Mauerwerk

Mauerwerk ist das Handwerk des Bauens von Bauwerken aus Stein , Ziegel , Beton oder ähnlichen Materialien , einschließlich Mörtelputz . Die einzelnen Elemente werden oft mit Mörtel verlegt, verbunden und verklebt . Der Begriff Mauerwerk kann sich auch auf die Bauelemente (Steine, Ziegel, Betonsteine ​​usw.) selbst beziehen.

Gängige Baumaterialien für Mauerwerk sind Ziegel und Natursteine ; Gesteine ​​wie Granit , Marmor und Kalkstein ; Kunststein , Betonsteine , Glasbausteine ​​und Lehmziegel . Mauerwerk ist im Allgemeinen eine sehr langlebige Bauweise. Die verwendeten Materialien, die Qualität des Mörtels und der Ausführung sowie die Anordnung der Steine ​​können die Haltbarkeit des gesamten Mauerwerks jedoch erheblich beeinflussen.

Eine Person, die Mauerwerksarbeiten ausführt, wird Maurer oder Ziegelarbeiter genannt , in manchen Gegenden umgangssprachlich auch „Ziegelarbeiter“. Beides zählt zu den Baugewerken .

Mauerwerk zählt zu den ältesten Bauhandwerken und existierte sogar schon vor der Schriftgeschichte. Der Bau ägyptischer Pyramiden, römischer Aquädukte und mittelalterlicher Kathedralen sind Beispiele für Mauerwerkskunst. Frühe Bauwerke nutzten das Eigengewicht des Mauerwerks, um die Konstruktion gegen seitliche Bewegungen zu stabilisieren. Die Arten und Techniken des Mauerwerks entwickelten sich mit den architektonischen Bedürfnissen und kulturellen Normen. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts werden Mauerwerkskonstruktionen häufig mit Stahl verstärkt, um die Zugkräfte aufzunehmen, die in modernen, dünnen, leichten und hohen Gebäudesystemen auftreten. ^{[ 1 ]}

Mauerwerk findet sowohl im tragenden als auch im nichttragenden Bereich Anwendung. Zu den tragenden Anwendungen zählen Wände, Säulen, Balken, Fundamente, tragende Bögen und andere. Andererseits wird Mauerwerk auch für nichttragende Anwendungen wie Kamine, Schornsteine ​​und Verblendsysteme verwendet. ^{[ 1 ]}

Ziegel und Betonsteine ​​sind die gebräuchlichsten Mauerwerksarten in Industrienationen und können tragend oder nichttragend sein. Betonsteine, insbesondere solche mit Hohlkern, bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Mauerwerksbau. Sie weisen in der Regel eine hohe Druckfestigkeit auf und eignen sich am besten für Bauwerke mit geringer Querbelastung, wenn die Hohlkerne nicht verfüllt sind. Durch das teilweise oder vollständige Verfüllen der Hohlkerne mit Beton oder Beton mit Stahlbewehrung (typischerweise Bewehrungsstahl ) wird die Zug- und Querfestigkeit von Bauwerken deutlich erhöht.

• Durch die Verwendung von Materialien wie Ziegeln und Steinen kann die thermische Masse eines Gebäudes erhöht werden.
• Mauerwerk ist ein nicht brennbares Material und kann das Gebäude vor Feuer schützen.
• Mauerwerk ist widerstandsfähiger gegen herumfliegende Gegenstände wie Trümmer von Hurrikanen oder Tornados. ^{[ 2 ]}

• Extreme Wetterbedingungen können unter bestimmten Umständen zu Schäden am Mauerwerk führen, da die mit Frost-Tau-Wechseln verbundenen Ausdehnungs- und Kontraktionskräfte die Folge sind. ^{[ 3 ]}
• Mauerwerk ist in der Regel schwer und muss auf einem stabilen Untergrund aus ungestörtem oder mechanisch verdichtetem Boden errichtet werden, da sonst Risse auftreten können. ^{[ 4 ]}
• Im Gegensatz zu Beton eignet sich Mauerwerkskonstruktionen nicht gut für die Mechanisierung und erfordern qualifiziertere Arbeitskräfte. ^{[ 1 ]}

Ein Problem von Mauerwerkswänden besteht darin, dass sie hauptsächlich durch ihr Eigengewicht stabilisiert werden; die einzelnen Steine ​​sind nur lose durch eine dünne Mörtelschicht mit den nächsten verbunden. Daher bieten sie bei Erdbeben, bei denen ganze Gebäude horizontal erschüttert werden, keinen guten Schutz. Viele Gebäude mit tragenden Mauerwerkswänden stürzen bei Erdbeben ein. Zudem erleiden schwerere Gebäude mit Mauerwerk stärkere Schäden.

