Fugeninstandsetzung bei Sichtmauerwerk

Die Kunst der Fuge

Es gibt viele Gründe, sich sorgfältig um die Fugen von Sichtmauerwerk zu kümmern: Ihre Form, Farbe und Verlauf prägen das Erscheinungsbild eines Gebäudes, gleichzeitig kann ins Mauerwerk eindringende Feuchte zu einer verstärkten Frostbeanspruchung und zur Reduzierung des Wärmeschutzes führen. Besonders wichtig ist ein intaktes Fugennetz auch bei nachträglich angebrachten Innendämmungen. Was gilt es beim Instandsetzen alter Fugen zu beachten? Welche Ausräumverfahren, welche Mörtel, welche Applikationstechniken sind sinnvoll?

{Text: Sylvia Stürmer

Betrachtet man Bestandsgebäude mit Sichtmauerwerken von der Gründerzeit bis in die 50er Jahre, sind an den Wohn- und Gesellschaftsbauten zahlreiche unterschiedliche Fugenformen und -verläufe nachweisbar. Diese hängen u. a. von der Mauersteinart (Ziegel, Natursteine), deren Formaten und Verbänden ab. Es dominieren Bossen-, Quader- und Ziegelmauerwerke mit einheitlichem Fugenverlauf und gleichmäßigen, eher schmalen Fugenbreiten. Im Sockel- und Spritzwasserbereich sowie an Fenstern und Türen sind häufig Mischmauerwerke mit Natursteinen anzutreffen, in den Fassadenflächen dagegen meist Ziegelmauerwerk (s. Abb. 2).
Da ab dem letzten Drittel des 19. Jahrhunderts Portlandzement überall verfügbar war, basieren die Originalmörtel aus dieser Zeit überwiegend auf hydraulischen Kalken – häufig als Bindemittelgemische aus Kalk und Portlandzement. Die Zuschläge, deren Kornform, -größe und Sieblinie schwanken entsprechend regionaler Verfügbarkeit und ästhetischer Vorstellungen des Baumeisters.
NACHTRÄGLICHES VERFUGEN
Eine Fugensanierung kann notwendig werden, wenn:
  • der Fugenmörtel verwittert (s. Abb. 3) oder anderweitig geschädigt und unansehnlich geworden ist (s. Abb. 4),
  • falsche Fugenmörtel verwendet wurden (stofflich oder technisch nicht angepasst), die beispielsweise eine verstärkte Verwitterung der Steine zur Folge hatten,
  • die Fugenform und/oder die Gestaltung der Übergänge zu erhöhter Beanspruchung der Mauersteine und/oder Feuchte- eintrag ins Mauerwerk geführt haben.
Wichtig für eine dauerhafte Fugeninstandsetzung sind die vorbereitenden Arbeiten vom steingerechten Ausräumen des geschädigten Mörtels bis zur richtigen Reinigung der betroffenen Stellen. Bei der Wahl des Reinigungsverfahrens sind die Festigkeit des Mauersteins, dessen Saugverhalten und Frostbeständigkeit sowie die Jahreszeit besonders zu beachten. Bei Nassreinigungsverfahren ist besonders im Herbst dafür Sorge zu tragen, dass die von den Baustoffen aufgenommene Feuchte schnellstmöglich wieder abtrocknen kann und sich dauerhaft eine niedrige Ausgleichsfeuchte mit geringer Gefährdung bei Frostbeanspruchung einstellt.
Zunächst ist die Fuge nach Möglichkeit in circa doppelter Tiefe der Fugenbreite auszuräumen, um eine ausreichende Verbundfläche des neuen Mörtels zu den Steinflanken und dem Bestandsmörtel zu schaffen. Dabei dürfen die Fugenflanken nicht beschädigt werden. Die Ausräumtechniken richten sich u. a. nach dem Fugenverlauf, dem Zustand des alten Fugenmörtels und den Steinfestigkeiten. Neben dem schonenden Ausstemmen von Hand bei eher weichen und stark verwitterten Gesteinen kommen pressluftgetriebene Werkzeuge und – bei gleichmäßigem Fugenverlauf und festen Gesteinen – auch Fingerfräsen bzw. Trennschneidgeräte zum Einsatz. Die Fugen sind danach von Staub und losen Teilen zu säubern, da diese haftungsmindernd wirken können. Bei stark rückgewitterten Steinflanken kann je nach Umfang der Schädigung und denkmalpflegerischer Zielstellung ein Steinaustausch notwendig werden oder eine Konservierung oder Restaurierung erfolgen. Bei Natursteinen kommen hierfür beispielsweise teilformatige Vierungen oder Antragungen mit Steinrestauriermörtel infrage.
