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Deutscher Naturwerkstein-Verband e.V.

Bodenbeläge aus Naturwerkstein in Außenbereichen

Naturstein ist ein Naturprodukt, dessen besondere Eigenschaften durch die Art und Bindung der gesteinsbildenden Mineralien bestimmt wird. Naturwerkstein, der für Bodenbeläge bearbeitete Naturstein, ist kein uniformes Industrieprodukt, sondern zeigt seine Entstehungsgeschichte. Unter allen Baustoffen nimmt der Naturwerkstein eine herausragende Stellung ein. Die hervorragenden Eigenschaften der Naturwerksteine sind seit vielen Jahrtausenden ausschlaggebend für deren Verwendung als Bodenbelag.

Besonders hoch werden Naturwerkstein-Bodenbeläge in bezug auf technische Kriterien, technisch-funktionale Lebensdauer sowie hinsichtlich des Reinigungs- und Pflegeaufwandes und nicht zuletzt unter ökologischen Gesichtspunkten wie Entsorgungs- und Recyclingfähigkeit bewertet.

Auswahl der Natursteine

Naturwerksteine werden vielfach wegen ihrer hohen optischen und technischen Qualitäten als Bodenbelag ausgewählt. Die optische Qualität lässt sich mit einer umfassenden und aktuellen Bemusterung oder an Referenzbauten, die die ganze Bandbreite der Gesteinsvarietäten zeigen, darstellen.

Naturwerkstein kann nicht wie ein industriell gefertigtes Produkt ausgewählt und beurteilt werden. Farbvarietäten im Naturstein sind natürlich und unvermeidlich. Gemäß DIN 18 332 - Naturwerksteinarbeiten, Abs. 2.1.4, sind Farb-, Struktur- und Texturschwankungen innerhalb desselben Vorkommens ausdrücklich zulässig.

Diese Schwankungen stellen die Einmaligkeit der Naturwerksteine dar. Naturwerksteine mit hoher Verfärbungsneigung sollten nicht im Außenbereich verwendet werden.

Bodenbeläge im Freien müssen trittsicher sein. Als trittsicher haben sich raue Oberflächenbearbeitungen, wie z. B. geflammt, gestockt, jetgestrahlt, sandgestrahlt, abgerieben, bewährt. Die Gesteinsbearbeitung ist abhängig von der Gesteinsart. Naturwerkstein-Fachbetriebe beraten über die verschiedenen Möglichkeiten der Oberflächenbearbeitung.

Anforderungen an Bodenplatten und Treppenstufen aus Naturstein enthält EN 12058.

Umwelteinflüsse auf Bodenbeläge

Naturwerksteine für Bodenbeläge im Außenbereich sind den höchsten Belastungen ausgesetzt. Eine wesentliche Beanspruchung wird durch die Feuchtigkeit in Außenbereichen verursacht. Grundsätzlich müssen alle Außenflächen ein Gefälle zur Ableitung des Oberflächenwassers aufweisen. Mit zunehmender Rauhigkeit der Oberflächen ist ein stärkeres Gefälle vorzusehen. Das Gefälle sollte mind. 1,5 %, bei rauen Oberflächenbearbeitungen mind. 2 - 3 %, betragen. Weiterhin müssen ausreichend dimensionierte Wasserabläufe vorhanden sein, die eine gezielte Entwässerung ermöglich.

Beläge im Außenbereich sind niemals wasserdicht. Deshalb müssen auch die Tragschichten entwässert werden und sollten das gleiche Gefälle wie die Belagsoberflächen aufweisen. Auch in den Tragschichten müssen alle wasserführenden Ebenen an Abläufen angeschlossen werden oder Drainageleitungen vorhanden sein.

In den Untergrund eindringendes Wasser kann zu dunklen Feuchteflecken oder zu Ablagerungen von Kalksinter auf den Belägen führen.

Im direkten Zusammenhang mit der Feuchtigkeitsaufnahme steht auch die Frostbeständigkeit der Naturwerksteine. Naturwerksteine, die über Kapillaren viel Wasser aufnehmen und speichern, können durch Frosteinwirkung geschädigt werden. Ein Gestein darf hinsichtlich seiner Verwitterungsbeständigkeit als brauchbar beurteilt werden, wenn es sich unter Klima- und Einbaubedingungen bewährt hat, die mindestens ebenso ungünstig waren, wie bei der vorgesehenen Verwendung erwartet werden kann. Liegen keine Erfahrungen hinsichtlich der Frostbeständigkeit vor, ist eine Prüfung der Wasseraufnahme nach DIN EN 13755  und eine Frostprüfung gemäß DIN 52008 Anhang D zweckmäßig.

