Gestaltung von Mauerwerkskonstruktionen

Der Mauerwerksbau prägt unsere Städte; besonders im Norden Deutschlands dominiert Backstein das Stadtbild. Seine konstruktive Funktion und die Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten machen den Mauerwerksbau bis heute beliebt.

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Der Backstein, den wir heute in den Händen halten, unterscheidet sich trotz der regen Entwicklung der Produktionsindustrie nicht grundlegend von seinem ursprünglich noch ungebrannten Urahn. Schon früh optimierte man das Format von Mauersteinen, damit sie gut in die Hand passen und sich leicht verarbeiten lassen. Durch die Standardisierung und schließlich die Industrialisierung der Brenn- und Herstellungsprozesse vereinheitlichte man ihre Beschaffenheit noch weiter, was die Planbarkeit und Statik von Mauerwerksbauten deutlich verbesserte.

Die ursprünglich massiven Steine wurden zudem bauphysikalisch weiterentwickelt; Leichthochlochziegel mit neuen Formaten und Eigenschaften entstanden. Darüber hinaus bekam der klassische Mauerziegel aus Ton und Lehm Konkurrenz von Kalksand- und Betonsteinen.

Grundregeln des Mauerwerksbaus

Als maßgebendes Modul definiert der Mauerstein ein geometrisches Ordnungsprinzip für das Tragsystem sowie für die Gestaltung von Grundriss und Gebäudehülle. Maßordnung und Steinformat sowie Verbände und Verzahnungen formen das Mauerwerk. Die Abtragung der Lasten gilt dabei als oberstes Konstruktionsprinzip und entscheidet über Wand- und Baukörperstrukturen, den Wechsel von Öffnungen und Mauerverbund, wie auch über die Schlankheit von Wänden. Wie bei allen Bauweisen sind auch hier die Eigenschaften des Baustoffs zu beachten. Die heutigen Ziegelformate gehen auf das Oktameter Ernst Neuferts zurück, der in den 1930er- Jahren an der Errichtung zahlreicher Baracken und Fabriken beteiligt war und im Rahmen dessen noch heute gültige Baunormen erarbeitete. Das Oktameter Neuferts wurde in den 1950er-Jahren Teil der DIN 4172 - Maßordnung im Hochbau.

In der Regel kommen heute ausschließlich standardisierte Mauersteine zum Einsatz. Neue Formate, wie die vom belgischen Architekturbüro Blaf geplanten Big Bricks demonstrieren jedoch, dass auch im traditionsreichen Mauerwerksbau noch Raum für Kreativität und neue Ansätze ist.

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Gestaltung von Mauerwerkskonstruktionen

Eine Konstruktion zu gestalten, sei sie tragend oder nichttragend, bedeutet auch, den heutigen Ansprüchen an den Wärmeschutz und andere bauphysikalische Anforderungen gerecht zu werden. Einschalige Außenwände aus Sichtmauerwerk sind für beheizte Gebäude entsprechend nicht mehr zeitgemäß. Außenwände werden entweder als einschalige Konstruktionen mit WDVS oder als zweischaliges System aus Hinter- und Vormauerwerk erstellt.

Abhängig von den verwendeten Rohstoffen unterscheiden sich Mauersteine erheblich in ihren Eigenschaften. Kalksandsteine beispielsweise punkte aufgrund ihrer hohen Dichte bei Schallschutz und Druckfestigkeit, Hochlochziegel dagegen beim Wärmeschutz. Diese Eigenschaften beeinflussen den Wandaufbau und damit die Wanddicke. Das Erscheinungsbild von Verblendmauerwerk wird hingegen maßgeblich von Format, Farbe und Oberfläche der Mauersteine sowie dem Mauerwerksverband bestimmt. Auf diese Gestaltungsmöglichkeiten soll im Folgenden etwas näher eingegangen werden.

Farben und Oberflächen
Die Farbvielfalt klassischer Tonziegel entsteht durch Variationen in der Zusammensetzung des Tons und des Brennprozesses. Natürlicher Ton enthält unterschiedliche Mengen an Mineralien, Eisenoxid und andere Verbindungen. Diese beeinflussen die Grundfarbe, die von Rot über Gelb und Braun bis zu Grau reicht. Mithilfe von Farbzusätzen kann die Steinfarbe darüber hinaus künstlich verändert werden, um sie bspw. an historische Originale anzugleichen. Ferner gibt es auch farbig glasierte oder engobierte Ziegel.