Die Festigkeit einer Mauer hängt nicht allein von der Verbindung zwischen Baustoff und Mörtel ab; die Reibung zwischen den ineinandergreifenden Mauersteinen sorgt oft schon für eine beträchtliche Stabilität. Um diese Verzahnung zu verbessern, werden die Steine ​​mitunter mit Rillen oder anderen Oberflächenstrukturen versehen, und manche Trockenmauerwerkskonstruktionen kommen sogar ganz ohne Mörtel aus.

Steinblöcke im Mauerwerk können behauen oder roh sein, wobei Ecken, Tür- und Fensterpfosten sowie ähnliche Bereiche üblicherweise behauen werden. Mauerwerk mit behauenen Steinen wird als Quadersteinmauerwerk bezeichnet , Mauerwerk mit unregelmäßig geformten Steinen als Bruchsteinmauerwerk . Sowohl Bruchstein- als auch Quadersteinmauerwerk lassen sich durch sorgfältige Auswahl oder Bearbeitung der Steine ​​in gleichmäßigen Reihen verlegen, jedoch ist ein Großteil des Mauerwerks unregelmäßig.

• Die Gleitschalungsbauweise erzeugt eine Hybridwand aus Stahlbeton und einer Bruchsteinfassade.
• Natursteinverblendungen auf Mauerwerks- , Ortbeton- oder Kippbetonwänden werden häufig verwendet, um den Eindruck von Steinmauerwerk zu erwecken.
• Manchmal werden glatte, ovale Flusskiesel als Verblendung verwendet. Dieses Material ist für massives Mauerwerk weniger geeignet, da es viel Mörtel erfordert und die Eigenfestigkeit beeinträchtigen kann.
• Kunststein-Furniere sind eine beliebte Alternative zu Naturstein.
• Kunststein-Furniere werden typischerweise aus Beton hergestellt.
• Natursteine ​​aus Steinbrüchen auf der ganzen Welt werden beprobt und mithilfe von Formen, Zuschlagstoffen und farbechten Pigmenten nachgebildet.
• Für den Laien mag es keinen optischen Unterschied zwischen Verblendungen aus Naturstein und Kunststein geben.

Eine massive Ziegelwand besteht aus zwei oder mehr vertikalen Ziegelschichten ( Schalen ). Die horizontal verlaufenden Ziegel ( Läufer ) werden durch die quer zur Wand verlaufenden Ziegel ( Binder ) verbunden . Jede Ziegelreihe wird als Lage bezeichnet . Die Anordnung der Läufer und Binder bestimmt die verschiedenen Mauerwerksverbände, wie beispielsweise den Halbverband (bei dem jede sechste Lage aus Bindern besteht), den englischen Verband und den flämischen Verband (bei dem sich Läufer und Binder in jeder Lage abwechseln). Die verschiedenen Mauerwerksverbände unterscheiden sich in ihrer Festigkeit und Wärmedämmung. Vertikal versetzte Verbände sind in der Regel etwas fester und weniger anfällig für größere Risse als nicht versetzte Verbände.

Die große Auswahl an Ziegelarten und -stilen, die in Industrienationen üblicherweise erhältlich sind, ermöglicht eine große Vielfalt im Erscheinungsbild des fertigen Gebäudes. Bei Gebäuden, die zwischen den 1950er und 1970er Jahren errichtet wurden, war eine hohe Gleichmäßigkeit der Ziegel und eine präzise Ausführung des Mauerwerks typisch. In der Folgezeit galt dieser Stil als zu steril, weshalb man versuchte, ältere, rustikalere Bauweisen nachzuahmen. Manche Ziegeloberflächen wirken besonders rustikal, wenn gebrannte Ziegel verwendet werden, die eine dunklere Farbe oder eine unregelmäßige Form aufweisen. Andere verwenden antike, wiederverwertete Ziegel, oder neue Ziegel werden durch verschiedene Oberflächenbehandlungen, wie beispielsweise Trommelpolieren, künstlich gealtert. Die Bestrebungen nach Rustikalität des späten 20. Jahrhunderts wurden von Maurern fortgeführt, die sich auf einen freien, künstlerischen Stil spezialisiert haben, bei dem die Ziegelreihen bewusst nicht gerade verlaufen, sondern sich zu organischen Formen verflechten.

Eine Wellenmauer ist eine Ziegelmauer, die einem geschwungenen Verlauf folgt, anstatt einer geraden Linie. Diese Mauerart ist kippsicherer als eine gerade Mauer; so sehr, dass sie aus einer einzigen Schicht unbewehrter Ziegel bestehen kann und daher trotz ihrer größeren Länge wirtschaftlicher sein kann als eine gerade Mauer.

