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Diese Artikel dürfen nur vollständig und unter Verweis auf das IBF verwendet werden. Seite: 1 Randverformungen bei schwimmenden Estrichen/Heizestrichen – Einflüsse und Folgerungen von Werner Schnell veröffentlicht in boden-wand-decke (Heft 10/87) 1. Einführung Die Randverformungen von Fußböden mit schwimmenden Estrichen waren in der Vergangenheit häufig Anlass zu Mängelrügen. Nachträgliche Absenkungen der Ränder führten zu Abrissen der dauerelastischen Verfugung von den Sockelleisten. Insbesondere waren davon Fußböden mit keramischen Belägen betroffen. Im folgenden werden die Ursachen der Randverformung der Fußböden erläutert und die mögliche Größe der einzelnen Ursachen auf die Randverformung des Fußbodens abgeschätzt. Außerdem wird gezeigt, welche Einflussmöglichkeit der Estrichleger auf die Randverformung des Fußbodens hat. Den Abschluss bilden Vorschläge, wie die Randverformungen konstruktiv bewältigt bzw. mit welchen Maßnahmen diese Erscheinungen beseitigt werden können. 2. Einflüsse auf die Verformung des Fußbodens Die Verformung eines schwimmend verlegten Fußbodens werden durch die Estrichart, das Schwinden des Estrichs, die Estrich- und Lufttemperatur, die Zusammendrückung der Dämmschicht, die Estrichdicke, die Feldgröße, den Belag und die Untergrundbeschaffenheit beeinflusst. Dazu kommen Zwängungen durch ungewollte Einspannungen, zum Beispiel bei Einschnitten, oder exzentrische Krafteinleitung, zum Beispiel bei zugesetzten Randfugen. Viele Einflussfaktoren auf die Verformung des Fußbodens sind auch voneinander abhängig. Der Einfluss dieser Faktoren nimmt zu oder ab, wenn andere Einflussfaktoren gleichzeitig wirken. So ist zum Beispiel bei gleicher relativer Luftfeuchtigkeit das Schwinden bei hohen Temperaturen größer als bei tiefen Temperaturen. In Bild 1 sind die Einflussfaktoren auf die Verformung des Fußbodens und ihre gegenseitige Abhängigkeit dargestellt. Bild 1 Einflüsse auf die Randverformung von Zementestrichen

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Randverformungen bei schwimmendenEstrichen/Heizestrichen – Einflüsse und Folgerungen

von Werner Schnell

veröffentlicht in boden­wand­decke (Heft 10/87)

1. Einführung

Die Randverformungen von Fußböden mit schwimmenden Estrichen waren in derVergangenheit häufig Anlass zu Mängelrügen. Nachträgliche Absenkungen der Ränderführten zu Abrissen der dauerelastischen Verfugung von den Sockelleisten. Insbesonderewaren davon Fußböden mit keramischen Belägen betroffen. Im folgenden werden dieUrsachen der Randverformung der Fußböden erläutert und die mögliche Größe dereinzelnen Ursachen auf die Randverformung des Fußbodens abgeschätzt. Außerdem wirdgezeigt, welche Einflussmöglichkeit der Estrichleger auf die Randverformung des Fußbodenshat. Den Abschluss bilden Vorschläge, wie die Randverformungen konstruktiv bewältigt bzw.mit welchen Maßnahmen diese Erscheinungen beseitigt werden können.

2. Einflüsse auf die Verformung des Fußbodens

Die Verformung einesschwimmend verlegtenFußbodens werden durchdie Estrichart, dasSchwinden des Estrichs, dieEstrich­ und Lufttemperatur,die Zusammendrückung derDämmschicht, dieEstrichdicke, die Feldgröße,den Belag und dieUntergrundbeschaffenheitbeeinflusst. Dazu kommenZwängungen durchungewollte Einspannungen,zum Beispiel beiEinschnitten, oderexzentrischeKrafteinleitung, zumBeispiel bei zugesetztenRandfugen. VieleEinflussfaktoren auf dieVerformung des Fußbodenssind auch voneinander

abhängig. Der Einfluss dieser Faktoren nimmt zu oder ab, wenn andere Einflussfaktorengleichzeitig wirken. So ist zum Beispiel bei gleicher relativer Luftfeuchtigkeit das Schwinden beihohen Temperaturen größer als bei tiefen Temperaturen. In Bild 1 sind die Einflussfaktoren auf dieVerformung des Fußbodens und ihre gegenseitige Abhängigkeit dargestellt.

Bild 1 Einflüsse auf die Randverformung von Zementestrichen

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2.1. Schwindverformung des Estrichs

Das Schwinden des Estrichs hängt von der Bindemittelart, der Estrichzusammensetzungund ­verdichtung sowie dem Umgebungsklima ab. Auswirkung auf die Größe derSchwindverformung hat die Nachbehandlung, die Estrichverdichtung, die Estrichdicke und inrelativ geringem Maße eine Bewehrung. Auch die Belagsart sowie der Zeitpunkt derBelagsverlegung kann Einfluss auf die Schwindverformung haben.

2.1.1. Bindemittelart und Estrichzusammensetzung

Estriche verkürzensich beimAustrocknen. Beiallseitig gleicherAustrocknung istvorwiegend diehorizontaleVerkürzung zuberücksichtigen, dadie vertikaleVerkürzung infolgeder geringen Dickedes Estrichsvernachlässigbar ist(Bild 2).

Estriche auf Dämmschichten können aber nurnach einer Seite austrocknen. Beim Austrocknenbildet sich deshalb ein Feuchtigkeitsgefälle imEstrich. Da das Verkürzungsbestreben wegendes Feuchtigkeitsgefälles über den Querschnittunterschiedlich ist, verkürzt sich der Estrich nichtnur, sondern er verwölbt sich auch beimAustrocknen. Die Estrichränder verkrümmen sichin Richtung des Feuchtigkeitsgefälles (Bild 3).Bei sonst gleichen Verhältnissen ist die Größedes Schwindmaßes abhängig von derBindemittelart und der Kornzusammensetzung.

