Um die Tragfähigkeit von Mauerwerken einschätzen zu können, müssen die wesentlichen Eigenschaftswerte von Mauersteinen und Mauermörteln bestimmt werden. Dabei ist der wichtigste Parameter zur Beurteilung von Bestandsbauten aus Mauerwerk die Mauerwerkdruckfestigkeit. Darüber hinaus bedarf es ausreichender Erfahrung, um den Zustand eines Mauerwerks zu beurteilen. Denn nicht nur die Materialkennwerte, sondern auch die Qualität der Ausführung muss in die Beurteilung der Druckfestigkeit eingehen, zum Beispiel der Zustand der Lagerfugen.
Bauen im Bestand ist aus vielerlei Gründen bedeutsam. Zum einen verlangt die hohe Bindung von Kapital in Bauwerken eine möglichst lange Nutzungsdauer. Zum anderen müssen die Gebäude immer höheren Anforderungen in Bezug auf Komfort, Qualität und Energieeffizienz genügen. Um Sanierungs-, Ertüchtigungs- und Instandsetzungsmaßnahmen an Bestandsbauten erfolgreich zu planen, ist es unumgänglich, zunächst eine zielgerichtete Bestands- und Schadensaufnahme durchzuführen. Auf deren Grundlage lassen sich der Ist-Zustand und die Planung der erforderlichen Maßnahmen einschätzen und beurteilen. Um den Gebäudezustand korrekt zu bewerten und daraus ein Sanierungskonzept abzuleiten, muss man vor allem die statischen, aber auch die wärmetechnischen Eigenschaften der Bausubstanz kennen.
Oft liegen jedoch insbesondere bei älteren Bauwerken keine Bauunterlagen mehr vor, aus denen Ruckschlusse auf die verwendeten Materialien gezogen werden können. In diesen Fällen lassen sich die Eigenschaften des verbauten Materials nachträglich durch experimentelle Untersuchungen ermitteln. Ein imposantes Beispiel, bei dem die Voruntersuchungen des Mauerwerks ein wesentlicher Bestandteil der Planung waren, ist die alte Mälzerei im Düsseldorfer Hafen. Bei diesem Projekt sind neben Materialprüfungen am Mauerwerk weitere Untersuchungen zu den Festigkeiten der Stahlstutzen aus dem 19. Jahrhundert und den Kappendeckenbetonen sowie zur Dicke und Struktur der Fundamentplatte durchgeführt worden.
Kennwerte mit genormten Prüfverfahren bestimmen
Um die Materialkennwerte von Mauerwerk realitätsnah angeben zu können, ist es in den meisten Fällen erforderlich, Probenmaterial aus dem Bauwerk zu entnehmen und die Eigenschaften der Komponenten Stein und Mörtel im Labor zu ermitteln. Hierbei empfiehlt sich, die Kennwerte mit genormten Prüfverfahren zu bestimmen. Alternativ können auch sogenannte direkte Verfahren eingesetzt werden, zum Beispiel die Prüfung kleiner zusammenhangender Mauerwerksprüfkörper, die aus dem Bauwerk entnommen wurden, oder In-situ-Probebelastungen am Bauwerk selbst. Diese sind jedoch in der Regel technisch aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Weitere Möglichkeiten bietet die von Maierhofer beschriebene zerstörungsfreie Prüfung zur Beurteilung von Mauerwerk.
Wichtige Entscheidungen werden bei Ortsbesichtigung getroffen
Die Ortsbesichtigung und die Entnahme von Probenmaterial können entweder zeitversetzt an verschiedenen Terminen oder – bei weniger komplexen Aufgabenstellungen und Bauwerken – auch zeitgleich erfolgen. Auf Grundlage der vorgefundenen Situation vor Ort und unter Berücksichtigung der jeweiligen Aufgabenstellung sollten bei der Ortsbesichtigung die wesentlichen Entscheidungen zur Entnahme des Probenmaterials aus dem Mauerwerk getroffen werden. Hierzu zählen die Art und Anzahl der Proben, Entnahmestellen und die durchzuführenden Prüfungen.
Proben an repräsentativen Stellen entnehmen
Vor allem bei Mauerwerk aus künstlichen Mauersteinen und hier insbesondere bei Vollsteinen ist es in der Regel ausreichend, die Stein- und Mörtelproben durch Kernbohrung zu entnehmen. Dabei ist je nach zu erwartenden Festigkeitsverhältnissen zwischen Trockenbohr- und Nassbohrverfahren zu unterscheiden. Bei weniger festem Mauermörtel ist nach Schubert eine trockene Entnahme zu empfehlen, da der Wassereintrag bei der Nassbohrung das Mörtelgefüge beeinträchtigen und damit die Mörtelfestigkeit reduzieren kann. Die ermittelten Kennwerte wurden also bereits durch die Probenahme verfälscht. Die Proben sollten an für das Bauteil oder Bauwerk repräsentativen Stellen entnommen werden.
Liegen innerhalb des Mauerwerks Bereiche offensichtlich unterschiedlicher Qualitat vor, sollten die Proben aus den verschiedenen Bereichen entnommen werden, um sie hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften klassifizieren zu können. Die Zahl der Proben richtet sich nach der Qualität und Gleichmäßigkeit des Mauerwerks und der erforderlichen Aussagegenauigkeit für die Beurteilung der Mauerwerkseigenschaften. In der Regel sollten mindestens drei bis fünf prüffähige Proben für jede zu bestimmende Eigenschaftsgröße entnommen werden. Insbesondere bei stark streuenden Materialeigenschaften kann auch eine deutlich höhere Probenzahl notwendig sein, um die charakteristischen Werte statistisch ableiten zu können.
Übliche Probengrößen, um die Festigkeitseigenschaften von Mauerstein und Mauermörtel zu bestimmen, sind Bohrkerne mit einem Durchmesser von 100 Millimetern und einer Lange, die mindestens dem Kerndurchmesser entspricht. Wenn nur Aussagen über die Steinfestigkeit getroffen werden sollen und die Steindruckfestigkeit ersatzweise auch an Würfeln ermittelt werden kann, ist dieser Durchmesser in der Regel ausreichend.
Werden auch Mörtelprüfkörper benötigt, sollten größere Kerne mit einem Durchmesser von 150 Millimetern und mehr ausgebohrt werden. Aus diesen Bohrkernen können dann sowohl Steinprüfkörper als auch Mörtelprismen für die Bestimmung der Fugendruckfestigkeit entnommen werden. Bei Mauerwerk aus Lochsteinen, oder wenn die Festigkeitseigenschaften aus Gründen der Aussagesicherheit an ganzen Steinen bestimmt werden sollen, sind nach Möglichkeit ganze Mauersteine durch Ausstemmen oder Aussägen zu entnehmen.
Autoren: Wolfgang Brameshuber und Markus Graubohm
Dieser Beitrag ist Teil eines Artikels aus B+B BAUEN IM BESTAND , Ausgabe 3-2014
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