Für Outdoor-Sportanlagen werden häufig auch Bodenbeschichtungen verwendet. Herausforderungen sind dabei die unterschiedlichen Nutzungen. Im vorliegenden Fall von Oktober bis Februar als Eisstadion, von März bis September für Rollhockey. Der Beitrag zeigt auf, wo die Grenzen solcher Bodenbeschichtungen liegen können.
Ein Eis- und Rollsport-Club errichtete 1971 eine nicht überdachte Freizeitanlage für Eis- und Rollsport (Eisbahn: Bahn 1, Rollsportanlage: Bahn 2) mit Nebengebäuden.
Die Ausgangslage für das Eisstadion
Die große Eisbahn (Bahn 1) besteht dabei aus einer erdreichangrenzenden Bodenplatte aus Stahlbeton (d = 10 cm bis 12 cm). In dieser befinden sich 378 Rohre, auf alukaschierter Wärmedämmung aus Styrodur (d = 80 mm bis 100 mm). Das in den flüssigen Aggregatszustand versetzte Ammoniak wird mittels spezieller Pumpen durch die Rohrleitungen in die Bodenplatte aus Stahlbeton gepumpt. Infolge der höheren Lufttemperatur oberhalb der Bodenplatte aus Stahlbeton geht das flüssige Ammoniak in den gasförmigen Aggregatszustand über. Infolgedessen entsteht eine Verdampfungsenthalpie, wodurch das Ammoniak auf - 20 °C absinkt und daher als Kältemittel Verwendung findet. Dementsprechend kann das auf die Bodenplatte aus Stahlbeton eingelassene flüssige Wasser gefrieren. Dadurch entsteht die Eisbahn auf der Bodenplatte aus Stahlbeton. Das flüssige Ammoniak wird nach dem Durchleiten durch die Rohrleitungen in der Bodenplatte aus Stahlbeton anschließend im Maschinenraum von Kompressoren vom gasförmigen Aggregatszustand wieder durch Erwärmung und Verdichtung in die flüssige Form umgewandelt.
Bereits zur Errichtung der Eisbahn wurde seinerzeit eine hellblaue Beschichtung auf der Bodenplatte aus Stahlbeton appliziert. Infolge der seitherigen Bewitterung und Nutzung war diese alte Beschichtung verschmutzt, abgenutzt und die Oberfläche des Betons unansehnlich geworden. Der Eis- und Rollsport-Club wünschte deshalb die Sanierung der großen Eisbahn (Bahn 1). Ein Hersteller für Bodenbeschichtungen gab eine Empfehlung für den Aufbau und die Arbeitsfolge zur Sanierung der Beschichtung ab. Er benannte die dafür notwendigen Materialien. Daraufhin wurde der Auftrag erteilt.
Im Vorfeld der Beschichtungsarbeiten wurden vom Fachunternehmen Untergrundprüfungen durchgeführt (Oberflächen-/Haftzugfestigkeit der Betonplatte u.a.). Feuchtigkeitsmessung (CM-Messung) ist nicht erfolgt, da der Beton trocken erschien. Die Beschichtungsarbeiten wurden sodann zwischen August und Oktober 2013 ausgeführt. Mitte bis Ende Oktober erfolgten die Markierungsarbeiten bzw. Spielfeldmarkierungen. Nach 20 Tagen Wartezeit wurde ab November 2013 schließlich die Eisbahn auf der instandgesetzten Bodenplatte aus Stahlbeton eröffnet und das Eis aufgebracht (6 cm bis 12 cm dicke Eisschicht).
April 2014 – Feststellung erster Schäden
Bereits im April 2014 stellten Klubmitglieder nach dem Abtauen der Eisfläche fest, dass
- die neu beschichtete Betonpiste zahlreiche Schäden aufzeigt bzw.
- die Beschichtung Erhebungen und Risse erkennen lässt.
Die bestimmungsgemäße Nutzung der großen Eisbahn (Bahn 1) für den Rollsport (hier: Inline-Hockey u.a.) von Frühjahr bis Herbst war seither nicht mehr möglich. Es zeigten sich nach Aussage der Klubmitglieder bei Sonnenschein Blasen und Beulen in der neuen Bodenbeschichtung auf der Bodenplatte aus Stahlbeton, wobei solche Blasen z.B. aufgeplatzt sein sollen. Im Folgenden hätten verschiedene Gespräche mit dem Hersteller über die Frage der Schadensursachen und Mangelbeseitigung stattgefunden. Auffällig war in diesem Zusammenhang, dass an der Rollsport-Anlage (Bahn 2), die bereits im Jahre 2004 ebenso mit Produkten des Herstellers saniert wurde, seither keinerlei Schäden aufgetreten wären.