Ebenso kann es infolge der Porenvolumenvergrößerung des gefrierenden Wassers im stark durchfeuchteten Mörtelbett zu Schäden kommen. Zermürbung des Mörtels, Ablösen, Aufwölben und Hochstellen der Natursteinplatten können die Folgen sein.

Auf eine Verwendung von Streusalzen sollte, auch aus Umweltschutzgründen, verzichtet werden. Viele Natursteine sind unempfindlich gegen Streusalze. Falls für das betreffende Gestein keine Erfahrungen vorliegen, kann der verwendete Naturstein nach DIN 52008 Anhang E hinsichtlich seiner Beständigkeit  geprüft werden.

In Wasser gelöstes Tausalz, das durch Fugen in die Mörtelbettung eindringt, führt häufig zu einer Zerstörung des Mörtelgefüges und vermindert somit den Verbund zwischen Mörtel und Naturwerkstein.

 

Verkehrsbelastung

Die Mindestdicke der Naturwerksteinplatten ist abhängig von der Beanspruchung, der Materialfestigkeit, dem gewählten Plattenabmessungen, der Verlegetechnik und dem Untergrund. Sie sollte bei einer Verlegung im Mörtelbett oder auf Kies-/Sandschichten nicht unter 30 mm betragen. Werden Natursteinplatten direkt auf tragfähigen Untergründen (z.B. Estrich, Beton) im Dünnbett bzw. Mittelbett verlegt, können die Plattendicken reduziert werden.
In der Regel können hohe Verkehrslasten nicht allein vom Naturstein aufgenommen werden, sondern es müssen entsprechende Tragschichten vorhanden sein. Daher müssen Bodenbeläge mit hohen Verkehrslasten, z. B. befahrbare Bodenbeläge, im gesamten Konstruktionsaufbau ingenieurmäßig geplant und bemessen werden. Der DNV hat in den vergangenen Jahren umfangreiche Versuche durchgeführt und bietet ein Bemessungsprogramm für hochbelastete Bodenbeläge über gebundenen oder ungebundenen Tragschichten.

Beläge für Terrassen und Balkone        

Grundsätzlich können Naturwerksteinplatten nur auf tragfähigem Untergrund schadensfrei verlegt werden. Sind im Untergrund nicht ausreichend tragfähige Materialien wie z. B. Wärmedämmungen, Trittschalldämmungen o. ä. vorgesehen, so ist über solchen Materialien eine Tragschicht mit lastverteilenden Eigenschaften anzuordnen. Der übliche Verlegemörtel, mit einer Dicke von 10 bis 40 mm, ist als Lastverteilungsschicht nicht geeignet. Bei dichten, glatten Plattenrückseite ist die Verwendung einer Haftschlämme zur Verbesserung des Haftverbundes empfehlenswert.

Da Natursteinbeläge üblicherweise nicht wasserundurchlässig sind, muss eine gezielte Wasserableitung an der Oberfläche und im Verlegeuntergrund gewährleisten sein. Durch die Verlegung von Natursteinplatten in sickerfähige Mörtel (Einkornmörtel) und Lastverteilungsschichten sowie der Anordnung von Drainschichten unterhalb der Lastverteilungsschicht kann eine bessere Austrocknung der Beläge erzielt werden. Bei der Auswahl der Drainschichten ist darauf zu achten, dass ihre Funktion nicht durch aus der Lastverteilungsschicht gelöste Feinteile eingeschränkt wird. Bei starker Durchfeuchtung der Bettung sind Feuchteflecken und Kalkablagerungen an den Fugen- und Plattenoberflächen unvermeidlichZemente mit Trassanteilen über 40 M-% können die Gefahr von Kalkablagerungen und Verfärbungen der Natursteinoberflächen vermindern.

Bei allen Belagsflächen sollte eine Randeinfassung vorgesehen werden, die den Rückfluss von Wasser in den Verlegeuntergrund verhindert. Frei überstehende Beläge (z.B. an Balkonen) sollten an der Unterseite eine Tropfkante erhalten.

