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beheizter Fußboden - Bewehrung des Estrichs

Autoren
OldBo
22.01.2010

Radtke 22.07.2009
Die Bewehrung des Estrichs ist das in der Vergangenheit wohl umstrittenste Thema der Fußbodenheizung überhaupt. Stahlbeton lässt sich nur deshalb herstellen, weil Stahl den gleichen Ausdehnungskoeffizienten hat wie Beton.
Abb. 19.19. Belastung einer Estrichfläche in Raum mitte.
 Abb. 19.19. Belastung einer Estrichfläche in Raum mitte.
Abb. 19.20. Einfederung des Randbereiches einer Estrichfläche bei Randbelastung.
 Abb. 19.20. Einfederung des Randbereiches einer Estrichfläche bei Randbelastung.
Abb. 19.21. In der Praxis kaum durchführbare „Superbewehrung“ nach Belastungsgesichtspunkten.
 Abb. 19.21. In der Praxis kaum durchführbare „Superbewehrung“ nach Belastungsgesichtspunkten.
Die Bewehrung des Estrichs ist das in der Vergangenheit wohl umstrittenste Thema der Fußbodenheizung überhaupt. Stahlbeton lässt sich nur deshalb herstellen, weil Stahl den gleichen Ausdehnungskoeffizienten hat wie Beton. Liegt also eine Rohrträgermatte / Bewehrung unmittelbar in der Ebene der Heizrohre, so wird sich die Matte im gleichen Umfang erwärmen und ausdehnen wie der Estrich in dieser Ebene. Der Begriff „Bewehrung“ ist dann gültig, wenn statische Anforderungen an ein Betonbauwerk gestellt werden. Eine Bewehrung ist nur dann sinnvoll und wirksam, wenn eine entsprechende statische Berechnung vorgenommen wird und die Position der Bewehrung eingehalten werden kann. Bei der Herstellung von in der Regel bis zu 70 mm dicken Estrichschichten ist weder das eine noch das andere gewährleistet. In der Praxis werden Bewehrungsgitter verschiedenster Bauart in den Estrich eingelegt und bei deren Einbau bis auf die Heizrohre gedrückt, so liegen Rohrträgermatten dann sogar auf der Dämmschicht auf. Der Abstand der Bewehrung zur Dämmschicht ist zu gering, so dass eine einwandfreie Unterwanderung und Verbindung mit dem Estrich nicht möglich ist. Als Folge dieser Einkerbungen kann es sogar zu einer Verringerung der Belastbarkeit des Estrichs kommen. Ursprünglich wurden die Heizrohre auf Rohrträgermatten – zumeist übliche Baustahlbewehrung, z. B. Q 131 – verlegt. Aus Transportgründen müssen die 2,15 x 5,00 m großen Baustahlgewebe auseinandergeschnitten und vor Ort erneut zusammengesetzt werden. Dazu werden sie stoßweise oder mit Abstand aneinandergelegt und mit Rödeldrähten oder speziellen Bauteilen fixiert.
Darüber hinaus können die Verbindungsstellen der einzelnen Rohrträgermattenelemente untereinander bewehrungstechnisch nur dann wirksam werden, wenn sie mindestens eine Überlappung von 15 - 20 cm aufweisen, was im vorliegenden Fall nicht gegeben ist. Selbst bei absolut korrektem Einbau einer Stahlbewehrung ist dies keine Gewähr für Rissefreiheit. Eine Bewehrung kann nur Zugspannungen aufnehmen. Leider treten diese Zugspannungen bei einer Estrichfläche, je nach Belastungsfall, sowohl unten als auch oben auf. Sie liegen auf der Unterseite des Estrichs bei Belastungen in Feldmitte und am Feldrand. Bei Belastung einer Ecke liegen sie immer oben. Aus jahrzehntelanger Erfahrung unbewehrter Estrichflächen ist bekannt, dass Schäden in Form von Rissen, bei Einhaltung der erforderlichen Estrichdicke und Flächengröße bei einwandfreier Verarbeitung im Prinzip nicht auftreten. Tritt eine Belastung in Raummitte auf, so hätte die Bewehrung auf der Estrichunterseite, bei einwandfreier Einbettung, eine verstärkende Funktion. Eine mittig auftretende Last wird vom Estrich gleichmäßig verteilt und auf die Wärmedämmung übertragen (Abb. 19.18 und 19.19.).

Völlig anders sind die Probleme bei einer Belastung in einer Raumecke. Eine Last kann dort vom Estrich nicht mehr so großflächig auf die Dämmung verteilt werden. Deshalb drückt sich die Dämmschicht unter einer gleich großen Last wie in Raummitte stärker zusammen. Durch dieses Nachgeben biegt sich die Flächenecke nach unten (Abb. 19.20).

