Benötigen moderne Zementestriche neue Messverfahren?
Bodenlegeralltag 2020:
Am Computerbildschirm verfolgt der Bodenleger den Trocknungsverlauf des Estrichs in einem seiner nächsten Objekte. Im Estrich eingelassene Messsonden und RFID-Chips melden regelmäßig Daten an die Hardware. Eine Software errechnet den voraussichtlichen Zeitpunkt für das Erreichen der Verlegereife. Die letzte Prüfung vor Ort erfolgt berührungslos: Stichpunktartig werden Estrichdicke, -dichte und -feuchtegehalt aufgenommen und automatisch der Baustellendokumentation zugeführt.
Alles Zukunftsmusik? Sicher, aber vielleicht schon bald keine Fiktion mehr. Denn es besteht Handlungsbedarf bei der klassischen CM-Messung, die allerdings – und das sei gleich zu Beginn erwähnt – nach wie vor den Stand der Technik darstellt.
Was ist los mit den Zementestrichen?
Der Grund für die aktuelle Diskussion über die an sich bewährte Messtechnik liegt vor allem im Aufkommen neuer Zementestrich-Kompositionen. Anstatt des bisherigen Portlandzementes (CEM I) werden vermehrt sogenannte CEM II oder ggf. auch CEM III-Zemente für die Herstellung eines Estrichmörtels eingesetzt.
Dies wiederum ist in Bestrebungen des Umweltschutzes begründet: Die Herstellung eines Portlandzementes bzw. Portlandzementklinkers (CEM I) entsteht durch Sinterung des Rohmehls (Kalkstein, Sand, Tonerde, Eisenoxyde) bei circa 1.450 °C und anschließendem schnellen Abkühlen. Der sehr energieaufwendige Herstellungsprozess setzt große Mengen Kohlendioxid (CO2) frei. In Zeiten von hohen Umweltauflagen und dem Bundes-Emissionsschutzgesetz ist diese Herstellungsart wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll.
Als Alternative bietet sich Hüttensand – ein „Abfallprodukt“ der Stahlherstellung – an. Die daraus formulierten Portlandkompositzemente und Hochofenzemente sind im Betonbau bereits über Jahre bewährt. Für die Verwendung in Estrichen aber eher neu, sodass Wissenslücken geschlossen werden müssen.
Der Bundesverband Estrich und Belag (BEB) hat im Mai 2008 die gemeinsame Erklärung „Hinweise zur Herstellung zementgebundener Estriche“ der Zementindustrie und Vertretern der Estrichzusatzmittelhersteller veröffentlicht. Er empfiehlt darin, die für die Herstellung von Zementestrichen infrage kommenden CEM II-Zemente wie folgt:
- Portlandkalksteinzement CEM II/A-LL 32,5 R
- Portlandölschieferzement CEM II/B-T 42,5 N
- Portlandhüttenzement CEM II/A-S 32,5 R
- Portlandhüttenzement CEM II/B-S 32,5 R
- Portlandhüttenzement CEM II/B-S 42,5 N
- Portlandkompositzement CEM II/B-M (S-LL) 32,5 R
Anstatt des reinen Portlandzements (CEM I) sind nun Zemente der Gruppe CEM II (Portlandkompositzement) und CEM III (Hochofenzement) aktuell. CEM II (Portlandkompositzement) und CEM III (Hochofenzement) können unterschiedliche Zusatzstoffmengen sowie unterschiedliche Zusatzstoffarten aufweisen. Insgesamt betrachtet können diese die physikalischen Eigenschaften des Zementes zur Herstellung eines Zementestrichs mehr oder weniger beeinflussen. Die Estrichleger sind somit vor große Aufgaben gestellt und werden ihre Rezepturen voraussichtlich umstellen müssen – wenn sie es nicht bereits getan haben.
CEM II-Estriche trocknen länger
Was man heute schon weiß, ist, dass Estriche mit CEM II-Zement längere Trocknungszeiten benötigen als bisher bekannte CEM I-Estriche. In diesem Zusammenhang werden immer wieder das Trocknungsverhalten und auch die Möglichkeit der Feuchtegehaltsbestimmung mit dem CM-Gerät infrage gestellt.