Die Parteien konnten sich zunächst über etwa vorhandene Mängel, deren Schadensursache und Maßnahmen der Mangelbeseitigung nicht einigen. Deshalb wurde 2015 ein Sachverständiger des iba-Institut 2015 beauftragt. Er sollte die Ursachen feststellen und die Maßnahmen der Mangelbeseitigung ermitteln.
Befunde: Beschichtung mit Blasen, Beulen und Enthaftungen
Zum Zeitpunkt der Begutachtung war auf der großen Eisbahn (Bahn 1) eine im Farbton hellgraue Bodenbeschichtung mit roten und blauen Spielfeldmarkierungen vorhanden. Bereits bei orientierender Inaugenscheinnahme waren zahlreiche Schäden an der Bodenbeschichtung zu konstatieren, die zum Zeitpunkt der Begehung frei zugänglich war. Die Eislaufsaison hatte noch nicht begonnen, weswegen noch kein Eis auf der Bodenplatte aus Stahlbeton aufgebracht worden war. Folgende Feststellungen waren zu treffen:
Rissbildungen und Rissmarkierungen:
Die hellgraue Bodenbeschichtung zeigte in statistisch wahlloser Reihenfolge Rissbildungen und Rissmarkierungen einhergehend mit schollenartigen Enthaftungen. Auffällig war dabei,
- dass teilweise sich kreuzende, gerichtete Rissbildungen vorlagen (mit Kreuzfugen im Winkel von 90°),
- wobei sich im Kreuzungspunkt dann Ablösungen der Bodenbeschichtung eingestellt hatten.
Infolge der vorherrschenden Witterungsverhältnisse und der örtlichen Lage (angrenzende Begrünung) hatte sich auf der hellgrauen Bodenbeschichtung im Bereich von Pfützenbildungen mit stehendem Wasser
- dann auch eine Belegung mit Mikroorganismen (Rotalgen) und
- sich daraus ergebenen rötlich-bräunlichen Verschmutzungen
eingestellt. Auch in solchen horizontalen Grundriss-Teilflächenbereichen hatten sich Rissbildungen in der Bodenbeschichtung eingestellt. Diesmal jedoch mit gebogenem bis kreisrundem Verlauf unterschiedlicher Durchmesser.
Blasenbildungen:
Im scheinbar intakten Teilflächenbereich der Bodenbeschichtung zeigten sich Blasenbildungen, wobei die Bodenbeschichtung noch nicht durch Rissbildungen oder Enthaftungen gekennzeichnet war. Eine solche Blase wurde an einer Prüfstelle geöffnet und eingeschnitten. Die die Bodenbeschichtung im Bereich der Verbundstörung wurde abgehoben. Dabei zeigte sich ein Kohäsionsbruch in einer im Farbton weißen Schichtenfolge. Ein Blaseninhalt in flüssiger Form war nicht zu konstatieren. An einer weiteren schollenartigen Enthaftung wie zuvor bereits beschrieben wurde die hellgraue Bodenbeschichtung vom Untergrund abgeschält. Dabei zeigte sich eine (zementäre) graue Schichtenfolge.
Enthaftungen:
An einer weiteren Rissbildung mit schollenartiger Enthaftung der hellgrauen Bodenbeschichtung wurde eine weitere Prüfstelle eingerichtet.
- Hier zeigte sich, dass sich die Enthaftung der hellgrauen Schichtenfolge mit einer darunterliegenden (zementären) dunkelgrauen Schichtenfolge zu 40 % der Enthaftung von der oberflächennahen Randzone des Betons der Bodenplatte bzw. vom Untergrund abgelöst hatte.
- An einer scheinbar intakten Teilfläche der hellgrauen Bodenbeschichtung wurde nach der Reinigung mit Leitungswasser und dem Abtrocknen der Oberfläche im Anschluss daran eine Wischprobe mit der Hand durchgeführt. Dabei war festzustellen, dass beim Abwischen mit der Hand ein Kreiden der an sich hellgrauen Bodenbeschichtung erfolgte.
- An einer weiteren Teilfläche der hellgrauen Bodenbeschichtung waren wiederum unabhängig von den zuvor geschildeten Befundtatsachen Rissbildungen einhergehend mit lokalen Enthaftungen bis auf den Untergrund (Bodenplatte aus Stahlbeton) zu konstatieren. Hier wurde eine weitere Prüfstelle eingerichtet.
