Nassbereiche Estrich, Fliesen, Gutachten

Praxis Estrich: ternäre Schnellzemente vs. Estriche mit Zusatzmittel

Können Zusatzmittel zur Trocknungsbeschleunigung bei Zementestrichen gegenüber ternären Schnellzemente in Wirkung und Funktion gleichgestellt werden?

1. Zusatzmittel/Trocknungsbeschleuniger

Bei Ausschreibungen für Auftragsvergaben von Estricharbeiten werden Unternehmer vermehrt angehalten, durch den Einsatz von trocknungsbeschleunigten Zusatzmittel bei Zement- und Calciumsulfatestrichen definierte Trocknungszeiten und Eigenschaften zuzusichern.

Bei diversen Herstellern von Zusatzmitteln werden von normativ geregelten Grenzwerten zur Belegreife bei Zementestrichen und Calciumsulfatestrichen abgewichen und anderweitige Grenzwerte oder Abzüge vorgegeben.

Die Versprechungen, für den Zeitraum zum Erreichen der Belegreife, verschiedener Hersteller sind zudem noch unterschiedlich. Sehr wenige Produzenten beschreiben offen, dass Trocknungszeiten unmittelbar von Klimabedingungen und Estrichdicken abhängig sind. Bei vielen wurden diese Einschränkungen im „Kleingedrucktem“ versteckt und sind bei genaueren Hinsehen gut verpackt, dennoch zu finden.

Meistens können die angegebenen Klimaforderungen mit den der Baustelle real möglichen Klimaverhältnisse nicht erfüllt werden. Für die Praxis sind solche Angaben oftmals nicht zu gebrauchen. Von manchen Herstellern werden Vorgaben an w/z Werte, die Verwendung von zuvor vom Hersteller geprüften und freigegebenen Gesteinskörnungen und Zemente, exakte Mischanweisungen etc. vorgegeben um die zugesicherte Eigenschaften zu erreichen. In vielen Fällen reduzieren Zusatzmittel das Anmachwasser und tragen zudem Luftporen in den Mörtel ein.

Das Institut für Baustoffprüfung und Fußbodenforschung Troisdorf (IBF)für hat Wirkungsweisen von „7 Trocknungsbeschleunigern“ bei Frisch- und Festmörteleigenschaften aufwendig untersucht. Das Ergebnis wurde in der Fußbodentechnik Ausgabe 3/2002 veröffentlicht.

Zitat Seite 7:
Bei den Estrichen der zweiten Versuchsreihe verdunstete ab Erreichen des Belegreife-Grenzwertes von 2 CM-% bis zum Alter von 28 Tagen noch etwa 1,2 M-% Feuchte über die Estrichoberfläche.   Die überprüften Estriche hatten nach 28 Tagen in Normalklima also noch nicht ihre Ausgleichsfeuchte erreicht. 1,2 M-% entspricht etwa einem Liter Feuchtigkeit pro Quadratmeter, die ab dem Zeitpunkt der vermeintlichen Belegreife noch austrat. Eine solche Feuchtemenge in einem so kurzen Zeitraum ist nach unserer Erfahrung zumindest für feuchteempfindliche Bodenbeläge eindeutig zu hoch.

Bericht IBF Seite 11 Ergebnisse auf einen Blick:

  • Herstellerangaben zur Trocknungsdauer orientieren an Laborbedingungen, die sich kaum auf die Praxis übertragen lassen
  • Trocknungsbeschleuniger sorgen in erster Linie für einen niedrigeren w/z-Wert und damit für einen reduzierten Anmachwassergehalt
  • Durch das Zusatzmittel werden Luftporen in den Frischmörtel eingetragen
  • Der erhöhte Luftporengehalt überschreitet die für Heizestriche zulässigen Toleranzen
  • Die Luftporen können die Festigkeiten des Estrichs erheblich herabsetzen
  • Im Trocknungsverlauf von Zementestrichen mit und ohne Zusatzmittel zeigen sich prinzipiell keine Unterschiede
  • Die Trocknungsbeschleunigung ergibt sich ausschließlich aus dem reduzierten Anfangswassergehalt
  • Estriche mit Trocknungsbeschleuniger können nach scheinbarem Erreichen der Belegreife noch große Feuchtemengen abgeben
  • Die von den Herstellern empfohlene CM-Prüfung nach der „1-Minute-Methode“ liefert keine sicheren Ergebnisse
  • Produkte und Verarbeitungshinweise bergen viele Unsicherheitsfaktoren und mögliche Fehlerquellen Quelle IBF Troisdorf
Bitte beachten:
Estriche, erstellt mit trocknungsbeschleunigten Zusatzmitteln, die von den normativen Angaben abweichen sind Sonderkonstruktionen!