Anhydritestriche verkürzen sich beimAustrocknen im Vergleich zu Zementestrichenwenig; sie verkrümmen sich beim Austrocknendeshalb kaum. Auch der Einfluss derKornzusammensetzung auf dieSchwindverkürzung ist bei diesen Estrichengering, wenn der Zuschlag gewaschen ist undkeine erhärtungsstörenden Bestandteile enthält.

Bild 2 Verkürzung der Estrichplatte bei allseitiger Austrocknung

Bild 3 Verwölbung der Estrichplatteinfolge Schwindens(vereinfachte Darstellung)

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Bei Magnesiaestrichen ist das Schwinden größer als bei Anhydritestrichen, aber bei derüblichen Herstellung im Wohnungsbau ebenfalls kleiner als bei Zementestrichen.

Bei Zementestrichen ist immer mit einer nennenswerten Schwindverkürzung zu rechnen.Das Schwindmaß hängt bei Zementestrichen im wesentlichen vom Wasserzementwert undZementsteingehalt ab. Der Wasserzementwert bestimmt allein die Festigkeit.

Ein feinkörniger Zuschlag hat einenhöheren Wasseranspruch als eingrobkörniger Zuschlag. Aus Bild 4 istzum Beispiel abzulesen, dass derWasseranspruch eines Betons ­ undZementestrich ist in diesem Sinnnichts anderes als Beton ­ dermittleren Konsistenz K 2 bei dergrobkörnigen Sieblinie A8 etwa180 kg/m3 und bei der feinkörnigenSieblinie C8 etwa 220 kg/m3 beträgt.Der Wasseranspruch der Sieblinie C8ist bei diesem Beispiel bei gleicherKonsistenz um etwa 20 Prozent höherals der der Sieblinie A8. Bei gleichemZementgehalt ist also derWasserzementwert bei derfeinkörnigen Sieblinie C8 um etwa20 Prozent höher als bei dergrobkörnigen Sieblinie A8. Bei einemZementgehalt von 800 kg/m3 beträgtder Wasserzementwert bei diesemBeispiel bei der Sieblinie C8 0,73, beider Sieblinie A8 0,60.

Nach dem von Walz entwickelten Diagramm in Bild 5 istbei einem Wasserzementwert von 0,6 bei gleicherZementfestigkeitsklasse (zum Beispiel PZ 35 F) eineBetondruckfestigkeit von etwa 33 N/mm2 und bei einemsolchen von 0,73 eine Betonfestigkeit von 24 N/mm2 zuerwarten. Die Erhöhung des Wasserzementwertes hatnicht nur einen Festigkeitsabfall, sondern auch eineVergrößerung des Schwindmaßes zur Folge, wie Bild 6verdeutlicht. Die in diesem Bild angegebenenSchwindmaße gelten für Zementstein ohne Zuschlag.Bei Zementestrichen sind die Absolutwerte kleiner, dieTendenz aber ähnlich.

Bild 4 Wasseranspruch für Zuschlaggemische mitGrößtkorn 8 Millimeter

Bild 5 Beziehung zwischen Wasserzementwert undBetondruckfestigkeit in Abhängigkeit vonder Festigkeitsklasse des Zementes(nach Walz)

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Um bei dem feinkörnigen Zuschlag C8 inunserem Beispiel denselbenWasserzementwert von 0,6 und damitdieselbe Festigkeit zu erreichen wie beidem grobkörnigen Zuschlag A8, mussder Zementgehalt von 300 kg/m3 auf367 kg/m3 erhöht werden. Durch denhöheren Zementgehalt steigt der für dasSchwinden verantwortlicheZementsteingehalt und damit dasSchwindmaß. Bei vorgegebenerFestigkeitsklasse sind also bei einemfeinkörnigen Zuschlag neben denhöheren Zementkosten auch größereRandverformungen zu erwarten.Umgekehrt kann mit einem grobkörnigenZuschlag der Zementgehalt gesenkt unddie Randverformung außerdemverkleinert werden.

Einen kleinen Einfluss auf dasSchwindmaß des Zementestrichs habenauch die Zusatzmittel, die ja beischwimmenden Estrichen vorwiegend

die Aufgabe haben, die Verarbeitbarkeit des Estrichs zu verbessern und die Verdichtung desEstrichs auf den weichfedernden Dämmschichten zu erleichtern. Bei gleichemWasserzementwert ist das Schwindmaß eines Estrichs mit Zusatzmittel in der Regel größerals bei einem Estrich ohne Zusatzmittel. Dieser Nachteil wird aber im allgemeinen durchWassereinsparung und die Verkleinerung des Wasserzementwertes ausgeglichen.

Auch die Zementart hat Einfluss auf das Schwinden des Zementestrichs. Grob gemahleneZemente haben meist ein geringeres Schwindmaß als fein gemahlene Zemente. DasAnfangsschwinden von schnell erhärtenden Zementen ist in der Regel größer als das vonlangsam erhärtenden Zementen. Zum Beispiel ist das Anfangsschwinden einesZementestrichs mit Hochofenzement meist kleiner als das eines Zementestrichs mitPortlandzement. Bei Estrichen ist aber die schnelle Anfangserhärtung für ein frühes Begehennotwendig. Deshalb ist es bei schwimmenden Estrichen bis auf Sonderfälle trotz größerenAnfangsschwindens meist günstiger, relativ schnell erhärtende Zemente, zum BeispielPortlandzemente, einzusetzen.