Beläge über Erdreich

Das verdichtete Erdplanum ist mit Gefälle zur Entwässerung oder Dränage herzustellen. Als Tragschicht ist eine verdichtete Kiesschicht (Frostschutzschicht) mit mindestens 15 cm Dicke einzubauen.  Die Verlegung der Platten erfolgt dann in einer Bettung aus gewaschenem, kapillarbrechendem Sandgemisch 0/2 mm oder 0/4 mm, Splitt 1/3 mm oder 2/5 mm oder ein Brechsandsplittgemisch 0/5 mm verlegt werden. Das Größtkorn sollte 8 mm nicht überschreiten. Die Dicke der Bettung beträgt im verdichteten Zustand 3-5 cm. Die Platten sind fluchtgerecht und an den Fugen höhengleich in jeweils vorgeschriebenem Verband mit mindestens 3 mm Fugenbreite in das vorbereitete Plattenbett fest zu verlegen. Das Schließen der Fugen muss kontinuierlich mit dem Fortschreiten des Verlegens beigehalten werden. Dies geschieht in der Regel indem Natursand, Brechsand oder Splitt auf den Belag aufgebracht und vollständig in die Fugen eingefegt und unter Wasserzugabe eingeschwemmt wird. Jedoch ist darauf zu achten, dass dabei ein Aufweichen der Bettung vermieden wird.

Beläge im Verbund über Betontragschicht ohne Abdichtung

Die Verlegung erfolgt direkt in einem ca. 3 bis 5 cm dicken Mörtelbett im Verbund mit der Betondecke. Die Betonoberfläche muss sauber, haftfähig, ausreichend fest und ohne Risse sein. Minderfeste Schichten (z. B. Sinterschichten) sind mechanisch zu entfernen. Die Haftung zwischen Mörtel und Beton und zwischen Mörtel und Naturwerkstein sollte durch eine zementäre Haftschlämme verbessert werden.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit zu vermeiden sollte der Fugenmörtel möglichst wasserundurchlässig sein. Das erforderliche Gefälle der Belagsoberfläche muss auch auf der Betontragschicht (evtl. Gefälleestrich erforderlich) vorhanden sein.

Diese Verlegeart ist problematisch, da in den Verlegeuntergrund eindringende und stauende Feuchtigkeit fast zwangsläufig zu Fleckenbildung und Kalkablagerungen führt. Dieses Risiko kann durch die Verwendung sickerfähiger Verlegemörtel und wasserdurchlässiger Betontragschichten vermindert werden. Für Beläge über Wohnräumen ist diese Verlegeart ungeeignet.

Beläge mit Verbundabdichtung

Die Verlegung erfolgt mit ausreichendem Gefälle im Verbund mit Abdichtungsstoffen auf Basis von Kunststoff-Zement-Kombinationen oder Reaktionsharzen. Die Abdichtungsstoffe müssen vom Hersteller für Natursteine und für die Verwendung im Freien freigegeben sein. Das Verfugungsmaterial muss dicht und flexibel sein, damit keine Feuchtigkeit in den Untergrund eindringen kann. Die Hinweise der Hersteller zur Anwendung sind zu beachten. Um eine möglichst vollständige Bettung zu erzielen, sind die Platten im kombinierten Floating-Buttering-Verfahren zu verlegen. Die Verwendung dünner Mörtelschichten ermöglicht keinen Toleranzausgleich, so dass an den Untergrund und die Plattendicken der Natursteinbeläge erhöhte Anforderungen hinsichtlich der Ebenheit gestellt werden müssen.

In der Praxis ist eine völlig hohlraumfreie Verlegung kaum zu erzielen. In den unvermeidlichen Hohlräumen unterhalb der Natursteinplatten sammelt sich Feuchtigkeit und es können Feuchteflecken auftreten.

Beläge über Trennschichten

Dämmschichten, Trennschichten (z. B. PE-Folien) oder Abdichtungen nach DIN 18195 gestatten keinen Verbund zwischen Verlegemörtel und Untergrund.  Deshalb ist über Trennschichten oder Abdichtungen ein Estrich als Lastverteilungsschicht einzubringen. Trennschichten oder Abdichtungen sind mit ausreichendem Gefälle zu verlegen, um Stauwasserbildungen zu vermeiden. Ein Drainagevlies auf der Trennschicht kann die Ableitung von Sickerwasser verbessern.

Diese Verlegeart ist ebenfalls problematisch wenn Staunässe im Verlegeuntergrund entsteht, da diese zwangsläufig Fleckenbildung und Kalkablagerungen verursacht..

Durch die Verlegung der Natursteinplatten in wasserdurchlässigen Einkornmörtel auf einem Drainagevlies wird die Entwässerung im Untergrund wesentlich verbessert.  Der Einkornmörtel muss zur Aufnahme der Verkehrslasten bemessen werden. Auf der Plattenrückseite ist eine Haftschlämme vor der Verlegung im Einkornmörtel aufzubringen.

