2 Mauersteine
2.1 Festigkeitseigenschaften
2.1.1 Druckfestigkeit in Steinhöhe
2.1.2 Druckfestigkeit in Steinlänge und -breite
2.1.3 Zug- und Spaltzugfestigkeit
2.2 Verformungseigenschaften
2.2.1 Druck-Elastizitätsmodul
2.2.2 Querdehnungsmodul, Querdehnzahl
2.2.3 Zug-Elastizitätsmodul
2.3 Kapillare Wasseraufnahme
3 Mauermörtel 3.1 Festigkeitseigenschaften 3.1.1 Druckfestigkeit 3.1.2 Zugfestigkeit 3.2 Verformungseigenschaften 3.2.1 Längsdehnungsmodul 3.2.2 Querdehnungsmodul
5 Verbund zwischen Mauerstein und Mauermörtel 5.1 Allgemeines 5.2 Haftscherfestigkeit 5.3 Haftzug- und Biegehaftzugfestigkeit
6 Mauerwerk 6.1 Allgemeines 6.2 Festigkeitseigenschaften 6.2.1 Druckfestigkeit senkrecht zu den Lagerfugen 6.2.2 Druckfestigkeit parallel zu den Lagerfugen 6.2.3 Zugfestigkeit 6.2.4 Biegezugfestigkeit 6.2.5 Schubfestigkeit 6.3 Verformungseigenschaften 6.3.1 Elastizitätsmoduln 6.3.2 Feuchtedehnung, Kriechen, Wärmedehnung
7 Literatur 7.1 Monografien, Zeitschriftenartikel 7.2 Normen
1 Einleitung
Der vorliegende Beitrag wurde von Dr. Peter Schubert†am Institut für Baustoffforschung (ibac) der RWTH Aachen University ab dem Jahr 1989 verfasst und ab dem Jahr 2013 durch Prof. Wolfgang Brameshuber† fortgeführt. Die Autoren haben ihn neu aufbereitet.
In den nachfolgenden Abschnitten werden die wesentlichen Festigkeits- und Verformungseigenschaften von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk jeweils kurz hinsichtlich Bedeutung und Prüfverfahren beschrieben und – soweit möglich und sinnvoll – Eigenschaftswerte angegeben. Diese beruhen auf Auswertungen von Daten tatsächlich geprüfter Materialien und Materialkombinationen, entstanden in zahlreichen Forschungsvorhaben am ibac bzw. zusammengetragen im Rahmen ergänzender Literaturrecherchen.
Es wird deutlich, dass aufgrund der vielfältigen Materialien und Kombinationsmöglichkeiten eine große Bandbreite an Eigenschaftswerten entsteht. In Normen und allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen werden anzusetzende Eigenschaftswerte bzw. Mindesteigenschaftswerte festgelegt. Die hier aufgeführten Eigenschaftswerte gehen über Normanforderungen hinaus und sollen bei gesonderten Fragestellungen helfen, eine fachlich fundierte Antwort zu finden, wie z. B. bei der Beurteilung der Risssicherheit von Mauerwerk (Gebrauchstauglichkeitsnachweis), bei einer Schadensdiagnose oder aber bei genaueren Nachweisen für die Tragfähigkeit von Bauwerken. In Grenzfällen können durch einen ingenieurmäßig überdachten Ansatz geeigneter Kennwerte vorhandene Baustoffreserven ausgenutzt werden.
Nicht Gegenstand dieses Beitrags sind wärme- und schallschutztechnische Eigenschaftswerte sowie Eigenschaftswerte, die regelmäßig im Rahmen von Normen, Zulassungen etc. nachzuweisen sind, wie z. B. die Druckfestigkeit oder die Rohdichte.
2 Mauersteine
2.1 Festigkeitseigenschaften
2.1.1 Druckfestigkeit in Steinhöhe
Die Druckfestigkeit in Richtung Steinhöhe ist eine der wesentlichen Kenngrößen von Mauersteinen. Die Prüfung der Druckfestigkeit erfolgt nach DIN EN 772-1 [16] an ganzen Mauersteinen.
2.1.2 Druckfestigkeit in Steinlänge und -breite
Bei einigen Beanspruchungen von Mauerwerkbauteilen bzw. Bauteilbereichen, wie Scheibenschub, Biegung (Biegedruckzone) oder Teilflächenbelastung senkrecht zur Wandebene, können die Mauersteine in Richtung Steinlänge bzw. -breite auf Druck beansprucht werden. Die Prüfung der Druckfestigkeit in diese Richtungen erfolgt in Anlehnung an DIN EN 772-1 [16] an ganzen Mauersteinen.
Die Druckfestigkeit in Richtung Steinlänge und -breite ist im Allgemeinen kleiner als in Richtung Steinhöhe. Bei Vollsteinen resultiert herstellungsbedingt (Pressen, Strangpressen, Rüttelverdichtung oder Treiben) eine leichte Anisotropie. Die Form der Mauersteine hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Prüfwerte der Steindruckfestigkeit. Bei Lochsteinen resultieren je nach Lochanteil, Form der Lochung, Lochanordnung etc. weitaus kleinere Druckfestigkeitswerte.
Anhaltswerte von Druckfestigkeitsverhältnissen Stein- länge/Steinhöhe sind in [1] angegeben. Nach [1] lassen sich daraus folgende Zusammenhänge ableiten: Unabhängig vom Lochanteil kann für Hochlochziegel und Leichtbetonhohlblöcke kein Zusammenhang zwischen der Druckfestigkeit in Steinhöhe und der Druckfestigkeit in Steinlänge festgestellt werden. Für Mauerziegel, Kalksandvollsteine und Kalksandlochsteine ist das Druckfestigkeitsverhältnis Steinlänge/Steinhöhe von der Steindruckfestigkeit in Steinhöhe weitgehend unabhängig. Für Porenbetonsteine ergibt sich mit zunehmender Steindruckfestigkeit eine Abnahme des Druckfestigkeitsverhältnisses.
2.1.3 Zug-und Spaltzugfestigkeit
Für die Schub- und Biegetragfähigkeit von Mauerwerk kann die Steinzugfestigkeit in Richtung Steinhöhe und -länge maßgebend werden. Bei der Mauerwerkdrucktragfähigkeit ist wegen des entstehenden mehraxialen Spannungszustands die Steinzugfestigkeit in Richtung Steinbreite und -länge eine maßgebende Größe.
Die Prüfung der Zugfestigkeit ist nicht normativ geregelt. Je nach Anisotropie, Form und Lochung unterscheiden sich i. d. R. auch die Zugfestigkeitswerte richtungsabhängig.
Tabelle 1 gibt den Stand der Auswertung nach [2] wieder. Die in Richtung Steinlänge bestimmten