2.1.2. Estrichverdichtung

Ein gut verdichteter Estrich ist schwerer als ein Estrich mit Haufwerksporen. DasEigengewicht des Estrichs wirkt einer Verkrümmung der Estrichränder nach oben entgegen.Insofern ist ein gut verdichteter Estrich vorteilhaft. Dagegen ist die Austrocknungszeit beieinem gut verdichteten Estrich länger als bei einem haufwerksporigen Estrich gleicherZusammensetzung. Bei ungünstigen Witterungsbedingungen kann dies unter Umständen zueinem größeren Feuchtigkeitsgefälle im Estrich und damit zu einer größeren Verkrümmungdes Estrichs führen als bei einem haufwerksporigen Estrich. Die Vorteile gut verdichteterEstriche, wie höhere Festigkeit und bessere Umhüllung der Einbauten, wiegen diesennachteiligen Nebeneffekt aber bei weitem auf. Durch geeignete Maßnahmen (sieheAbschnitt 2.1.5) sollte nur sichergestellt werden, dass gut verdichtete Estriche nicht scharfenAustrocknungsbedingungen unterliegen.

Bild 6 Schwinden von Zementstein beiverschiedenen Wasserzementwerten(nach Haller)

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2.1.3. Bewehrung

Die Bewehrung mit Betonstahlmatten oder Baustahlgitter behindert bei guter Einbettungetwa in Estrichmitte die Verkürzung des Estrichs geringfügig. Die Verkrümmung des Estrichswird dagegen durch diese Bewehrung im allgemeinen nicht vermindert. Inwieweit dies beieiner Bewehrung mit Stahlfasern anders ist, wird zur Zeit untersucht.

2.1.4. Estrichdicke

Die Estrichdicke beeinflusst die Schwindverformung, weil sie sich auf dasFeuchtigkeitsgefälle im Estrich auswirkt. Bei normalen Austrocknungsbedingungen ist dasFeuchtigkeitsgefälle bei dicken Estrichen allerdings nicht größer als bei dünnen Estrichen.Kritisch wird es nur, wenn der dicke Estrich gut verdichtet ist und scharfenAustrocknungsbedingungen ausgesetzt wird. In allen übrigen Fällen ist die Verkrümmung derEstrichränder von dicken Estrichen beim Austrocknen geringer als die von dünnen Estrichen,da der Schwindverformung das wesentlich größere Eigengewicht entgegenwirkt. So wurdebei Estrichplatten der Abmessungen 2 Meter x 4 Meter bei 4 Zentimeter Estrichdicke einedoppelt so große Verkrümmung der Plattenecken gemessen wie bei 7 ZentimeterEstrichdicke.

2.1.5.   Nachbehandlung

Die Nachbehandlung soll beiZementestrichen dasAustrocknen imAnfangsstadium, in dem dieEstrichfestigkeit gering ist,behindern bzw. verzögernund das Feuchtigkeitsgefälleim Estrich klein halten. WieBild 7 zeigt, wird dasEndschwindmaß, also diemaximaleSchwindverformung, durchdie Nachbehandlung nurwenig beeinflusst. Durch einegeeignete Nachbehandlungwird aber die Austrocknungso lange verzögert, bis der

Estrich eine ausreichend hohe Festigkeit hat, um Schwindspannungen ohne zu reißenaufnehmen zu können.

Bild 7 Einfluss des Austrocknungsbeginns auf denSchwindverlauf bei Zementfließestrichen (nach Nischer)

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Im Wohnungsbau besteht diegeeigneteNachbehandlungsmaßnahme imSchließen der Fenster und Türenund im Vermeiden von Luftzug. Inden verhältnismäßig kleinen Räumenstellt sich dann über dem Estricheine Feuchtigkeitsglocke ein, die dasAustrocknen des Estrichs verzögertund das Feuchtigkeitsgefälle imEstrich klein hält. Dies geht ausBild 8 hervor, das verdeutlicht, dassdas Schwindmaß mit zunehmenderrelativer Luftfeuchtigkeit kleiner wird.

In Räumen, in denen sich wegen zu großen Luftvolumens bzw. wegen unvermeidlichenLuftzuges nicht über mindestens zwei Tage eine Feuchtigkeitsglocke über dem Estrichbilden kann, sind andere Nachbehandlungsmaßnahmen wie zum Beispiel Besprühen desEstrichs mit einem geeigneten Nachbehandlungsmittel oder Abdecken des Estrichs mitPE­Folie, zu ergreifen. Das Besprühen mit Nachbehandlungsmittel sollte allerdings auf dieEstriche beschränkt bleiben nicht mit einem Belag bzw. mit einer Beschichtung versehenwerden. Ein geeignetes Nachbehandlungsmittel beeinträchtigt nämlich meist auch dieHaftung der nachfolgenden Schicht.

Wird die Nachbehandlungsmaßnahme beiZementestrichen in den Fällen, in denen sich dieFeuchtigkeitsglocke über dem Estrich nichtausreichend lange bilden kann, nichtdurchgeführt, wird der Estrich schnellentwässert. Bild 9 deutlicht die Abhängigkeitzwischen Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit,Luftgeschwindigkeit und Entwässerung beiBeton. Schon bei der relativ geringenLuftgeschwindigkeit von 5 km/h = etwa 1,5 m/sbeträgt die Entwässerung bei 20 Grad Celsiusund 50 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit zweiLiter je Quadratmeter und Stunde. Ein vierZentimeter dicker Estrich der FestigkeitsklasseZE 20, der mit etwa sechs Liter Wasser jeQuadratmeter hergestellt wird, verliert bei dieserWitterung also innerhalb weniger Stunden (h)sein Wasser. Dadurch wird nicht nur dieFestigkeit des Estrichs herabgesetzt, sondernauch ein hohes Feuchtigkeitsgefälle im Estricherzeugt. Die Folge sind großeRandverkrümmungen des Estrichs.

