10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 147 Hoch beanspruchte Fußböden für die Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln Peter Heller Institut für Bautenschutz, Baustoffe und Bauphysik - Dr. Rieche und Dr. Schürger GmbH & Co. KG, Fellbach, Deutschland Zusammenfassung Fußböden in Produktionsstätten für Nahrungsmittel sind extrem hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Neben aggressiv wirkenden Ölen, Fetten und Säuren etc. sowie hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen muss der Fußboden vor allem einer fortwährenden Beanspruchungen durch Wasser standhalten. Wasser erweist sich letztendlich als Ursache für nahezu alle in solchen baulichen Bereichen auftretenden Schäden. Dementsprechend groß ist die Herausforderung für die Planung und Ausführung der Abdichtung. Es müssen frühzeitig die richtigen Weichen gestellt werden, um einen in abdichtungstechnischer Hinsicht fachgerechten und dauerhaften Zustand sicherzustellen. Dies wird in der Praxis nicht selten unterschätzt, so dass dann Schäden eintreten, die gravierend sind und außer dem eigentlichen Fußboden oft auch noch angrenzende bauliche Bereiche betreffen. Anhand verschiedener Fallbeispiele werden in dem Vortrag praxiserprobte Möglichkeiten erörtert, wie Schäden entgegen gewirkt und ein dauerhafter Fußboden erzielt werden kann. 1. Anforderungen Ganz allgemein müssen Bauwerke und Bauteile so geplant werden, dass durch Wasser oder Feuchtigkeit keine Schäden oder unzumutbare Belästigungen entstehen können. Diese Forderung besteht naturgemäß auch für Fußböden in Produktionsstätten für Nahrungsmittel. Sie ist gerade dort von außerordentlicher Wichtigkeit, weil in der Regel hohe Wasserbeanspruchungen auftreten. Entsprechend der Bezeichnungsweise der DIN 18534-1 [1] ist in dem vorliegenden Anwendungsgebiet für Fußböden in der Regel von der Wassereinwirkungsklasse W3-I „sehr hoch“ auszugehen. Dies gilt im Übrigen auch für die Wände, und zwar für die Teilbereiche, in denen eine Belastung durch Spritzwasser auftritt. Weitere Eigenschaften, die ein solcher Fußboden aufweisen muss, sind eine gute Rutschhemmung und eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber zahlreichen organischen und anorganischen Substanzen. Zudem soll er mechanisch hoch belastbar und gut reinigungsfähig sein. Die Ausführung der Abdichtung stellt eine planerisch und handwerklich anspruchsvolle und komplexe Aufgabe darstellt. In Zusammenhang mit dem Abdichtungskonzept sind daher umfangreiche Überlegungen erforderlich. Sie müssen sich nicht nur auf die Abdichtung selbst, sondern auf alle ihre Details in Zusammenhang mit den angrenzenden Bauteilen und auf die Entwässerung des Fußbodens erstrecken. 2. Abdichtungsbauarten 2.1 Vorbemerkungen Für die Fußböden sind in dem vorliegenden Anwendungsbereich aus abdichtungstechnischer Sicht im Wesentlichen drei verschiedene Lösungen zu betrachten. Diese sind eng an die weiteren Randbedingungen für den gesamten Fußbodenaufbau geknüpft. Grundsätzlich handelt sich um die im Teil 1 der DIN 18534-1 [1] beschriebenen Abdichtungsbauarten b und c bzw. um Varianten hiervon. Die Abdichtungsbauart a spielt bei Fußböden, an die hohe Anforderungen bezüglich Reinigungsfähigkeit und Hygiene bestehen, dagegen keine Rolle. 2.2 Fußbodenaufbau im Verbund Vielfach findet man in den letzten Jahren die Abdichtungsbauart b vor, wobei die Abdichtung dann allein durch einen wasserdichten Belag, wie keramische Fliesen plus Verbundabdichtung, besonders häufig jedoch durch eine Reaktionsharz-Beschichtung gebildet wird. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer „alternativen Abdichtung“. Diese Bauweise, die unter anderem das BEB-Arbeitsblatt KH 6 [2] beschreibt, ist im Grundsatz dann in Erwägung zu ziehen, wenn keine Anforderungen an den Schallund/ oder den Wärmeschutz und der Estrich somit im Verbund verlegt werden kann. 3.4 Heller.indd 147 13.02.20 16: 04 148 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Hoch beanspruchte Fußböden für die Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln Der Fußboden kann in diesem Falle weitgehend fugenfrei hergestellt werden. Der Planungsaufwand ist relativ gering und die Verarbeitungssicherheit hoch. Man muss sich aber bezüglich einer solchen „alternativen Abdichtung“ darüber im Klaren sein, dass sie eine Sonderbauweise darstellt. Bei Undichtigkeiten an der einen bestehenden Abdichtungsebene, sei es durch Verarbeitungsfehler oder durch im Zuge der Nutzung entstandene Schäden, ist kein Schutz für das Gebäude vorhanden. Es besteht ein erhöhtes Risiko umfangreicher Schäden am Stahlbetonuntergrund und am Bauwerk insgesamt. Es muss daher sorgfältig abgewogen werden, ob diese Bauweise zum Einsatz kommen soll, insbesondere wenn es sich um eine Geschossdecke handelt. Wenn die darunter liegenden Räumen einer sensiblen Nutzung unterliegen, besteht ein hohes Gefährdungspotenzial. Bei solchen baulichen Gegebenheiten ist von einem Fußboden im Verbund abzuraten. 2.3 Sicherheitsebene Eine Lösung, die sich in diesem Falle anbietet, stellt ein Fußbodenaufbau mit einer Sicherheitsebene dar. Dabei handelt es sich um eine „abgemagerte“ Variante der in der DIN 18534-1 [1] beschriebenen Bauart c. Zum Schutz des Stahlbetondecke und den darunter liegenden Räumen wird auf der Decke zunächst die Sicherheitsebene verlegt, bestehend aus bahnenförmigen Abdichtungsstoffen. Dafür können Kunststoff-Abdichtungsbahnen verwendet werden, die bei den auftretenden Beanspruchungen beständig sein müssen (keine bituminösen Werkstoffe). Auf der Sicherheitsebene wird dann der weitere Fußbodenaufbau aufgebracht einschließlich Nutzschicht. Die Sicherheitsebene ist wannenförmig auszuführen. Sie muss an den aufgehenden Bauteilen hochgeführt und an Einbauten etc. wasserdicht angeschlossen werden. Um den Bodenaufbau aber möglichst einfach zu gestalten und dem Eindringen von Wasser im Falle von Rückstau entgegen zu wirken, wird die Sicherheitsebene nicht entwässert. Das heißt, sei besitzt kein Gefälle und sie wird nicht an die Entwässerungseinrichtungen angeschlossen. Im engeren Sinne handelt es sich daher nicht um eine Abdichtung. Es liegt deshalb eine Sonderbauweise vor, die in den vergangenen Jahren zunehmend Anwendung gefunden und sich bislang bewährt hat. Die Einführung der Sicherheitsebene in den Bodenaufbau hat zur Konsequenz, dass keine Verbundbauweise mehr vorliegt, sondern es wird dadurch ein Estrich auf Trennlage geschaffen Dadurch werden die Planung und die Ausführung des Fußbodens aufwändiger, insbesondere wegen der nun notwendig werdenden Fugen. Wichtig ist, dass die Fugen auf das aus technischer Sicht unbedingt notwendige Maß beschränkt werden, um das von ihnen ausgehende Schadenrisiko zu beschränken. 