Bei Estrichen mit beschleunigenden Zusatzmitteln sind Grenzwerte für die Belegreife und die Messmethode vom Bauherrn/Planer dem Bodenleger frühzeitig rechtsverbindlich mitzuteilen, ansonsten gelten die oben genannten Grenzwerte für die CM-Messmethode nach Empfehlung der DIN 18560 Teil 1 Ausgabe November 2015.

Empfehlung an den Verarbeiter bei Verwendung von beschleunigten Zusatzmitteln mit anderslautenden Grenzwerten bzw. bei Nennung von Trocknungsfristen oder die Reduzierung der Trocknung mit Tages- oder Wochenangabe durch den Hersteller:

  • Überreichen Sie bitte rechtzeitig vor Ausführung nachweislich die technischen Datenblätter des Herstellers dem Bauherrn und dem Planer. Übermitteln Sie Ihrem Auftraggeber die Information, dass dieser Estrich nicht auf Grundlage der DIN 18560 hergestellt wird, sondern eine Sonderkonstruktion ist.
  • Halten Sie sich an die Herstellerangaben.
  • Bitte beziehen Sie bei Verwendung von beschleunigenden Zusatzmitteln den Hersteller in allen diesen Baumaßnahmen für die Qualitätskontrolle mit ein
  • Lassen Sie sich die Estrichkonsistenz, die geeignete Sieblinie Ihrer Gesteinskörnung sowie das geeignete Bindemittel, die Mischungen nach Vorgabe, die Klimadaten beim Einbau, die Estrichdicken und sonstige Forderungen der Hersteller protokollarisch bestätigen. Nur so ist sichergestellt, dass die Sonderkonstruktion nach Anweisung des Herstellers verarbeitet ist.
  • Bei Sonderkonstruktionen ist die Ermittlung und Feststellung der Belegreife vom Lieferant durchzuführen und per Protokoll dem Auftragnehmer/Bauherrn schriftlich zu bestätigen.

Empfehlung an den Planer:

  • Lesen Sie bitte die Datenblätter auch zwischen den Zeilen, bevor sie solche Systeme ausschreiben.
  • Gibt es klimatische Obergrenzen während der Trocknung? Sind Estrichdicken begrenzt? Welche Voraussetzungen müssen für evtl. Gewährleistungen eingehalten werden, die der Planer zu erbringen hat, usw.?
  • Übermitteln Sie die Daten der eingesetzten Produkte unbedingt dem Bodenleger. Am besten geben Sie mit der Leistungsbeschreibung frühzeitig den Hinweis zum vorgesehenen Produkt.
  • Bei Problemen mit der Belegreife grundsätzlich den Lieferanten des Zusatzbeschleunigers mit einbeziehen.

2. ternäre Schnellzemente

Bei ternären Schnellzementbindemitteln handelt es sich um Gemische bestehend aus Portland-/Normalzement, Aluminatzement

