Bodenbeläge - Keramische Bodenbeläge

Keramische Bodenbeläge besitzen gegenüber anderen Belägen einen geringeren Wärmeleitwiderstand. Somit sind für den Betrieb der Fußbodenheizung geringere Heizmitteltemperaturen ausreichend, was wiederum die Wirtschaftlichkeit der Heizungsanlage fördert.

Dazu zählen:

• Keramische Fliesen und Platten nach DIN EN 14411
• Keramische Spaltplatten nach DIN EN 14411
• Bodenklinkerplatten nach DIN 18158
• Betonwerksteinplatten nach DIN 18500
• Naturwerksteinplatten nach DIN 52100
• Nicht genormte Fliesen und Platten mit gleichwertigen Güteeigenschaften

Die Verarbeitung keramischer Beläge setzt ein hohes Maß an Fachwissen über den gesamten Fußbodenaufbau und den sich daraus ergebenden Vorgängen und Maßnahmen voraus.
Hier die wichtigsten Punkte:

• Schwindverhalten des Estrichs
• Verformung des Estrichs beim Trocknen
• Restfeuchte des Estrichs
• Ausdehnung durch Erwärmung
• Behinderung der Ausdehnung
• Verformung durch Belastung
• Verbindung zwischen keramischem Belag und Estrich.

Jeder Werkstoff, Beton, Estrich, Mörtel zieht sich bei seiner Erhärtung zusammen. Man bezeichnet diesen Vorgang als „Schwinden“. Das Ausmaß des Schwindens ist abhängig vom Werkstoff selbst und seiner Zusammensetzung und der Zeitdauer. Für einige bedeutende Estricharten ist dieser Vorgang in Abb. 22.2 dargestellt. Das bei einigen Arten auftretende „Expandieren“ kurz nach der Einbringung ist für unsere Betrachtungen unwichtig. Bei konventionellen Zementestrichen ist das Schwindmaß stark abhängig von der Zusammensetzung des Kiessandes (Sieblinie), dem Zementanteil und dem Verhältnis Wasser/Zement (W/Z-Faktor). Für die hydraulische Abbindung von 100 kg Zement sind 40 kg Wasser erforderlich. Man spricht dann von einem Wasser-Zement-Faktor von (W/Z = 0,4). Eine hinreichende Verarbeitbarkeit der Estrichmasse wird jedoch erst bei einem W/Z-Faktor von 0,6…0,7 erreicht. Bei einem üblichen Zementgehalt von 300 kg/m³ beträgt die überschüssig eingebrachte Wassermenge dann 90 l/m³. Bezogen auf eine Estrichmasse von 2200 kg/m3 führt diese überschüssig eingebrachte Wassermenge zu einer Ausgleichsfeuchte von 4,1 %. Bei der Trocknung des Estrichs verdunstet ein Teil des Wassers, womit ein Trocknungsschwinden zwischen 0,5…0,8 mm/m, je nach Zusammensetzung, auftreten kann. Eine weitere Schwindung von 0,2…0,3 mm/m entsteht beim hydraulischen Abbinden des Zementestrichs. Aus der Kurve für konventionellen Zementestrich in Abb.22.2 geht z.B. hervor, dass bei einer zu frühen Verlegung des Fliesenbelages nach 20 Tagen Wartezeit die Schwindung noch nicht abgeschlossen und mit einer weiteren Schwindung von ca. 0,15 mm/m bis zum fünf zigsten Tag zu rechnen ist. Bei einer Estrichfläche mit 8m Kantenlänge sind das immerhin weitere 1,2 mm. Wird also ein keramischer Belag bereits nach 20 Tagen in „harter“ Verbindung mit dem Estrich verlegt und verfugt, so wird das nachträgliche Schwinden des Es trichs erhebliche Spannungen in der Klebefuge verursachen bzw. durch den Bimetalleffekt eine Verkrümmung der Fläche auftreten. Auf die einzelne Bodenfliese bezogen bedeutet dies, dass an ihren Ecken die größten Scherspannungen auftreten und diese zur Plattenmitte hin auf Null abnehmen. Daraus ergibt sich zwangsläufig, dass bei größeren Plattenformaten höhere Spannungen zu erwarten sind als bei kleineren. Bei der Trocknung einer Estrichfläche ist ferner zu beachten, dass die Trocknung zunächst nur auf der Oberseite stattfindet und darum auf der Oberseite eine stärkere Schwindung auftritt als auf der Unterseite. Dieser Umstand führt zur Aufwölbung der Raumecken. Diese oberseitige Schwindung wird häufig durch zu schnelle Trocknung der Es trichoberfläche intensiviert. Deshalb zunächst nicht lüften und Zugluft vermeiden, ggfs. die Fläche bei Begehbarkeit mit geeigneten Mitteln behandeln, damit die Feuchtigkeit nicht so schnell dem Estrich entweichen kann. Das Schwinden erfolgt immer in Richtung auf den Schwerpunkt der Fläche. Durch das Zusammenziehen und die Reibung auf der Dämmung entstehen im Querschnitt des Estrichs Zugkräfte. Werden sie größer als die Festigkeit des Estrichs in  der jeweiligen Trocknungsphase, so entstehen Schwindrisse.

