Handbuch Historisches Mauerwerk

Handbuch Historisches Mauerwerk

Josef Maier Handbuch Historisches Mauerwerk Untersuchungsmethoden und Instandsetzungsverfahren 2. Aufl. 2012

Dr. Josef Maier Erlangen Deutschland ISBN 978-3-642-25467-3 DOI 10.1007/978-3-642-25468-0 ISBN 978-3-642-25468-0 (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2002, 2012 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandentwurf: WMXDesign GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media www.springer-vieweg.de

Vorwort zur 2. Auflage Zehn Jahre sind vergangen, seit das Handbuch Historisches Mauerwerk erschienen ist. Das Baugeschehen hat sich in der Tat seit damals immer mehr vom Neubau weg hin zur Instandsetzung von Altbauten entwickelt. In den Jahren 2001 bis 2008 wurden nach einer Erhebung des Statistischen Bundesamtes nur 3 % der Wohnungen in Wohngebäuden errichtet, ca. 80 % wurden vor 1990 gebaut und sind daher Altbauten. Dennoch betreten die meisten Fachkollegen bei der Mauerwerksinstandsetzung eine terra inkognita, denn es wurden und werden damals wie heute alle Fachkräfte am Bau hauptsächlich zur Errichtung neuer Gebäude ausgebildet. Das Wissen um das Reparieren und Wiederherstellen oder um das erforderliche Wärme- und Schalldämmen alten Mauerwerks dagegen stellt immer noch eine oft ungeliebte Randerscheinung der Architekten- bzw. der Maurerausbildung dar. Jedoch die Technischen Universitäten Karlsruhe, Aachen und Dresden, um nur die drei wichtigsten zu nennen, sowie einige Fachhochschulen haben seit etwa 10 Jahren die Mauerwerksinstandsetzung in ihrer Bedeutung für das Baugeschehen erkannt und forschen seither erfolgreich am Mauerwerk im Bestand. Große Fortschritte bei der Mauerwerksinstandsetung haben seit 1985 die Tragwerksplaner z. B. im Sonderforschungsbereich 315 Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke Baugefüge, Konstruktionen, Werkstoffe an der TU Karlsruhe gemacht. Inzwischen sind auch baukonstruktive und bauphysikalische Forschungen sehr erfolgreich beim Fraunhofer Institut für Bauforschung in Stuttgart durchgeführt worden. Seit 1976 erscheint der Mauerwerk-Kalender beim Verlag Ernst & Sohn in Berlin, der sich seit den 1990er Jahren intensiv mit Fragen der Mauerwerksinstandsetzung beschäftigt. Ebenso befasste sich seit 2001 die Fachzeitschrift Mauerwerk mit der Problematik des alten Mauerwerks. Inzwischen haben sich zudem eine Vielzahl von privaten Fortbildungseinrichtungen diesem Thema gewidmet. So wurde seit den 1980-er Jahren an den Handwerkskammern der Maurermeister zum Restaurator im Maurerhandwerk fortgebildet, an den Architektenkammern wurden den Mitgliedern immer wieder Seminare zum Thema Instandsetzung von Mauerwerk angeboten und vor allem die Wissenschaftlich-technische Arbeitsgemeinschaft WTA in München hat sich in ihren Merkblättern u. a. der Mauerwerkssanierung verschrieben. Auch die Werkstätten der Denkmalämter haben sich dem Thema durchaus erfolgreich angenommen. Darüber hinaus entstand eine Fülle von Beiträgen zum Mauerwerk im Bestand in Zeitschriften wie Bauhandwerk, Bausanierung, etc. V