Bild 8 Schwinden von Zementstein bei Lagerung anLuft von verschiedener relativer Feuchtigkeitbei Beginn der Luftlagerung im Alter voneinem Tag (nach Wesche)

Bild 9 Das Austrocknungsverhalten vonBeton in Abhängigkeit vonWindgeschwindigkeit, Luftfeuchteund Temperatureinfluss

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2.2.  Temperatur des Estrichs

Der Estrich verlängert sich bei Temperaturerhöhung und verkürzt sich bei Temperaturabfall.Ist im Estrich ein Temperaturgefälle vorhanden, stellt sich wie bei einem Feuchtigkeitsgefälleneben der horizontalen Verlängerung bzw. Verkürzung auch eine Verwölbung des Estrichsein. Die Estrichränder verkrümmen sich in Richtung des Temperaturgefälles. Dem wirkt dasEigengewicht entgegen. In Bild 10 sind, in vertikaler Richtung überhöht, die möglichenEstrichverformungen bei Abkühlung von oben bzw. Erwärmung von oben in Abhängigkeitvon der Feldgröße dargestellt. Eine Abkühlung von oben erzeugt dasselbe Verformungsbildwie eine Erwärmung von unten. Das Bild zeigt, dass sich lediglich die Randbereichebesonders verkrümmen und dass mit zunehmender Feldgröße auch der Anteil der auf demUntergrund aufliegenden Estrichfläche zunimmt.

Bei Warmwasserfußbodenheizung wird der Estrich entweder durch im Estrich oder in derDämmschicht eingebettete Rohre von unten erwärmt. Die bei 40 Grad CelsiusTemperaturunterschied im Vorlauf und bei einer Umgebungstemperatur von 10 Grad Celsiusbei einem Anhydritestrich mit Steinbelag auf vier Zentimeter dicker weichfedernderDämmschicht gemessene vertikale Verformung sei beispielhaft angeführt. Die Estrichplattehatte bei diesem Beispiel die Abmessungen 6 Meter x 3 Meter, wobei eine Fläche von5 Meter x 3 Meter beheizt wurde (Bild 11).

Mit den beschriebenen Versuchsbedingungen muss allerdings in der Praxis selten gerechnetwerden. Die Eckverformung liegt bei Anhydritestrichen mit Steinbelag bei üblichenWarmwasserfußbodenheizungen und schneller Beheizung bis 50 Grad CelsiusVorlauftemperatur höchstens bei ein bis zwei Millimeter. Bei Erwärmung ist demnach auchbei Anhydritestrichen mit Randverformungen zu rechnen. Entsprechend dem kleinerenTemperaturausdehnungskoeffizient ( T etwa 9 x 10­6 bei Anhydritestrich und 12 x 10­6 beiZementestrich) fallen diese aber kleiner aus als bei Zementestrichen.

Bild 10 Verformung der Estrichplatte inAbhängigkeit von der Feldgröße beieinseitiger Austrocknung undErwärmung bzw. Abkühlung

Bild 11 Verwölbung einer Anhydritestrichplattemit Steinbelag beim Aufheizen mit60°C Vorlauftemperatur

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Der Belag beeinflusst dasTemperaturgefälle im Estrich unddamit die Größe der Randverformung.In Bild 12 sind die Eckverformungenbei einer Vorlauftemperatur von40 Grad Celsius für verschiedeneEstriche und Beläge dargestellt. Derentscheidende Einflussfaktor ist derWärmedurchlasswiderstand desBelages. Teppichbeläge haben einenhöheren Wärmedurchlasswiderstandals Steinbeläge. DasTemperaturgefälle im Estrich unterTeppichbelägen ist deshalb kleinerals das im Estrich unter Steinbelägen.

2.3. Belag

Beläge verzögern bzw. verhindern die Austrocknung des Estrichs. Das Feuchtigkeitsgefälleim Estrich würde deshalb bei frühzeitiger Verlegung des Belags klein gehalten. DieEstrichränder würden sich, sofern eine weitere Austrocknung auch mit Belag möglich ist, nurwenig verkrümmen. Diese auf den ersten Blick vorteilhafte Lösung scheitert überwiegend anfolgenden Materialeigenschaften:

bei Teppichen und Holzböden ist der Belag und überwiegend auch der Kleberempfindlich gegen großen Wasseranfall aus dem Untergrund;bei elastischen Belägen und Beschichtungen aus Reaktionsharzen ist die weitereAustrocknung unterbunden. Durch Feuchtigkeit aus dem Untergrund entstehen Mängelam Belag (z.B. Blasen) bzw. überwiegend auch am Kleber der elastischen Beläge;bei keramischen Belägen, Natur­ und Betonwerksteinbelägen (Steinbelägen) ist dasSchwindmaß des Verlegemörtels bei Verlegung im Dickbett in der Regel größer als dasdes Estrichs. Dadurch wird die Haftzone zwischen Verlegemörtel und Estrich beimAustrocknen stark beansprucht.

Dennoch ist bei der Dickbettverlegung dieser „Steinbeläge“ ein frühzeitiges Verlegen desBelages sinnvoll, wenn durch langes Offenbehalten der Fugen ein nachträglichesAustrocknen des Estrichs und Verlegemörtels möglich ist und der Belag nicht durchFeuchtigkeit aus dem Untergrund beeinträchtigt werden kann, wie z.B. beiNatursteinbelägen.

Bei der Verlegung im Dünnbett dagegen würde die Austrocknung des Estrichs beifrühzeitiger Verlegung des Belages durch den relativ dampfdichten Dünnbettmörtel auch beioffenen Fugen so verzögert, dass die Belagsverlegung den Baufortschritt unwirtschaftlichlange aufhalten würde.

Bei textilen Belägen, Holzböden, elastischen Belägen, Beschichtungen aus Reaktionsharzenund bei im Dünnbett verlegten Steinbelägen muss also die Austrocknung des Estrichsabgewartet werden, bevor verlegt wird. Während bei textilen Belägen, elastischen Belägenund Böden aus Reaktionsharzen diese Forderung wegen des Feuchtigkeitsanfalls besteht,muss bei Holzböden und mehr noch bei Steinbelägen auch das unterschiedlicheVerformungsverhalten von Belag und Estrich bei der Verlegung auf einen zu feuchten Estrichbeachtet werden.