Zudem verändern Temperatur und Dauer des Brennens die Farbe der Ziegel. Höhere Temperaturen führen oft zu intensiveren Farben. Beim Kohlebrand hingegen wird während des Brennvorgangs Kohle hinzugefügt, um Rauch- und Rußspuren sowie unregelmäßige Verfärbungen zu erzeugen. Die Spuren des Brennvorgangs machen sich außerdem auch haptisch auf den Ziegeln bemerkbar. So hinterlässt ein Ringofenbrand etwa unregelmäßige Spuren auf den Ziegeln, wodurch diese rustikaler und handgefertigt wirken.

Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche der Steine auch mechanisch bearbeitet werden. So sind Verblender etwa glatt, bossiert oder bruchrau erhältlich.

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Verbände
Fassaden aus Sichtmauerwerk sind in der Regel nicht tragend und werden mit oder ohne zusätzliche Dämmschicht mittels Ankern an der tragenden Schale befestigt. Die Verblendschale lässt sich – wie im historischen Mauerwerksbau – in verschiedenen Verbandsarten gestalten. Dabei kann von den üblichen Mustern (Läufer-, Binder-, Block- und Kreuzverband) abgewichen werden, solange die Statik der Gebäudehülle gewahrt bleibt. Durch Vor- und Rücksprünge einzelner Steine lässt sich zudem eine reliefartige Dreidimensionalität der Wand erzeugen.

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Perforation
In unbeheizten Gebäuden oder Gebäudeteilen bieten nicht tragende bzw. selbsttragende Vormauerschalen noch weitere Gestaltungsfreiheit. Sie sind unabhängig von bauphysikalischen und statischen Einschränkungen, was kreative Öffnungen innerhalb der Verbandsstruktur erlaubt. Die Perforation massiver Bauteile verbessert Licht- und Luftdurchlässigkeit und kann somit die klimatischen Eigenschaften des Gebäudes positiv beeinflussen. Auch bei tragendem Mauerwerk kann das sogenannte Filtermauerwerk zum Einsatz kommen, hier sind allerdings meist keine flächendeckenden Perforationen möglich.

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Radiale Formen
'Die ungebrannten Lehmsteine aus der Anfangszeit des Mauerwerksbau ließen sich noch einfach in verschiedene Formen pressen. Gebrannte Tonziegel dagegen sind hart, spröde und unflexibel. Um mit ihnen dennoch radiale Formen wie Bögen und Kuppeln umsetzen zu können, entwickelte man keilförmige Ziegel und Segmentziegel oder nutzte Mörtel zum Ausgleich. Der Vorteil, gewölbte Tragelemente ohne Mehraufwand herstellen zu können, bleibt dem Mauerwerksbau vorbehalten. Andere Bauweisen erfordern dafür aufwändige Schalungssysteme und Biegetechniken.

Zudem existieren viele Sonderformate, die spezielle Anwendungen ermöglichen oder einzigartige Fassadenstrukturen schaffen.

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Nachhaltigkeit im Mauerwerksbau
In den letzten Jahren hat sich der Mauerwerksbau besonders im Hinblick auf Nachhaltigkeit dynamisch entwickelt. Kreative Ansätze zeigen sich vor allem in der Offenheit für neue Bauweisen, etwa in hybriden Konstruktionen. Hierbei werden massive Mauerwerkswände sortenrein und rückbaubar mit anderen Baustoffen kombiniert, um deren spezifischen Eigenschaften optimal zu nutzen.

Darüber hinaus arbeiten die Hersteller daran, den Produktionsprozess zu verändern, um klimaschädliche Emissionen, die vor allem beim energieintensiven Brennvorgang entstehen, zu reduzieren. Neben den Bemühungen das Brennen selbst klimafreundlicher zu gestalten, wird auch daran gearbeitet, dieses komplett zu ersetzen, etwa durch biochemische Verdichtung wie bei Biozement. Auch an der Entwicklung rückbaubarer Mörtel wird gearbeitet.

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