Beuth Hochschule für Technik Berlin

Transkript

1 Seite 1 Mauerwerk Mauerwerk ist eine Baukonstruktion, die aus Mauersteinen mit Mörtel besteht und mit einem Putz versehen werden kann. Die Bauweise ist bereits sehr alt und wird noch immer weltweit in unterschiedlichen Formen angewendet. Durch das Mauern im Verband und den Einsatz von Mörtel in den Lager- und Stoßfugen erhält Mauerwerk seine Festigkeit und Stabilität. Die Festigkeit des Mauerwerks setzt sich zusammen aus der Festigkeit des Mauersteins (Steinfestigkeitsklasse) und der Festigkeit des Mörtels (Mörtelgruppe). Die Stabilität wird durch den Verband und das Einbinden von Querwänden und Geschossdecken erreicht. Bauwerke aus Mauerwerk Häuser, Kirchen, Burgen und Schlösser, Türme, Brücken, Aquädukte, Kanalisation, Schornsteine Wände, Pfeiler, Geschossdecken (Preußische Kappen), Stahlsteindecken (Kaiserdecke) Fundamente Maßordnung Im Mauerwerksbau ist traditionell eine Maßordnung üblich, die sich an einer 12,5 cm Ordnung ausrichtet und sich aus Stein- und Fugenmaßen ergibt. Baurichtmaß Grundlage der Baumaße 12,5 cm = 1/8 m Nennmaß Maße der Bauteile in der Bauzeichnung Außenmaß Richtmaß 1 cm Öffnungsmaß Richtmaß + 1 cm Fugenmaß Lagerfuge Stoßfuge Dünnbettfuge 1,2 cm 1,0 cm 0,2 cm

2 Seite 2 Steinformate Die Mauersteine unterscheiden sich in ihrer Größe und in der Form der Lochungen. Es gibt das Normalformat (NF) und das Dünnformat (DF), dessen Vielfaches als Maß für die Steingröße verwendet wird. 36,0 24,0 24,0 24,0 30,0 7,1 5,2 11,3 11,3 23,8 11,5 11,5 17,5 24,0 24,0 NF DF 3 DF 5 DF 12 DF Tragverhalten Das Tragverhalten einer Mauerwerkskonstruktion setzt sich aus dem Verhalten der Steine und des Mörtels zusammen. Bei unbehinderter Querdehnung würde sich der Mörtel stärker verformen als der Stein; durch die Behinderung entstehen im Stein Zugspannungen quer zur Belastungsrichtung. Der Mörtel erhält Druckspannungen in alle Richtungen. Verband Durch das Mauern im Verband wird die Festigkeit der Gesamtkonstruktion erreicht. Die Steine werden so zusammengefügt und verzahnt, dass eine gleichmäßige Spannungsverteilung erfolgt. Dazu müssen die Stoß- und Längsfugen übereinanderliegender Schichten versetzt sein. Für das Überbindemaß ü gilt ü 0,4 h 4,5 cm.

3 Seite 3 Die Verbände bestehen aus unterschiedlichen Schichten, die Läuferschicht, Binderschicht, Rollschicht und Grenadierschicht heißen. Die häufigsten Verbände sind Läuferverband, Blockverband und Kreuzverband. Es gibt jedoch noch eine große Anzahl weiterer Zierund Sichtmauerwerksverbände

4 Seite 4 Fugen Die Fugen sind neben der Standsicherheit auch für den Wärme-, Schall- und Brandschutz maßgebend. Bei Außenwänden sind die Fugen zum Schutz vor Schlagregen sorgfältig auszuführen. Lager- und Längsfugen sind stets vollfugig zu vermauern. Die Ausbildung der Stoßfugen ist von der Steinart abhängig. Sie können vollfugig, teilfugig mit Mörteltasche oder unvermörtelt mit Verzahnung hergestellt werden. Anschluss von Querwänden Der Anschluss von Querwänden kann über unterschiedliche Verzahnungen oder mit einem Stumpfstoß hergestellt werden. Beim Stumpfstoß ist der zug- und druckfeste Anschluss mit Hilfe von Formteilen oder Bewehrungsstahl sicherzustellen. Wandkonstruktionen Typische Wandkonstruktionen sind Innenwände, Außenwände und Kellerwände. Als tragende und aussteifende Wände müssen sie die Anforderungen an die Standsicherheit erfüllen. Innenwände: Schallschutz, Brandschutz Außenwände: Wärmeschutz, Schlagregen Kellerwände: Erddruck, Feuchtigkeit

5 Seite 5 Bemessung von Mauerwerk Die Bemessung von Mauerwerk erfolgt über die Einhaltung von zulässigen Druckspannungen, die abhängig von der Steinfestigkeitsklasse und der Mörtelgruppe sind.

