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Handbuch Historisches Mauerwerk

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Handbuch Historisches Mauerwerk

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Josef Maier

Handbuch Historisches Mauerwerk

Untersuchungsmethoden und Instandsetzungsverfahren

2. Aufl. 2012

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ISBN 978-3-642-25467-3 ISBN 978-3-642-25468-0 (eBook)DOI 10.1007/978-3-642-25468-0

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

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Dr. Josef MaierErlangen Deutschland

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Zehn Jahre sind vergangen, seit das „Handbuch Historisches Mauerwerk“ er-schienen 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 Mauerwerks-instandsetzung 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. Jedo-ch 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 Trag-werksplaner z. B. im Sonderforschungsbereich 315 „Erhalten historisch bedeut-samer 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 durchge-führt worden. Seit 1976 erscheint der „Mauerwerk-Kalender“ beim Verlag Ernst & Sohn in Berlin, der sich seit den 1990er Jahren intensiv mit Fragen der Mauer-werksinstandsetzung beschäftigt. Ebenso befasste sich seit 2001 die Fachzeitschrift „Mauerwerk“ mit der Problematik des alten Mauerwerks.

Inzwischen haben sich zudem eine Vielzahl von privaten Fortbildungsein-richtungen 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 Werk-stätten der Denkmalämter haben sich dem Thema durchaus erfolgreich angenom-men. Darüber hinaus entstand eine Fülle von Beiträgen zum Mauerwerk im Bestand in Zeitschriften wie „Bauhandwerk“, „Bausanierung“, etc.

Vorwort zur 2. Auflage

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Ein besonders Gewicht wurde in der Forschung auf die Erkenntnis von Ursachen des Stein- und Mauerwerkzerfalls gelegt und daraus wurde ein vielfältiges Instru-mentarium des Stein- und Mauerwerkerhalts abgeleitet. Es war die Stunde der Bau-physik gekommen. Die schier unüberschaubare Fülle dieses chemisch – physika-lisch begründeten Instandhaltungsszenarios hat die Praktiker jedoch oftmals vor unüberbrückbaren Verständnishürden stehen lassen. Es fehlte zumeist die Trans-formierung 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, Bau-ingenieur, 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 an-schauliche Beschreibung der heute möglichen und gängigen Methoden der Unter-suchung und Instandsetzung von Mauerwerk vergebens gesucht haben.

Auch für Studenten der Architektur und der Tragwerksplanung sollen hier Erk-enntnisse 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 Josef Maierim September 2011

Vorwort zur 2. Auflage

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1   Einleitung�����������������������������������������������������������������������������������������������������     11�1� �Denkmalschutz������������������������������������������������������������������������������������ � � 5

2   Geschichte des Mauerwerks�����������������������������������������������������������������������   � 92�1� �Mauerwerk�aus�Natursteinen��������������������������������������������������������������� � � 9

2�1�1� �Antikes�Polygonalmauerwerk ������������������������������������������������� � 102�1�2� �Unechtes�oder�Kraggewölbe ��������������������������������������������������� � 112�1�3� �Trockenmauerwerk ����������������������������������������������������������������� � 122�1�4� �Findlingsmauerwerk ��������������������������������������������������������������� � 132�1�5� �Antikes�Bruchstein-�und�Quadermauerwerk��������������������������� � 132�1�6� �Mittelalterliches�Natursteinmauerwerk����������������������������������� � 212�1�7� �Neuzeitliches�Natursteinmauerwerk ��������������������������������������� � 262�1�8� �Dekor�an�Natursteinwänden����������������������������������������������������� � 33

2�2� �Backsteinmauerwerk��������������������������������������������������������������������������� � 372�2�1� �Mittelalterliche�Mauerverbände����������������������������������������������� � 422�2�2� �Mittelalterliche�Backsteinformate������������������������������������������� � 442�2�3� �Mauerverbände�in�der�frühen�Neuzeit������������������������������������� � 442�2�4� �Neuzeitliche�Backsteinformate ����������������������������������������������� � 442�2�5� �Dekor�an�Backsteinwänden����������������������������������������������������� � 462�2�6� �Industriell�gefertigte�Mauerziegel������������������������������������������� � 512�2�7� �Moderne�Mauerverbände�und�-formate����������������������������������� � 52

2�3� �Historischer�Feuchteschutz ����������������������������������������������������������������� � 542�4� �Lehmmauerwerk ��������������������������������������������������������������������������������� � 58

2�4�1� �Lehmpisémauerwerk��������������������������������������������������������������� � 582�4�2� �Lehmwände����������������������������������������������������������������������������� � 592�4�3� �Fachwerkwände����������������������������������������������������������������������� � 60

2�5� �Fundierungen��������������������������������������������������������������������������������������� � 62

3   Baustoffe �����������������������������������������������������������������������������������������������������   673�1� �Natursteine������������������������������������������������������������������������������������������� � 67

3�1�1� �Gesteinsarten��������������������������������������������������������������������������� � 693�1�2� �Bautechnisch�wichtige�Natursteine����������������������������������������� � 71