Vor diesem Hintergrund laufen derzeit Untersuchungen in unterschiedlichsten Fachkreisen. So ist eine eigens dafür gegründete Arbeitsgruppe des BEB damit betraut, Unterscheidungsmerkmale von CEM I- und CEM II-Estrichen, insbesondere im Hinblick auf die Trocknung, letztlich der Ausgleichsfeuchte zu finden.
Parallel hat der Zentralverband Parkett- und Fußbodentechnik einen Forschungsauftrag vergeben, um aktuell die Ausgleichs-/Gleichgewichtsfeuchten unterschiedlicher Zementestriche im Vergleich zur CM-Messung zu untersuchen.
Wir dürfen gespannt sein, denn bisher zeigten sich im Jahr 2008 und mit Beginn des Jahres 2009 im IFR Köln keine signifikanten reproduzierbaren Unterscheidungsmerkmale. Lediglich die längeren Trocknungszeiten von CEM II-Estrichen scheinen aus unserer Sicht gesichert.
Schäden durch CEM II-Estriche?
Die unzähligen Verursachungsmomente, warum eine Fußbodenebene aus Zementestrich auch nach der Bodenbelagsverlegung einem Feuchteschaden unterliegt, sind bekannterweise sehr vielseitig.
Wir sollten dabei aber nicht vergessen, dass Fußbodenschäden infolge zu hoher Feuchte innerhalb der Verlegeuntergründe immer noch die Ausnahme sind. Der wesentliche, ganz überwiegende Teil der Bodenbelagsarbeiten bleibt diesbezüglich schadensfrei.
Häufig werden bei Feuchteschäden einfachste, mögliche Ursachengesichtspunkte übersehen und direkt der wissenschaftliche Einstieg in das Thema „nachstoßende Feuchte aus noch jungen Betondecken“ gewagt. Diese größtenteils akademisch geführte Diskussion lässt außer acht, dass, wenn die Anwendung des CM-Gerätes zur Feuchtegehaltsbestimmung eines CEM II-Estrichs infrage gestellt wird, dem Bodenleger eine adäquate alternative Messmethode angeboten werden muss, die auch praxistauglich ist.
Ein Blick zurück
Vor 40 Jahren war alles viel einfacher: „Mittels Schaufeln werden die Zuschlagsstoffe bis zu drei Meter Wurfweite an der Mischstelle aufbereitet. Die Bindemittel werden gleichmäßig auf die Zuschlagsstoffe verteilt. Bei dem nun erfolgenden Trockenmischen wird das Mischgut bei zweimaligem Durchharken dreimal umgesetzt. Wasser wird in Gießkannen oder Wasserbehältern herbeigeschafft. Bei gleichzeitiger Wasserzugabe entsprechend der geforderten Konsistenz wird das Mischgut wiederum dreimal umgesetzt und durchgehakt.“
Diese Anleitung stammt aus dem von uns geliebten Lehrbuch „Fußbodenlegearbeiten“ (Arnold/Kerkhoff) aus dem Jahr 1974. Aus dem Estrichmörtel wurde von Hand ein Zementestrich hergestellt, und jeder wusste, dass so nach vier bis fünf Wochen der Estrich trocken ist und die Feuchtemessung mit einem CM-Gerät durch einen versierten Bodenleger dies bestätigen wird.
Während in dem genannten Lehrbuch für einen Zementestrich ohne Zusätze ein zulässiger Feuchtegehalt von 3,0 Masse-% ausgewiesen wurde, beschrieb der Kommentar zur VOB Teil C DIN 18 365 „Bodenbelagsarbeiten“ mit der Ausgabe 1980 die Ausgleichsfeuchte (gemessen nach der CM-Methode) für einen Zementestrich ohne Zusätze mit 3,0 bis 3,5 CM-Prozent, nach einer zu erwartenden Trocknungszeit von drei bis vier Wochen (Anm. Masse-Prozent und CM-Prozent sind nicht direkt vergleichbar).
Acht Jahre später weisen der Kommentar bzw. die Erläuterungen zur ATV DIN 18 365 eine Ausgleichsfeuchte – die dann auch der „Verlegereife“ für Bodenbeläge entspricht – mit 2,0 bis 3,0 CM-% aus. Für dampfdichte Beläge sind 2,5 CM-% zu beachten. Weitere vier bis sechs Jahre später beschreiben die Erläuterungen zur ATV DIN 18 365 die Belegreife eines Zementestrichs mit im Mittel < 2,0 CM-%.