6 Seite 6 Mauersteine Die Steine für Mauerwerk können aus verschiedenen Materialien bestehen. Ziegel 45 % Marktanteil Poroton, Wienerberger Kalksandstein 35 % Porenbeton 15 % Hebel, Ytong Leichtbeton 5 % Liapor, KLB Die Steine werden in unterschiedlichen Handelsformen, Rohdichteklassen und Festigkeitsklassen hergestellt.

7 Seite 7 Mauerziegel Ziegel werden aus Ton oder Lehm hergestellt, indem die Rohstoffe abgebaut, zerkleinert und gemischt werden. Die Rohmasse wird in einer Strangpresse geformt und bei ca. 80 C getrocknet. Anschließend wird die Grobkeramik in einem über 100 m langen Tunnelofen bei Temperaturen von 900 bis 1300 C gebrannt. Es gibt eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Abkühlzone; die Brenndauer liegt zwischen Stunden und Tagen. Die Brenntemperatur und die Stoffzusammensetzung bestimmen die Eigenschaften der Keramik. Der Scherben unterscheidet sicht in Dichte, Porosität, Festigkeit und Wasseraufnahme. Oberhalb der Sintergrenze (zwischen 1000 und 1500 C) entsteht eine glasartige Struktur, da einzelne Phasen zu schmelzen beginnen. Mauerwerk gehört zur Gruppe der Grobkeramik. Es wird eine große Anzahl von Produkten hergestellt: Mauerziegel in verschiedenen Festigkeiten und Formen, Klinker, Hochlochziegel, Riemchen Formziegel, z.b. U-Schalen, L-Steine, Dachziegel, Deckenziegel Sonstige Keramik, z.b. Rohre, Steinzeug etc.

8 Seite 8 Kalksandstein Kalksandstein besteht aus gemahlenem Branntkalk (CaO), Sand und Wasser, die miteinander vermischt und zwischengelagert werden, wobei der Kalk zu Kalkhydraten ablöscht. Das Gemisch wird in Pressen zu Rohlingen geformt, die dann in Autoklaven unter Dampfdruck bei ca. 16 bar und Temperaturen von 160 bis 220 C in 4 bis 8 Stunden erhärten. Es findet eine dauerhafte Verkittung der Sandkörner statt. Die Produktpalette besteht aus: Steine, Blocksteine, Plansteine, Bauplatten, Planelemente Formsteine, U-Schalen, Flachstürze

9 Seite 9

10 Seite 10 Porenbeton Porenbeton besteht aus sehr fein gemahlenem Quarzsand, Bindemittel, Treibmittel und Wasser; weiterhin kann Flugasche zugefügt werden. Als Bindemittel wird Brandkalk und/oder Zement verwendet. Als Treibmittel zur Porenbildung wird Aluminium in Pulver- oder Pastenform zugegeben. Die Grundstoffe werden dosiert, gemischt und in Gießformen gefüllt, wo das Wasser den Kalk löscht. Das Aluminium reagiert mit der alkalischen Flüssigkeit unter Freisetzung von gasförmigem Wasserstoff, der Kugelporen mit Durchmessern von ca. 0,5 bis 1,5 mm bildet und die Form ausfüllt. Der Rohblock wird nach dem Ausschalen mit Stahldrähten geschnitten und in Autoklaven bei ca. 190 C in 6 bis 12 Stunden gehärtet.

11 Seite 11 Als Produkte werden angeboten: Blocksteine, Plansteine, Bauplatten, Planbauplatten Bewehrte Porenbeton-Bauteile, z.b. Dach- und Deckenplatten, Wandplatten und Wandtafeln, Fertigteilstürze Betonstein Aus Beton und Leichtbeton werden Vollsteine, Blocksteine, Hohlblocksteine und Wandbauplatten hergestellt. Weiterhin gibt es Formstücke und Mantelrohre für Schornsteine, Dachsteine aus Beton, Betonwerksteine und Rohre aus Beton.