MÖRTELAUSWAHL
Fugenmörtel lassen sich auf der Baustelle aus Bindemitteln, geeigneten Bausanden und Wasser selbst anmischen oder man verwendet Werktrockenmörtel, die zahlreiche Hersteller mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften anbieten. Als Bindemittel dominieren die hydraulischen Kalke, als natürliche hydraulische Kalke oder Gemische aus Luftkalk und Zementen, zum Teil mit puzzolanischen Zusätzen. ›
› Mag die Baustellenmischung auch auf den ersten Blick einfach und preisgünstig erscheinen, ist sie keinesfalls für Nichtfachleute geeignet und mit Schwankungen der einzelnen Chargen verbunden. Diese Schwankungen in der Mörtelzusammensetzung führen zu deutlichen Unterschieden im Erscheinungsbild (z. B. Farbtonunterschieden) und bei den mörteltechnischen Eigenschaften, die sich nachteilig auf die Mauersteine auswirken können.
Für die Auswahl der Mörtelgruppe und damit der Festigkeitsklasse sind vor allem die statischen Anforderungen und die Steinfestigkeit sowie deren Verwitterungszustand maßgebend. Es empfiehlt sich, frostbeständige Mörtel mindestens der Mörtelgruppe MG IIa nach DIN 1 053 oder M5 nach EN 998-1 zu verwenden, die nach 28 Tagen Druckfestigkeiten von mehr als 5 N/mm2 aufweisen. Bei stark verwitterten Steinen kann vor dem Verfugen eine Festigung notwendig sein, zum Beispiel mit Kieselsäureester. Die Festigkeiten und der Elastizitätsmodul des Mörtels sollten kleiner sein als die Werte des Gesteins. Möglichst geringe Schwind- und Quellmaße und angepasste thermische Ausdehnungskoeffizienten sorgen auch unter permanenter Freibewitterung für eine reduzierte Rissanfälligkeit. Bezüglich der Feuchteaufnahme und -abgabe ist ein niedrigerer, maximal jedoch gleich hoher Wasseraufnahmekoeffizient anzustreben. Das Größtkorn sollte kleiner als ein Drittel, besser noch kleiner als ein Fünftel der Fugenbreite sein. Die wesentlichen technischen Anforderungen für die Fugenmörtel bei Natursteinmauerwerk hat Professor Snethlage im »Leitfaden Steinkonservierung« [1] in Tabellenform zusammengefasst.
Neben den physikalischen Anforderungen ist die stoffliche (= chemische) Verträglichkeit mit der vorhandenen Bausubstanz zu beachten. Ausblühungen auf der Mauerwerksoberfläche und schädigende Reaktionen wie z. B. zwischen Gips und reaktionsfähigen Bestandteilen aus hydraulischen Kalken und Zementen zu dem Treibmineral Ettringit müssen durch die Auswahl des geeigneten Bindemittels bzw. der Zusatzstoffe für den Fugenmörtel vermieden werden. Zur Reduzierung von Ausblühungen ist besonders auf einen niedrigen Gehalt an löslichen Alkalien in den neuen Mörteln zu achten.
Die farbliche Anpassung an den Bestand kann durch die Eigenfarbe der gewählten Bindemittel und Zuschläge und/oder durch Zugabe von Pigmenten erfolgen. Im Gegensatz zu farbigen Anstrichsystemen kommen bei mineralischen Mörteln nur anorganische, UV- und alkalibeständige Pigmente, u. a. Eisenoxide, zum Einsatz. Zur Orientierung bei der Vorauswahl lassen sich sowohl die Farbe des vorgemischten Trockenmörtels (diese entspricht weitgehend der späteren Mörtelfarbe nach dem Erhärten und Trocknen) als auch Musterflächen am Objekt heranziehen. Neben dieser »Durchfärbung« des gesamten Mörtelquerschnitts ist auch eine nachträgliche Farbgebung durch Überstreichen der Fugen mit einer Schlämme oder Lasur möglich. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn der vorhandene Fugenmörtel zwar technisch intakt, aber optisch unansehnlich ist und nach entsprechender Reinigung farblich »aufgefrischt« werden soll.
