FORSCHUNGSPROJEKT Feuchtigkeit aus dem Unterbau. Einfluß auf Naturstein-Bodenbeläge im Außenbereich. Ursache-Auswirkung-Vermeidung – TEIL 1

FORSCHUNGSPROJEKT Feuchtigkeit aus dem Unterbau. Einfluß auf Naturstein-Bodenbeläge im Außenbereich. Ursache-Auswirkung-Vermeidung – TEIL 1

Ein Zwischenbericht über die vorliegenden Erkenntnisse Stand Dezember 2017.

Feuchtigkeit aus dem Unterbau kann zu einer temporären, wiederkehrenden oder auch dauerhaften Fleckbildung an Plattenoberflächen führen.
Oftmals ist die Ursache hierfür nicht eindeutig zu klären. Bei einer temporären, wiederkehrenden Fleckbildung handelt es sich meist um Feuchtigkeit in den Platten. Bei dauerhaften Flecken kann es sich um an die Plattenoberfläche transportierte und dort abgelagerte Bestandteile aus dem Plattenunterbau handeln. Auch können je nach Zusammensetzung des Gefüges eines Natursteines chemische Prozesse in Verbindung mit Feuchtigkeit und gelösten Bestandteilen aus dem Plattenunterbau zur dauerhaften Fleckbildung führen. Um zu diesem von Fachleuten kontrovers diskutierten Thema Licht ins Dunkel zu bringen, hat der Naturstein-Verband Schweiz (NVS) im Jahr 2014 das Forschungsprojekt „Naturstein-Bodenbeläge“ gestartet. Durchgeführt und betreut wird dieses Projekt von der Materialtechnik am Bau AG aus Schinznach Dorf >>> Link zur Homepage: http://www.mattec.ch/de/home

1. Mitträger diese Forschungsprojektes

Naturstein-Verband Schweiz (NVS) >>> Link zur Homepage: https://nvs.ch
Schweizerischer Plattenverband SPV >>> Link zur Homepage: https://plattenverband.ch
Unternehmerverband Gärtner Schweiz JardinSuisse >>> Link zur Homepage: https://www.jardinsuisse.ch/de/home
Deutscher Naturwerkstein-Verband DNV >>> Link zur Homepage: https://www.natursteinverband.de


2. Forschungsziele

  • Verständnis der Feuchtefleckendynamik (Zusammenhang mit klimatischen Faktoren)
  • Ursache der Feuchteflecken genau definieren
  • Welche Verlegetechnik ist wirtschaftlich
  • Wann sind zusätzliche Entwässerungssysteme (Drainagen) im Unterbau notwendig
  • Dienen Drainagematten der Belüftung und / oder der Entwässerung
  • Einsatz von Beschichtungen an den Plattenunterseiten sinnvoll
  • Formulierung verbindlicher Angaben zur sicheren gebundenen und ungebundenen Verlegung im Außenbereich
  • Erarbeitung von Kenngrößen zur Einschätzung des Risikos bei der Steinauswahl (sicher / unsicher)
  • Formulierung technischer Vorgaben für Zusatzprodukte wie Beschichtungen, Drainagematten, Splitt, Bindemittel
  • Anpassung betreffender Normen
  • Erarbeitung / Anpassung betreffender Merkblätter

3. Der zeitliche Ablauf

2014 – 2016: Inbetriebnahme der ersten Anlage.

  • Überwachung der Fleckendynamik mit Kamera.
  • Kontinuierliche Messungen: Wie / Wo / Wann entstehen Feuchteflecken.
  • Zusammenhang der Fleckbildung mit Feuchte und Temperatur.

Beschreibung:
Simulation einer teilüberdachten Terrasse.
Drei Gesteinstypen: Cresciano (C) / Dietfurter Kalkstein gala® beige (D) / Padang (P).