2.4 Fußboden mit Dämmschicht Außerordentlich aufwändig wird es dann, wenn Fußböden der vorliegenden Art zusätzlich mit einer Dämmschicht ausgestattet werden sollen. Die ist nur am Rande durch die in bei dieser Bauart ebenfalls anzuordnenden Fugen bedingt, sondern wesentlich durch die aufwändigen Detailausbildungen des Fußbodens. Diese gestalten aus abdichtungstechnischer Sicht besonders komplex, sind schwierig umzusetzen und stellen eine häufige Fehlerquelle dar. Oft liegt dort der Ausgangspunkt für Schäden, deren Ursache in den Bodenaufbau eingedrungenes Wasser ist. Es sollte daher, wenn immer dies aus bauphysikalischer Sicht möglich und zulässig ist, kein schwimmender Estrich ausgeführt werden. In diesem Zusammenhang ist auch zu prüfen, ob die in der Praxis bei der vorliegenden Anwendung mitunter eingesetzten dünnen Matten aus Gummigranulat überhaupt zu einer nennenswerten Verbesserung des Trittschallschutzes führen können, oder ob auf eine solche Schicht besser verzichtet und gleich ein „massiver“ Bodenaufbau erstellt wird. 3. Schadensfälle 3.1 Fall 1: Zu späte Planung In ein neu zu erstellendes Industriegebäude sollten auch eine Großküche mit angrenzender Cafeteria integriert werden. Mit ersten Arbeiten am Küchenboden war schon begonnen worden und man hatte einen Teil der an die Großküche angrenzende bauliche Bereiche bereits fertiggestellt, ohne dass zuvor eine ausreichende Abdichtungs- und Entwässerungsplanung für den Boden in der Großküche erfolgt war. Die Folge hiervon waren starke Verzögerungen bei der Fertigstellung, zumal in der Großküche aus bauphysikalischen Gründen ein Estrich auf Dämmschicht auszuführen war, der ohnehin komplizierte Detailausbildungen mit sich bringt. Auch die Herstellung der Anschlüsse und Übergänge an die angrenzenden bereits fertig gestellten Bauteile gestaltete sich schwierig. Teils waren hier erhebliche Änderungen und bis hin zum Rückbau bereits fertig gestellter Bauteile notwendig. Optimale Lösungen hinsichtlich Abdichtung und Entwässerung des Küchenbodens waren nicht mehr realisierbar. Bild 1: Beispiel für ein fachgerechtes Detail gemäß VdF-070 [3], Estrich auf Dämmschicht. Buch IB.indb 148 11.02.20 12: 53 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 149 Hoch beanspruchte Fußböden für die Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln → Der Zeit- und der Arbeitsaufwand für die Planung von abgedichteten Fußböden, insbesondere für die sehr anspruchsvolle Detailplanung, dürfen nicht unterschätzt werden. Hierauf weist unter anderem die Technische Richtlinie VdF-070 [3] hin. Dort heißt es, dass Einbauteile „sehr frühzeitig zu planen sind“, wobei sich die Planung auch auf die angrenzenden baulichen Bereiche erstrecken muss. Andernfalls ist mit „Kompromissen und Bauverzögerungen“ zu rechnen. - Die VdF-070 [3] stellt eine gute Planungshilfe dar. Dort sind zahlreiche praxisbewährte Detailausbildungen beschrieben. Diese müssen noch objektspezifisch modifiziert und ergänzt werden. 3.2 Fall 2: Unzureichende chemische Beständigkeit Im Zuge der Sanierung des Fußbodens in einer zu einem Lebensmittel produzierenden Betrieb gehörenden Spülküche wurde der Fliesenbelag erneuert. Schon wenige Wochen nach der Wiederinbetriebnahme wurden vom Bauherrn intensive hellgraue Ausblühungen auf der Oberfläche des Fliesenbelags bemängelt. In der Folgezeit lösten sich dann immer wieder Fliesen ab. Diese Erscheinungen konzentrierten sich auf die unmittelbare Umgebung der Entwässerungseinrichtungen und der Spülgeräte. Bild 2: Intensiv ausgeprägte Ausblühungen auf dem Fliesenbelag. → Wie sich herausstellte, war für das Verkleben und Verfugen des Fliesenbelags jeweils zementgebundene Mörtel verwendet worden. Die stand entgegen