12 Seite 12 Mörtel Mauermörtel ist ein Gemisch aus Bindemittel, Wasser und Gesteinskörnungen bis 4 mm Größtkorn. Zusatzstoffe und Zusatzmittel können wie bei Beton zugesetzt werden. Baustellenmörtel wird auf der Baustelle nach Raumteilen gemischt. Wasser wird bis zur gewünschten Konsistenz zugegeben. Werkmörtel wird im Werk genau dosiert hergestellt. Er kann als Trockenmörtel oder Frischmörtel angeliefert werden. Bei großen Mengen kann Mehrkammer- Silomörtel verwendet werden. Als Bindemittel für Mauermörtel kommen Baukalke, Zement sowie Putz- und Mauerbinder (PM) in Betracht. Es wird zwischen Normalmörtel, Leichtmörtel und Dünnbettmörtel unterschieden. Normalmörtel (NM) sind Mörtel mit Gesteinskörnungen mit dichtem Gefüge und einer Trockenrohdichte ab 1,5 kg/dm³. Sie werden in je nach Festigkeit in die Mörtelgruppen I, II, IIa, III und IIIa eingeteilt. Leichtmörtel (LM) hat eine Trockenrohdichte unter 1,5 kg/dm³. Er wird mit Gesteinskörnungen mit porigem Gefüge hergestellt und nach der Wärmeleitfähigkeit in die Gruppen LM 21 und LM 36 eingeteilt. Dünnbettmörtel (DM) sind Zementmörtel mit Sand bis 1 mm Korngröße. Sie gehören wegen ihrer hohen Druckfestigkeit zur Mörtelgruppe III. Mörtelgruppe I darf nur für Gebäude bis zu zwei Vollgeschosse mit Wanddicken von mindestens 24 cm verwendet werden. Nicht zulässig für Kellermauerwerk, Gewölbe, Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk. Keine Anforderung an die Druckfestigkeit. Keine Einschränkung für Mörtelgruppe II und IIa. Druckfestigkeit mindestens 2,5 N/mm² für MG II und 5,0 N/mm² für MG IIa. Mörtelgruppe III und IIIa darf nicht für Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk verwendet werden. Druckfestigkeit mindestens 10 N/mm² für MG III und 20 N/mm² für MG IIIa. Bei Dünnbettmörtel darf das Wasser nicht zu schnell entzogen werden; die Steine sollten vorgenässt werden.

13 Seite 13 Baukalk Baukalk wird durch Brennen aus Kalkstein oder Kalkmergel durch Brennen bei Temperaturen zwischen 1000 und 1200 C unterhalb der Sintergrenze hergestellt. Aus Kalkstein entsteht Luftkalk, aus Kalkmergel hydraulischer Kalk. Brennen, Löschen und Erhärten werden als Kalkkreislauf bezeichnet. Luftkalk erhärtet an der Luft. Zu den Luftkalken gehören Weißkalk und Dolomitkalk. Hydraulischer Kalk enthält Bestandteile, die durch Reaktion mit Wasser zementähnlich, also auch unter Wasser, erhärten. Brennen CaCO 3 = CaO + CO 2 Kalkstein = Gebrannter Kalk + Kohlendioxid Löschen CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 Gebrannter Kalk + Wasser = Gelöschter Kalk (Kalziumhydroxid, Kalkhydrat) Erhärten Ca(OH) 2 + H 2 O + CO 2 = CaCO H 2 O Gelöschter Kalk + Wasser + Kohlensäure = Erhärteter Kalk + Baufeuchtigkeit Baukalk wird als Bindemittel für Mauermörtel und Putzmörtel sowie zur Herstellung von Kalksandstein verwendet. Außerdem wird Kalk im Grund- und Straßenbau zur Bodenverfestigung eingesetzt. Putz Putzmörtel wird zur Herstellung von Putz auf Wänden und Decken verwendet. Es gibt viele Bezeichnungsweisen, die von der Putzart, dem Untergrund, der Lagenanzahl, dem verwendeten Mörtel und der Putzweise abhängig sind. Die Putze werden je nach Zusammensetzung in die Mörtelgruppen P I bis P V eingeteilt. Außenwandputz, Innenwandputz Einlagiger Putz, zweilagiger Putz, mehrlagiger Putz Unterputz, Oberputz, Außenputz Kellenputz, Spritzputz Hauptaufgabe des Putzes ist der Schutz des Mauerwerks vor direkten Witterungseinflüssen (außen) und die Regulierung der Luftfeuchtigkeit (innen). Der Mörtel soll elastisch und weich sein, damit es bei Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen nicht zu Putzrissen kommt. Wichtig ist eine gute Haftung auf dem Putzgrund bzw. der Putzlagen untereinander; die Mörtelfestigkeit der einzelnen Lagen soll vom Putzgrund nach außen hin abnehmen. Außenputze müssen witterungsbeständig sein und können wasserabweisend ausgeführt werden. Sockelputze dürfen nur eine geringe Wasseraufnahmefähigkeit besitzen und frostbeständig sein. Innenputze müssen eine gute Wasserdampfdurchlässigkeit und eine gutes kapillares Saugvermögen haben. Leichtputze haben eine Trockenrohdichte zwischen 0,6 und 1,3 kg/dm³. Sie werden für leichtes Mauerwerk wie Porenbeton- oder Leichtbetonmauerwerk verwendet. Kunstharzputze sind Beschichtungen mit putzartigem Aussehen und bestehen aus organischen Bindemitteln mit mineralischen oder organischen Zuschlägen. Sie werden häufig als dünne Streich- oder Spachtelputze ausgeführt, insbesondere bei Wärmedämm-Verbund-Systemen. Wärmedämmputze haben eine Trockenrohdichte zwischen 0,15 und 0,6 kg/dm³ und werden zur Wärmedämmung von Mauerwerk verwendet.