(Tonerdeschmelzzement), Calciumsulfat und Additiven. Mit solchen Rezepturen erreicht man ein Bindemittelgemisch, das den überwiegenden Teil des Anmachwassers mit der Hydratation bindet. Übliche w/z-Werte liegen bei ca. 0,40 – 0,50. Durch die hohe Wasserbindung und des relativ niedrigen w/z-Werts und die hohe Hydratationswärme dieser Bindemittel, muss nur noch ein geringer Teil des Anmachwassers verdunsten.   Ungünstige Umgebungsbedingungen und/oder hohe Estrichdicken beeinflusst daher kaum die Trocknungszeit bis zu Belegreife. Eine weitere Besonderheit dieser ternären Schnellzemente ist je nach Rezeptur die schwundarme Abbindung. Nahezu verlässliche Aussagen für das Erreichen der Belegreife (Feuchtegehalt, Festigkeit und Schwindverhalten) sind im Gegensatz zu Estriche unter Verwendung von Normzemente und unter Zumischung von Estrichzusatzmittel bzw. Zusatzmittelbeschleuniger möglich, da bei diesen Bindemitteltypen das Baustellenklima durch die wesentlich höhere Wasserbindung bei der Hydratation eher eine untergeordnete Rolle spielt. Die Wahl der Bindemitteleigenschaften sind auf die bauseitigen Anforderungen abzustimmen.

3. Fazit Beide Systeme können aus technischer Sicht nicht gleichgestellt werden.

Trocknungsbeschleunigte Zusatzmittel benötigen in der Regel Kriterien wie die Verwendung von optimal abgestimmte Sieblinien, Zemente, WZ-Werte und Klimabedingungen um die zugesicherten Eigenschaften des Herstellers zu erfüllen. Einige Trocknungsbeschleunigte Zusatzmittelhersteller geben Grenzwerte/Eigenschaften außerhalb normativen Vorgaben vor.

Zementestriche hergestellt mit ternären Bindemitteln erreichen durch die hohe Wasserbindung bei der Hydratation, auch bei den üblich ungünstigen Baustellenverhältnissen, die Belegreife in einem planbaren Zeitfenster.

Durch den meist höheren Bindemittelbedarf bei ternären Schnellzemente sowie Produktions- und Materialbedingten höheren Herstellungskosten können Estriche mit Zusatzmittelbeschleuniger und Estriche mit ternären Schnellzementbindemittel preislich nicht gleichgestellt werden.

Ein technischer Vergleich zu den Eigenschaften hinsichtlich Schwundverhalten, Trocknung etc. bei der Vergabe ist nicht möglich.

Für ternäre Schnellzemente und für Estriche mit Zusatzmittel gilt gleichermaßen:
Erhöhte Wasserzugabe, ungeeignete Gesteinskörnungen/Sieblinien, Zugluft beim Abbinden, Sonneneinstrahlung, handwerkliche Ausführungsdefizite u.v.m. beeinflussen direkt die Eigenschaften wie Estrichqualität und Trocknungszeiten

(Peter Körber)

Ausblühungen auf dem Bodenbelag aus Anröchter Stein
Ausblühungen auf dem Bodenbelag aus Anröchter Stein

Verständlicherweise wollte und konnte weder der Eigentümer noch der Fliesenfachbetrieb, welcher die Arbeiten nach Planung und mit Überwachung eines Ingenieurbüros ausgeführt hatte, mit diesem Zustand des Bodenbelages leben.
Zur Klärung der Ursache wurde deshalb ein ö.b.u.v. Sachverständiger des Fliesen-, Platten- und Mosaiklegerhandwerks mit der Begutachtung und Bewertung beauftragt.

Beim Ortstermin waren auf der Belagsoberfläche weiße bis weiß-gräuliche Flecken, über die gesamte Raumfläche mehr oder weniger verteilt, erkennbar. In Richtung Außentür nahm die Anzahl und die Größe der Flecken ab.
Die größte Ausprägung befand sich im Kreuzungsbereich zu den angrenzenden Kellerräumen. Weitere gleichartige Verfärbungen befanden sich auf der Stufe zum Nebenraum, sowie partiell in den Eckbereichen Boden-Sockel und teilweise auf den Sockelfliesen.

Verfärbungen im Bereich der Türzarge
Verfärbungen im Bereich der Türzarge

Diese weißen Verfärbungen waren nicht nur optisch wahrnehmbar, sondern auch haptisch fühlbar. Es waren erhebliche Verkrustungen vorhanden, die Oberfläche war diesen Bereichen bereits „angegriffen“, also teilzerstört.
Auch in den Bereichen der Bodenfläche, bei welchen sich keine Verfärbungen abzeichneten, fühlte sich die Oberfläche rau an – deutlich unebener als die vergleichbare geschliffene Oberfläche.