der Ausschreibung, die hierfür einen Reaktionsharzmörtel vorgesehen hatte. Eine für die am Objekt vorliegenden Beanspruchungen ausreichende chemische Beständigkeit konnte daher nicht erreicht werden. Hinzu kam, dass der Fußboden kein Gefälle aufwies. Dieser Einfluss war zwar nicht primär ursächlich für den aufgetretenen Schaden. Er hat aber zu einer Intensivierung der chemischen Beanspruchung geführt, so dass die Schäden schon nach sehr kurzer Zeit auftraten. Bei der Beanspruchung entsprechend der Wassereinwirkungsklasse W3-I, die bei vielen Anwendungen mit chemischen Belastungen des Fußbodens einhergeht, zum Beispiel durch Reinigungsmittel, stellt sich immer wieder die Frage, ob der hohe Arbeits- und Kostenaufwand für die Verwendung von Reaktionsharzmörteln gerechtfertigt ist. Diese Frage sollte im Zweifelfall bejaht werden. Eine wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung ist, dass ein mit der Verarbeitung von Reaktionsharzmörteln vertrauter Fachbetrieb zur Verfügung steht. 3.3 Fall 3: Wasserdurchtritte in Technikräume In einem Betrieb, der Lebensmittel herstellt und verarbeitet, wurde als Nutzschicht für den dort vorhandenen Fußboden eine Reaktionsharz-Beschichtung ausgeführt. Sie wies von Anfang an Fehlstellen auf, bedingt durch mangelhaft ausgeführte Beschichtungsarbeiten. Insbesondere waren die Details unzureichend ausgeführt worden. Dadurch konnte Wasser in den Fußbodenaufbau, in die Stahlbetondecke und in die in dem darunter liegenden Geschoss liegenden Technikräume gelangen. An den dortigen Einrichtungen kam es zu gravierenden Schäden. Es trat ausgeprägte Korrosion auf, gefördert durch Chloride, die vorwiegend aus Speisesalz stammen und im Wasser enthalten waren. Außerdem fielen durch die Wassereinwirkung immer wieder elektronische Geräte aus, die in dem Technikraum untergebracht waren. Bild 3: Korrodierte Einrichtungen in einem der Technikräume. → Einerseits muss die Herstellung der Nutzschicht, sei es eine Reaktionsharz-Beschichtung oder eine Fliesenbelag mit Verbundabdichtung, mit äußerster Sorgfalt erfolgen. Die Wasserdichtheit muss bei wannenartiger Ausführung der Abdichtung an jeder Stelle des Fußbodens sichergestellt sein, auch an allen An- und Abschlüssen. Andererseits ist ein aus abdichtungstechnischer Sicht zweistufiges Systems immer dann angezeigt, wenn sich im darunter liegenden Geschoss sensible Einrichtungen befinden. Das heißt, es ist dann dringend notwendig, eine Buch IB.indb 149 11.02.20 12: 53 150 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Hoch beanspruchte Fußböden für die Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln Sicherheitsebene auszuführen. - Die Sicherungsebene kann zwar eine eventuelle Versottung des Estrichs nicht verhindern. Sie wäre in dem vorliegenden Fall aber dazu in der Lage gewesen, die im Untergeschoss vorhandenen technischen Einrichtungen vor Schäden durch Wassereinwirkung zu schützen. 3.4 Fall 4: Unzureichende Entwässerung Der Fußboden in einem Fleisch verarbeitenden Betrieb wurde, entgegen der Planung, in einzelnen Räumlichkeiten ohne Gefälle ausgeführt. Zudem war die Ebenheit des Bodens unzureichend. Es war nicht einmal die normale Ebenheitsanforderung gemäß Tabelle 3, Zeile 3, der DIN 18202 [4] erreicht worden. Deshalb kam es an den Tiefstellen des Fliesenbelags zu ausgeprägten Pfützenbildungen. Das an den Tiefstellen des Fliesenbelags stehen bleibende Wasser musste während des Betriebs regelmäßig von Hand mit dem Gummischieber entfernt