Rißsicherheit von wärmedämmendem Ziegelmauerwerk (AMz-Bericht 5/2000)

Einleitung

Versuchsergebnisse zur lastabhängigen Verformung (Kriechen) von Mauerwerk lagen bisher nur für Mauerwerk mit Normalmörtel vor. Am Institut für Bauforschung der RWTH Aachen wurden daher im Auftrag des BM Bau Kriech- und Schwindversuche /1/ an Mauerwerk aus wärmedämmenden Steinen mit Leicht- und Dünnbettmörtel durchgeführt. Ergänzende Versuche wurden im Auftrag der Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel am gleichen Institut durchgeführt /2/.

Die Versuchsergebnisse mit Ziegelmauerwerk bestätigen die bekannt günstigen geringen Verformungswerte auch für die Vermauerung mit Leichtmörtel LM 21 und Dünnbettmörtel aus Werktrockenmörtel. Die Ergebnisse aus /2/ wurden bereits in /3/ dargestellt.

Das Versuchsprogramm in /1/ umfaßte Kriech- und Schwindversuche an 4 typischen Mauerwerk-Varianten. Darüber hinaus wurden alle relevanten Eigenschaftswerte der verwendeten Steine und Mörtel. Die interessantesten Ergebnisse sind nachfolgend zusammenfaßt.
Alle Kriech-Prüfkörper wurde mit einer Kriechspannung von 0,6 N/mm² belastet. Diese Belastung lag für alle Varianten in der Nähe der zulässigen Druckspannungen.

In der Tabelle 1 sind die ermittelten mittleren Verformungen und E-Moduln zusammengestellt. Zum Vergleich sind die rechnerisch zu erwartenden E-Moduln nach DIN 1053-1 /4/ und Eurocode 6, Entwurf 1999, /5/ mit angegeben.

Tabelle 1: Elastische Verformungen und E-Moduln aus /1/, Rechenwerte und Wertebereiche nach /4/ und /5/
Mauerwerk eel E-Modul Versuch
/1/
E-Modul
DIN 1053-1 /4/
E-Modul
EC 6 /5/
  mm/m N/mm²
HLz 8/ LM 21 0,21 3100 2800
(2400-3200)
2940
Vbl 2/ LM 21 0,29 2100 2500
(2000-2750)
1890
Vbl 2/ DM 0,31 1970 3000
(2400-3300)
2620
PP 2/ DM 0,51 1170 1500
(1200-1800)
1460

Die elastischen Verformungen des Leichtbetonstein-Mauerwerks waren bei gleicher Belastung etwa 50%, die des Porenbeton-Mauerwerks etwa 150% größer als die Verformungen des Ziegelmauerwerks.

Eine Kombination dieser Baustoffe innerhalb eines Bauwerks sollte daher schon aus diesem Grund möglichst vermieden werden.

Eine rechnerische Abschätzung der Rißsicherheit des Mauerwerks aufgrund der Angaben zu den E-Moduln in DIN 1053-1 und Eurocode 6 wäre zwar grundsätzlich möglich, die Versuche bestätigen jedoch erneut die große Streubreite der Werte und die damit verbundene große Unsicherheit bei solchen Rechenergebnissen.

Verformung durch langzeitige Lasteinwirkung

In der Tabelle 2 sind die elastische Verformung eel sowie die Kriechverformungen ek(365d) der Mauerwerk-Prüfkörper aus /1/ in vertikaler Richtung nach einem Jahr, der rechnerische Endkriechwert ekunendlich sowie die mit den Rechenwerten der DIN 1053-1 ermittelten Endkriechverformungen ek unendlich (DIN 1053-1) zusammengestellt.

Tabelle 2: Elastische Verformung, Kriechverformung nach 365d, rechnerischer Endkriechwert, Endkriechverformung nach DIN 1053-1
Mauerwerk eel ek(365d) ek unendlich e k unendlich (DIN 1053-1)
  mm/m
HLz 8 / LM 21 -0,21 -0,10 -0,10 -0,21
Vbl 2 / LM 21 -0,29 -0,24 -0,27 -0,48
Vbl 2 / DM -0,31 -0,23 -0,27 -0,40
PP2 / DM -0,51 -0,11 -0,20 -0,60

Die Kriechverformungen sind erwartungsgemäß sowohl von ihrem Betrag als auch vom zeitlichen Verlauf für die einzelnen Mauerwerkarten sehr unterschiedlich.
Während für das Ziegelmauerwerk und das Leichtbetonstein-Mauerwerk nach einem Jahr die rechnerische Endkriechdehnung weitgehend erreicht war, nahmen die Kriechverformungen für das Porenbetonmauerwerk noch deutlich zu.