Kleine Ursache – große Wirkung

Der im Ortstermin vorgefundene Zustand war ein Beleg dafür, dass die vormals unzureichende Abdichtung im Türbereich nicht bzw. nur marginal die Ursache der Ausblühungen gewesen sein kann. Es sei angemerkt, dass die Ausblühungen direkt hinter der Tür/ im Türbereich sogar deutlich weniger vorhanden waren, als im übrigen Flur.

Ausblühungen bedingen drei Voraussetzungen und entstehen nur, wenn alle drei Voraussetzungen gemeinsam und gleichzeitig vorhanden sind.

  1. ein freier Anteil an Calciumhydroxid (bildet sich systembedingt bei der Aushärtung von Portlandzement)
  2. ein Feuchtigkeitspotential für den Transport des Calciumhydroxids
  3. ein kapillarer Werkstoff, der den Transport des Calciumhydroxids ermöglicht

Calciumhydroxid hat hydrophile Eigenschaften, wie die meisten Salze. Durch das Wasser oder Feuchtigkeit geht Calciumoxid aus dem Verlegemörtel in Lösung. Durch Trocknungsprozesse wird das so entstandene Calciumhydroxid kapillar an die Oberfläche transportiert.  Hier reagiert das Calciumhydroxid mit dem Kohlendioxid aus der Luft unter Freisetzung von Wasser. Es bildet sich Calciumcarbonat (Kalkstein, nicht mehr wasserlöslich). Diese sogenannte Carbonatisierung dauert ca. 4 Wochen.

1. ein freier Anteil an Calciumhydroxid

Bei der Verlegung der 2 cm dicken Natursteinplatten wurde als Dünnbettmörtel ein Flexkleber mit hoher Kunststoffvergütung und Trassanteil verwendet.
Im Ortstermin konnten Reste des Fliesenklebers im Bereich einer bereits vorhandenen Bauteilöffnung entnommen werden. Diese wiesen eine übliche Beschaffenheit auf, wie sie ein fester und trockener Fliesenkleber haben sollten.
Aufgrund der Porosität des verwendeten Natursteins (Anröchter Stein ca. 10%) und den Eigenschaften des verwendeten Fliesenklebers war davon auszugehen, dass auch den nicht geöffneten Bereichen des Bodens der Fliesenkleber ursprünglich trocken war.

Unabhängig davon ist es dennoch möglich, dass bei einer ständigen Durchfeuchtung eines bereits getrockneten Fliesenklebers Bestandteile dessen auslaugen und kapillar transportiert werden. Beleg dafür war in diesem Fall, dass sich zwischen der Schicht der Verbundabdichtung und den Natursteinplatten NUR der Fliesenkleber befindet – die Ausblühungen konnten folglich auch NUR aus dieser Schicht stammen.

2. ein Feuchtigkeitspotential für den Transport des Calciumhydroxids

Um ein entsprechendes Feuchtigkeitspotential in den gegenständlichen Böden zu schaffen, muss entweder a) Wasser in flüssiger Form der Konstruktionsschicht zugeführt werden (Durchfeuchtung der Bodenplatte von unten, mangelnde Abdichtung nach außen, defekte wasserführende Leitungen) oder b) eine Wasserbildung / Wassererzeugung durch Kondensation.

Die Möglichkeit a) konnte aufgrund der Abdichtungsebenen ausgeschlossen werden.
Die Möglichkeit b) wird nachstehend erläutert.

Bekannt ist im Allgemeinen, dass bei ungedämmten Kellern (Kellerboden und Kellerwände), die außerhalb im Erdreich liegen) insbesondere im Sommer Kondenswasser entsteht.
Oftmals sind dann diese Flächen feucht. Dieser Effekt ist vergleichbar mit beschlagenen Badezimmerspiegeln oder Autoscheiben.
Je nach Wärmeabfluss, Höhe der Luftfeuchtigkeit und Temperaturgefälle innerhalb der Konstruktion entscheidet sich die Lage des Taupunktes – also dem Punkt, wo Kondenswasser entsteht.