VI Vorwort zur 2. Auflage Ein besonders Gewicht wurde in der Forschung auf die Erkenntnis von Ursachen des Stein- und Mauerwerkzerfalls gelegt und daraus wurde ein vielfältiges Instrumentarium des Stein- und Mauerwerkerhalts abgeleitet. Es war die Stunde der Bauphysik gekommen. Die schier unüberschaubare Fülle dieses chemisch physikalisch begründeten Instandhaltungsszenarios hat die Praktiker jedoch oftmals vor unüberbrückbaren Verständnishürden stehen lassen. Es fehlte zumeist die Transformierung schwieriger wissenschaftlicher Zusammenhänge in die Erkenntniswelt der Praktiker. Die 2. Auflage dieses Lehrbuches soll nun die neuesten Erkenntnisse für den Praktiker zusammenstellen und erklären. Es ist in der Tat für den Architekten, Bauingenieur, Denkmalpfleger, Baubeamten in den Bauämtern, selbstverständlich auch für den Maurermeister, für Bauträger und für die Bauverwaltung und nicht zuletzt für den Eigentümer von alten Häusern geschrieben worden, die bislang eine anschauliche Beschreibung der heute möglichen und gängigen Methoden der Untersuchung und Instandsetzung von Mauerwerk vergebens gesucht haben. Auch für Studenten der Architektur und der Tragwerksplanung sollen hier Erkenntnisse vermittelt werden, die dazu beitragen, vermeidbare Fehler zu verhindern. Ziel ist nicht, allgemein gültige Normen zu entwickeln, da jedes alte Mauerwerk gleichsam ein Individuum darstellt, das ein differenziertes Eingehen auf seine Besonderheiten verlangt. Der Springer-Verlag hat versucht, das erkannte Desiderat mit dieser 2. Auflage des Fachbuchs auszugleichen. Dafür gebührt ihm großer Dank, speziell dem Senior Editor Engineering Thomas Lehnert. Erlangen im September 2011 Josef Maier

Inhalt 1 Einleitung 1 1.1 Denkmalschutz 5 2 Geschichte des Mauerwerks 9 2.1 Mauerwerk aus Natursteinen 9 2.1.1 Antikes Polygonalmauerwerk 10 2.1.2 Unechtes oder Kraggewölbe 11 2.1.3 Trockenmauerwerk 12 2.1.4 Findlingsmauerwerk 13 2.1.5 Antikes Bruchstein- und Quadermauerwerk 13 2.1.6 Mittelalterliches Natursteinmauerwerk 21 2.1.7 Neuzeitliches Natursteinmauerwerk 26 2.1.8 Dekor an Natursteinwänden 33 2.2 Backsteinmauerwerk 37 2.2.1 Mittelalterliche Mauerverbände 42 2.2.2 Mittelalterliche Backsteinformate 44 2.2.3 Mauerverbände in der frühen Neuzeit 44 2.2.4 Neuzeitliche Backsteinformate 44 2.2.5 Dekor an Backsteinwänden 46 2.2.6 Industriell gefertigte Mauerziegel 51 2.2.7 Moderne Mauerverbände und -formate 52 2.3 Historischer Feuchteschutz 54 2.4 Lehmmauerwerk 58 2.4.1 Lehmpisémauerwerk 58 2.4.2 Lehmwände 59 2.4.3 Fachwerkwände 60 2.5 Fundierungen 62 3 Baustoffe 67 3.1 Natursteine 67 3.1.1 Gesteinsarten 69 3.1.2 Bautechnisch wichtige Natursteine 71 3.2 Keramische Baustoffe 82 3.2.1 Bestandteile der keramischen Baustoffe 82 3.2.2 Industriell gefertigte Mauerziegel 83 VII

VIII Inhalt 3.3 Mineralisch gebundene Baustoffe........................... 84 3.3.1 Betonwerk- und -Mauersteine........................ 84 3.3.2 Porenbetonsteine................................. 85 3.3.3 Kalksandsteine................................... 86 3.4 Historischer Mauermörtel................................. 87 3.4.1 Kalkmörtel...................................... 87 3.4.2 Zuschlagstoffe.................................... 94 3.4.3 Der Baustoff Gips................................. 98 3.4.4 Gipse im Mauerwerk............................... 100 4 Wasseraufnahme........................................... 101 4.1 Poren in mineralischen Baustoffen.......................... 101 4.2 Wege des Wassers in das Mauerwerk hinein.................. 103 4.2.1 Wasserandrang in flüssiger Form..................... 103 4.2.2 Wasserandrang in Form von Wasserdampf.............. 108 5 Schäden und typische Schadensbilder.......................... 117 5.1 Feuchteschäden......................................... 117 5.1.1 Schäden an Natursteinmauerwerk..................... 120 5.1.2 Schäden an mehrschaligen Mauerwerken............... 120 5.1.3 Schäden an Backsteinmauerwerk..................... 122 5.1.4 Allgemeine Schäden am Mauerwerk.................. 124 5.2 Salzschäden............................................ 125 5.3 Setzungsschäden und typische Rissverläufe................... 129 5.4 Thermische Spannungen.................................. 132 5.5 Schwindverhalten....................................... 133 5.6 Deformationen infolge externer Kräfte....................... 134 5.7 Fachwerk.............................................. 135 5.7.1 Schäden an Fachwerkwänden........................ 135 6 Mauerwerksdiagnostik...................................... 139 6.1 Orientierende Objektbesichtigung.......................... 139 6.2 Anamnese............................................. 145 6.3 Schadensdokumentation.................................. 146 6.4 Untersuchungen ohne wesentliche Eingriffe in die Gebäudesubstanz....................................... 150 6.4.1 Feuchtemessverfahren.............................. 150 6.4.2 Weitere Untersuchungen und Messverfahren............ 152 6.5 Entscheidung über das weitere zielgerichtete Vorgehen.......... 157 6.6 Erstellen von Planunterlagen.............................. 158 6.6.1 Fotogrammetrie................................... 163 6.7 Probenahme mit Eingriffen in die Gebäudesubstanz............ 164 6.7.1 Probenentnahme.................................. 166 6.7.2 Standsicherheit und Tragfähigkeit.................... 171 6.8 Schalldämmung........................................ 174 6.9 Brandschutz........................................... 174 6.9.1 Rettungswege.................................... 176