Ein Fußbodenaufbau muss den Belastungsverhältnissen angepasst sein. Das betrifft insbesondere die Lastverteilung über die Estrichfläche und die Tragfähigkeit der Dämmung (Zusammendrückbarkeit). Bleibt dies unberücksichtigt, so treten bei Belastung, insbesondere durch Einzellasten und geringer Aufstandsfläche, unzulässig hohe Verformungen sowohl am Estrich als auch am keramischen Bodenbelag auf, die letztendlich dort zu Schäden führen. Dies ist besonders bei Fußbodenheizungssystemen mit Trockenestrichplatten zu beachten. Unebenheiten unter den Dämmplatten führen zu Hohlräumen, in die – mangels unzureichender Lastverteilung durch die Trockenestrichplatten – die gesamte Konstruktion hineinfedern kann. Estrichflächen werden nur selten ganzflächig belastet. Vielmehr führen Einzellasten in Raummitte, am Rand oder in einer Raumecke zu Verformungen der Estrichplatte und des Bodenbelages. Untersuchungen am Otto-Graf-Institut haben ergeben, dass bei Einwirkung einer gleich großen Last am Plattenrand im Estrich eine doppelt so hohe Spannung auftritt als bei einer Belastung in Raummitte. In der Estrichnorm DIN 18560 Teil 2 ist zwar für Trittschalldämmung eine entsprechende Zusammendrückbarkeit der Dämmung zugelassen, doch ist dies immer im Zusammenhang mit den vorgesehenen Estrichdicken, -arten und -belastungen zu verstehen. Gerade bei dünnschichtigen Estrichen ist sorgfältig zu prüfen, in wie weit eine Durchbiegung durch Einzellast für den jeweiligen Bodenbelag zulässig ist.

Jeder Werkstoff dehnt sich bei Temperaturzunahme unterschiedlich aus. In Tab. 22.2 sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten für einige Werkstoffe aufgelistet.

Bei der Planung sind nicht nur die im Betrieb auftretenden Temperaturunterschiede und Ausdehnungen zu beachten, sondern auch der Startvorgang, der unter Umständen bei +5 °C beginnt. Von besonderer Bedeutung sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Estrichen und unterschiedlichen keramischen Bodenbelägen, wobei die roten Bereiche die unteren und oberen Grenzwerte darstellen.

Aus der Abbildung geht hervor, dass Estriche sich etwa doppelt so stark ausdehnen wie keramische Beläge. Durch die Wärmeabgabe der Heizrohre ergeben sich innerhalb des Estrichs aber auch am keramischen Belag höchst unterschiedliche Temperaturen und Ausdehnungen. Im Kern des Estrichs, da wo die Heizrohre eingebettet sind, können Temperaturen von 45 °C auftreten, während zwischen den Rohren, je nach Rohrabstand, nur Temperaturen bis 30°C auftreten. Der keramische Belag wiederum hat nur 29 bis 33 °C.
Durch Auflegen von Teppich-Brücken kann sich die Temperatur am Belag noch weiter erhöhen.

