Mauern nach dem Lego-Prinzip

Wissenschaftler der Universität Luxemburg haben Mauersteine entwickelt, mit denen man Mauern ohne Mörtel errichten kann – so wie bei Legosteinen.

Die Idee, Mauersteine zu konstruieren, mit denen man auf Mörtel in den horizontalen Fugen bei Mauern verzichten kann, bringt enorme Vorteile mit sich. „Normale Mauern muss man erst auf die halbe Höhe bauen und dann trocknen lassen, bevor es weitergeht. Mit dem Stecksystem kann man ein ganzes Stockwerk an einem Tag errichten und gleich mit der Betondecke obendrauf fortsetzen“, so der Forscher Shahriar Agaajani, der selbst Geschäftsführer des Bauunternehmens Asars Constructions ist und halbtags an seiner Promotion forschte.

^{Mit diesen Steinen errichteten die Forscher Mauern von 2,50 Meter Höhe.}

Weitere Vorteile des mörtellosen Mauerns sind die Reinlichkeit des Systems, Einfachheit der Handhabung und Verlegung der Steine. „Außerdem ist der Rückbau viel einfacher, wenn das Gebäude das Ende seiner Nutzungszeit erreicht hat. Die Bausteine können abgetragen und woanders wieder eingebaut werden“, ergänzt Professor Dr. Danièle Waldmann-Diederich, die Leiterin der Forschungsgruppe „Solid Structures“ der Universität Luxemburg.

In Zusammenarbeit mit dem Baustoffhersteller Chaux de Contern ließen die Forscher Prototypen ihrer Entwicklung industriell fertigen. Mit diesen Steinen errichteten sie Mauern von 2,50 Meter Höhe im Labor, auf die sie Scherspannung, zentrische und exzentrische Belastungen von bis zu 180 Tonnen einwirken ließen. So testeten sie, wie sich die Wand tatsächlich in einem Gebäude verhalten würde und in wie weit man sie belasten darf.

Die Herausforderung beim Mauern ohne Mörtel: die Ausgleichsschicht fehlt

Außerdem entwickelte Shahriar Agaajani einen Algorithmus, um die Lastenverteilung und -konzentration in der Mauer in verschiedenen Konstellationen zu simulieren. Anhand solcher „virtuellen Mauern“ konnten die Forscher potentielle Schwachstellen der Mauern identifizieren und die Bauteile weiter optimieren – ein Verfahren, das bisher einzigartig auf der Welt ist.

Die wissenschaftliche Hauptforschungsfrage bei Shahriar Agaajanis Doktorarbeit war, inwiefern sich Tragfähigkeit und Lastverteilung einer Wand verändern, die ohne horizontale Mörtelfugen auskommt. In herkömmlich errichteten Mauern dient der Mörtel zwischen jeder Steinschicht dazu, die Last, die sich aus dem Eigengewicht der Mauer ergibt, gleichmäßig zu verteilen.

Die Herausforderung beim Mauern ohne Mörtel ist, dass diese Ausgleichsschicht fehlt. Bereits kleine Unebenheiten in den Bausteinen führen dazu, dass sich die Last in der Mauer ungleich verteilt und auf bestimmte Punkte konzentriert. „So präzise die Blöcke auch gefertigt sind, sie werden in der Praxis nie die exakt gleiche Höhe haben“, erklärt Agaajani.

Neus Produkt stellt alteingesessene Tradition infrage

In einem Nachfolgeprojekt an der Universität Luxemburg sollen die Bausteine in Kooperation mit Chaux de Contern und ASARS Constructions bis zur Marktreife weiterentwickelt werden. Ab 2017 sollen die Steine für den Einsatz auf Baustellen verfügbar sein.

„Herr Agaajani und die Forschungsgruppe „Solid Structures“ sind hier einen ganz neuen Weg gegangen. Sie haben mit fundiertem theoretischem Wissen und den entsprechenden Experimenten ein neues Produkt einwickelt, das alteingesessene Traditionen infrage stellt. Wir hoffen, dass die Kunden diesen Weg mitgehen werden“, kommentiert Eric Klückers, Geschäftsführer von Chaux de Contern. Für seine Arbeit ist Shahriar Agaajani jetzt mit dem internationalen Award der „International Masonry Society“ mit Sitz in London für die beste Doktorarbeit 2015 ausgezeichnet worden.

Autor: Uni Luxemburg 
Fotos © Uni Luxemburg (Titelbild v.l.n.r: Eric Klückers, Shahriar Agaajani, professeur Danièle Waldmann-Diederich)