Eine Rezeptierung des neuen Mörtels nach historischen Befunden an Denkmalobjekten ist möglich, erfordert jedoch eine detaillierte Untersuchung der historischen Mörtel bezüglich der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung ihrer Bindemittel, Zuschläge, Zusatzstoffe und technischen Mörtelkennwerte.
APPLIKATIONSTECHNIK
Das Verfugen kann traditionell von Hand (s. Abb. 5), mit Kartuschen (s. Abb. 6) oder maschinell erfolgen, je nach Verlauf, Dimension und Zugänglichkeit der Fugen sowie Art und Größe des zu sanierenden Mauerwerks. Das maschinelle Trockenspritzverfahren eignet sich vor allem für die steinsichtige Verfugung von Natursteinmauerwerk bei großen Fugenbreiten wie beispielsweise bei Bruchsteinmauerwerk (s. Abb. 7). Für schmale und gleichmäßige Fugen in regelmäßigen Mauerwerken hingegen ist diese Art der Verfugung aufgrund des großen Rückpralles und der »Siebwirkung« weniger geeignet (hinzu kommen mögliche Anreicherungen des Bindemittels und der Feinanteile mit der Gefahr der Überfestigung und Rissbildung). Hier dominiert daher die Verfugung mit Hand oder Kartusche, bei der sich die Spritzdüse je nach Fugengeometrie anpassen lässt.
Wesentlich für die Dauerhaftigkeit der Neuverfugung ist die Flankenhaftung des Mörtels am Stein. Dabei sind vor allem die Rauigkeit und das Saugverhalten des Steins zu beachten und eine optimale Konsistenz des Mörtels einzustellen: steifplastisch bei der Handverfugung und etwas weicher, zum Teil mit einem kleinen Anteil an Fließmittel bei Verfugung mit Kartusche.
Für einen langfristigen Witterungsschutz sollte die Fugenoberfläche möglichst bündig mit der Steinflanke oder nur leicht »zurückgesetzt« gestaltet werden (s. Abb. 8). Denn bei hervorstehenden Fugen werden der Fugenmörtel (s. Abb. 4), bei zurückgesetzten Fugen die Steinflanken durch Schlagregen, Frost und Erosion übermäßig beansprucht. Die Oberflächenbearbeitung kann durch Glätten (mit Fugenkelle oder Schlauchabschnitt), Abziehen (z. B. mit der Schmalseite der Kelle oder Fugenholz), Waschen oder Bürsten erfolgen.
MUSTERFLÄCHEN
Für die detaillierte Maßnahmen- und Kostenplanung sowie die Entscheidungsfindung aller am Bau Beteiligten sind Musterflächen am Objekt mit den favorisierten Mörteln und Techniken zu empfehlen. Daran können wesentliche technische, wirtschaftliche und optische Aspekte erprobt und bewertet werden – von der optimalen Ausräum-, Reinigungs- und Applikationstechnik bis zur gewünschten Oberflächenbearbeitung. Darüber hinaus lassen sich Material- und Zeitbedarf auf diese Weise konkretisieren. •
Literatur
[1] Snethlage, Rolf, Leitfaden Steinkonservierung, Fraunhofer IRB Verlag, 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, S. 122
[2] WTA-Merkblatt 3–12–99/D, »Natursteinrestaurierung nach WTA-IV: Fugen«

Schwachstellen (S. 134)
Sylvia Stürmer
Studium der Baustoffverfahrenstechnik, Promotion über Injektionen an historischen Mauerwerken. Seit 2003 Professur für Baustofftechnologie, Bauphysik und Bauwerkserhaltung an der HTWG Konstanz. Mitglied der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA), Mitwirkung bei der Ausarbeitung verschiedener WTA-Merkblätter. Referententätigkeit für diverse Architektenkammern und Akademien. 1996 Zulassung als Sachverständige.