Betonsteine ​​( auch Hohlblocksteine ​​genannt ), Betonsteine ​​oder Hohlziegel ) werden allgemein als Betonmauersteine ​​bezeichnet. Sie sind in der Regel deutlich größer als herkömmliche Ziegel und lassen sich daher wesentlich schneller verlegen, um eine Wand einer bestimmten Größe zu errichten. Darüber hinaus weisen Betonsteine ​​typischerweise eine deutlich geringere Wasseraufnahme als Ziegel auf. Sie dienen häufig als tragender Kern für verblendetes Ziegelmauerwerk oder werden allein für die Wände von Fabriken, Garagen und anderen Industriegebäuden verwendet, wo ein solches Erscheinungsbild erwünscht oder akzeptabel ist. Solche Steine ​​erhalten oft eine verputzte Oberfläche. In diesem Zusammenhang wird mitunter Haftzement verwendet, der synthetische Fasern zur Verstärkung enthält und der Steinwand zusätzliche Festigkeit verleihen kann. Haftzement ist oft vorgefärbt und kann gebeizt oder gestrichen werden, wodurch eine verputzähnliche Oberfläche entsteht.

Der Hauptvorteil von Betonsteinen gegenüber kleineren Ziegeln aus Ton besteht darin, dass eine Mauer aus Betonsteinen durch das Verfüllen der Hohlräume mit Beton , gegebenenfalls mit Stahlbewehrung , verstärkt werden kann . In der Regel werden bestimmte Hohlräume, insbesondere an Ecken, Wandenden und Öffnungen, für die Verfüllung und Bewehrung vorgesehen, während andere Hohlräume unbewehrt bleiben. Dies erhöht die Festigkeit und Stabilität der Wand wirtschaftlicher als das Verfüllen und Bewehren aller Hohlräume. Typischerweise wird bei Mauerwerkskonstruktionen die oberste Steinreihe mit Beton verfüllt und mit Stahlbewehrung zu einem Ringanker verbunden. Ringanker sind häufig in modernen Bauvorschriften vorgeschrieben . Eine weitere Art der Stahlbewehrung, die sogenannte Leiterbewehrung, kann ebenfalls in die horizontalen Mörtelfugen von Betonsteinwänden eingebettet werden. Durch die Stahlbewehrung weist eine Mauer aus Betonsteinen im Allgemeinen eine deutlich höhere Quer- und Zugfestigkeit auf als unbewehrte Wände.

Architektonische Betonsteine ​​(CMUs) sind standardisierte Betonsteine ​​mit verschiedenen Oberflächenbearbeitungen – wie z. B. Spalt-, geschliffener oder gerillter Oberfläche –, die neben ihrer statischen Funktion auch für ein ansprechendes Aussehen sorgen. ^{[ 5 ]} CMUs können so hergestellt werden, dass sie eine Vielzahl von Oberflächenoptiken aufweisen. Sie können während der Herstellung eingefärbt oder nach dem Einbau gebeizt oder gestrichen werden. Im Herstellungsprozess können sie gespalten werden, wodurch die Steine ​​eine raue Oberfläche erhalten, die das Aussehen von Naturstein, wie z. B. Sandstein, imitiert . CMUs können außerdem gerillt, gerippt, sandgestrahlt, poliert, gestreift (geharkt oder gebürstet) werden, dekorative Zuschlagstoffe enthalten, während des Aushärtens kontrolliert absacken oder mehrere dieser Techniken in ihrer Herstellung kombinieren, um ein dekoratives Erscheinungsbild zu erzielen. ^{[ 6 ]}

„Glasierte Betonsteine ​​werden hergestellt, indem eine dauerhafte farbige Deckschicht (typischerweise bestehend aus Polyesterharzen, Quarzsand und verschiedenen anderen Chemikalien) auf einen Betonstein aufgebracht wird, wodurch eine glatte, undurchlässige Oberfläche entsteht.“ ^{[ 7 ]}

Glasbausteine ​​sind aus Glas hergestellte Blöcke, die eine durchscheinende bis klare Sicht durch den Block ermöglichen.

Eine Mauerwerksverblendung besteht aus Mauersteinen, meist Ziegeln, die ein- oder beidseitig an einer statisch unabhängigen Wand aus Holz oder Mauerwerk angebracht werden. In diesem Fall dient das Ziegelmauerwerk primär der Dekoration und nicht der Tragkonstruktion. Die Ziegelverblendung ist in der Regel durch Maueranker (Metallstreifen, die sowohl an der Tragwand als auch an den Mörtelfugen der Ziegelverblendung befestigt sind) mit der Tragwand verbunden. Zwischen der Ziegelverblendung und der Tragwand befindet sich üblicherweise ein Luftspalt. Da Ziegel in der Regel nicht vollständig wasserdicht sind, erhält die Tragwand oft eine wasserabweisende Oberfläche (meist Dachpappe ), und am Fuß der Ziegelverblendung können Entwässerungsöffnungen vorgesehen werden, um die im Luftspalt entstehende Feuchtigkeit abzuführen. Betonsteine, Natur- und Kunststeine ​​sowie Lehmziegel werden mitunter in ähnlicher Weise als Verblendung verwendet.