Eine Bewehrung kann nur Zugspannungen aufnehmen und diese treten im vorliegenden Beispiel einer Belastung an der Flächenecke auf der Oberseite auf, also da, wo eine Bewehrung bzw. Rohrträgermatte überhaupt nicht vorhanden ist. Sie müsste also, wenn überhaupt, für eine Randbelastung, z. B. Schrankwand, in der Randzone oberhalb der Estrichmitte angeordnet sein. Die „Superbewehrung“, wäre sie machbar, müsste dann nach Abb. 19.21 ausgeführt werden. Die Estrichdicken sind jedoch in der Praxis zu gering, um eine Bewehrung genau an der statisch erforderlichen Stelle zu plazieren. Dies ist auch der Grund dafür, dass Estrichflächen in der Bautechnik zu den statisch nicht bestimmbaren Bauteilen gehören. Im Rahmen einer Forschung am Otto-Graf-Institut, Stuttgart, wurden verschiedene Einflüsse, sowohl auf die Estrichdicken als auch auf die Zusammendrückbarkeiten der Wärmedämmschichten, im Hinblick auf das Tragverhalten der Estrichflächen, untersucht. Das Ergebnis zeigte, dass bei einer Last am Rand ungefähr doppelt so große Spannungen auftraten als bei einer gleich großen Last in der Raummitte.

Selbst bei ordnungsgemäßer Verlegung und einwandfreier Einbettung in der unteren Estrichschicht kann den Rohrträgermatten nur eine begrenzte Wirkung zukommen. Interessant war die Entwicklung der verschiedenen Estrichentwürfe der DIN 18560, Teil 2. Im ersten Entwurf war eine Bewehrung sowohl für unbeheizte, als auch für beheizte keramische Flächen vorgesehen. Dabei sollte die Bewehrung im oberen Drittel der Estrichschicht angeordnet sein.
Im zweiten Entwurf wurden dann Angaben zur Bewehrung gemacht. Es waren Betonstahlmatten nach DIN 488, Teil 4, mit einer größten Maschenweite von 150 x 150 mm vorgesehen. Alternativ dazu konnten auch Betonstahlgitter mit glatten Stäben und Stabdurchmessern von 2 bzw. 3 mm in Maschenweiten von 50 x 50 bis 100 x 100 mm eingesetzt werden. Diese Gitter entsprechen im Prinzip den Rohrträgermatten einiger Fußbodenheizungssysteme. Interessanterweise wurden keine Betonstahlgitter über eine Maschenweite von 100 x 100 mm hinaus vorgesehen. Die für die Bewehrung vorgesehenen Betonstahlmatten nach DIN 488, bzw. die alternativen zuvor beschriebenen Betonstahlgitter, sollten im mittleren Drittel der Estrichdicke angeordnet werden. Man hatte inzwischen wohl eingesehen, dass man beim praktischen Einbau des Estrichs nicht in der Lage ist, die Bewehrung im oberen Drittel zu plazieren. Im Februar 1991 kam es dann im Rahmen der Einspruchsberatung zur DIN 18560, Teil 2, in Stuttgart zu folgender Kompromißformulierung „Bewehrung“, „eine Bewehrung von Zementestrichen ist grundsätzlich nicht erforderlich“. Insbesondere bei Zementestrichen zur Aufnahme von Stein- oder Keramikbelägen kann eine Estrichbewehrung jedoch zweckmäßig sein, da dadurch die Verbreitung von eventuell auftretenden Rissen und der Höhenversatz von Risskanten verhindert wird. Die Entstehung von Rissen und Formänderungen kann durch Bewehrung nicht verhindert werden. Vorausgegangen war eine umfangreiche Untersuchung am Otto-Graf-Institut in Stuttgart. Dort hatte man im Auftrag des Bundesverbandes Flächenheizungen e.V. (BVF), in Hagen, bewehrte und unbewehrte beheizte Estrichflä chen hergestellt und mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Das Ergebnis hatte gezeigt, dass keine gravierenden Unterschiede, ins besondere keine Schäden, auftraten. Wenn in der Vergangenheit Schäden an keramischen Belägen aufgetreten sind, so konnten dafür folgende Gründe vorliegen: Mangelnde Ausdehnungsmöglichkeit (Randdämmstreifen, Bewegungsfugen),
  1. Estrichverwölbungen nach Inbetriebnahme der Fußbodenheizung durch Verschiebung der Feuchtigkeit von unten nach oben durch nicht ausreichende Trockenheizung des Estrichs vor Einbau des Bodenbelages,
  2. Verwendung von unelastischen Klebemörteln und damit mangelhafte Flexibilität zwischen Fliesen und Estrich,
  3. Verwendung zu großer Fliesenformate, die bei Verwölbung des Estrichs, insbesondere in Raumecken, brachen.
Quellen
Das ABC der Flächenheizung und Flächenkühlung Winnenden: Heizungs-Journal Verlags-GmbH, ISBN 3-924788-16-2
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