Bild 12 Maximale vertikale Verformung derPlattenecken nach Erwärmung mit40°C Vorlauftemperatur bei einerAusgangstemperatur von 20°C

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Der Holzboden nimmt die Feuchtigkeit aus dem Untergrund auf und quillt. Der Estrichverkürzt sich dagegen beim Austrocknen. Dieses unterschiedliche Verformungsverhaltenführt bei Holzböden zwangsläufig zum Abscheren des Holzbodens, wenn er auf einen zufeuchten Estrich geklebt wird.

Ein im Dünnbett verlegter Steinbelag verkürzt sich in der Folgezeit nur wenig. Wird er aufeinen noch nicht ausgetrockneten Estrich verlegt, wird er deshalb dessen Verkürzung beimweiteren Austrocknen behindern. Das beim Austrocknen des Estrichs anfallende Wassersammelt sich unter dem Dünnbettmörtel an und führt zu einer Umkehrung desFeuchtigkeitsgefälles. Beide Vorgänge, Behinderung der Verkürzung des Estrichs durch denBelag und Feuchtigkeitsgefälle im Estrich von oben nach unten, bewirken eine Verkrümmungder Randbereiche des Fußbodens nach unten. Verkürzt sich zum Beispiel ein vierZentimeter dicker Estrich nach der Verlegung des Belages um 0,2 mm/m, kann dies beieinem zwei Meter langen Fußboden eine Verkrümmung der Randbereiche nach unten um2,5 Millimeter zur Folge haben.

2.4. Zusammendrückung und Dicke der Dämmschicht

Dämmstoffe lassen sich unter Belastung zusammendrücken. Wärmedämmplatten ausPolystyrol nach DIN 18 164 Teil 1 bzw. aus Faserdämmstoffen nach DIN 18 165 Teil 1 sinddichter als die entsprechenden Trittschalldämmplatten. Unter Wohnraumbelastung undEstricheigengewicht drücken sie sich praktisch nicht zusammen. Deshalb wird beiWärmedämmplatten auch keine Zusammendrückbarkeit angegeben. Es muss aber daraufhingewiesen werden, dass die Zusammendrückbarkeit in Wirklichkeit nicht null ist und dassdie Zusammendrückbarkeit insbesondere unter höherer Auflast als der üblichenWohnraumbelastung bei Wärmedämmplatten durchaus einen bis zwei Millimeter betragenkann. Dazu kommt das Kriechen der Dämmstoffplatten unter Auflast.

Die weichfedernden Trittschalldämmplatten aus Polystyrol nach DIN 18 164 Teil 2 bzw. ausFaserdämmstoffen nach DIN 18 165 Teil 2 werden dagegen durch dieZusammendrückbarkeit zwischen Lieferdicke dL bei 0,25 kN/m2 Auflast und Dicke unterBelastung dB bei 2 kN/m2 Auflast gekennzeichnet. Die Zusammendrückbarkeit (dL – dB) istbei den meisten Mineralfaserdämmplatten 5 Millimeter, bei den Polystyroldämmplatten2 Millimeter bis 3 Millimeter Zusammendrückbarkeit, allerdings mit dann größererdynamischer Steifigkeit.

Das Eigengewicht eines vier Zentimeter dicken Estrichs erzeugt Pressungen von rund0,8 kN/m2. Diese Pressung ist kleiner als die Auflast bei der Messung der Dicke unterBelastung (2 kN/m2). Die Trittschalldämmschicht wird sich deshalb unter dem Eigengewichtdes Estrichs nicht bis zur „Dicke unter Belastung dB“ zusammendrücken. Die vollständigeZusammendrückbarkeit wird erst unter der Verkehrslast erreicht. Deshalb werden sichEstriche auf Trittschalldämmplatten um einen bis zwei Millimeter beim Einrichten derWohnung und in der Folgezeit etwa einen weiteren mm infolge Kriechens der Dämmschichtabsenken. Schwere Möbel können vor allem bei dünnen Estrichen oder dickenweichfedernden Dämmschichten örtlich größere Randabsenkungen (3 Millimeter bis4 Millimeter) zur Folge haben (Tabelle 1).

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Estrich­ Belag Platten­ Verlege­ Anzahl der Absenkung der Platteneckenart  dicke größe mörtel  Temperatur­

wechsel vor nach vor der bleibendeohne  mit  der Belastung Entlastung Gesamt­Belastung verformung

cm cm x cm mm  mm mm mm

Dämmschicht: 40 mm Polystyrol PS 20 + 25/20 mm Mineralfaser

AE 40AE 40ZE 20ZE 30ZE 30ZE 20ZE 30

ZE 20

8888888

8

SteinzeugTeppichSteinzeugSteinzeugNatursteinplatten5)

Natursteinplatten5)

Natursteinplatten5)

Teppich

30 x 30­

30 x 3030 x 3050 x 2525 x 12

b. 25 x 57

­

Dünnbett­

DünnbettDünnbettDünnbettDickbettDickbett

­

32)

6666

6

161)

­32)

6666

63)

1,80,4

 ­0,42)

0,41,91,11,1

0,6

4,5­

3,13,86,34,84,8

5,0

  9,21)

­4,77,28,36,46,4

  7,63)

5,8­

1,33,05,23,23,2

2,9

Dämmschicht: 20 mm Polystyrol PS 20 + 25/20 mm Mineralfaser

AE 20AE 30

7,56

SteinzeugSteinzeug

20 x 2020 x 20

DünnbettDünnbett

66

88

0,40,2

5,86,5

8,810,14)

4,55,0

1) 12 Temperaturwechsel mit Belastung 150 kg/m2) Platte war schon durch mehrere Temperaturwechsel und Belastungen vorbeansprucht3) 4 Temperaturwechsel mit Belastung 150 kg/m4) nach weiteren Temperaturwechseln mit 450 kg/m Belastung 13,0 mm5) Solnhofener Natursteinplatten

Die Abhängigkeit der Zusammendrückbarkeit der Dämmschicht von der Belastung sowohlbei Wärmedämmplatten als auch in wesentlich größerem Maße bei Trittschalldämmplattenhat Folgen für das Tragverhalten und die Verformung der Estrichplatte. Jede Verformung derEstrichplatte verursacht eine Lastumlagerung und bewirkt örtlich hohe Pressungen, die dieübliche Wohnraumbelastung übersteigen und deshalb auch zu einer örtlich größerenZusammendrückung der Dämmstoffplatten führen.

