Sorgfalt und Substanz

Kaum ein anderes Gewerk hängt in seiner Dauerhaftigkeit so stark von den physikalisch-chemischen Prozessen ab, die im Inneren der Materialien ablaufen. Ein grundlegendes sowie entscheidendes Thema also, mit dem es sich als Handwerksprofi zu beschäftigen gilt. Schließlich sollten Verarbeitungsfehler bei Mörteln und Putzen im handwerklichen Ofenbau vemieden werden. Im Mittelpunkt stehen nachfolgend die Ursachen typischer Schadensbilder, die Bedeutung des Wasser-Bindemittel-Verhältnisses (W/B-Wert) und der sachgerechte Umgang mit hochtemperaturbeständigen Baustoffen. Denn: die richtige Materialkenntnis und eine präzise Verarbeitung ist entscheidend über die Langlebigkeit und Funktionalität einer Ofenanlage.

Das Wesen der Zementbindung und Grundlage jeder Zementverarbeitung

Zementgebundene Baustoffe beruhen auf einem chemischen Prozess: der Hydratation. Hierbei reagieren die feingemahlenen Klinkerbestandteile des Zements mit Wasser zu hydratisierten Verbindungen – die Grundlage des sogenannten Zementsteins. Für diese Reaktion ist eine bestimmte Wassermenge erforderlich, die exakt auf das Bindemittel abgestimmt sein muss.

Dieser Zusammenhang wird im sogenannten Wasser-Bindemittel-Wert ausgedrückt. Ein W/B-Wert von 0,4 bedeutet, dass auf ein Kilogramm Zement 0,4 Kilogramm Wasser entfallen. Dieser Wert reicht aus, um die vollständige Hydratation sicherzustellen. Überschüssiges Wasser verdunstet beim Erhärten, hinterlässt jedoch Kapillarporen im ausgehärteten Zementstein – winzige Hohlräume, die die Dichte und damit die Festigkeit des Materials verringern.

Wird der W/B-Wert auf 0,6 erhöht, verbleiben etwa 50 Prozent ungebundenes Wasser, das zu erhöhter Porosität und zu einer Reduktion der Druckfestigkeit um bis zu 30 Prozent führen kann. Bei Haftmörteln im Ofenbau kann dieser Effekt aufgrund der thermischen Belastung und des Austrocknungsverhaltens sogar eine Festigkeitsminderung von bis zu 80 Prozent bewirken. Damit wird deutlich: Die präzise Dosierung von Wasser ist keine Nebensache, sondern das zentrale Qualitätskriterium. Aus Erfahrung zeigt sich, dass diese Grundlage den meisten Anwendern unbekannt ist!

Mörtel ist kein ­Füllstoff – er ist das tragende Element zwischen Handwerk und Wissenschaft.«

Ebenfalls aus diesem Grund ist es von großer Wichtigkeit, dass ein Mörtel von trocken nach nass angerührt wird. Das bedeutet, dass zuerst mit wenig Wasser begonnen wird – dann entsprechend Wasser nachgegeben um für die Masse die richtige Konsistenz zu erreichen. Anderenfalls wird eventuell schon von Beginn an zu viel Wasser in das System gebracht.

Mörtel im Ofenbau – vom Material zur Funktion

Haftmörtel für den Ofenbau bestehen in der Regel aus Tonerdezementen, die hohe Einsatztemperaturen bis weit über 1000 °C aushalten. Ihre Bindungsprozesse sind temperaturabhängig: Zwischen 100 °C und 600 °C entweicht das Kristallwasser – erst ab rund 950 °C entsteht eine keramische Bindung, die den Mörtel dauerhaft feuerfest macht.

Damit diese Eigenschaften voll zur Geltung kommen, muss der Mörtel sorgfältig angerührt und verarbeitet werden. Er sollte stets mit geringer Wassermenge beginnen, die bei Bedarf schrittweise ergänzt wird, bis eine geschmeidige, aber nicht flüssige Konsistenz erreicht ist. Wird der Mörtel zu nass angemischt, verliert er seine Struktur; wird er zu trocken, lässt er sich schlecht verarbeiten und haftet ungenügend. Einmal abbindende Mörtel dürfen niemals mit zusätzlichem Wasser „verlängert“ werden – die chemische Reaktion läuft weiter, und eine nachträgliche Wasserzugabe zerstört die bereits gebildeten Kristallstrukturen. Es entstehen Luft und Wassereinlagerungen, die wie oben beschrieben zu einem Festigkeitsverlust von bis zu 80% führen können.