So hat sich in rund 30 Jahren bei einem konventionellen Zementestrich ohne Zusätze der zulässige Feuchtegehalt mit Sicht auf die „Belegreife“ um rund 40 % reduziert.
Durcheinander geraten kann man auch dann, wenn berücksichtigt wird, dass unsere Schweizer Kollegen entsprechend der Normenvorgabe SIA 253 auf zementgebundenen Untergründen Linoleum-Bodenbeläge bei einer maximal zulässigen Restfeuchte von 2,5 CM-% verlegen und Kunststoff-Bodenbeläge bei maximal 2,3 CM-%, ohne dass Feuchteschäden entstehen bzw. bekannt werden.
Feuchteschäden trotz „genügend trockenem“ Estrich?
In der letzten Zeit wird in der Branche wieder vermehrt über Feuchteschäden nach der Verlegung von elastischen, also „dampfdichten Bodenbelägen“ und Parkett auf Zementestrichen berichtet. Bemerkenswert daran ist die Situation, dass hieran die Zementestriche verantwortlich sein sollen, die nicht mehr so beschaffen sind, wie sie einmal beschaffen waren.
Die Feuchtemessung von Estrichen mit verändertem Zementanteil nach der Calciumcarbid-Methode mit dem CM-Gerät – so die bisherigen Mutmaßungen – soll nicht mehr aussagefähig genug sein, um die „Belegereife“ festzustellen. Unstreitig ist, dass der Bodenleger Unterschiede zwischen CEM I und CEM II-Estrichen nicht feststellen kann, sondern auf die Auskunft des Estrichlegers oder Bauherren angewiesen ist.
Entsprechend dem Punkt 3.1.1 der VOB Teil C DIN 18 365 „Bodenbelagsarbeiten“ hat der Auftragnehmer den Untergrund – in diesem Fall den Zementestrich – unter anderem darauf zu prüfen, ob dieser ausreichend trocken ist oder möglicherweise nicht genügend trocken.
Da elektrische Messgeräte in der Regel nur zur Abschätzung des Feuchtegehaltes dienen und keine reproduzierbaren Werte bieten, ist den anerkannten Regeln des Fachs entsprechend eine Feuchtemessung mit dem CM-Gerät durchzuführen. Wird diese fachtechnisch einwandfrei ausgeführt und ist der Befund negativ, kann mit den Bodenbelag-Verlegearbeiten begonnen werden.
Bedenken anmelden?
Sollte es nun tatsächlich so sein, dass die heute eingebauten Zementestriche nicht mehr die sind, die sie einmal waren, also auch nicht die, die in der DIN 18 365 sowie den dazugehörigen Erläuterung, Kommentaren und Merkblättern beschrieben werden, sind CEM II-Estriche als besonderer Estriche einzustufen.
Daraus folgt: Wird ein Zementestrich eingebaut, der im Hinblick auf das Trocknungsverhalten oder möglicherweise der Messmethodik zur Feststellung der „Belegreife“ nicht der Regel entspricht, sind bodenlegerseits Bedenken anzumelden, ähnlich wie diese Situation seit Jahren bei den sogenannten Schnellestrichen geregelt ist.
Zur Vermeidung von Schäden oder Mängeln auf diesen besonderen Zementestrichen muss der Hersteller des Zementestrichs vorgeben, mit welcher Messmethodik die Restfeuchte bzw. Belegreife feststellbar und wie hoch diese ist. Fehlen diese Angaben, bleibt dem Bodenleger nur noch die Möglichkeit, Bedenken geltend zu machen.
CM- oder elektronische Messung
So weit die Theorie. In der Praxis zeigen – zumindest aus den aktuellen Erfahrungen des IFR Köln – ordnungsgemäß – durchgeführte CM-Messungen an CEM II-Estrichen (natürlich mit kalibriertem CM-Gerät) nachvollziehbare und reproduzierbare Messergebnisse.