Die meisten gedämmten Gebäude aus Betonsteinen, Ziegeln, Lehmziegeln, Naturstein, Verblendsteinen oder einer Kombination dieser Materialien verfügen über eine Innendämmung in Form von Glasfasermatten zwischen den Holzständerwänden oder von starren Dämmplatten, die mit Putz oder Gipskarton verkleidet sind . In den meisten Klimazonen ist diese Dämmung an der Außenwand deutlich effektiver, da so die Wärmespeicherkapazität des Mauerwerks im Gebäudeinneren genutzt werden kann. Diese Technik erfordert jedoch eine witterungsbeständige Außenfläche über der Dämmung und ist daher in der Regel teurer.

Gabionen sind Körbe, heutzutage meist aus verzinktem Stahl ( galvanisiertem Stahl ) , die mit gebrochenem Gestein mittlerer Größe gefüllt sind. Sie bilden eine Einheit und werden mit Abstand zueinander gestapelt, um eine Uferbefestigung oder Stützmauer zu errichten . Sie bieten den Vorteil einer guten Drainage, Flexibilität und Beständigkeit gegen Überschwemmungen, Oberflächenwasser, Frostschäden und Erdrutsche. Ihre Nutzungsdauer entspricht der des verwendeten Drahtes. Bei Einsatz in extremen Klimazonen (z. B. an Küsten in Salzwassergebieten) muss der Draht korrosionsbeständig sein. Die meisten modernen Gabionen sind rechteckig. Frühere Gabionen waren oft zylindrische Weidenkörbe, die an beiden Enden offen waren und meist für temporäre, oft militärische Bauvorhaben verwendet wurden.

Ähnliche Arbeiten können mit feineren Aggregaten unter Verwendung zellulärer Begrenzung durchgeführt werden .

Mauerwerkswände weisen aufgrund ihrer Hydrate eine endotherme Wirkung auf . Diese Hydrate sind chemisch gebundenes Wasser , ungebundene Feuchtigkeit aus dem Betonstein und – falls die Hohlräume in den Steinen verfüllt sind – auch aus dem gegossenen Beton. Mauerwerk hält Temperaturen bis zu 538 °C (1000 °F) stand und kann bis zu vier Stunden lang direkter Feuereinwirkung widerstehen. Darüber hinaus verhindert Betonmauerwerk in 93 % der Fälle eine Ausbreitung des Feuers auf den Entstehungsraum. ^{[ 8 ]} Aus diesen Gründen weisen Beton- und Mauerwerkselemente die höchste Brandschutzklasse (Klasse A) auf. ^{[ 9 ]}

Durch den Einsatz von Brandschutzöffnungen können die Sicherheit erhöht und Brandschäden an Mauerwerksgebäuden reduziert werden.

Aus Sicht der Materialmodellierung stellt Mauerwerk einen besonderen Werkstoff mit extremen mechanischen Eigenschaften dar (mit einem sehr hohen Verhältnis zwischen Druck- und Zugfestigkeit), sodass sich die einwirkenden Lasten nicht wie in elastischen Körpern ausbreiten, sondern entlang von Linien hoher Steifigkeit tendenziell ausbreiten. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

• Atamturktur, Sezer; Laman, Jeffrey A. (2012). „Finite-Elemente-Modellkorrelation und Kalibrierung historischer Mauerwerksdenkmäler: Ein Überblick“. The Structural Design of Tall and Special Buildings . 21 (2): 96–113 . doi : 10.1002/tal.577 . S2CID  111060455 .
• Sarhosis, V.; Sheng, Y. (2014). „Identifizierung von Materialparametern für Mauerwerk mit geringer Verbundfestigkeit“ . Engineering Structures . 60 : 100–110 . Bibcode : 2014EngSt..60..100S . doi : 10.1016/j.engstruct.2013.12.013 .

• Verband der Maurerunternehmer Amerikas
• Internationales Maurerinstitut
• Nationaler Verband für Betonmauerwerk
• Masonry Institute of America
• Illustriertes Glossar der Fachbegriffe der Steinindustrie (Archiviert am 15.03.2017 im Internetarchiv Wayback Machine)