14 Seite 14 Baugips Gips ist ein nichthydraulisches Bindemittel, das nur an der Luft erhärtet. Gips wird verwendet für Stuck, Innenputze, Estrich und zur Herstellung von Gipskartonplatten sowie Gipsfaserplatten (Fermazell). Als Rohstoff wird natürlicher Gipsstein oder REA-Gips aus Rauchgas- Entschwefelungs-Anlagen verwendet, der zu Baugipsen weiterverarbeitet wird. Der fein gemahlene Rohstoff CaSO 4 2 H 2 O wird durch brennen entwässert, wodurch das Halbhydrat CaSO 4 1/2 H 2 O bzw. bei höheren Brenntemperaturen das Anhydrit CaSO 4 entsteht.

15 Seite 15 Beim Anmachen wird Gips langsam und gleichmäßig in Wasser eingestreut. Das Erhärten erfolgt ziemlich schnell durch Wiederaufnahme des beim Brennen ausgetriebenen Kristallwassers; es entseht wieder Gipsstein CaSO 4 2 H 2 O, der zu 21 Gew.% aus chemisch gebundenem Kristallwasser besteht. Das Überschusswasser verdunstet und hinterlässt einen Porenraum von bis zu 50 Vol.%. Beim Abbinden vergrößert Gips sein Volumen um ca. 1 %. Gipsputz ist ein atmungsaktiver und feuchtigkeitsregulierender Baustoff, dessen Ausgleichsfeuchte bei 1 % liegt. Gipsbaustoffe haben eine hohe Feuerschutzwirkung, da das gebundene Kristallwasser im Brandfall frei wird und die Baukonstruktionen durch einen Wasserdampfschleier schützt. Stuckgips besteht aus Halbhydrat und erhärtet schnell. Er wird für die Herstellung von Gipskartonplatten, für Stuckarbeiten und für Innenputze wie Gipsputz oder Kalkgipsputz verwendet. Putzgips enthält höhere Anteile von Anhydrit und bleibt damit länger verarbeitbar. Der Widerstand gegen mechanische Beanspruchung steigt. Gipskartonplatten bestehen aus einem Gipskern, der mit einem fest haftendem Karton ummantelt ist. Im Innenausbau bzw. Trockenbau werden verschiedene Arten verwendet. Gipskarton-Bauplatten B (GKB) für Wand- und Deckenbekleidung auf einer Unterkonstruktion in Dicken ab 12,5 mm. Gipskarton-Bauplatten F (GKF) als Feuerschutzplatten für Bauteile, an die Anforderungen an den Brandschutz gestellt werden. Imprägnierte Gipskarton-Bauplatten (GKBI oder GKFI) mit einer wasserabweisenden Imprägnierung für den Einsatz in Feuchträumen. Gipsfaserplatten enthalten Zellulosefasern aus Altpapier, was zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften führt. Sie werden auch zur Herstellung von Trockenestrichen verwendet. Anhydrit Anhydrit ist ein wasserfreier Gips CaSO 4, der mit einem Anreger als natürliches oder synthetisches Bindemittel eingesetzt wird. Es wird häufig als Estrich verwendet, da es eine sehr hohe Raumbeständigkeit bei Feuchtigkeits- und Temperaturänderungen besitzt und sich als Fließestrich gut verarbeiten lässt. Als Innenputz hat Anhydrit eine hohe Stoß- und Abriebfestigkeit und eignet sich für den Einsatz in Treppenhäusern, Schulen und sonstigen hoch beanspruchten Oberflächen.