Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel - Unipor

Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel
im Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V.
AMz-Bericht 7/98
Kriechen von Ziegelmauerwerk
mit Leicht- und Dünnbettmörtel
1 Einleitung
Ziegelmauerwerk zeichnet
sich gegenüber Mauerwerk
aus bindemittelgebundenen
Baustoffen u. a. durch seine
besonders hohe Formbeständigkeit
aus.
Umfassende Untersuchungen
zum Langzeitverhalten
von Ziegelmauerwerk mit
Leicht- und Dünnbettmörtel
unter Belastung (”Kriechen”)
lagen bisher nicht vor. Im
Auftrag der Arbeitsgemeinschaft
Mauerziegel wurden
am Institut für Bauforschung
(ibac) der RWTH Aachen
Untersuchungen zum Kriechen
von Ziegelmauerwerk
mit Leicht- und Dünnbettmörtel
/1/ durchgeführt.
Die Versuchsergebnisse
zeigen:
Auch bei Verwendung von
Leicht- oder Dünnbettmörtel
hat Ziegelmauerwerk eine
hervorragende Formbeständigkeit.
2 Verformungskennwerte
von Ziegelmauerwerk
nach DIN 1053-1
Ziegel erhalten durch den
keramischen Brand eine
sehr gute Formbeständigkeit.
Die Rechenwerte der
Verformungseigenschaften
sind nach DIN 1053-1 daher
sehr günstig. Ziegel haben
die niedrigste Feuchtedehnung,
die niedrigste Endkriechzahl,
den kleinsten
Wärmedehnkoeffizienten
und einen hohen E-Modul,
d. h. eine geringe elastische
Verformung, s. Tabelle 1.
Tabelle 1: Rechenwerte für Feuchtedehnung, Kriechen, Temperaturdehnung und Elastizitätsmodul
nach DIN 1053-1, Tabelle 2
Mauersteinart
Endwert der Feuchtedehnung
(Schwinden,
chemisches Quellen)
Endkriechzahl
Wärmedehnungskoeffizient
Elastizitätsmodul
ε 1 ƒ∞ ) ϕ 2 ∞ ) α Τ Ε 3 )
Rechenwert Rechenwert Rechenwert Rechenwert
mm/m 10 -6 /K MN/m²
Mauerziegel 0 1,0 6 3500 ⋅σ 0
Kalksandsteine 4 ) - 0,2 1,5 8 3000 ⋅σ 0
Leichtbetonsteine - 0,4 2,0 10 5000 ⋅σ 0
Betonsteine - 0,2 1,0 10 7500 ⋅σ 0
Porenbetonsteine - 0,2 1,5 8 2500 ⋅σ 0
1 ) Verkürzung (Schwinden): Vorzeichen minus; Verlängerung (chemisches Quellen): Vorzeichen plus
2 ) ϕ ∞ = ε k∞ /ε el ; ε k∞ Endkriechdehnung, ε el = σ/E
3 ) E Sekantenmodul aus Gesamtdehnung bei etwa 1/3 der Mauerwerkdruckfestigkeit; σ 0 Grundwert
nach Tabellen 4a, 4b und 4c
4 ) Gilt auch für Hüttensteine
5 ) Für Leichtbeton mit überwiegend Blähton als Zuschlag
8 5 )

3 Kriechversuche an
Ziegelmauerwerk in /1/
3.1 Allgemeines
Die Versuche in /1/ wurden
an belasteten und unbelasteten
kleinen Mauerwerkpfeilern
durchgeführt. Als
Kriechspannung wurde bei
den belasteten Pfeilern im
Alter von 28 Tagen 30% der
zulässigen Druckspannung
σ 0 aufgebracht. Die Verformungen
wurden direkt nach
dem Aufbringen der Last
und anschließend in bestimmten
Zeitabständen bis
zu einem Prüfalter von
360 Tagen gemessen.
Zur Ermittlung der lastunabhängigen
Verformungen
(Schwinden, Quellen) wurden
parallel zu den belasteten
Pfeilern unbelastete
Pfeiler untersucht. Je Versuchsvariante
wurden 3
belastete und 3 unbelastete
Pfeiler hergestellt und untersucht.
Durch den Vergleich
der Verformungen der unbelasteten
Pfeiler (reine
Feuchtedehnung) und belasteten
Pfeiler (Feuchtedehnung
plus Kriechen) kann
näherungsweise die reine
Kriechverformung ermittelt
werden.
Die Aussagekraft dieser
Werte ist jedoch nicht völlig
unumstritten, da die Feuchtedehnung
von belastetem
und unbelastetem Mauerwerk
unterschiedlich sein
kann /2/.