Drei Bettungstypen: Splitt / Splitt mit Drainagematte / Einkornmörtel.
Platten im Einkornmörtel verlegt sind mit gebundenem Fugenmörtel verfugt.
Fachgerechte Ausführung: Bettungsstärke 5 cm, Plattenstärke 3 cm, Gefälle 1,5 %.
Pro Gestein und Bettung befinden sich je 3 Sensoren im frei beregneten Bereich und unter Dach. Gesamt 54 Sensoren.
Gemessen wird die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit im Stein und in der jeweiligen Bettung.

2016: Im Juli 2016 wurde die erste Phase des Forschungsprojekts abgeschlossen. Die gewonnenen Ergebnisse wurden als Grundlage für die Gestaltung der zweiten Phase verwendet.


2016 – 2018: Inbetriebnahme der Versuchsanlage für die zweite Testphase.
Überwachung der Fleckendynamik mit Kamera.
Kontinuierliche Messungen.
Verlegearten zur Vermeidung von Feuchteflecken.
Einfluß weiterer Faktoren wie Salze und Beschattung.

Feld 1: Salze / Brüstungen                        Feld 2: Beschattung                               Felder:  3.1        3.2           3.3             3.4

Beschreibung:
Die Art von Feuchtflecken, welche bei trockenen Bedingungen im unberegneten Bereich permanent vorkommen, wurde nicht beobachtet. Diese Art von Flecken hat vermutlich ihre Ursache in Salzvorkommen oder einem ungenügenden Gefälle im Untergrund. Auf Feld 1 wurde daher einmalig eine salzige Lösung versprüht, welche die in der Literatur gemessenen Konzentrationen und Zusammensetzungen wiederspiegelt. Die salzige Lösung ist eine Mischung aus Salpeter, Natriumsulfat, Kalziumchlorid und schwefliger Säure. Salzkonzentration 1g / m².

Biofilme und Patina bilden sich im Allgemeinen bei kontinuierlich feuchten und schattigen Bedingungen. Auch diese Verfärbungen wurden nicht beobachtet. Um die Entstehung von solchen Flecken zu simulieren / beschleunigen wurden Betonelemente auf Feld 2 gelegt, welche einzelne Platten beschatten.

Mögliche Varianten zur Vermeidung von Feuchteflecken werden auf den Feldern 3.1 – 3.4 getestet. Mit diesen Varianten versucht man, den Kapillartransport von Wasser zu minimieren. Als Steinarten wurden immer verwendet (jeweils von links nach rechts) Cresciano, Dietfurter Kalkstein gala® beige und Padang.
Folgende Aufbauten wurden getestet:

Feld 3.1 Bettung: Drainagematte / Rundkies mit Trasszement / Dichtschlämme

Feld 3.2 Bettung: Drainagematte / Einkornmörtel / Plattenkleber mit Latexmilch

Feld 3.3 Bettung: Splitt / Drainagematte

Feld 3.4 Bettung: Splitt mit Hydrophobierungsmittel

Ab 09 / 2018 geplant Besprühung der feuchtefleckensicheren Verlegearten mit Salzen


4. Beobachtungen

Keine Feuchteflecken unter Dach, solange keine Salze besprüht werden.

Im beregneten Bereich pulsierende Feuchteflecken bei ungebunden verlegten Platten und hygroskopische Flecken bei gebundenen Verlegearten.

Wachstum von roten Algen und schwarzen Biofilmen jeweils auf den mit Salzen besprühten und mit Lichtschächten bedeckten Feldern.

Nach der Besprühung mit Salzen:
Dauernde hygroskopische Flecken unter Dach
Pulsierende Flecken im beregneten Bereich

Pulsierend = feucht am Morgen und am Abend, trocken am Nachmittag.
Hygroskopisch = salzbedingt. Das Salz hält das Wasser in der Platte zurück. Die Platten sind somit immer feucht


Einfluß von Salzen – Detailaufnahmen:

Cresciano: Auffällige Farbveränderung (ganze Platte), Ausblühungen

 

Dietfurter Kalkstein gala® beige: Schwache Farbveränderung, leichte Ausblühungen

Bitte beachten:
Kalkstein ist nicht salzbeständig. Die hier angewendete Salzbelastung dient ausschließlich der Forschungsarbeit und stellt keine salzresistente Eigenschaft des Kalksteins dar !