Inhalt IX 6.10 Blitzschutz............................................ 176 6.11 Wärmedämmung........................................ 177 6.11.1 Wärmedurchgangskoeffizient U...................... 177 6.12 Bewertung der Untersuchungsergebnisse..................... 179 6.13 Untersuchungskosten.................................... 182 7 Instandsetzungsmaßnahmen.................................. 183 7.1 Trockenlegung feuchten Mauerwerks........................ 183 7.1.1 Nachträgliche Horizontalabdichtung.................. 185 7.1.2 Nachträgliche Vertikalabdichtung..................... 205 7.1.3 Dränagen........................................ 213 7.1.4 Salzbekämpfung.................................. 215 7.2 Nachträgliches Wiederherstellen von Standsicherheit und Tragfähigkeit....................................... 221 7.2.1 Unterfangen nicht mehr tragfähigen Mauerwerks........ 222 7.2.2 Vernadeln....................................... 229 7.2.3 Vernadeln mit vorgespannten Stählen.................. 239 7.2.4 Injizieren, Verpressen.............................. 240 7.3 Neues Verfugen und Rissbehandlung........................ 242 8 Reinigung der Mauerwerksoberflächen........................ 247 8.1 Untersuchung der Oberfläche vor dem Reinigen............... 248 8.2 Unerwünschte, zu entfernende Beschichtungen................ 249 8.3 Vorgehensweise beim Reinigen............................ 251 8.3.1 Mechanische, trockene Verfahren..................... 253 8.3.2 Mechanische, nasse Verfahren....................... 253 8.3.3 Chemische Verfahren.............................. 254 8.3.4 Gefährdung der ausführenden Handwerker............. 256 8.4 Lärmschutz............................................ 257 8.5 Entsorgen von Schlämmen und Strahlgut..................... 258 8.6 Wichtige Regeln beim Reinigen von Mauerwerk............... 259 8.6.1 Wahl der Reinigungsmethode........................ 259 8.6.2 Abbeizen........................................ 259 8.6.3 Entsorgung...................................... 260 8.6.4 Qualitätskontrolle................................. 260 8.6.5 Handwerklich saubere Arbeit........................ 261 9 Konservieren............................................... 263 9.1 Konservierungsmittel.................................... 264 9.2 Durchführung von Konservierungsmaßnahmen................ 266 9.2.1 Kieselsäureethylester und ihre Anwendung............. 267 9.2.2 Hydrophobierungsmittel und ihre Anwendung........... 268 9.2.3 Der Lotoseffekt................................... 269 10 Flankierende Maßnahmen................................... 271 10.1 Baukonstruktive Verbesserungen........................... 271 10.1.1 Steinergänzung................................... 271

X Inhalt 10.2 Sanierputz............................................ 275 10.2.1 Wie funktionieren Sanierputze?.................... 275 10.2.2 Voruntersuchung................................ 276 10.2.3 Erforderliche Arbeitsgänge........................ 278 10.3 Wärmedämmende Maßnahmen........................... 282 10.3.1 Schäden durch Kondensat......................... 282 10.3.2 Wärmedämmung................................ 282 10.4 Putze................................................ 301 10.5 Beschichtungen........................................ 307 10.6 Biologische Korrosion.................................. 311 10.6.1 Algenbefall.................................... 313 10.6.2 Schimmelpilzbefall.............................. 315 10.6.3 Beseitigung des Schimmelbefalls................... 319 Literaturverzeichnis........................................... 323 Abbildungsverzeichnis......................................... 333 Sachregister.................................................. 347