Tabelle 1 Absenkung der Plattenecken bei Belastung von 450 kg/m, aufgebracht an denSchmalseiten auf einer Breite von 30 Zentimeter

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In Bild 13 ist ein Beispiel dargestellt. DieRandbereiche des Estrichs verkrümmensich beim Austrocknen. Die Dämmschichtwird dadurch im Randbereich entlastet, inder Mittelfläche dafür aber höher belastet.Die Mittelfläche senkt sich deshalb weiterab (Fall A). Ist die Ausgleichsfeuchte desEstrichs über den Querschnitt erreicht,geht die Verkrümmung der Randbereichedes Estrichs bis auf einen bleibendenAnteil zurück (Fall B). Verkehrslast undKriechen des Estrichs bewirken in derFolgezeit in der Regel, dass dieRandbereiche wieder auf derDämmschicht aufliegen. Die zusätzlicheAbsenkung der Mittelfläche derDämmschicht durch die zeitweise höhereBelastung ist in der Regel gering, so dassbei dem beschriebenen Ablauf keineMängel am Estrich zu befürchten sind.

Gefährlich wird es dagegen, wenn dernoch nicht ausgetrocknete Estrich miteinem im Dünnbett verlegten Steinbelagversehen wird. Dann verkrümmen sichdie Randbereiche nach unten, dermittlere Bereich hebt sich noch mehr vonder vorher dort schon weiterzusammengedrückten Dämmschicht

(siehe Fall A) ab. Die Last (Eigengewicht und Verkehrslast) wird jetzt nur noch über denrelativ schmalen Randbereich abgetragen. Die Dämmschicht drückt sich dort unter derhohen Auflast entsprechend zusammen (Fall C). So wurde bei Schadensfällen trotznormgemäßem Dämmstoff eine Zusammendrückung in diesem Bereich von etwa10 Millimeter gemessen. Der nicht mehr durch die Dämmschicht gestützte Mittelbereich wirdauf Biegung beansprucht. Da der Estrich nicht als selbsttragende Platte bemessen ist, wirder in der Regel im abgehobenen Bereich allein schon infolge Eigengewicht von unteneinreißen. Der Fußboden wird sich dann in diesem Bereich langsam wieder auf dieDämmschicht absetzen. Der Riss wird allmählich auch im Belag sichtbar.

Anzumerken ist an dieser Stelle, dass nach Untersuchungen im Institut die Risse sich dannnicht in den Belag fortsetzen, wenn die Verwölbung des Estrichs nicht übermäßig groß, derEstrich bewehrt und die Bewehrung gut im Estrich eingebettet ist. Die Bewehrung überträgtin diesen Fällen nach dem Reißen des Estrichs offensichtlich die auftretendenZugspannungen. Der Estrich reißt nur bis zur Bewehrung auf. Die Zugspannungen werdenim Laufe der Zeit durch Kriechen abgebaut, der Fußboden senkt sich auf die Dämmschichtab, ohne dass sich die Risse bis in den Belag fortpflanzen.

Bild 13 Verformung des schwimmenden Estrichsbzw. Fußbodens infolge Schwindens undBeheizung bzw. bei zu früher Verlegungdes Belages

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Das in Bild 14 dargestellte Reißen bei Heizestrichenbis in den Belag trotz Bewehrung tritt nach unserenBeobachtungen nur auf, wenn die Verwölbung desEstrichs ungewöhnlich groß, die Bewehrung dünneroder mit größerem Stababstand als üblich (sieheMerkblätter) ausgelegt oder nicht richtig in denEstrich eingebettet ist.

Aus Bild 13 wird deutlich, dass sich der Estrichrandbeim Absenken an der aufgehenden Wand verkantenkann, wenn der Randstreifen sehr dünn ist. In diesemFall wird dann die Verwölbung des Estrichs durchHorizontalkräfte noch gefördert. Groß werden dieHorizontalkräfte beim Beheizen von Heizestrichen,wenn die Randfugen nicht ausreichend breitbemessen sind (siehe Fall 2 a in Bild 14).

An Heizestrichen wurde bei Versuchen gemessen, dass sich die Dämmschichten vermutlichdurch die Bewegungen der Estrichplatte beim Beheizen und Abkühlen weiterzusammendrücken. Diese Zusammendrückung ist ebenfalls lastabhängig und kann beiüblicher Wohnraumbelastung und weichfedernder Trittschalldämmschicht bei häufigenTemperaturwechseln zwei bis drei Millimeter betragen.

Trittschalldämmplatten aus Mineralfaserplatten haben eine größere Zusammendrückbarkeitals Trittschalldämmplatten aus Polystyrol. Dafür ist das Rückfederungsvermögen derMineralfaserdämmplatten größer als das der Polystyroldämmplatten. Außerdem passen siesich den Verformungen der Estrichplatte besser an. Die Auswirkungen sind noch nichteindeutig untersucht. Als Tendenz lässt sich aber sicherlich voraussagen, dass eine größereZusammendrückbarkeit die Randverformung vergrößert, und die Rückfederung undVerformungsanpassung zu einer höheren Tragfähigkeit der Estrichplatte bei Verformungenführt.

2.5. Feldgröße

Aus Bild 10 ist ersichtlich, dass die Größe der Randverformung nur bei kleinen Feldernabhängig von der Feldgröße ist. Ab einer gewissen Feldgröße verkrümmen sich nur noch dieRandbereiche, der Mittelbereich liegt bei großen Fugenabständen infolge Eigengewicht aufder Dämmschicht auf, die Breite des verkrümmten Randbereiches bleibt etwa gleich.

