetzgeräte sind einzusetzen für Dünnbettmörtel (2 mm Lagerfuge) Beispiele: 4DF (240) 4DF (115) 8DF (115) 12DF (175) Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 26 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

27 Steinarten KS XL-Rasterelemente (KS XL-RE) Höhe: 498 mm, 623 mm Dicke: 115, 150, 175, 200, 240, 300, 365 mm 100 mm für nicht tragende Wände geringere Grenzabmaße (Maßtoleranzen) in der Höhe h ±1 mm mit Nut-Feder-System i.d R. ohne Stoßfugenvermörtelung Versetzgeräte sind einzusetzen für Dünnbettmörtel Baukastenprinzip (Regelformat, Ergänzungsformate) Pass-Steine werden ggf. auf der Baustelle hergestellt Regelformat 1/1 Ergänzungsformate 3/4 1/2 Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 27 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

28 Steinarten KS XL-Planelemente (KS XL-PE) Höhe: 498 mm, 623 mm Dicke: 115, 150, 175, 200, 214, 240, 265, 300, 365 mm 100 mm für nicht tragende Wände geringere Grenzabmaße (Maßtoleranzen) in der Höhe h ±1 mm mit Nut-Feder-System i.d R. ohne Stoßfugenvermörtelung Versetzgeräte sind einzusetzen für Dünnbettmörtel Lieferung als Bausatz (Regelformat, Pass-Steine) Verlegeplan Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 28 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

29 Steinarten KS-Fasensteine (KS F) Plansteine mit umlaufender Fase (ca. 7 mm) Höhe: 123 mm, 248 mm geringere Grenzabmaße (Maßtoleranzen) in der Höhe h ±1 mm mit Nut-Feder-System i.d.r. mit Stoßfugenvermörtelung für die Handvermauerung für Dünnbettmörtel (2 mm Lagerfuge) Standardformat Endstein Wanddicke d = 115, 175, 240 mm Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 29 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.3

30 Formsteine: KS-U-Schalen Einsatz als verlorene Schalung für Beispiel: Ringbalken Stürze Stützen für gemauerte Schlitze Regional können die Wandungsdicken der KS-U-Schalen unterschiedlich sein. Dadurch verändern sich u.u. die lichten Innenmaße. Wanddicken d = 115 1), 150, 175, 200, 240, 300, 365 mm 1) Als Bewehrung sind korrosionsgeschützte Stähle einzusetzen. Die regionalen Lieferprogramme sind zu beachten / KS / 30 Fachbuch PKA, Kapitel 1: Dr. Kasten: Kalksandsteine nach DIN V 106, Abschnitt 1.2 Fachbuch Maurerfibel, Rich: Abschnitt 2.4

31 Mörtel für Mauerwerk aus Kalksandstein Mörteltypen: Mauermörtel, Putzmörtel, Fugenmörtel etc. Mörtelzusammensetzung: Art der Erhärtung Bindemittel Nicht hydraulisch Bindemittel Hydraulisch physikalisch Lehmmörtel physikalisch-chemisch Gipsmörtel, Anhydritmörtel, Luftkalkmörtel Kalkmörtel, Kalkzementmörtel, Zementmörtel / KS / 31 Fachbuch PKA, Kapitel 8: Prof. Dr. Metzemacher: Putze und Mörtel für KS-Mauerwerk

32 Mörtel für Mauerwerk aus Kalksandstein Mörtelarten: Dünnbettmörtel (DM); Lagerfugendicke im fertigen Mauerwerk ca. 2 mm Normalmörtel (NM); Lagerfugendicke im fertigen Mauerwerk ca. 12 mm Mörtelgruppen: nach Festigkeitsklassen Mörtel für normale Anforderungen (verschiedene Bindemittel möglich) NM II, NM IIa Zementmörtel mit hoher Festigkeit für besondere Anforderungen NM III, NM IIIa, DM / KS / 32 Fachbuch PKA, Kapitel 8: Prof. Dr. Metzemacher: Putze und Mörtel für KS-Mauerwerk