Zunehmend überschwemmen elektronische Prüfgeräte zur Feuchtebestimmung mineralischer Estriche den Markt, die zum Teil aggressiv beworben werden und gelegentlich die CM-Messung infrage stellen. Ob die ein oder andere „elektronische Wundertüte“ (Bild 1) in der Lage ist, den tatsächlichen Feuchtegehalt eines mineralischen Estrichs in CM-Prozent oder Masse-/Gew.-Prozent festzustellen, sei einmal dahingestellt. Zweifelsfrei ist, dass elektronische Prüfgeräte benötigt werden, um orientierend die feuchteste Stelle eines mineralischen Estrichs zu finden. Die „Gann Hydromette RTU 600“ hat sich mit der Kugelkopfelektrode diesbezüglich genauso bewährt wie die elektronischen Prüfgeräte „Doser BD 2“ oder „Denzel G 812“ (Bild 2).
Mit diesen Prüfgeräten wurde in vergangenen Jahren und mit Beginn des Jahres 2009 jeder vom IFR Köln überprüfte Zementestrich überprüft. Immer wenn möglich, haben wir komplette Estrichplatten entnommen, um diese dann wiederholt nach gleicher Vorgehensweise zu prüfen.
Die zuvor bereits erwähnten, elektronischen Prüfgeräte wurden eingesetzt sowie zusätzlich das elektronische Messgeräte „Aqua-Boy“ (Bild 3) in Verbindung mit Bohrelektroden.
Die Feuchtegehaltsbestimmung des Zementestrichs anhand von Stemmgutproben mittels CM-Messung (Bild 4) ist obligatorisch.
Parallel wurde weiteres Stemmgutmaterial in der Stahlflasche des CM-Gerätes hinsichtlich der Gleichgewichtsfeuchte bestimmt, in dem das Messverfahren nach Dr. Radtke CPM „CCM Hygrocombi“ angewendet wurde (Bild 5).
Um wirklich sicher zu sein, wurden Probeplatten aus den Estrichkonstruktionen vor Ort sowie im technischen Labor des IFR Köln mit eingesetzten Korbhülsen (Bild 6) ausgestattet, die dem Zweck dienen, die relative Feuchte sowie Temperatur innerhalb der „Estrichscheibe“ zu messen (Bild 7).
Die zuvor dargelegte Prüf- und Messkombination wurde abgerundet mit gravimetrischen Feuchterückstandsbestimmungen (Darrprüfungen) von Stemmgutprobenmaterial. Weiterhin wurden einzelne Estrichprobeplatten im Klimaschrank, bei zum Beispiel 20 °C und 65 % relativer Luftfeuchte klimatisiert, um auch die Gleichgewichtsfeuchte der unterschiedlichen Estrichprobeplatten festzustellen (Bild 8).
Mit den klimatisierten Estrichprobeplatten wurden dann wiederholt Feuchteprüfungen und Messungen nach den zuvor dargelegten Methoden praktiziert.
Reproduzierbare Ergebnisse
Die Erkenntnis, dass CM-Messungen, insbesondere im Vergleich zu Darrmessungen keine reproduzierbaren Ergebnisse zeigen, konnte bisher nicht bestätigt werden. Eine ordnungsgemäß durchgeführte CM-Messung erweist sich als reproduzierbar, wobei die Differenz zu den Ergebnissen der Darrmessungen zwischen 1,2 bis 1,7 Gew.-% schwankt.
Insgesamt verfügt ein Bodenleger demnach mit dem CM-Gerät über eine Anwendungs- und Messmethodik, die zuverlässig funktioniert – vorausgesetzt, dass die Messung als solche korrekt erfolgte.
Wie eine CM-Messung korrekt durchgeführt wird, wurde bereits in der RZ Ausgabe 4/2005 beschrieben und ist in der Folge 13 der BodenProfi-Sonderausgabe nachzulesen oder auf der Website des IFR Köln zum Titel „CM-Messung, aber richtig“ abzurufen.
Müssen wir uns langfristig auf CEM-II einstellen?
Lohnt sich der ganze Aufwand – ist die Aufregung gerechtfertigt? Jein! Einerseits ist der Weg zu CEM-II-Zementen aus umwelt(politischen) Gründen derzeit zukunftweisend, andererseits wird gerade aktuell wieder mehr CEM-I-Zement produziert. Hintergrund ist die anhaltende Stahlkrise: Weltweite Einbrüche von bis zu 60 Prozent im ersten Quartal 2009 und um ca. 40 Prozent im ersten Halbjahr in Deutschland haben den Hüttensand verknappt und verteuert.