Unter „ungünstigen“ Bedingungen kann der Taupunkt auch innerhalb der Konstruktion, also unter dem Belagsmaterial liegen.
Da es sich bei den gegenständlichen Räumlichkeiten um Bodenbeläge auf ungedämmten Bodenplatten handelt, sind die Voraussetzungen zur Tauwasserbildung definitiv gegeben – Feuchtigkeitspotential für den Transport der Salze ist vorhanden.

3. ein kapillarer Werkstoff, der den Transport des Calciumhydroxids ermöglicht

Der Naturstein Anröchter Stein besitzt eine Wasseraufnahmefähigkeit von 1,0 – 4,0 Gewichts-% und eine Porosität von bis zu 10,0 Volumen-%.
Von seiner Zusammensetzung her handelt es sich mehr um einen Kalkstein (ca. 64% Kalkanteil und 17% Quarzanteil).
Mit diesen Kenndaten ist ein kapillarer Feuchtigkeitstransport möglich.

Somit sind alle drei Voraussetzungen

  1. ein freier Anteil an Calciumhydroxid
  2. ein Feuchtigkeitspotential für den Transport des Calciumhydroxids
  3. ein kapillarer Werkstoff, der den Transport des Calciumhydroxids ermöglicht

für das Entstehen von Ausblühungen gegeben.

Hinsichtlich der Möglichkeit der Tauwasserbildung wurden vor Ort entsprechende Messungen vorgenommen. Hierzu wurden an mehreren Messstellen sowie im großen Flur und im Duschbad an den von Ausblühungen betroffenen Stellen Feuchtigkeit und Temperaturen gemessen, sowie die Taupunkttemperaturen ermittelt.


In Auswertung der Ergebnisse dieser Messungen war erkennbar, dass:  

  • aufgrund der vorherrschenden Bedingungen in fast allen Fällen bereits bei unter 10 – 11 °C der Taupunkt einsetzt, d.h. Tauwasser gebildet wurde.
  • sich innerhalb der Bodenkonstruktion eine relativ hohe und nicht übliche Feuchte befand.
  • im Außentürbereich, wo die Oberflächentemperatur niedriger ebenso der Taupunkt folglich niedriger war. Genau in diesem Bereich waren deutlich erkennbar weniger Ausblühungen vorhanden.
  • in den Bereichen mit der höchsten Oberflächentemperatur die Feuchtigkeit am höchsten war. Genau in diesen Bereichen waren deutlich erkennbar mehr Ausblühungen vorhanden.

Ungedämmte Beton-Bodenplatten weisen i.d.R. eine Temperatur von 9 – 10 °C auf.
Die Taupunkttemperaturen auf den mit den Ausblühungen betroffenen Bereichen liegen in einem Bereich, dass sich innerhalb der Bettungsschichten Tauwasser bilden kann und bildet. In Folge der Tauwasserbildung sind mit dem daraus resultierenden Feuchtigkeitsgehalt alle Bedingungen für die Entstehung von Ausblühungen erfüllt.

Auch der Umstand, dass es bei dem ehemals vorhandenen Bodenaufbau (Estrich + Linoleum) nicht zu Ausblühungen gekommen sei, ist nachvollziehbar und erklärbar.
Hier waren die Oberflächentemperaturen auf dem Linoleum sicher niedriger gewesen. Außerdem wurde der Keller vormals weniger als Wohnraum genutzt, war also auch weniger temperiert bzw. beheizt.

Fazit

Die Ursache der Ausblühungen am Naturstein Anröchter Stein sind in der Untertemperierung des Bodens (ungedämmte Betonplatte) und der daraus resultierenden Tauwasserbildung innerhalb der Konstruktion begründet. Dagegen ist der schönste Naturwerkstein nicht gefeit!

Dieser bauphysikalische Zusammenhang wurde bei der Planung des neuen Bodenbelages im Keller dieser Villa nicht berücksichtigt. Ein kleines Detail im Gesamtaufbau – jedoch mit einer (im wahrsten Sinn des Wortes) durchschlagenden Wirkung.

Autor: euroFEN e.V.
(Jörn Dahnke)

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