Unter Berücksichtigung von:

• Verformung
• Schwindung
• Ausdehnung

wird klar, dass dem Klebemörtel eine große Bedeutung zukommt. Er muss für eine gute Haftung zwischen Estrich und Belag sorgen und gleichzeitig Bewegungen (Scherkräfte) aufnehmen und ausgleichen. Risse, die im Estrich bereits vor der Verlegung des Belages auftreten und auch nicht immer zu vermeiden sind, müssen zunächst fachgerecht geschlossen werden. Risse im Estrich übertragen sich in der Regel auch auf den Bodenbelag.

Vor Beginn der Verlegung von Bodenbelägen muss der Estrich „verlegereif“ sein. Dazu gehört das Funktionsheizen, das heißt Aufheizung nach festgelegter Vorgabe, um sicherzustellen, dass der Estrich die wärmebedingte Ausdehnung schadfrei übersteht und das sog. „belegreifheizen“ zur Reduzierung der im Estrich vorhandenen Restfeuchte auf Werte, wie sie für die Verlegung unterschiedlicher Beläge vorgeschrieben sind.

Der Fliesenleger muss zunächst die Oberfläche des Estrichs prüfen und feststellen, ob der Untergrund ausreichend sauber ist, poröse Stellen oder unzulässige Sinterschichten aufweist, die eine Haftung zum keramischen Belag beeinträchtigen. Gussasphaltestriche und mit Kunstharz behandelte Oberflächen müssen ausreichend mit Quarzsand abgestreut sein. Häufig wird nach dem Einbau des Estrichs ein Nachbehandlungsmittel aufgesprüht, das die Austrocknung verzögert. Dadurch können Haftungsprobleme mit Voranstrichen oder Spachtelmassen auftreten. Ob nachbehandelt wurde, sollte man bei der Bauleitung oder beim Estrichleger erfragen. Eventuell aufgetretene Risse sind zu beurteilen und fachgerecht zu sanieren.

Sie haben große Bedeutung in der Renovierung vorhandener Böden, neuerdings auch bei dünnschichtigen Sonderkonstruktionen.
Entkopplungsmatten bestehen aus einer 3 bis 5 mm dicken Schicht eines Faserstoffes oder aus tiefgezogenen Kunststoffplatten mit hinterschnittenen Flanken. Sie werden zunächst mit einem Zahnspachtel 3/3 und einem geeigneten Kleber mit der Estrichoberfläche verklebt. Anschließend wird oberseitig der Fliesenbelag mit dem üblichen Flexkleber aufgebracht. Bewegungen des Untergrundes, Risse und Scherspannungen werden von der Entkopplungsmatte aufgenommen und nicht auf den keramischen Belag übertragen.

Auf den frisch eingebrachten Estrich wird eine Schlämme aus Zement und Sand im Mischungsverhältnis ca. 1 : 1 oder eine Schlämme aus hydraulisch erhärtendem Dünnbettmörtel und Zement im Mischungsverhältnis 1 : 1 als Kontaktschicht aufgetragen. In dieser Kontaktschicht werden gleichmäßig dicke Fliesen und Platten verlegt. Bei Belagstoffen, die zur Verfärbung neigen, sollte diese Verlegeart nicht angewendet werden. Einzelfelder, abgegrenzt durch Bewegungsfugen, müssen ohne Unterbrechung hergestellt werden. Fugen dürfen erst nach der Aufheizung geschlossen werden.

Die bisherigen Ausführungen haben gezeigt, wo die Problematik des Keramikbodens liegt. Hauptübel sind die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Baustoffe in Verbindung mit den in den Schichten auftretenden unterschiedlichen Temperaturen. Die unterschiedlichen Ausdehnungen führen zu Scherbeanspruchungen zwischen Estrich und Bodenbelag, mitunter bei der Verlegung von Natursteinen mit glatter Rückseite auch zu Haftproblemen. Zur besseren Haftung wird häufig die Rückseite dieser Platten vor dem Ansetzen nass gemacht und mit Zement gepudert. Das Mörtelbett soll relativ trocken (erdfeucht) sein. Wird zuviel Zement aufgebracht, reicht unter Umständen das Wasser zur Abbindung des Zements nicht aus und führt zu einer schlechten Haftung. Reicht das Wasser aus, wird durch die Zementanreicherung in der Haftzone besonders starkes Schwinden mit Aufbau entsprechender Scherspannungen auftreten. Es liegt deshalb nahe, einen Haftkleber mit gleichbleibenden Hafteigenschaften einzusetzen, der zudem eine gewisse Elastizität aufweist, um Scherspannungen zwischen dem Bodenbelag und dem Estrich dauerhaft aufzunehmen Dies bedeutet keineswegs, dass hydraulisch erhärtende Klebemörtel für Dünnbettverlegung ungeeignet sind. Die Entscheidung ist abhängig von:

• thermischer Belastung des Estrichs (spezifische Wärmeleistung)
• Größe der Fläche
• Steifigkeit der Dämmschicht
• Dicke des Estrichs.

Die Verlegung gleichmäßig dicker Platten und Fliesen kann im Dünnbettverfahren nach DIN 18156, erfolgen. Die Vorschriften nach DIN 18157, für die Verlegung im Dünnbettverfahren mit hydraulisch erhärtendem Dünnbettmörtel sind zu beachten. Der Estrich ist vor der Verlegung aufzuheizen. Der Estrich darf vor der Verlegung nur gering angefeuchtet werden. Kommen Grundierungen zur Anwendung, sind die Hersteller-Richtlinien zu beachten.

Die Verlegung von Fliesen und Platten kann in normalem, im Mittel 15 mm dickem Mörtelbett, erfolgen. Zementestriche sollen bei der Verlegung im Dickbettverfahren ein Alter von 28 Tagen haben. Der Estrich ist vor der Verlegung aufzuheizen. Er darf vor der Verlegung nur gering angefeuchtet werden. Kommen Grundierungen zur Anwendung, so sind die Herstellerangaben zu beachten.

Die Verlegung von Fliesen und Platten kann in einem Mörtelbett auf einer Trennschicht oder Abdichtung, die auf dem schwimmenden Estrich verlegt wird, vorgenommen werden. Die Trennschicht besteht z. B. aus Kunststofffolie. Anstelle der Trennschicht kann auch eine Abdichtung nach DIN 4122 ausgeführt werden, die ebenso abzudecken ist. In diesem Fall ist auf die Überbrückung von Bewegungsfugen im Estrich besonders zu achten. Der schwimmende Estrich soll bei der Verlegung von Fliesen und Platten auf Trennschichten bei Zementestrichen ein Alter von mindestens 28 Tagen haben. Fugen dürfen erst nach der Ausheizung geschlossen werden. Der Estrich ist vor der Verlegung aufzuheizen. Das Mörtelbett auf der Trennschicht ist wie auf einer Abdichtung mindestens 50 mm dick auszuführen.

Es wird empfohlen, großformatige Fliesen und Platten, ≥ 0,10 m², mit geradem, durchlaufendem Fugenverband einzusetzen und nicht mit versetztem. Die Fliesen und Platten sind den einschlägigen Vorschriften entsprechend zu verfugen. Dies soll frühestens 8 Tage nach Verlegung der Beläge erfolgen. Bei Verlegung im frischen Estrich wird eine längere Wartezeit empfohlen, damit zunächst die Feuchtigkeit des Estrichs entweichen kann. Im übrigen sind bei der Vergabe von Bauleistungen zu beachten:

• DIN 18352 Fliesen- und Plattenarbeiten
• DIN 18332 Naturwerksteinarbeiten
• DIN 18333 Betonwerksteinarbeiten
• DIN 18353 Estricharbeiten.

Vor dem Einbau der Fußbodenkonstruktion sollen Fenster und Türöffnungen geschlossen, die Putz- und Stuckarbeiten, Wandbekleidungen und Montagen von haustechnischen Installationen sowie Einbau von Türzargen und der Verputz von Rohrleitungsschlitzen abgeschlossen sein. Alle an den Fußboden angrenzenden Bauteile müssen eingebracht und die Arbeiten abgeschlossen sein. Beim Einbringen des Estrichs und des Belages darf die Temperatur der Stoffe und des Arbeitsbereiches nicht unter 5 °C liegen. Die Temperaturen sollen möglichst gleichmäßig sein und während der gesamten Dauer des Fußbodeneinbaus gleichmäßig bleiben.