Naturstein in Nassbereichen - Steinwahl und besondere Hinweise zur Anwendung Materialtechnik am Bau AG Dr. Philipp Rück 056 443 41 41 1: Ausgangslage 2: Typische Schäden im Schwimmbecken 3: Langzeitversuch Steineignung im Becken 4: Testergebnisse nach Gesteinsgruppen 5: Folgerungen und Fazit für Becken 6: Hinweise zu den anderen Wellnessbereichen 7: Weitere Hinweise 1
1 Ausgangslage 2
Ausgangssituation Naturstein ist für Schwimmbäder das Top-Material Boom von Wellness-Anlagen in Hotels, Erlebnisbäder etc. Aufwertung bestehender öffentlicher Anlagen in Kurorten Luxusausstattung im Privatbereich; hohe Ansprüche an das Aussehen bei eher wenig Verständnis für Naturstein Beim Plattenleger: Grosse Unsicherheit bei Verlegung im Schwimmbecken wegen fraglicher Beständigkeit der verschiedenen Gesteinsarten ein zuverlässiger Test für Beckenauskleidungen fehlt Mangel an spezialisierten Planern, die die Gesamtthematik überblicken und den Bau auch wirklich leiten (Schnittstellen) NVS entscheidet sich zu einem Langzeittest in einem öffentlichen Schwimmbad 3
Naturstein in einer Wellnesszone Besondere Einwirkungen Erhöhte Temperatur Dauernass Wechselfeucht Chemikalien Allg. Anforderungen Gleitsicherheit Leichte Pflege Ausreichende Hygiene
Anforderungen in Schwimmbecken Allgemeine chemische und physikalische Beständigkeit Selten ist Salzbeständigkeit gefordert (in wechselfeuchten Bereichen sehr problematisch unter Wasser i.d.r. unkritisch) Gleitsicherheit (nur bei geringer Wassertiefe) Reinigungsfreundlichkeit (Algen/Pilze) 5
2 Typische Schäden in Schwimmbecken 6
Veränderungen unter Wasser Farbverlust (Azul Bahia) Lösung Kalkstein Aussinterungen Frostschaden Mörtel 7
Unter Wasser: Absandungen des Glimmers Absanden des Glimmers Kontaktkorrosion auf rostfreiem Stahl 8
Veränderungen am Beckenrand «Girlanden- Ausblühungen» Anlösung, Rauwerden Schimmel 9
Lösung (Marmor) Abtrag durch Lösung Carrara Bianco und Bardiglio 10
3 Versuchsbedingungen und Auswertung 11
Versuchsbedingungen Öffentliches Bad mit Wasseraufbereitung nach SIA 385/9 auf Chlor-Ozon- Basis Ausgleichsbecken der Wasseraufbereitung mit starkem Durchfluss Wassertemperatur: 29 C Dauer: 14 Monate 12
Ausgewählte Gesteine Schweizer Steine und ausländische Gesteine, poliert 8 Granite, 7 Gneise, 5 Norite, 1 Labrador, 2 Quarzite, 1 Porphyr, 1 Serpentinit 3 Kalksteine, 2 Sandsteine, 4 Marmore, 2 Schiefer 1 Quarzkomposit-Kunststein Nr. Handelsname (Gesteinsart) Oberfläche Nr. Handelsname (Gesteinsart) Oberfläche 1 Guber Hartsandstein (Grauwacke) poliert 27 Pallisandro hell (Marmor) poliert 2 Crecsiano, gegen Lager (Gneis) poliert 28 Pillarguri (Schiefer, Phyllit) gespalten 3 Crecsiano, im Lager (Gneis) poliert 29 Serpentin (Seprentinit) geflammt 4 Kieselkalk Blausee (Kalkstein) poliert 30 Porphyr Trento (Porphyr) geflammt 5 Onsernone, im Lager (Gneis) poliert 31 Virginia Mist (Norit) poliert 6 Bollinger Sandstein (Sandstein) geschliffen 32 Nero Grapesa (Granit) poliert 7 S. Bernardin Quarzit (Gneis) poliert 33 Nero S. Marco (Norit) poliert 8 Andeer, gegen Lager (Granit) poliert 34 Nero Impala (Norit) poliert 9 Andeer, im Lager (Granit) poliert 35 Azul Noche (Granit) poliert 10 Onsernone, gegen Lager (Gneis) poliert 36 Rosa Sardo (Granit) poliert 11 Iragna, gegen Lager (Gneis) poliert 37 Labrador hell (Labradorit) poliert 20 Zodiaq snow white (Kunststein) poliert 38 Royal Pink (Granit) poliert 21 Carrara Bianco (Marmor) poliert 39 Serizzo, im Lager (Gneis) poliert 22 Jura Grau (Kalkstein) Feinschliff 40 Verde Marina (Granit) poliert 23 Rosa Portogallo (Marmor) poliert 41 Cashmere White (Granit) poliert 24 Thassos (Marmor) poliert 42 Opptal (Quarzit) gespalten 25 Botticino (Kalkstein) poliert 43 Nero Assoluto (Norit) poliert 26 Jaddisch (Schiefer, Tonschiefer) gespalten 44 Alta (Quarzit) gespalten 13
4 Versuchsergebnisse 14
Granit Aufquellen bis Aussanden des dunklen Glimmers, in der Regel endlicher Prozess Nero Grapesa Azul Noche 15
Granit Photo 1 Probe Nr. 40, Granit Verde Marina vollständiges Auswittern des Biotits Bildbreite reell: 8mm Photo 2 Probe Nr. 32, Granit Nero Grapesa Auswittern des Biotits vom Rand nach innen, Aufquellen und zusätzlich Rost-verfärbung Bildbreite reell: 3mm 16
Granit Starke Verfärbungen sind möglich Royal Pink Cashmere White 17
Gneis Starkes Aussanden des Dunkelglimmers, kann «endlos» sein Onsernone (Tessin), parallel zum Lager Iragna (Tessin), senkrecht zum Lager 18
Gneis Photo 7 Probe Nr. 5, Gneis, Onsernone, im Lager allg. Ausbrechen des Biotits, Quarz und Feldspat werden mit abgewittert Bildbreite reell: 17mm Photo 8 Probe Nr. 10, Onsernone, gegen Lager Ausbrechen des Biotits, ohne Quarz und Feldspat Bildbreite reell: 5mm 19
Norite (Nero Assoluto, Impala, Virginia Mist etc.) Wenn kein Dunkelglimmer enthalten, dann keine Zerfallserscheinungen Nero S. Marco Virginia Mist 20
Quarzit Kein Zerfall und keine Verfärbung (Opptal, Alta) Alta Opptal 21
Sandstein Je nach Zusammensetzung unterschiedlicher Abtrag durch Lösung der Kalkkomponenten, Verfärbungen möglich Bolinger Sst. Guber Sst. 22
Kalkstein Abtrag durch Lösung, kann sehr rauh werden, Verfärbungen möglich Blausee Botticino 23
Marmor Abtrag durch Lösung, kann rauh werden, Verfärbungen möglich Rosa Portogallo Carrara Bianco C 24
Abtrag auf Kalkstein und Marmor Photo 11 Probe Nr. 25, Kalkstein Botticino angelöste, stark rauhe Oberfläche; Dolomitkristalle werden kaum gelöst und bilden Relief, das rau ist wie Schleifpapier Botticino Bildbreite reell: 3mm Photo 12 Probe Nr. 24, Marmor Thassos nur geringe Anlösung entlang den Korngrenzen Oberfläche bleibt relativ eben Thassos Bildbreite reell: 18mm 25
Schiefer Sehr unterschiedliches Verhalten, abhängig von Zusammensetzung und Gefüge Jaddisch Pillarguri 26
Quarzkomposit-Kunststein Kein Abtrag, ganz leicht vergilbt (Zodiaq ) 27
5 Folgerungen für Beckenauskleidungen 28