Bei den Versuchen in /1/ waren für alle Mauerwerkarten die Kriechverformungen deutlich geringer als die mit dem Ansatz nach DIN 1053-1 rechnerisch ermittelten Werte.

Einfluß der Kriechspannung auf die Verformung des Ziegelmauerwerks

In /2/ wurden u. a. auch Kriechversuche an Prüfkörpern aus HLz 8 / LM 21 durchgeführt, die sich von denjenigen in /1/ nur durch die geringere Kriechspannung, sk = 0,2 N/mm² unterschieden.

In der Tabelle 3 sind die Kurzzeit-E-Moduln und die Gesamtverformung eges(365d) der Prüfkörper nach jeweils 365 Tagen Belastungsdauer zusammengestellt. Der E-modul und die Feuchtedehnung ef(365d) des Ziegelmauerwerks stimmen im Rahmen der üblichen Versuchsstreuungen unabhängig von der Auflast gut überein. Überraschenderweise konnte bei der Gesamtverformung aus Kriechen und Feuchtedehnung bei den Versuchen kein Einfluß der Auflast festgestellt werden.

Tabelle 3: E-Moduln, Gesamtverformung nach 365d, Feuchtedehnung nach 365d und rechnerisch zu erwartende Verformung aus Kriechen und Schwinden nach DIN 1053-1
Mauerwerk eKurzzeit eges(365d) ef(365d) e k+f unendlich
(DIN 1053-1)
HLz 8 / LM 21 N/mm² mm/m
sk = 0,2 N/mm² 2650 -0,13 0,06 -0,07
sk = 0,6 N/mm² 3100 -0,12 -0,02 -0,21

Die Verformungen der Ziegelmauerwerk-Prüfkörper aus Kriechen und Feuchtedehnung sind sehr gering. Die Übereinstimmung mit den Rechenwerten nach DIN 1053-1 ist mit Abweichungen von weniger als 0,1 mm/m sehr gut.

Gesamtverformung der Mauerwerk-Prüfkörper

In der Tabelle 4 sind die wichtigsten Verformungskennwerte aus /1/ zusammengefaßt. Die Ergebnisse aller 4 untersuchten Mauerwerkarten unterscheiden sich sowohl von den Absolutwerten als auch vom zeitlichen Verlauf der Verformung erheblich. Bei allen Verformungswerten wurden für Ziegelmauerwerk die niedrigsten Werte ermittelt.

Tabelle 4: Elastische Verformung, Endkriechverformung, Feuchtedehnung nach 365d, Gesamtverformung
Mauerwerk eel ek unendlich ef(365d) eel + e k unendlich + ef,e
  mm/m
HLz 8 / LM 21 -0,21 -0,10 -0,02 -0,33
Vbl 2 / LM 21 -0,29 -0,27 -0,27 -0,83
Vbl 2 / DM -0,31 -0,27 -0,23 -0,81
PP2 / DM -0,51 -0,20 -0,07 -0,78

Zusammenfassung

Die Versuche in /1/ haben erneut gezeigt, daß die Verformungskennwerte E-Modul, Kriechverformung und Feuchtedehnung sich für die verschiedenen Mauerwerk-Baustoffe stark unterscheiden.

Aufgrund der darüber hinaus existierenden sehr grossen Streuung der Verformungseigenschaften der verschiedenen Mauerwerk-Baustoffe ist eine rechnerische Abschätzung der Rißsicherheit mit erheblichen Unwägbarkeiten behaftet.

Diese Ergebnisse bestätigen ganz nachdrücklich die Empfehlung der Ziegelindustrie, Mischmauerwerk konsequent zu vermeiden. Das Lieferprogramm der Ziegelindustrie ermöglicht die rationelle Erstellung eines kompletten Gebäudes im gleichen Baustoffsystem.

Die Versuchsergebnisse zeigen darüber hinaus, daß wärmedämmendes Ziegelmauerwerk mit Leicht- und Dünnbettmörtel aufgrund der geringen bauwirksamen Verformungen aus Feuchtedehnung und Kriechen ein idealer Putzgrund für Innen- und Außenputze ist.

Literatur

/1/ Schubert, P.: Vermeidung von Rißschäden bei Leichtmauerwerk. Aachen: Institut für Bauforschung, Forschungsbericht Nr. F 537, 1999

/2/ Schubert, P.: Kriech- und Schwindversuche an Mauerwerk aus Leichthochlochziegeln. Aachen: Institut für Bauforschung, Forschungsbericht Nr. F 551, 1998

/3/ AMz-Bericht 7/98

/4/ DIN 1053-1 Mauerwerk

/5/ Eurocode 6, Entwurf

7. Februar 2000
Dr.My-GdJ AMz

 

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