Bild 14 Rissbildung im Fußboden infolgeSchwindens des Estrichs nachBelagsverlegung oderErwärmung der Konstruktion vonoben bzw. bei nicht ausreichendbreiter Randfuge

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3. Größe der Randverformung

Die in Abschnitt 2. angegebenen Einflüsse verursachen unterschiedlich großeRandverformungen. In Bild 15 sind die Einflüsse und die bei Untersuchungen und Gutachtendes Instituts aufgrund dieser Einflüsse festgestellten maximalen Randverformungen fürZementestriche (ZE) und Anhydritestriche (AE) dargestellt. In Tabelle 2 sind dieEinflussgrößen auf die Verformungsbilder des Bildes 15 zusammengestellt.

Verformungsbild abhängig von

1 Estrichzusammensetzung und –verdichtungW/Z­Wert – Zusatzmittel – ZementartWitterung (Klima im Raum und Windgeschwindigkeit)EstrichdickeFeldgrößeNachbehandlung

2 Größe der ErstverwölbungVerkehrslastEstrichdickeFeldgrößeGrad der Austrocknung (Feuchtigkeitsgehalt)

3 Temperaturgefälle im Estrich (Estrichdicke)FeldgrößeRaumtemperaturVorlauftemperaturFeuchtigkeitsgehaltBelagart

4 Dämmschichtart und –dickeFeldgrößeAuflast am RandeEstrichdickeBelagart

5 Grad der Austrocknung bei der Verlegung des Belages (Estrichdicke)Belagart (besonders groß bei keramischen Belägen)FeldgrößeDichtigkeit des BelagesRaumklima

6 Größe der AuflastEstrichdickeFeldgröße

7 Dämmschichtart und –dickeGröße der VerkehrslastEstrichdicke

Tabelle 2 Einflussgrößen auf die Verformungsbilder von Bild 15

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Die Größenangaben in Bild 15 sind Anhaltswerte.Bei besonders ungünstigen Verhältnissen werdensie sicherlich überschritten, bei üblichen undnormgemäßen Verhältnissen nicht erreicht. Dies giltbesonders für die Anhaltswerte hinsichtlich desSchwindens.

Immerhin zeigen aber die Werte, dass auch beiordnungsgemäßer Verlegung und Beachtung allerRegeln Randverformungen bei schwimmendenFußböden nicht zu vermeiden sind. Ein Teil derRandverformungen sind konstruktions­ undmaterialbedingt.

Die letztgenannten Randverformungen betragen beiKonstruktion mit Trittschalldämmschichten in derRegel mindestens zwei Millimeter, bei Heizestrichenin der Regel mehr als drei Millimeter.

Eine dauerelastisch verfugte, üblicherweise fünfMillimeter, breite Randfuge zwischen Steinbelag undSockel kann sich auf Dauer dagegen nur etwa einenMillimeter dehnen. Abrisse an den Sockeln sind beider beschriebenen Konstruktion aufgrund vonRandabsenkungen des Fußbodens also auch beisorgfältiger Ausführung immer zu erwarten.

4. Einflussmöglichkeiten des Estrichlegers auf die Randverformung

Der Estrichleger kann die Randverformungen durch die Estrichzusammensetzungbeeinflussen. Darüber hinaus kann er den Planer hinsichtlich der Dämmstoffartund ­anordnung beraten und für eine zweckmäßige Nachbehandlung des Estrichs Sorgetragen. Bei Heizestrichen muss er durch Auswahl ausreichend breiter RandstreifenEinspannungen verhindern. Der Estrichleger ist allerdings auf die örtlichen Gegebenheitenangewiesen. In wenigen Landesteilen stehen dem Estrichleger zu wirtschaftlich vertretbarenPreisen Zuschläge zur Verfügung, die die Herstellung eines schwindarmen Zementestrichsermöglichen. Der Estrich wird in einer Zeit des Ausbaus verlegt, in der derFertigstellungstermin in Sicht ist und Bauverzögerungen nicht mehr auftreten dürfen. DieFolge ist eine Verlegung auch bei ungünstigen Verhältnissen bzw. Voraussetzungen, dienicht normgerecht sind. Dennoch sollte bei jeder Estrichverlegung oberstes Gebot sein, dasSchwindmaß des Estrichs, das sich besonders auf die Randverformungen auswirkt, durchNachbehandlung bzw. andere geeignete Maßnahmen klein zu halten. Die Dämmstoffschichtsollte sich nach der Estrichverlegung nur noch wenig zusammendrücken und den Estrichauch bei Verformungen des Estrichs stützen.

Im allgemeinen lassen sich diese einander widersprechenden Forderungen am bestenerfüllen, wenn die Trittschalldämmschicht nur so dick gewählt wird, dass der Trittschallschutzsicher erreicht wird. Die aus Wärmeschutzgründen häufig größere Dämmschichtdicke mussdann durch eine kombinierte Verlegung von Trittschalldämmplatten und Wärmedämmplattenerfüllt werden.

5. Maßnahmen zur Eingrenzung der Randverformung und Beseitigungder Mängel

Bild 15 Anhaltswerte für die Größe derRandverformungen beiAnhydritestrichen (AE) undZementestrichen (ZE)

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Neben dem Schwinden des Estrichs und der Zusammendrückung bzw. Art der Dämmschichtist der Zeitpunkt der Belagsverlegung insbesondere bei im Dünnbett verlegte Steinbelägenauf Zementestrichen von entscheidender Bedeutung für die Randverformung desFußbodens. Der Zementestrich muss ausgetrocknet sein und sein Endschwindmaß nahezuerreicht haben, bevor der Steinbelag geklebt wird. Ist das Endschwindmaß bei derBelagsverlegung nahezu erreicht, sind die Einflussgrößen für das Schwinden des Estrichs inder Folgezeit von untergeordneter Bedeutung. Der Einfluss des Zementestrichs auf dieRandverformung des Fußbodens ist dann gering.

