Der Baustoff Ziegel

Als einer der ältesten Baustoffe hat Ziegel während der letzten Jahrtausende die Baukultur geprägt. Zahlreiche Stätten des UNESCO-Weltkulturerbes bezeugen das. Feuer, Erde, Wasser sind die Grundelemente, aus denen der natürliche Baustoff Ziegel hergestellt wird. Daran hat sich auch in der Gegenwart nichts geändert. Allerdings hat der technologische Fortschritt eine Weiterentwicklung des archaischen Vollziegels hin zu einem Hightech-Produkt ermöglicht.

Moderne Wärmedämmziegel erfüllen gleichzeitig mehrere wichtige Eigenschaften in einem Produkt. Sie bieten nicht nur einen besonders guten Wärmeschutz, sondern weisen neben zahlreichen positiven Eigenschaften auch einen optimalen Schallschutz sowie hohe Tragfähigkeit auf.

Mit modernen Wärmedämmziegeln sind alle aktuellen Energiestandards erreichbar – selbst hochwärmedämmende Passivhäuser oder Plusenergiehäuser, die einen Energieüberschuss liefern, wurden in Ziegelbauweise bereits umgesetzt – im Einfamilien- wie auch im Mehrfamilienhausbau.

Herstellung

Mauerziegel werden aus Ton, Lehm oder tonhaltigen Massen mit oder ohne Zuschlagstoffe hergestellt. Zuschlagstoffe wie Sägemehl, Papierfangstoff oder Polystyrolkugeln verringern die Rohdichte, während eine Zugabe von schwerem Material diese erhöht. Die verschiedenen Rohstoffe und Zuschläge werden in der Rohstoffaufbereitung über Beschicker entsprechend dosiert und gegebenenfalls auch unter Zugabe von Wasser in Kollergang und Walzwerk zerkleinert und durchmischt. Im Maukturm oder auch Sumpfhaus wird eine gleichmäßige Durchfeuchtung und weitere Durchmischung (Homogenisierung) erreicht.

Nachdem unter Zugabe von Wasserdampf die erforderliche Konsistenz erreicht ist, wird der Lehm unter hohem Druck in einer Strangpresse mit Unterdruck stark verdichtet und über Schneckenwellen durch ein Mundstück gepresst. Das Mundstück gibt vor, welche Form der spätere Ziegel besitzt und ob er ungelocht oder mit einer bestimmten Lochung (Lochbild) versehen, bestimmte Anforderungen zu erfüllen hat. Durch die Zusammensetzung des Lehms und die Wahl der Struktur des Lochbildes lassen sich beispielsweise Parameter wie Druckfestigkeit, Wärme- und Schallschutz des späteren Produktes vordefinieren.

Nachdem der Endlosstrang mit einem Einzel- bzw. Harfenabschneider in einzelne Rohlinge getrennt wurde, werden diese in Kammern über die Dauer von 1 bis 3 Tagen bei Temperaturen von 50 bis 100 °C getrocknet.

Im Tunnelofen werden die Lehmrohlinge über mehrere Temperaturzonen hinweg gebrannt. Hochlochziegel werden bei Temperaturen von etwa 950 bis 1050 °C gebrannt. Bei Temperaturen ab ca. 1100 °C spricht man vom Sintern bzw. Schmelzsintern, bei dem die Oberfläche zu schmelzen beginnt und dem dadurch entstandenen Klinker Eigenschaften wie besonders hohe Druckfestigkeit, besonders geringe Wasseraufnahmefähigkeit, Frostwiderstand etc. verleiht. Bei Planziegeln, die für die Verarbeitung im Dünnbettverfahren vorgesehen sind, werden nach dem Brennvorgang die Lagerfugen mit einer Genauigkeit von unter einem Millimeter planeben geschliffen.

In einem weiteren Verarbeitungsschritt lassen sich die Eigenschaften plangeschliffener Hochlochziegel durch das Füllen der Luftkammern mit Wärmedämmstoffen hinsichtlich Wärme- und Schallschutz weiter optimieren. Manche Hersteller füllen lose Schüttungen aus Perlite, Mineralfaser- oder Holzfaserdämmstoff in die Lochung, andere füllen die Hohlkammern mit plattenförmigen Mineralfaserdämmstoff-Stecklingen.