 

Padang: Auffällige Farbveränderung an Plattenrändern. Plattenfarbe wird bräunlich. Keine Ausblühung sichtbar.

 

Entstehung von Feuchteflecken:

  • Kapillarwasser als masßgebender Faktor
  • Das Wasser sammelt sich in der Bettung nach jedem Niederschlag an
  • Das Wasser wird durch Kapillarprozesse aus der Bettung bis an die Plattenunterseite transportiert
  • Von der Plattenunterseite wird das Wasser vom Naturstein absorbiert und erscheint als Feuchtefleck an der Oberseite

5. Schlußfolgerungen / Zwischenergebnis

Kapillarwasser aus dem Plattenunterbau als Ursache für Feuchteflecken.
Im Plattenunterbau befindliches Wasser, in Folge von zum Beispiel Regen, Reinigung, Kondensation, wird kapillar an die Plattenoberflächen transportiert. Dies führt zu Feuchteflecken mit allen bekannten Begleiterscheinungen wie Verfärbungen und Ausblühungen.

Vermeidung von Feuchteflecken:

Die Versuchsfelder 3.1 bis 3.4 zeigen die wenigsten Feuchteflecken. Dieses Zwischenergebnis läßt folgende vorläufigen Folgerungen / Empfehlungen zu:

  • Die Bettung ist in der Regel feucht, nur selten kann sie im Zusammenhang mit dauernden Trockenperioden austrocknen
  • Die Bettung wirkt kapillar. Das Kapillarwasser aus der Bettung ist verantwortlich für die Entstehung von auffälligen Feuchteflecken
  • Die Intensität der Feuchteflecken ist abhängig von den Eigenschaften des Natursteins (Farbgebung und Durchsichtigkeit)
  • Zwischen Platte und Bettung ist je nach Eigenschaften des Natursteins eine Kapillarsperre einzubauen. Eine Kapillarsperre kann durch eine Schlämme an der Plattenunterseite und / oder mit einer Drainagematte hergestellt werden. Möglich bei ungebundener Bauweise sind auch Hydrophobierung des Natursteines (Plattenunterseite) sowie des Splittbettes. Das Hauptziel muß sein, Wasser nicht in den Plattenunterbau gelangen zu lassen, bzw. schnell aus dem Unterbau abzuführen. Hierfür sind ausreichendes Gefälle auf den Platten und im Unterbau (zweite Entwässerungsebene) notwendig. Zusätzlich sind Wasserabläufe und Drainagen ausreichend dimensioniert und in ausreichender Menge erforderlich.

6. Offene Fragen

Das Vorkommen von Salzen, schon in geringen Mengen, hat großen Einfluß auf die Entstehung von dauerhaften Feuchteflecken. Welchen Einfluß haben die Salze auf Verlegearten wie bei den Feldern 3.1 bis 3.4, die sich als geeignet zur Vermeidung von Feuchteflecken erwiesen haben ? Ist eine Reinigung der in Zusammenhang mit Salzen entstandenen Flecken mit Wasser möglich ?

Ab September 2018 werden daher die Beläge der Felder 3.1 bis 3.4 mit Salzen besprüht und mit Wasser gereinigt.


Videos zum Beitrag:

Hygroskopische Flecken. Aufgenommen über 16 Monate täglich, jeweils um 15:00 Uhr >>> Linkhttps://youtu.be/q6rzCHxG2Is

Hygroskopische Flecken. Aufgenommen am 23.07.2015 von 06:00 Uhr bis 21:00 Uhr >>> Linkhttps://youtu.be/0K2jIlQN0_k

Hygroskopische Flecken. Aufgenommen am 02.12.2016 von 10:00 Uhr bis 16:30 Uhr >>> Linkhttps://youtu.be/rQgiaEtwIRQ

Quelle Fotos, Videos und Ergebnisse: Materialtechnik am Bau AG und Naturstein-Verband Schweiz (NVS)

29. April 2018 / von / in
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