Der Planer muss deshalb dafürsorgen, dass der Zementestrich erstnach Austrocknung mit demSteinbelag versehen wird.Anhaltswerte für denFeuchtigkeitsgehalt des Estrichs beider Verlegung des Steinbelagessind in Bild 16 angegeben. Bei imDünnbett verlegten Steinbelägensollen die unter Zeichenerklärung 4für „feuchtigkeitsempfindlicheBeläge“ dargestelltenFeuchtigkeitsgehalte erreicht sein.Bei Heizestrichen ist dieseForderung durch das fachgerechteVorheizen des Estrichs leicht zuerfüllen. Bei unbeheizten Estrichenmüssen die Räume eventuellvorgeheizt werden, wenn dererforderliche Austrocknungszustand

bei zum Beispiel feuchtem Bauklima nicht erreicht wird. Zweckmäßig wäre es in jedem Fall,wenn auch der Fliesenleger wie schon lange der Bodenleger, dazu übergehen würde, denFeuchtigkeitsgehalt des Estrichs vor der Belagsverlegung mit dem CM­Gerät zu messen.

Anhydritestriche schwinden kaum. Dennoch sollte auch bei diesen Estrichen derGrenzfeuchtigkeitsgehalt für „feuchtigkeitsempfindliche Beläge“ vor der Verlegung desSteinbelages erreicht sein. Die Gefahr der nachträglichen Absenkung der Ränder beiSteinbelägen infolge Schwindens des Estrichs nach der Belagsverlegung ist beiAnhydritestrichen im Gegensatz zu Zementestrichen allerdings nicht gegeben. BeiAnhydritestrichen sind Abrisse an den Randfugen deshalb selten.

Bei der Auswahl der Dämmstoffe sollte darauf geachtet werden, dass die nach derEstrichverlegung noch auftretende Zusammendrückbarkeit möglichst klein ist. EineErmittlung der Zusammendrückbarkeit der Dämmschicht bei 0,8 kN/m2 bzw. für Heizestrichebei 1,5 kN/m2 Auflast durch die Hersteller der Dämmstoffe würde die Zuordnung erleichtern.Die Zusammendrückung der Dämmschicht unter Estricheigengewicht ist nämlich ohneBedeutung. Nähere Hinweise zu den Dämmstoffen sind auch in den Abschnitten 2.4 und 4.enthalten. Die vom Zentralverband des Deutschen Baugewerbes e.V. herausgegebenenMerkblätter für Heizestriche und Steinbeläge auf Dämmschichten müssen beachtet werden.

Senken sich die Randbereiche trotz der angegebenen Vorsichtsmaßnahmen ab und reißt dieFugenmasse von den Sockeln ab, muss die Verfugung gegebenenfalls nach etwa2 Heizperioden erneuert werden. Als weitere Möglichkeit gibt es jetzt Fugenprofile für denRandbereich, zum Beispiel der Firma Wedi und Schlüter, die in den Dünnbettmörteleingebettet werden und eine Absenkung des Randbereiches kaschieren.

Bild 16 Grenzfeuchtigkeitsgehalte für die Belegreifevon Estrichen

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6. Zusammenfassung

Randverformungen sind bei schwimmenden Konstruktionen nicht zu vermeiden. FürFußböden mit schwimmenden Estrichen wurden die Einflüsse auf die Randverformungenaufgezeigt und ihre Größe abgeschätzt. Die Randverformungen des Fußbodens werdenaußer durch die Witterung im wesentlichen bestimmt durch:

die Zusammendrückbarkeit und Dicke der Dämmschicht,die Estrichart und –dicke sowie die Feldgröße der Estrichplatte,das Schwinden des Zementestrichs,die Nachbehandlung des Zementestrichs,die Belagart und den Zeitpunkt der Belagsverlegung sowiedie Belastung und eventuelle Beheizung bzw. Erwärmung des Fußbodens.

Der Estrichleger kann durch geeignete Zusammensetzung und Nachbehandlung dasSchwindmaß des Zementestrichs und die Randverformungen des Estrichs klein halten.Außerdem muss er für ausreichend breite und freie Randfugen im Estrichbereich durchgeeignete Randstreifen sorgen. Wird der Estrich fachgerecht vorgeheizt bzw. bis zurAusgleichsfeuchte bei Nutzungsbedingungen getrocknet, ist das Endschwindmaß nahezuerreicht. Das Schwindmaß des Estrichs ist dann für die Randverformung des Fußbodens inder Folgezeit von untergeordneter Bedeutung.

Deshalb darf der Estrich insbesondere bei Steinbelägen erst nach Erreichen derentsprechenden Ausgleichsfeuchte mit dem Belag versehen werden. DerFeuchtigkeitsgehalt des Estrichs sollte vor jeder Belagsverlegung mit dem CM­Gerät odereinem anderen geeigneten Messgerät überprüft werden. Bei Heizestrichen kann das Messendes Feuchtigkeitsgehaltes eventuell entfallen, wenn der Estrich mindestens 14 Tage beiBetriebstemperatur vorgeheizt wurde. Der Estrich darf vor der Belagsverlegung nichtvorgenässt werden. Die Randfugen müssen auch im Belag frei bleiben. Die Fuge zwischenSockel und Belag sollte so lang wie möglich offen bleiben.

Randabsenkungen des Fußbodens und Abrisse der Fugenmassen an den Sockeln sindauch bei sorgfältiger Ausführung nicht immer zu vermeiden. Sie stellen deshalb nur danneinen Mangel dar, wenn sie die aufgezeigten möglichen Randabsenkungen überschreiten.Neben der Auswahl der Estrichart und der Planung des Bauablaufs der eine Austrocknungdes Estrichs vor der Belagsverlegung zulässt, kann der Planer über die Wahl und Anordnungder Dämmstoffe die Randabsenkung klein halten.

Bei Konstruktionen mit dauerelastischen Fugenmassen zwischen Sockel und Belag muss dieFugenmasse eventuell nach zwei Heizperioden erneuert werden. Die üblichenRandabsenkungen können mit Fugenprofilen, die inzwischen entwickelt wurden, kaschiertwerden.