- Nach dem Ablösen der hellgrauen Bodenbeschichtung an der resultierenden Zone zeigte sich an der Rückseite eine im Farbton weiße Schichtenfolge mit gelblichen Verfärbungen und Anhaftungen. Eine sofortige Überprüfung mittels entionisiertem Wasser und Indikatorpapier erbrachte den Nachweis, dass die weiße Schichtenfolge an der Rückseite der hellgrauen Bodenbeschichtung einen pH-Wert von pH = 6 (leicht sauer) aufzeigte.
Kreiden:
An einem weiteren scheinbar schadensfreien Teilflächenbereich der hellgrauen Bodenbeschichtung wurde eine weitere Prüfstelle eingerichtet. Dabei bestätigte sich nach der Reinigung und dem Abwischen mit der Hand das zuvor bereits festgestellte Kreiden. Eine weitere Benetzung mit Wasser und Abreiben mit dem Kratzschwamm erbrachte eine milchig-weiße Reinigungsflotte. In einem wiederum schadhaften Teilflächenbereich der hellgrauen Bodenbeschichtung mit
- Rissbildungen und schollenartigen Enthaftungen sowie
- lokal freiliegender restlicher Oberfläche der noch verbliebenen Schichtenfolgen auf der Bodenplatte aus Stahlbeton
wurde eine weitere Prüfstelle eingerichtet. Nach dem Abschälen der schollenartigen Enthaftung der hellgrauen Bodenbeschichtung zeigte sich auf der Rückseite eine hellgraue (zementäre) Schichtenfolge. Diese war auch auf der Oberfläche der Bodenplatte aus Stahlbeton sichtbar. Hier entstand ein Kohäsionsbruch in dieser hellgrauen (zementären) Schichtenfolge. Auffällig war hier die durch gebogene Verlaufsspuren in runzelartiger Struktur gekennzeichnete Rückseite der schollenartigen Enthaftung der zementären Schichtenfolge auf der Rückseite der hellgrauen Beschichtung.
Kohäsionsbrüche (KHB):
In einem weiteren schadhaften Teilflächenbereich der an sich hellgrauen Bodenbeschichtung zeigten sich wiederum Auffälligkeiten in Form gerichteter, geradlinig verlaufender Rissbildungen. Diese waren im Winkel von 90° wiederum von gleichartig gekennzeichneten Rissbildungen gekreuzt. Daher haben sich lokal Kreuzfugen zwischen den einzelnen Rissbildungen ausgebildet. Hier wurde eine weitere Prüfstelle eingerichtet und die hellgraue Bodenbeschichtung im Bereich einer Kreuzfuge vom Untergrund abgelöst. Dabei zeigte sich an der Rückseite der an sich hellgrauen Bodenbeschichtung wiederum eine hellgraue (zementäre) Schichtenfolge. Diese war auch auf der Oberfläche der Bodenplatte aus Stahlbeton sichtbar. Angrenzend zu der vorgenannten Prüfstelle wurde im gleichen Teilflächenbereich der schadhaften Bodenbeschichtung eine weitere Prüfstelle eingerichtet. Hier hatte sich ebenfalls die sich hier enthaftende schollenartige Ablösung vom Untergrund abgeschält. Dabei resultierte
- zu 50 % ein Kohäsionsbruch in der hellgrauen (zementären) Schichtenfolge und
- zu 50 % ein Kohäsionsbruch in einer im Farbton weißen Schichtenfolge.
Hohlstellen:
In einem weiteren scheinbar schadensfreien Teilflächenbereich wurde die Kunstharzbeschichtung mit dem Hohlstellensuchgerät überprüft. Dabei zeigte sich ein akustisch wahrnehmbarer Hohlleger bzw. eine Hohlstelle.
Im Bereich dieser Hohlstelle wurde eine Prüfstelle eingerichtet und
- die Kunstharzbeschichtung eingeschnitten sowie
- mit dem Stielspachtel vom Untergrund abgehoben.
Dabei resultierte ein Kohäsionsbruch in einer hellgrauen (zementären) Schichtenfolge unterhalb der an sich hellgrauen Bodenbeschichtung.