3�2� �Keramische�Baustoffe������������������������������������������������������������������������� � 823�2�1� �Bestandteile�der�keramischen�Baustoffe ��������������������������������� � 823�2�2� �Industriell�gefertigte�Mauerziegel������������������������������������������� � 83

Inhalt

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3.3 Mineralisch gebundene Baustoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.3.1 Betonwerk- und -Mauersteine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.3.2 Porenbetonsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 853.3.3 Kalksandsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

3.4 Historischer Mauermörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.4.1 Kalkmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.4.2 Zuschlagstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.4.3 Der Baustoff Gips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 983.4.4 Gipse im Mauerwerk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

4   Wasseraufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   1014.1 Poren in mineralischen Baustoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1014.2 Wege des Wassers in das Mauerwerk hinein . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.2.1 Wasserandrang in flüssiger Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.2.2 Wasserandrang in Form von Wasserdampf. . . . . . . . . . . . . . 108

5   Schäden und typische Schadensbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   1175.1 Feuchteschäden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5.1.1 Schäden an Natursteinmauerwerk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1205.1.2 Schäden an mehrschaligen Mauerwerken. . . . . . . . . . . . . . . 1205.1.3 Schäden an Backsteinmauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1225.1.4 Allgemeine Schäden am Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5.2 Salzschäden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1255.3 Setzungsschäden und typische Rissverläufe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1295.4 Thermische Spannungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1325.5 Schwindverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1335.6 Deformationen infolge externer Kräfte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1345.7 Fachwerk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

5.7.1 Schäden an Fachwerkwänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

6   Mauerwerksdiagnostik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   1396.1 Orientierende Objektbesichtigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1396.2 Anamnese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1456.3 Schadensdokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1466.4 Untersuchungen ohne wesentliche Eingriffe in die

Gebäudesubstanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1506.4.1 Feuchtemessverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1506.4.2 Weitere Untersuchungen und Messverfahren . . . . . . . . . . . . 152

6.5 Entscheidung über das weitere zielgerichtete Vorgehen. . . . . . . . . . 1576.6 Erstellen von Planunterlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

6.6.1 Fotogrammetrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1636.7 Probenahme mit Eingriffen in die Gebäudesubstanz . . . . . . . . . . . . 164

6.7.1 Probenentnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1666.7.2 Standsicherheit und Tragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

6.8 Schalldämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.9 Brandschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

6.9.1 Rettungswege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

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6.10 Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1766.11 Wärmedämmung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

6.11.1 Wärmedurchgangskoeffizient U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1776.12 Bewertung der Untersuchungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1796.13 Untersuchungskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

7   Instandsetzungsmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   1837.1 Trockenlegung feuchten Mauerwerks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

7.1.1 Nachträgliche Horizontalabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1857.1.2 Nachträgliche Vertikalabdichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2057.1.3 Dränagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2137.1.4 Salzbekämpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

7.2 Nachträgliches Wiederherstellen von Standsicherheit und Tragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2217.2.1 Unterfangen nicht mehr tragfähigen Mauerwerks . . . . . . . . 2227.2.2 Vernadeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2297.2.3 Vernadeln mit vorgespannten Stählen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2397.2.4 Injizieren, Verpressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

7.3 Neues Verfugen und Rissbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

8   Reinigung der Mauerwerksoberflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   2478.1 Untersuchung der Oberfläche vor dem Reinigen . . . . . . . . . . . . . . . 2488.2 Unerwünschte, zu entfernende Beschichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2498.3 Vorgehensweise beim Reinigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

8.3.1 Mechanische, trockene Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2538.3.2 Mechanische, nasse Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2538.3.3 Chemische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2548.3.4 Gefährdung der ausführenden Handwerker . . . . . . . . . . . . . 256

8.4 Lärmschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2578.5 Entsorgen von Schlämmen und Strahlgut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2588.6 Wichtige Regeln beim Reinigen von Mauerwerk. . . . . . . . . . . . . . . 259

8.6.1 Wahl der Reinigungsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2598.6.2 Abbeizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2598.6.3 Entsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2608.6.4 Qualitätskontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2608.6.5 Handwerklich saubere Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

9   Konservieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   2639.1 Konservierungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2649.2 Durchführung von Konservierungsmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . 266

9.2.1 Kieselsäureethylester und ihre Anwendung . . . . . . . . . . . . . 2679.2.2 Hydrophobierungsmittel und ihre Anwendung. . . . . . . . . . . 2689.2.3 Der Lotoseffekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

10   Flankierende Maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   27110.1 Baukonstruktive Verbesserungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

10.1.1 Steinergänzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

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10.2 Sanierputz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27510.2.1 Wie funktionieren Sanierputze? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27510.2.2 Voruntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27610.2.3 Erforderliche Arbeitsgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

10.3 Wärmedämmende Maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28210.3.1 Schäden durch Kondensat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28210.3.2 Wärmedämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

10.4 Putze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30110.5 Beschichtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30710.6 Biologische Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

10.6.1 Algenbefall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31310.6.2 Schimmelpilzbefall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31510.6.3 Beseitigung des Schimmelbefalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   323

Abbildungsverzeichnis  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

Sachregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

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