Die Pressestelle des Bundesverbandes der Deutschen Zementindustrie (BDZ) hat auf eine diesbezügliche Anfrage geantwortet: „Kurzfristig kann ein Anstieg der CEM I-Produkte nicht ausgeschlossen werden, allerdings wird dies entscheidend von der Situation am Stahlmarkt abhängen, mittelfristig rechnen wir allerdings nicht damit, dass der Anteil von CEM I zunehmen wird.“
Die gemeinsame Pressestelle des Stahlinstitutes VDEh und der Wirtschaftsvereinigung Stahl meldete im April, dass „fünf von insgesamt 15 Hochöfen in Deutschland vorübergehend stillgesetzt sind. Die übrigen produzieren durchschnittlich nur etwa 60 Prozent ihrer Kapazität.“ Auf telefonische Nachfrage im Juni wurden die Aussagen des BDZ unterstrichen und unsere Vermutung der Hüttensandverknappung bestätigt. Direkt von der Zementindustrie war zu erfahren, dass aus diesem Grund derzeit vermehrt CEM-I Zement „gefahren“ wird.
Abschlusshinweis
Dass die Weltwirtschaftskrise indirekt und direkt Einfluss auf die Art und Beschaffenheit sowie Güte eines Zementestrichs haben könnten, wäre vor einigen Monaten undenkbar gewesen.
Ob es zwangsläufig weitere oder andere Entwicklungen geben wird, die die Zementarten CEM I, CEM II und/oder CEM III tangieren, wird abzuwarten sein.
Davon abgesehen, darf sich der Bodenleger bei der Bestimmung der Verlegereife mit dem CM-Gerät nach wie vor sicher sein, das Richtige zu tun. Allerdings sollte zur eigenen Sicherheit die korrespondierende Gleichgewichtsfeuchte im Estrich erfasst werden. Vorbildlich scheint hierzu das „CCM-Hygrocombi“-Gerät von Dr. Radtke geeignet zu sein. Langfristig muss aber auch hier die Messmethode verbindlich geregelt und Grenzwerte definiert werden.
Ergeben die Bestrebungen des Bundesverbandes Estrich und Belag sowie des ZVPF Transparenz zum aktuellen CM-Feuchtegehalt mineralischer Estriche im Vergleich zur Gleichgewichtsfeuchte, ist die Messgerätekonfiguration nahezu perfekt.
Nach wie vor erscheinen die Ursachengesichtspunkte von Feuchteschäden bei Fußbodenkonstruktionen nicht im Licht der Umstellung von CEM I-Zement zu CEM II-Zement zu liegen, sondern vielmehr darin, dass
- nicht gemessen wird
- CM-Geräte nicht kalibriert sind
- das CM-Gerät falsch gehandhabt wird
- die Verlässlichkeit elektronischer Feuchteprüfgeräte überschätzt wird
- konstruktionsbedingte Feuchteschäden (Fehlen von Folienlagen) vorliegen, die nicht erkannt wurden.
FAZIT
Die CM-Messung ist nach wie vor ein Muss vor jeder Belagsverlegung. Langfristig wird es sinnvoll sein, andere Messmethoden zu entwickeln und zu normieren. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist die Bestimmung der korrespondierenden Luftfeuchte der nächste Schritt, um auch in Zukunft sicher Boden zu legen.
Bei allen Überlegungen darf jedoch nicht vergessen werden, dem Bodenleger eine baustellentaugliche, zuverlässige und allgemein anerkannte Messmethode zur Verfügung zu stellen. Solange es diese nicht gibt, ist die CM-Messung maßgebend.
|
Aktuelle CM-Werte
|
|
Im BEB-Kommentar zur DIN 18365 werden die für die Belegereife* maßgebenden maximalen Feuchtegehalte von unbeheizten Estrichen wie folgt angegeben:
|
|
Bei beheizten Fußbodenkonstruktionen gelten folgende Werte:
|
|
Weiterhin wird unter Punkt 3.1.1 ausgeführt:
|