Angrenzend zu der vorgenannten Prüfstelle zeigte eine augenscheinlich-visuelle Inspektion aus gebückter Haltung Anomalien in Form von stecknadelkopfgroßen Poren. Eine makroskopische wie mikroskopische Inspektion bestätigte die Poren im Durchmesser von > 2 mm bis < 5 mm in der Oberfläche der hellgrauen Bodenbeschichtung. In einem weiteren schadhaften Teilflächenbereich der an sich hellgrauen Bodenbeschichtung zeigte sich eine Anomalie der Rissbildungen. Hier wurden netzartige Rissbildungen mit kleinformatigen Knotenpunkten (> 3 cm bis < 5 cm) überlagert. Durch gebogene Rissbildungen mit nahezu elliptischem Verlauf im Durchmesser von 20 cm bis 30 cm. Und auch nur gebogenem Verlauf mit paralleler Ausrichtung zueinander oder versetzt hierzu im Abstand von 15 cm bis 25 cm. Hier wurde eine weitere Prüfstelle eingerichtet und die hellgraue Bodenbeschichtung abgelöst. Dabei zeigte sich wiederum ein Kohäsionsbruch mit einer an der hellgrauen Bodenbeschichtung anhaftenden (zementären) Schichtenfolge. Diese lag auch auf der Oberfläche der Bodenplatte aus Stahlbeton vor.
Zum Zwecke der Befunderhebungen oder Ursachenforschung wurden aus den vorgenannten Prüfstellen bzw. schollenartigen Enthaftungen der Bodenbeschichtung entsprechende Proben entnommen und luftdicht verpackt. Dann ging es damit in das Prüflabor und Technikum des berichterstattenden Instituts zur weiteren Untersuchung. Die Entnahme von Bohrkernen war wegen der besonderen Beschaffenheit der Bodenplatte aus Stahlbeton mit Kühlrohren nicht möglich. Da: die Gefahr der Beschädigung wegen der geringen Überdeckung nicht ausgeschlossen werden konnte.
Ursachen der Schäden: Handwerkliche Fehler
Aus technischer Sichtweise können anwendungstechnologische Problemstellungen bei der Ausführung der Bodenbeschichtung mit den Schichtenfolgen nach
- einer mechanischen Untergrundvorbereitung durch Fräsen oder Kugelstrahlen,
- Applikation einer Grundierung, einer zementären Bodenausgleichsmasse, einer organisch gebundenen Grundierung und
- einer Verschleißbeschichtung aus Epoxidharz
nicht ausgeschlossen werden. Dies deshalb, weil in den technischen Merkblättern für die bezogenen Produkte stringente Vorgaben für die
- Umgebungsbedingungen,
- Untergrund-/Lufttemperatur,
- Wind und Sonne sowie
- hinsichtlich der Bodenausgleichsmasse
auch eine Restfeuchte < 3 Gew.-% vorgegeben werden, bei einer Trocknungszeit von mindestens 3 bis 4 Tagen bei geeigneten klimatischen Bedingungen.
Gleichzeitig war – wie bereits ausgeführt – die zementäre Spachtelmasse vor Windlasten und einwirkender Sonne in den Monaten der Ausführung von August bis Oktober zu schützen. Bei einer freibewitterten Eislaufbahn stellen sich hier für den Auftragnehmer große Herausforderungen. Im Idealfall wäre es erforderlich gewesen, die Eislaufbahn deswegen einzuhausen! Dies ist jedoch nicht geplant, kalkuliert und auch nicht ausgeführt worden. Insofern konnten eben möglicherweise widrige Witterungsbedingungen während der Applikation der vorgenannten Schichtenfolgen aus
- Grundierung/Bodenausgleichsmasse/Grundierung und
- Versiegelung das Abbindeverhalten
negativ beeinflussen und damit zu den aufgetretenen Schäden ebenfalls beitragen.
Hinsichtlich der weiteren Ursachenforschung hat der Sachverständige zunächst vorgesehen, an Ausbaustücken entsprechende Untersuchungen vorzunehmen. Dies scheiterte zum einen daran, dass vor Ort keine zerstörende Probenentnahme möglich war. Antragstellerseitig wurde befürchtet, dass die Kühlrohre in der Bodenplatte aus Stahlbeton dabei beschädigt werden können. Zum anderen war an den entnommenen schollenartigen Enthaftungen der Bodenbeschichtung mit den anhaftenden Schichtenfolgen keine hinreichende Laboranalytik zur Identifikation der Schichtenfolgen möglich. Dies ist an der Einrede der streitführenden Parteien gescheitert.