Die richtige Material­kenntnis und eine präzise Verarbeitung entscheiden über die Langlebigkeit und Funktionalität einer Ofenanlage.«

Risse, Haftungsprobleme und optische Mängel – wenn Chemie und Handwerk nicht harmonieren

In der Praxis treten Schäden häufig durch eine Kombination aus unsauberem Untergrund, falscher Wasserzugabe und unzureichender Trocknung auf. Staub oder Schneidreste auf Kantenflächen verhindern die Benetzung durch den Mörtel, wodurch Flankenrisse entstehen. Längs- und Querrisse deuten dagegen meist auf ein überschrittenes Wasser-Bindemittel-Verhältnis hin – sie sind das sichtbare Resultat einer übermäßigen Kapillarschrumpfung.

Auch ästhetische Mängel wie Farbunterschiede in Fugenmassen lassen sich auf physikalische Prozesse zurückführen. Je nach Kapillarität der angrenzenden Materialien können Pigmente unterschiedlich stark in die Fuge „gezogen“ werden. Übermäßiges Überwaschen oder das Arbeiten „nass in nass“ fördert zudem Ausblühungen, die sich erst nach Tagen oder Wochen als unschöne, weißliche Ablagerungen zeigen.

Putzmörtel: Aufbau, Schichtdicke und thermische Belastung

Beim Verputzen von Ofenanlagen gilt das Prinzip der angepassten Schichtstärke. Ein zu dünner Auftrag führt zu unregelmäßigen Haarrissen, ein zu flüssiger Putz kann beim Trocknen Schwind-risse entwickeln. Die Faustregel lautet: Die Schichtstärke sollte mindestens das Dreifache des größten Korns betragen, um eine stabile Matrix zu gewährleisten. Das bedeutet ein Putz mit einer Körnung von 2-3mm muss min. in einer 9mm Sichtstärke aufgetragen werden.

Es sollte möglichst ­innerhalb eines ­Systems gearbeitet werden.«

Besonders kritisch sind Mischsysteme, die Gipsanteile enthalten. Gips beginnt bereits ab 45 °C zu entwässern, wodurch Festigkeit und Haftung verloren gehen. In Kombination mit zementhaltigen Bestandteilen kann es durch sogenannte Ettringitbildung zu Volumenvergrößerungen und Abplatzungen kommen. Solche Reaktionen treten häufig auf, wenn Haftmörtel und Putzmörtel „nass in nass“ verarbeitet werden. Vorbeugend sollten Untergründe daher stets vollständig ausgeheizt und trocken sein, bevor der Putz aufgetragen wird.

Zum Beispiel empfiehlt Austroflamm für kritische Anwendungen flexible Mörtel wie Hafnerflex, die eine bessere Rissüberbrückung und Haftzugfestigkeit bieten. Zudem sollte das Gewebe vollständig eingebettet und nicht nur punktuell verklebt werden – nur so kann es Spannungen aufnehmen und Risse verhindern.

Der Einfluss der Statik und Materialwahl

Auch die konstruktive Gestaltung einer Feuerstätte beeinflusst die Mörtelbeanspruchung erheblich.Thermische Spannungen entstehen durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Materialien. Daher sollte möglichst innerhalb eines Systems gearbeitet werden. Der Spannungsausgleich findet immer in der Fuge über den Mörtel statt, da der Stein ein sehr steifes Medium ist. So ist zu beachten, dass beispielsweise bei einer Platte 1000x500x20mm ca. 43% weniger Klebe-, und somit Ausgleichfläche vorhanden ist, als bei einer Platte 1000x500x35mm.

Stahlkonstruktionen bieten zwar eine hohe Tragfähigkeit, stellen jedoch aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnung stets eine potenzielle Schwachstelle dar. Wo immer möglich, sollten daher „mineralische Überlager“ bevorzugt werden. Der Kamineinsatz wiederum sollte baulich von der Außenschale getrennt sein, um Bewegungen und Spannungen aufzufangen.

Fazit – Wissen schafft Dauerhaftigkeit

Das moderne Ofenbauhandwerk erfordert heute weit mehr als Erfahrung und gutes Werkzeug. Das Verständnis der chemischen und physikalischen Grundlagen von Mörtel und Putz ist die Voraussetzung für langlebige, sichere und optisch einwandfreie Feuerstätten.

Wer das Wasser-Bindemittel-Verhältnis beherrscht, saubere Untergründe vorbereitet und auf sorgfältige Trocknung achtet, kann die Lebensdauer seiner Anlagen um Jahrzehnte verlängern.

Roland Dinges, Austroflamm