Beispiele für moderne Wärmedämmziegel (Planziegel) zur Verarbeitung als einschalige, hochwärmedämmende Außenwände:

Wärmeleitfähigkeit λ = 0,07 W/mK Füllung: Perlite-Dämmstoff	λ = 0,065W/mK — Füllung: Mineralfaserdämmplatten
λ = 0,07 W/mK — Füllung: Holz- oder Mineralfaserdämmung, lose	λ = 0,075 bis 0,09 W/mK ungefüllte Luftkammern

Beispiele für Plan-Hochlochziegel zum Einsatz in tragenden Innenwänden:

Erdbebensicheres Bauen und bei besonders hohen Anforderungen an die Tragfähigkeit, z. B. Innenwand Rohdichteklasse 0,9 Charakt. Mauerwerks-druckfestigkeit fk = 5,0 (SFK 12) bis 6,8 MN/m² (SFK 20) λ = 0,39 bis 0,58 W/mK (nach RDK) Wanddicken t = 17,5 / 20 / 24 / 30 cm	Erdbebensicheres Bauen und bei besonders hohen Anforderungen an die Tragfähigkeit, z. B. Innenwand Rohdichteklasse 1,4 Charakt. Mauerwerks-druckfestigkeit fk = 10,2 MN/m² (bei SFK 20) λ = 0,58 W/mK Wanddicken t = 17,5 cm
Schallschutz-Füllziegel für Wohnungs- / Haustrennwände zum Verfüllen mit fließfähigem Beton C12/15, Körnung 0-16 mm mit oder ohne Vertikalbewehrung Rw = 56,9 dB (t = 17,5cm) Rw = 60,8 dB (t = 24 cm) Rw = 63,6 dB (t = 30 cm)	Schalungsziegel für Wohnungs- / Haustrennwände zum Verfüllen mit fließfähigem Beton C12/15, Körnung 0-16 mm mit oder ohne Horizontal- / Vertikalbewehrung Rw = 57 dB (t = 17,5cm) Rw = 61,4 dB (t = 24 cm) Rw = 64,4 dB (t = 30 cm)

Wandkonstruktionen

Wandkonstruktionen aus Ziegel haben sich als sehr wertbeständig und wartungsarm erwiesen. Sie sind äußerst robust gegenüber mechanischen Beanspruchungen und feuerbeständig. Aufgrund ihres kapillaren Materialgefüges wirken Mauerziegel feuchteausgleichend. Ziegel sind auch in der Lage, durch ihre hohe Wärmespeicherfähigkeit Temperaturschwankungen auszugleichen. So kommt es in Ziegelhäusern deutlich seltener zu Überhitzungen oder zu raschen Auskühlungen als bei leichtern Gebäudekonstruktionen wie beispielsweise dem Holzrahmenbau.

Um allerdings den passenden Ziegel für die anstehende Bauaufgabe zu finden, ist es notwendig, die Anforderungen zu kennen, die von der Wandkonstruktion zu erfüllen sind. Je nach Nutzung, Gebäude- und Raumsituation können diese sehr unterschiedlich sein wie die Beispiele im Folgenden zeigen.

• Außenwände können einschalig (monolitisch), mit Zusatzdämmung (WDVS – Wärmedämmverbundsystem) oder zweischalig ausgeführt werden. Bei Mehrfamilienhäusern und in der Nähe von Schienenverkehr oder vielbefahrenen Straßen ist bei diesen Außenwänden auf einen guten Schallschutz zu achten. Mit zunehmender Gebäudehöhe nehmen auch die Anforderungen an den Brandschutz und die Tragfähigkeit des Mauerwerks zu. Der obligatorische Wärmeschutz wird durch die Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks und die Wanddicke bestimmt.
• Haustrennwände werden in der Regel zweischalig mit durchlaufender Trennfuge ausgeführt. Haustrennwände sind die Standardausführung der Trennwand zwischen Doppel- und Reihenhäusern. Hier ist ein besonders hoher Schallschutz erforderlich. Die Mauerwerksschalen mit Rohdichteklasse ≥ 1,6 sind meist ≥ 17,5 cm dick, die Trennfuge weist mindestens 3 cm Dicke auf und sollte mit weichen Dämmstoffmatten gefüllt sein. Es werden sowohl die Mauerwerksschalen als auch die Decken durch die Fuge getrennt. Je größer die Fugendicke und je höher die Rohdichte der Mauerwerksschalen desto höher ist die Luftschalldämmung.
• Wohnungs-, Flur- und Treppenhaustrennwände haben unter anderem die Aufgabe, vor Schallübertragung aus fremden Wohnungen und Aufenthaltsräumen im Inneren von Gebäuden schützen. Dazu werden möglichst schwere Wandbauteile benötigt. In der Praxis werden dazu möglichst schwere Wände eingesetzt. Das wird in der Standardausführung mit einer Rohdichteklasse ≥ 2,0 und Wanddicke ≥ 24 cm erreicht. Für die Ausführung stehen entweder schwere Mauerziegel mit hoher Rohdichte oder Füllziegel bzw. Schalungsziegel zur Verfügung, die nach dem aufmauern noch mit fließfähigem Beton vergossen werden, um ein möglichst hohes Gewicht zu erhalten. In der Regel wird mit solchen Wänden auch eine hohe Tragfähigkeit und ein sehr guter Brandschutz mit hoher Feuerwiderstandsdauer erreicht.
• Raumtrennwände trennen einzelne Zimmer innerhalb einer Wohneinheit und können tragend oder nichttragend ausgeführt werden.