werden, was naturgemäß zu Beanstandungen seitens der Nutzer und des Bauherrn führte. Bild 4: Starke Unebenheiten des Fliesenbelags. → Die Gefälleausbildung bei abgedichteten Fußböden wird in der Fachwelt kontrovers diskutiert. So lässt die DIN 18534-1 [1] die gefällelose Variante von abgedichteten Fußböden zu. Das heißt, im, Grundsatz darf auf eine Gefälle verzichtet werden, wenn das auf dem Fußboden anfallende Wasser auf andere Weise entfernt werden kann. In dem vorliegenden Fall kam jedoch hinzu, dass die Ebenheit des Fliesenbelags unzureichend war. Generell sollte bei Fußböden, die stark mit Wasser belastet sind, auf ein Gefälle nicht verzichtet werden. Am wirksamsten ist naturgemäß eine vollflächige Gefälleausbildung. Das Gefälle sollte bei Fußböden mit rutschhemmender Oberfläche einen Wert von mindestens 2 - 2,5 % aufweisen, um eine gute Entwässerungswirkung zu erzielen. Gegen ein großflächiges Gefälle spricht, dass das Begehen und das Stehen dann nur in schräger Körperhaltung erfolgen und es infolgedessen zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen bei den Beschäftigten kommen kann. Ferner können bei einem großflächigen Gefälle fahrbare Einrichtungsgegenstände, wie Rollwagen und ähnliches, selbsttätig wegrollen. Auch sind die notwendigen Gefälleschichten relativ teuer. Eine gute Möglichkeit bzw. ein Kompromiss ist die Ausbildung eines lokalen Gefälles, beschränkt auf die unmittelbare Umgebung der Entwässerungseinrichtungen. Diese Ausführung wird auch als Trichtergefälle bezeichnet. Sie verhindert auch, dass die Bodenabläufe und Entwässerungsrinnen versehentlich zu hoch eingebaut werden und diese dann unerwünschte und hinsichtlich ihrer Entwässerungsfunktion vollkommen unwirksame „Hochpunkte“ des Fußbodens bilden. 4. Fazit Abgedichtete Fußböden in Produktionsstätten für Nahrungsmittel müssen hohen Beanspruchungen stand-halten. Dies ist maßgeblich bedingt durch die hier auftretende starke Wassereinwirkung. Die erste wichtige Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit und die Dauerhaftigkeit abgedichteter Fußböden ist eine umfassende Planung, in die auch alle Details mit einbezogen werden müssen. Dem Planer stehen dazu zwischenzeitlich gute Hilfen zur Verfügung, unter anderem die hier genannten Regelwerke [1-3]. Objektspezifische Anpassungen sind jedoch notwendig. Dabei sind auch alle Schnittstellen mit anderen Gewerken/ Bauteilen in die Planung mit einzubeziehen. Jedes Detail muss abdichtungstechnisch gelöst werden. Elastische Fugendichtstoffe dürfen nur zur Abdichtung der Fugen selbst bzw. des „Fugenraums“ dienen. Die handwerkliche Ausführung des Fußbodens erfordert eine hohe Sorgfalt, unabhängig von der gewählten Bauweise und der Art der Nutzschicht. Die betreffenden Arbeiten dürfen deshalb nur von Fachbetrieben ausgeführt werden, die über ausreichende Erfahrungen auf diesem Arbeitsgebiet verfügen. Literaturverzeichnis [1] DIN 18534-1: 2017-07, Abdichtung von Innenräumen - Teil 1: Anforderungen, Planungs- und Ausführungsgrundsätze. [2] BEB-Arbeitsblatt KH 6, Industrieböden aus Reaktionsharz - Leitfaden für Fußbodenkonstruktionen im nassbelasteten Lebensmittelbereich, Stand Oktober 2015, Bundesverband Estrich und Belag e.V., Troisdorf - Oberlar [4] Technische Richtlinie VdF-070, Fußboden in der Großküche, Stand Juni 2018, Verband der Fachplaner Gastronomie - Hotellerie - Gemeinschaftsverpflegung e.V (Hrsg.), Berlin. [5] DIN 18202: 2019-07, Toleranzen im Hochbau. Buch IB.indb 150 11.02.20 12: 53