Bild 1: Vertikale Gesamtverformung der Ziegelmauerwerk-Prüfkörper aus /1/ und Rechenwerte der
End-Verformung für verschiedene Mauerwerkarten nach DIN 1053-1
0,1
0
Vertikale Gesamtverformung in mm/m
HLz 6/LM 21
HLz 6/LM 36
-0,1
HLz 12/LM 36
HLz 12/DM
-0,2
Rechenwert Kriechen + Feuchtedehnung
HLz 12/LM 36
-0,3
Rechenwert Kriechen + Feuchtedehnung
Porenbetonstein PP 4/DM
-0,4
Rechenwert Kriechen + Feuchtedehnung
Leichtbetonstein V 12/LM 36
-0,5
Rechenwert Kriechen + Feuchtedehnung
Kalksandstein KS 12/DM
-0,6
0
50
100
150
200
250
300 350 400
Zeit in Tagen
3.2 Versuchsergebnisse
3.2.1 Verformungen in
vertikaler Richtung
Die zeitabhängigen vertikalen
Gesamtverformungen
aus Kriechen und Feuchtedehnung
lagen, unabhängig
von der Ziegel-/Mörtel-Kombination
nach einem Jahr
Versuchsdauer zwischen
0,02 und -0,138 mm/m und
damit im Bereich der nach
DIN 1053-1 rechnerisch zu
erwartenden Endverformung
ε ges :
ε ges = ε f + ε k∞ =
0 + 1,0 * ε el = - 0,086 mm/m
mit
ε f Rechenwert der Feuchtedehnung
nach DIN 1053-
1, Tabelle 2
ε k∞ Rechenwert der Endkriechzahl
nach DIN 1053-1,
Tabelle 2
ε el Rechenwert der elastischen
Verformung ε el = σ/E
= 0,3 σ 0 / 3500 σ 0 = 0,086
mm/m
Zum Vergleich ist die rechnerisch
nach DIN 1053-1 zu
erwartende Verformung aus
Kriechen und Schwinden
von Mauerwerk aus bindemittelgebundenen
Mauersteinen
in Bild 1 dargestellt.
Für Mauerwerk aus bindemittelgebundenen
Steinen
ist bei gleicher Belastung
mit wesentlich größeren
zeitabhängigen
Verformungen zu rechnen.
Die um die Feuchtedehnung
bereinigten reinen Kriechverformungen
in /1/ betrugen
nach einem Jahr Versuchsdauer
für die Versuche
mit Leichtmörtel LM
21 und LM 36 zwischen
0,15 und 0,2 mm/m sowie
0,02 mm/m für die Versuchsserie
mit Dünnbettmörtel.
2

Alle untersuchten unbelasteten
Ziegelpfeiler wiesen
eine geringe Feuchtedehnung
zwischen 0,04 und
0,13 mm/m nach einem Jahr
Versuchsdauer auf. Diese
Werte lagen damit deutlich
unter den in DIN 1053-1 genannten
Extremwerten für
die Feuchtedehnung von
Ziegeln, s. Bild 2.
Die leichte Feuchtedehnung
der Ziegel wirkt in vertikaler
Richtung den Verformungen
aus Kriechen entgegen.
Dies verringert die auftretende
Gesamtverformung
und trägt damit positiv zur
Formbeständigkeit des Ziegelmauerwerks
bei.
Bild 2: Feuchtedehnung der unbelasteten Mauerwerk-Prüfkörper in /1/ und
Wertebereich nach DIN 1053
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
Feuchtedehnung in mm/m
HLz 6/LM 21
HLz 6/LM 36
HLz 12/LM 36
HLz 12/DM
oberer Grenzwert nach DIN 1053 - 1
unterer Grenzwert nach DIN 1053 - 1
-0,5
0
50
100
150
200
250
300 350 400
Zeit in Tagen
3.2.2 Verformungen in
horizontaler Richtung
Durch Kriechen des Ziegelmauerwerks
ist nach DIN
1053-1 grundsätzlich eine
geringe positive Querverformung,
d. h. eine Ausdehnung
der Prüfkörper in horizontaler
Richtung, zu erwarten.
Bei Annahme einer
Querdehnungszahl µ = 0,2
beträgt die rechnerisch zu
erwartende Dehnung für alle
in /1/ untersuchten Varianten
etwa 0,02 mm/m.
Bei zwei Varianten mit
Leichtmörtel LM 21 und LM
36 sowie der Variante mit
Dünnbettmörtel wurden
nach einem Jahr Versuchsdauer
extrem geringe Formänderungen
von -0,02
mm/m bis 0,02 mm/m ermittelt,
die damit sehr gut
mit der vorausberechneten
Verformung übereinstimmten.
Die Verformung in horizontaler
Richtung kann bei
Ziegelmauerwerk mit Leichtmörtel
überraschenderweise
auch durch eine horizontale
Schwindverformung des
Mörtels dominiert werden.
Bei einer Variante mit
Leichtmörtel LM 36 wurde
nach einem Jahr eine Gesamtverformung
von -0,17
mm/m in horizontaler Richtung
festgestellt, s. Bild 3.