Übersicht Die Versuche sind als informativer Beitrag zu betrachten. Die Ergebnisse beziehen sich ausschliesslich auf die geprüften Muster. Nr. Handelsname (Gesteinsart) Aussanden Biotit Aussanden aller Bestandteile Abtrag durch Lösung raue oder porige Oberfläche Verfärbung, Rost Gewichtsverlust bei Plattendicke 10mm (%) 40 Verde Marina (Granit) XX - - X - 0.04 41 Cashmere White (Granit) - - - - - 0.04 38 Royal Pink (Granit) - - - - XXX <0.01 35 Azul Noche (Granit) XX - - X X 0.05 36 Rosa Sardo (Granit) XX - - X - 0.17 32 Nero Grapesa (Granit) XXX X - XXX X 2.77 8 Andeer, gegen Lager (Granit) - - - - X <0.00 9 Andeer, im Lager (Granit) - - - - X <0.00 5 Onsernone, im Lager (Gneis) XXX XX - XXX - 0.77 10 Onsernone, gegen Lager (Gneis) XX - - XX - 0.24 39 Serizzo, im Lager (Gneis) XX X - XX - 0.38 2 Crecsiano, gegen Lager (Gneis) X - - - - <0.01 3 Crecsiano, im Lager (Gneis) XX X - XX - <0.01 11 Iragna, gegen Lager (Gneis) (X) - - - - <0.01 7 S. Bernardin Quarzit (Gneis) XXX XX - XXX X 0.50 6 Bollinger Sandstein (Sandstein) - - - - XX 0.11 1 Guber (Grauwacke) - - XX XX XX 1.78-2.57 4 Blausee (Kalkstein) - - XX XX XXX 2.63 22 Jura Grau (Kalkstein) - - XX X - 4.09 25 Botticino (Kalkstein) - - XX XXX - 4.92 21 Carrara Bianco (Marmor) - - XX X - 2.61 23 Rosa Portogallo (Marmor) - - XX XX - 3.71 24 Thassos (Marmor) - - X X - 1.24 27 Pallisandro hell (Marmor) - - XX XX X 4.85 30 Porphyr Trento (Porphyr) - - - - - <0.01 31 Virginia Mist (Norit) - - - - - <0.01 43 Nero Assoluto (Norit) (X) - - (X) - <0.01 33 Nero S. Marco (Norit) (X) - - (X) - <0.01 34 Nero Impala (Norit) - - - - - <0.01 37 Labrador hell (Labradorit) - - - - - <0.01 44 Alta (Quarzit) - - - - - <0.01 42 Opptal (Quarzit) - - - - - <0.01 29 Serpentin (Seprentinit) - - - - XX <0.01 26 Jaddisch (Schiefer, Tonschiefer) - - - - X <0.01 28 Pillarguri (Schiefer, Phyllit) XX XX - XX - 1.51 20 Zodiaq snow white (Kunststein) - - - - - <0.01 Legende: -: kein / (X): sehr schwach, sehr wenig / X: schwach, wenig / XX: deutlich / XXX: stark Farbcode Eignung geeignet bedingt geeignet Verwendung wird nicht empfohlen 29
Fazit Zerfallerscheinungen unter Wasser «Aussanden des Glimmers» Gesteine mit einzelnen Glimmerkörnern: Aussanden einzelner Körner endlicher Prozess, kleine Löcher Glimmerreiche Gesteine (Gneise, Glimmerschiefer): Zerfalls-Prozess ist «endlos» Solewasser (Salz) beschleunigt den Prozess stark Strömung verstärkt das Phänomen Erhöhte Temperatur beschleunigt Das Aussanden des Dunkelglimmers ist unabhängig von der Art der Wasseraufbereitung 30
Fazit Zerfallserscheinungen unter Wasser Lösung von Kalk Abtrag durch Lösung von Kalken und Marmoren Kontinuierlicher Prozess; bei dolomitischen Kalken und Marmoren stark verlangsamt Strömung verstärkt den Effekt stark von der Wasserchemie abhängig: «Kalkaggressivität» ph (Konzentration H + /OH - ) Gesamthärte / Karbonathärte freie, überschüssige Kohlensäure Die Auskleidung mit Kalkstein und Marmor ist Teil des chemischen Systems («Suche nach Gleichgewicht») ph-senker (Säuren) und Enthärter können kontraproduktiv wirken 31