Ausführung von monolithischen Ziegelmauerwerk

Monolithisches Mauerwerk weist einen sehr einfachen Wandaufbau von nur drei Schichten auf: Mineralischer Innenputz, Ziegelmauerwerk, mineralischer Außenputz. Dadurch sind auch die konstruktiven Details einfach und ermöglichen sehr langlebige Fassaden, die kaum Wartung erfordern. Zur Gewährleistung der Gebrauchstauglichkeit ist ein geeigneter Putz zu wählen, der auf den Untergrund abgestimmt ist. In der Regel wird hochwärmedämmendes Ziegelmauerwerk mit Faser-Leichtputzen (Typ I oder Typ II) nass verputzt. Monolithisches Ziegelmauerwerk erfüllt alle bauordnungsrechtlichen Anforderungen wie Wärmeschutz, Schallschutz, Brandschutz, Feuchteschutz und Tragfähigkeit in einer Funktionsebene. Daher ist Bauen mit Ziegel äußerst wirtschaftlich. Zur rationellen Herstellung von Ziegelmauerwerk stehen aufeinander abgestimmte Anwendungssysteme zur Verfügung, die eine effiziente Ausführung ermöglichen. Neben großformatigen Mauerziegeln werden Ergänzungsprodukte wie Anfänger-, Eck- und Laibungsziegel, Höhenausgleichsziegel, Ziegel-Flachstürze, Ziegel-Rollladenkästen, etc. angeboten, sodass Zusatzarbeiten gering gehalten werden. Die Arbeitsabläufe in moderner Ziegelbauweise sind einfach und schnell umsetzbar. Es sind keine Hilfsmittel wie Schalung, Montagestützen etc. notwendig. Bei modernem Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln muss keine zusätzliche Wärmedämmung aufgebracht werden. Das reduziert die Bauzeit und vermeidet künftige Wartungskosten sowie Sondermüll.

Anlegen der ersten Schicht:

Unter der ersten Ziegellage wird zunächst ein Ausgleich von unvermeidbaren Unebenheiten der Stahlbetondecke geschaffen. In der Regel wird dazu Normalmörtel NM III (M10) verwendet. Bei Leichtmauerwerk und geringeren Belastungen ist gegebenenfalls auch Normalmauermörtel NM IIa oder Leichtmauermörtel LM 36 einsetzbar. Im Regelfall sollte die Dicke der Mörtelausgleichsschicht nicht mehr als 3 cm betragen. In Einzelfällen, wenn die Mauerwerksdruckfestigkeit nur teilweise ausgenutzt ist, ist eine Dicke der Ausgleichsschicht von bis zu 5 cm zulässig (siehe Fachbericht Dr. Rast / Dr. Schubert). Hinweise in den technischen Datenblättern oder allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen sind zu beachten.

Ausführung des Planziegelmauerwerks:

Nach dem Anlegen der ersten Lage Planziegel auf der Ausgleichsschicht aus Zementmörtel der Güte M 10 und besandeter Bitumenbahn R 500 können alle weiteren Ziegellagen im Dünnbettverfahren ausgeführt werden. Für einen sicheren Abtrag von vertikalen und horizontalen Einwirkungen ist ein vollflächiger Mörtelauftrag in der Lagerfuge unabdingbar. Bei der Herstellung und Verarbeitung des Dünnbettmörtels sind die Anweisungen der Mörtelhersteller, die üblicherweise auf der Verpackung oder in technischen Dokumentationen abgedruckt sind sowie die Ausführungshinweise der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen der Mörtel- und Ziegelhersteller, zu beachten. Dünnbettmörtel braucht nicht gesondert bestellt werden. Er wird von den Ziegelherstellern in ausreichender Menge als Werktrockenmörtel (in der Regel Sackware) mit den palettierten Planziegeln ausgeliefert.