Auch dieser Wert ist jedoch
vergleichsweise gering und
hat für die Risssicherheit
des Mauerwerks sicherlich
keine Bedeutung.
3.3 Bewertung
Ziegelmauerwerk ist auch
bei Verwendung von Leichtund
Dünnbettmörtel ein
extrem formbeständiger
Baustoff. Die Versuche in /1/
haben gezeigt, dass die Formänderungen
im Bereich
der nach DIN 1053-1 rechnerisch
zu erwartenden,
sehr geringen Werte liegen.
Die Formänderungen in
einem Bauteil, die für die
Risssicherheit relevant sind,
setzen sich zusammen aus
• der elastischen Verformung
bei Belastung,
• der zeitabhängigen
Kriechverformung (ggf. auch
der Relaxation) infolge Belastung,
• der lastunabhängigen
Feuchtedehnung und
• der Temperaturdehnung.
Alle genannten Kennwerte
sind für die verschiedenen
Mauerwerkbaustoffe unterschiedlich,
wobei für Ziegelmauerwerk
in allen Bereichen
sehr niedrige Werte
zutreffen, d. h. Ziegelmauerwerk
verformt sich bei
gleicher Belastung deutlich
weniger als anderes Mauerwerk.
3

Bild 3: Horizontale Gesamtverformung der Ziegelmauerwerk-Prüfkörper in /1/
0,2
0,1
0
-0,1
Gesamtverformung in mm/m
HLz 6/LM 21
HLz 6/LM 36
HLz 12/LM 36
HLz 12/DM
Rechenwert Kriechen und
Feuchtedehnung
-0,2
-0,3
-0,4
0
50
100
150
200
250
300 350 400
Zeit in Tagen
Größere Formänderungsunterschiede
in einem Bauwerk
können zu einer
Rissbildung führen. Eine
Kombination von Ziegeln
und bindemittelgebundenen
Mauersteinen innerhalb
eines Bauwerks ist unter
dem Gesichtspunkt der
formänderungsbedingten
Rissbildung immer kritisch
zu hinterfragen. Aus Bild 1
wird deutlich, dass selbst
unter der Voraussetzung,
dass alle Baustoffkennwerte
den Rechenwerten entsprechen,
Formänderungsunterschiede
auftreten können,
die den kritischen Wert von
0,4 mm/m nach /3/ überschreiten.
Mit reinen Ziegelkonstruktionen
aus Wärmedämmziegeln,
Hochlochziegeln und
Schallschutzfüllziegeln sind
alle statischen und bauphysikalischen
Anforderungen
in einem Baustoff zu erfüllen,
sodass auf die Verwendung
von Mischmauerwerk
weit gehend verzichtet werden
sollte.
4 Zusammenfassung
Die Untersuchungen in /1/
haben gezeigt, dass für Ziegelmauerwerk
mit Leichtund
Dünnbettmörtel in allen
untersuchten Varianten die
Versuchsergebnisse im Bereich
der nach DIN 1053-1
rechnerisch zu erwartenden
sehr geringen Verformungen
aus Kriechen und
Feuchtedehnung lagen.
Die von einigen Sachverständigen
geäußerte Vermutung,
dass Ziegelmauerwerk
mit Leichtmörtel LM 21
auf Grund seiner ”großen
Verformbarkeit” besonders
rissanfällig sei, werden
damit eindeutig widerlegt.
Bei der untersuchten Kombination
HLz 6 mit LM 21
betrug die vertikale Gesamtverformung
nach einem
Jahr Versuchsdauer nur
0,14 mm/m und lag damit
deutlich unter den
rechnerisch zu erwartenden
Verformungen von
Mauerwerk aus bindemittelgebundenen
Steinen.
Bauen mit Ziegelmauerwerk
bedeutet deshalb, unabhängig
von der verwendeten
Mörtelart nach wie vor
Bauen mit extrem geringen
Formänderungen und hoher
Risssicherheit.
5 Literatur
/1/ Schubert, P.: Kriechen
von Ziegelmauerwerk mit
Leicht- und Dünnbettmörtel.
Aachen: Institut für Bauforschung.
Forschungsbericht
Nr. F 551, 1998 (Abschlussbericht
in Vorbereitung).
/2/ Metzemacher, H.: Zur
Zugrelaxation von Mauerwerk.
Aachen: Aachener
Beiträge zur Bauforschung
des ibac und Dissertation an
der RWTH Aachen, 1994.
/3/ Schubert, P.: Vermeiden
von schädlichen Rissen in
Mauerwerkbauteilen. Berlin:
Ernst & Sohn: In: Mauerwerk-Kalender
21 (1996), S.
621 – 653.
Dr.My-GdJ AMz
Oktober 1998
Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel e. V., Schaumburg-Lippe-Str. 4, 53113 Bonn, Tel. 0228-91493-24, Fax -91493-12
Email: argemauerziegel@ziegel.de Internet: http://www.ziegel.de
4