Auf Basis der vorliegenden Erkenntnisse ist davon auszugehen, dass die Schadensbilder an der Bodenbeschichtung
- aus einer als fragwürdig anzusehenden Eignung der verwendeten Schichtenfolgen und
- dafür herangezogenen Produkten entstanden sind,
- einhergehend mit anwendungstechnologischen Problemstellungen infolge witterungsbedingter Unwägbarkeiten bei der Ausführung der Werkleistungen.
Dabei wird insbesondere auf die herstellerseitigen Vorgaben im technischen Merkblatt hingewiesen unter „Verarbeitungshinweise“.
„Wartezeiten“:
Die Wartezeiten zwischen den Arbeitsgängen sollten bei 20 °C mind. 12 Stunden und max. 48 Stunden betragen. Bei längeren Wartezeiten muss die Oberfläche des vorangegangenen Arbeitsganges angeschliffen und erneut grundiert werden“.
Im Rahmen einer geplanten Instandsetzung ist zu prüfen, ob und inwieweit die bauphysikalischen Parameter gegeben sind. Damit eine (organische) Bodenbeschichtung Erfolg versprechend auf der Bodenplatte aus Stahlbeton für die Eisbahn eingesetzt werden kann. Aus den zur Verfügung gestellten Unterlagen kann der Sachverständige ebenso wenig wie aus den im Rahmen der Begutachtung zu Protokoll gegebenen Angaben Dritter zum Sachverhalt entnehmen, ob und inwieweit unterhalb der Fußbodenkonstruktion als solcher eine Dampfsperre angeordnet war, als die Eisbahn seinerzeit errichtet wurde.
Bauphysik beachten – Transportvorgänge von Wasser
Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass aufgrund von bauphysikalischen Transportvorgängen Wasserdampf durch Lösungsdiffusion durch die Schichtenfolgen der Dämmstoffebene in der Bodenplatte aus Stahlbeton und schließlich auch in die Schichtenfolgen der Bodenbeschichtung einzuwandern vermochte. Und: hier wegen den Schichtdicken und dem Wasserdampfdiffusionswiderstand einzelner Systemkomponenten ebenfalls zum Schaden beitragen konnte.
Im herstellerseitigen Merkblatt für die Bodenbeschichtung wird den Produkten Wasserdampfdiffusionsfähigkeit zugesprochen. Dabei wird der tatsächliche sd-Wert für die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (gemessen in [m]) nicht im technischen Merkblatt angegeben. Insoweit empfiehlt sich gegebenenfalls die Berechnung eines Bauphysikers, um erneute Schadensbilder auszuschließen.
Auffällig sind weiterhin die Schadensbilder mit Auffälligkeiten in Form gerichteter, geradlinig verlaufender Rissbildungen. Diese werden im Winkel von 90° wiederum von gleichartig gelagerten Rissbildungen gekreuzt und verlaufen parallel im Abstand von 0,20 m. Hier ist zu klären, ob die Überdeckung aus Beton oberhalb der Kühlrohre in der Bodenplatte ausreichend bemessen ist oder die Abstände der Heizrohre zueinander etwa mit dem Rissverlauf korrespondieren.
Leckage von Kühlrohren – Folgen?
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass der Zeitraum für die Ausführung der Bodenbeschichtung verschoben wurde, weil zuvor die Beseitigung von Leckagen in den Kühlrohren in der Bodenplatte aus Stahlbeton erforderlich war. Es entzieht sich der Kenntnis des Sachverständigen, über welchen Zeitraum sich das bei tiefen Temperaturen flüssige Ammoniak (NH3) durch Erwärmung der Umgebungsluft im gasförmigen Zustand im Porenvolumen der Bodenplatte aus Stahlbeton anzureichern vermochte.
In der Literatur sind Betonschäden durch anorganische Säuren bekannt. Zu denen gehört u.a. auch Salpetersäure (HNO3). Möglicherweise hat das lokale Einwirken von Ammoniak in Verbindung mit üblichen Salzen im Beton (Carbonate, Sulfate u.a.) und Anwesenheit von Restfeuchte im Stahlbeton dazu beitragen können, dass nach Ausführung der Bodenbeschichtung schadensursächliche Wechselwirkungen (insbesondere mit überschüssigem Calciumsulfat der zementären Spachtelmasse) mindestens lokal zum Ereignis beigetragen haben.
Der Autor
Dipl.-Ing. (FH) Hans-Joachim Rolof, ist ö.b.u.v. Berufssachverständiger im iba-Institut Hans-J. Rolof GmbH, Düsseldorf.Koblenz.Stuttgart.