Derzeit existieren fünf unterschiedliche, bauaufsichtlich zugelassene Verfahren zur Herstellung von Planziegelmauerwerk:

1. System VD – Volldeckelnder Auftrag durch Auftragsgerät
2. System V-Plus – Volldeckelnder Auftrag mit zusätzlich im Mörtel eingebetteter Gewebeeinlage durch Auftragsgerät
3. Tauchverfahren
   Plan-Füllziegel und Schalungsziegel eignen sich insbesondere zur Herstellung von Wohnungs- und Haustrennwänden sowie von Brandwänden. Nachdem sie geschosshoch aufgemauert wurden, erfolgt das Verfüllen der Hohlkammern mit fließfähigem Beton C12/15, Körnung 0-16 mm. Durch den Verguss der Plan-Füllziegel mit Beton entstehen sehr massive, biegesteife Wände von hoher Rohdichte. Auf diese Weise lassen sich auch hohe Anforderungen an den Schallschutz sicher umsetzen. Durch die hohe Biegesteifigkeit sind sie aber auch für die Ausführung hochbelasteter Pfeiler oder Aussteifungswände bestens geeignet. Plan-Füllziegel werden in der Regel mit mörtelfreien Stoßfugen knirsch versetzt.
   Die Lagerfuge wird mit Dünnbettmörtel ausgeführt. Dazu kann der Mörtel wahlweise mit Auftragsgerät (z.B. Mörtelwalze) oder im Tauchverfahren verarbeitet werden. Beim Tauchverfahren wird der Plan-Füllziegel mit der Unterseite in Dünnbettmörtel getaucht, so dass die Lagerfläche vollflächig mit Dünnbett-mörtel benetzt ist. Anschließend wird der Füllziegel versetzt. Plan-Füllziegel werden in der Regel mit einem Überbindemaß einer halben Steinlänge verarbeitet. Dabei entstehen im Wandinneren durch die übereinanderliegenden Hohlkammern geschoßhohe durchgängige Kanäle, die nach Fertigstellung der Wand vorgenässt und dann vollständig mit dem zuvor genannten fließfähigem Beton vergossen werden.
   Plan-Füllziegel wird in den Dünnbettmörtel getaucht, so dass die Lagerfläche mit Mörtel benetzt ist und dann mit Überbindemaß vermauert.
4. PU-Schaumkleber (System „Dryfix“)
   Seit 2012 ist das System dryfix in Deutschland bauaufsichtlich zugelassen. Im Gegensatz zur üblichen Herstellung von Planziegelmauerwerk werden hier die Lagerfugen mit einem feuchtigkeitshärtendem Einkomponenten-Schaumkleber auf PU-Basis verklebt. Das System ist für Verarbeitungstemperaturen von -5 °C bis +35 °C zugelassen.
   Das Dryfix-Ziegelmauerwerk wird auf der üblichen, im Normalmörtel nivellierten ersten Ziegellage erstellt. Der Planziegelkleber wird mit einer speziellen Klebepistole auf die staubfreien Planziegel aufgetragen. Bei Temperaturen unter +5 °C müssen die Planziegel trocken sein, bei darüberliegenden Temparturen sollte die Klebefläche angefeuchtet werden.
   Planer und Anwender sind hinsichtlich der Besonderheiten des Anwendungssystems Dryfix Planziegelkleber durch den Zulassungsinhaber zu schulen.
5. Mörtelpads
   Mörtelpads bestehen aus Werktrockenmörtel, der durch wasserlöslichen Schmelzkleber zusammengehalten und ein mittig eingebettetes Glasfasergewebe stabilisiert wird. Mörtelpads sind seit Juli 2015 bauaufsichtlich für die Herstellung von Planziegelmauerwerk zugelassen. Sie ermöglichen eine vollflächige Deckelung der Lagerfugen und kraftschlüssigen Verbund des Mauerwerks. Anmischen von Mörtel und Mörtelauftragsgerät sind nicht erforderlich. Im erhärteten Zustand sind die Festigkeitseigenschaften des Mörtelbands mit bewährten am Markt verfügbaren Dünnbettmörteln vergleichbar. Mörtelpads sind nicht brennbar (Baustoffklasse A1), weisen Haftscherfestigkeiten von > 0,5 N/mm² auf, sind wärmedämmend (Wärmeleitfähigkeit λ = 0,208 W/mK). Bei Verarbeitung sollen Luft- bzw. Oberflächentemperatur zwischen +5 °C und +30 °C liegen.

Leistungsfähigkeit von modernen Wärmedämmziegeln

Moderne Wärmedämmziegel sind äußerst robust und vielseitig. Sie ermöglichen mit einfachen Konstruktionsdetails bei einer mauerwerksgerechten Planung und Ausführung eine wirtschaftliche Erstellung von langlebigen Bauwerken.

Wie die unten aufgeführten Beispiele belegen, ist die monolithische Ziegelbauweise ihrer Zeit voraus. Alle derzeit bekannten Energiestandards wurden bereits mit Wärmedämmziegeln zukunftssicher realisiert.

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Fachautor

Michael Pröll,
Bauingenieur Dipl.-Ing. (FH), Ziegel Zentrum Süd e. V. in München, Lehrbeauftragter im Mauerwerksbau an den Hochschulen Deggendorf, Biberach, Karlsruhe
www.ziegel.com