Verfärbungen Meistens Zerfall von Fe-haltigen Mineralien (Biotit, Pyrit etc.) Gesteine welche an der Luft rosten, rosten auch unter Wasser im Schwimmbad (genug Sauerstoff im Wasser) Abhängigkeiten bzgl. der Wasserchemie sind möglich (Entkeimungssystem, ph) Leichte Verfärbungen sind unter Wasser meist nicht störend, da optisch wenig auffällig 32
Kriterien zur «sicheren» Steinauswahl für Beckenauskleidungen geringe Porosität (<2 Vol%) bzw. Wasseraufnahme <1 Masse% Grobporige Gesteine nicht verwenden (Algen/Pilze) Gesteine mit einem erheblichen Anteil an Biotit (Dunkelglimmer) nicht verwenden (>3%) Keine glimmerhaltigen Schiefer verwenden Kalksteine und calcitische Marmore meiden keine Gesteine mit tonigen oder mergeligen Einlagerungen keine Gesteine mit Tendenz zu starken Verfärbungen Im Zweifelsfall Stein testen lassen 33
Praktische Folgerungen (Stein im Becken) Kalksteine und Marmore besser nur für Liebhaber im privaten Umfeld (nach schriftlicher Abmahnung) Gneise: nur Oberflächen dem Wasser aussetzen, die gegen das Lager geschnitten wurden. Kompakte Quarzite, Norite und glimmerarme Granite sind abgesehen von möglichen Rostbildungen i.d.r. ok. Verfärbungen (Rostbildung) können bei allen Gesteinsgruppen vorkommen Die Versuche haben gezeigt, dass die Eignung eines Gesteins recht sicher aufgrund seiner Zusammensetzung und Porosität eingestuft werden kann (Verfärbungen ausgenommen). Für Zweifelsfälle bleibt der Langzeittest eine Option (ca. 6 Monate). 34
6 Hinweise zu den anderen Nasszonen in Wellnessanlagen 35
Steinwahl für Beckenumgänge, Wände 1. Nur dichte und kompakte Gesteine für Beckenumgänge und Böden in wechselfeuchten Zonen; ansonsten kaum Einschränkungen (Gleitsicherheit beachten) 2. Wandbekleidungen trocken: allg. keine Einschränkungen 3. Wandbekleidungen im Spritzwasserbereich: wie Beckenumgänge 4. Beckenumgänge und Wände im Aussenbereich: wie Punkt 1, aber frostsicher und für Böden besser keine schwarzen Gesteine 36
Umgänge: Absplitterungen auf Kalkstein
Duschen Hohe Ansprüche ( Hygiene ) Feuchtebeständige Gesteine auswählen, welche im Gebrauch wenig abdunkeln (vergl. Küchenarbeitsplatten) Ungeeignet sind tonhaltige Kalksteine, grobporige Gesteine oder gespachtelte Gesteine Dunkle Gesteine mit rauer Oberflächenbearbeitung tendieren zu schwarzen Flecken Duschtassen rückseitig abdichten und vorderseitig imprägnieren Duschenwände aus Kalkstein und Marmor werden matt (Vorsicht mit Entkalkungsmitteln)
Duschen: Feuchteflecken Feuchteflecken in Duschen
Sauna Stein als Material nicht üblich (30-110 C) Hohe thermische Trägheit Hohe Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Holz Verwendung von Stein theoretisch möglich Marmore ungeeignet (Gefügeauflockerung) Spannungsrisse bei ungleicher Erwärmung von grossen Werkstücken Thermischen Dehnung allg. in der Konstruktion beachten (Dehnfugen etc.)