Bei geringen Belastungen der Bodenbeläge im üblichen Wohnungsbau ist auch eine Verlegung auf einer ca. 3 - 5 cm dicken Bettung aus kornabgestuften Sanden und Splitten bis 5 mm Größtkorn auf unnachgiebigen Untergründen möglich. Über Dämmschichten ist eine Schüttung in einer Dicke von mindestens 10 cm als Lastverteilungsschicht erforderlich. Die Sickerfähigkeit der Bettung ist durch eine geeignete Kornabstufung zu gewährleisten. Die Fugenverfüllung muss durchgehend mit einem auf das Bettungsmaterial abgestimmten Fugensand ohne Feinanteile erfolgen.

            Die Bettung muss ebenso wie die Belagsoberfläche gezielt entwässert werden. Dazu muss der vorhandene Porenraum der Schüttung eine Sickerströmung zulassen. Für die Ableitung der Sickerwässer ist der Einbau von Filtervliesen und Drainschichten zweckmäßig. Alle Filter- und Dämmschichten müssen ausreichend standfest sein.

Beläge auf Stelzlagern

Bauseits eingebrachte Abdichtungen können als wasserführende Schichten genutzt werden. Hierbei muss jedoch eine gezielte Wasserableitung durch einen Gully o. ä. sichergestellt werden. Die Naturwerksteinplatten werden auf mindestens 3 cm hohen Auflagern verlegt. Die Platten müssen kippsicher an allen Ecken fest aufliegen. Die thermischen Dehnungen der Platten dürfen durch die Auflager nicht behindert werden. Als Auflager können Beton-, Mörtelkissen, Kunststoff-, oder nichtrostende Metallständer verwendet werden. Bei Beton- oder Mörtelkissen werden die Platten gegen Kalkausblühungen durch eine PE-Folie oder eine Abdichtungsbeschichtung an den Rückseiten der Platten geschützt. Die unterschiedliche Austrocknung der Platten kann zu Fleckenbildung an den Auflagerpunkten führen.           

 

Hochbelastete Bodenbeläge

Hochbelastete Bodenbeläge sind vor allem befahrbare Bodenbeläge. Auch in Fußgängerbereich ist oftmals mit hohen Radlasten durch Lieferverkehr (Gabelstapler, Flurförderzeuge) oder Reinigungsmaschinen zu rechnen. Solche Beläge bleiben nur mit ausreichend dimensionierten Tragschichten schadensfrei. Tragschichten können in ungebundener Bauweise als Kies- bzw. Schottertragschichten oder in gebundener Bauweise als hydraulisch gebundene Tragschicht, Asphalttragschicht bzw. Betontragschicht hergestellt werden. Die Tragschichten müssen den anerkannten Regeln des Straßenbaus (z.B. RStO) entsprechen. Die erforderliche Dicke der Natursteinplatten kann nur in Verbindung mit der Dimensionierung der Tragschichten ermittelt werden.

Neben der max. Radlast und Aufstandsfläche der Fahrzeuge ist auch die Häufigkeit der Überrollung (Verkehrsdichte) ein entscheidendes Kriterium für die Dauerhaftigkeit der Beläge. Dies ist bei der Wahl der Plattendicke zu beachten, da ein dauerhafter Verbund der Natursteinplatten zum Verlegeuntergrund nicht vorausgesetzt werden kann und die Beläge durch Horizontalkräfte verschoben werden können. Zur besseren Abtragung der Horizontalkräfte sollten Platten für vielbefahrene Beläge keine gesägten sondern möglichst raue Seiten- und Unterflächen aufweisen.

Der DNV bietet ein Bemessungsverfahren (DNV 3) für Natursteinbeläge auf gebundenen oder ungebundenen Tragschichten an. Das Bemessungsverfahren wurde auf Grundlage eines Forschungsvorhabens des DNV an der LGA Würzburg entwickelt. Mit dem Bemessungsverfahren können die erforderlichen Dicken der Naturwerksteinplatten und Tragschichten unter Berücksichtigung von vertikal wirkenden Gewichtskräften durch Fahrzeuge ermittelt werden. Das Programm ermittelt die vorhandenen Biegekräfte und führt einen Spannungsnachweis durch. Unberücksichtigt bleiben bei der Bemessung  jedoch die horizontal wirkenden Brems- und Anfahrkräfte.