Dampfbad Stein als Material verbreitet (45 C) Marmor und Onyx ungeeignet Tauwasserbildung greift Politur von kalkhaltigen Gesteinen an Ätherische Öle sind flüchtig und darum keine wesentliche Belastung Behandlungsräume I.d.R. zu behandeln wie allgemeine Bereiche Vorsicht Fleckenbildung (Coiffeur, Massage) bei starker Belastung auf andere Materialien ausweichen (z.b. Glas, Keramik)
WC-Anlagen Hohe Ansprüche ( Hygiene ) Im Privatbereich keine erheblichen Einschränkungen bezüglich Gesteinswahl (Vorsicht: saure Reinigungsmitteln bei Kalk und Marmor) Im öffentlichen Bereich sind WC-Bodenbeläge aus Naturstein nur mit grossem Reinigungsaufwand dauerhaft sauber zu halten Reinigungsfreundliche, säurebeständige Gesteine wählen, welche im Gebrauch kaum abdunkeln Dunkle Gesteine mit rauer Oberfläche problematisch Alternative: Ausweichen auf Keramik im Bereich der Böden
Bodenbeläge im Einflussbereich von Solebecken Ungünstige Bedingungen für alle Gesteinsarten
Fazit: Gesteinsauswahl allgemein Innenbereiche: grosses Auswahlspektrum Aussenbereiche: nur frostbeständige und keine dunklen Gesteine Für Beckenauskleidungen stark reduzierte Auswahl an Gesteinen, wenn keine Nachteile in Kauf genommen werden Wenn für alle Bereiche das selbe Gestein eingesetzt werden soll, dann ist die Auswahl sehr beschränkt Alternative 1: verschiedene Gesteine für verschiedene Bereiche Alternative 2: Keramik, Stahl etc. für Beckenauskleidungen und andere, besonders beanspruchte Bereiche
Merkblätter und Dokumentation NVS Unter www.nvs.ch zu beziehen 45
7 Weitere Hinweise 46
Vorgaben bfu nach Bereichen: Anforderungsliste bfu
Gleitsicherheit von Natursteinbelägen Oberflächenbearbeitung und Klassen bfu: Versuch vor ca. 15 Jahren Vorgaben gemäss Merkblatt NVS (2010): Gleitsicherheit Effektive Lieferung immer prüfen lassen!
Musterkonformität: Grenzmuster
Hinweise Fugenmörtel Zementmörtel: alkalisch, einfache Verarbeitung, Löslichkeit unter Wasser, hellen auf bei dunkler Fugenfarbe, werden dunkler bei sehr heller Fugenfarbe Kunstharzfugen (EP-Harz): chemisch resistent, auch unter Wasser, tendieren aber zu mikrobiellem Befall Verarbeitung: Rückstandsfreie Reinigung nach dem Ausfugen; Vorsicht mit Zementschleierentfernern auf kalkhaltigen Gesteinen; saubere Reinigung bei EP-Fugen
Hinweise Elastische Fugenmassen Müssen frei sein von auswandernden Stoffen (Weichmacher), nur Spezialkitte für Naturstein verwenden Tendieren zu mikrobiellem Befall Funktion: Bewegungsfuge und: Verhindern das Eindringen grösserer Wassermengen gelten aber nicht als Abdichtung!! Müssen in gewissen Abständen erneuert werden Anwendung beschränken auf das konstruktiv notwendige Minimum
Metallteile in Solebecken Für Montageteile aus Naturstein: Fassaden, Wandbekleidungen, Möblierungen etc. Nur korrosionsbeständige Stahlsorten Bei Chlorentkeimung spezielle rostfreie Stähle erforderlich Im Einflussbereich von Solebecken nur hochlegierte Stahlsorten verwenden (z.b. Stahl 1.4529 oder Avesta 254 SMO)