Eingangsbereiche mit glatten, meist unprofilierten Belägen stellen vor allem bei eingetragener, kaum wahrnehmbarer Nässe einen Unfallschwerpunkt dar. Die Verwendung rutschhemmender und das Unfallrisiko mindernder Bodenbeläge ist besonders hier sowohl aus bautechnischer Sicht als auch für Versicherer von großer Bedeutung.
Das aktuelle Vorschriften- und Regelwerk BGR 181 verlangt für diese Bereiche die Rutschhemmungsklasse R9. Dennoch kommt es auf unprofilierten Belägen dieser Rutschsicherheitsklasse zu Sturzunfällen. Die Prüfung mit einigen mobilen Gleitreibungsmessgeräten erbringt auf diesen Böden bei Nässe unrealistische Reibwerte. Auch stellen sich diese Prüfgeräte und -verfahren bei der Optimierung von rutschhemmenden Oberflächen als wenig zielführend heraus.
Im Rahmen eines von der Bauhaus-Universität Weimar in Zusammenarbeit mit der INNOWEP Mess- und Prüftechnik GmbH Würzburg durchgeführten Forschungsprojekts wurden unprofilierte Bodenbeläge (Fliesen, Feinsteinzeug, Naturstein, Betonwerkstein und Laminat) untersucht. Die Beläge wurden mit verschiedenen Verfahren zur Verbesserung der Rutschsicherheit nachbehandelt. Insgesamt wurden damit 27 Oberflächen aus den 5 verschiedenen Produktgruppen im Hinblick auf ihre rutschhemmenden Eigenschaften untersucht. Die wichtigsten Ergebnisse sind in diesem Text zusammengefasst.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Durchgeführte Untersuchungen
Ergebnisse
Korrelationen zwischen Reibungsmessungen und Rauheitskennwerten
Einfluss der Mikrotopografie auf die Rutschhemmung
Abnutzungsverhalten der Gummi-Gleiter
Nachbehandlungsverfahren für mineralische Oberflächen
Chemische Behandlung / Ätzen
Laserbearbeitung
Schliff
Beschichtung
Zusammenfassung
Ausblick
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der Untersuchung des Einflusses der Oberflächencharakteristik von Bodenbelägen auf deren rutschhemmende Eigenschaften unter feuchten und nassen Bedingungen. Dabei wird erforscht, inwieweit etablierte Rauheitskennwerte für die Bewertung der Rutschsicherheit aussagekräftig sind und welche Auswirkungen unterschiedliche Nachbehandlungsverfahren auf die tribologischen Eigenschaften der Beläge haben.
- Analyse topografischer und werkstofflicher Merkmale verschiedener Bodenbelagsgruppen
- Validierung mobiler Reibungsmessverfahren und deren Korrelation untereinander
- Bewertung der Wirksamkeit chemischer, physikalischer und beschichtender Nachbehandlungen
- Untersuchung des Abnutzungsverhaltens von Reibkörpern bei Messvorgängen
- Entwicklung neuer, praxisnaher Parameter zur Charakterisierung der Rutschhemmung
Auszug aus dem Buch
Einfluss der Mikrotopografie auf die Rutschhemmung
Insbesondere im Fall der laserbehandelten, im Originalzustand jedoch sehr glatten Feinsteinzeug- und Granitoberflächen wird deutlich, dass die Rautiefe Rz (DIN) zur Beschreibung der Oberflächenstrukturmerkmale zur Bewertung der Rutschhemmung unzulänglich ist. Die mittels Laserstrukturierung geschaffenen Löcher sind zwar hinreichend tief, nehmen jedoch nur 20 Prozent der Gesamtfläche ein (Abbildung 2).
Damit gleitet der Schuh bzw. Reibkörper zum großen Teil auf der Originaloberfläche und die Rutschhemmung wird nur in geringem Umfang verbessert. Die Wirkung der Vertiefungen als Verdrängungsraum ist marginal, obwohl durch die Lochtiefe ein gutes Verdrängungsvolumen geboten wird.
Ebenso reicht eine wellige, leicht strukturierte Oberfläche, wie sie bei der Originalfliese B032 vorliegt, nicht automatisch für eine gute Rutschhemmung aus. Die im Gegensatz zur Fliese B031 fehlenden spitzen Profilerhebungen (Abb. 3) führen hier zu vergleichsweise geringeren Reibwerten bei größerer mittlerer Rautiefe. Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass sich Profilerhebungen mit einem geringen Flächenanteil bezogen auf die Gesamtfläche (= „spitz“) positiv auf die Rutschsicherheit der Bodenbeläge auswirken. Diese sollten in hinreichender Anzahl relativ gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt und idealer weise spitz zulaufend ausgeprägt sein. Ein Beispiel hierfür bietet das Oberflächenprofil des nanokompositbeschichteten Terrazzobelags.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Dieses Kapitel motiviert die Problemstellung, dass unprofilierte Bodenbeläge trotz erfüllter Rutschhemmungsklassen bei Nässe Unfallschwerpunkte darstellen.
Durchgeführte Untersuchungen: Hier werden die methodischen Ansätze erläutert, bei denen 27 verschiedene Oberflächen mittels taktiler, mikroskopischer und tribologischer Verfahren analysiert wurden.
Ergebnisse: Das Kapitel belegt, dass allgemeine lineare Korrelationen zwischen Rauheitswerten und Rutschhemmung nicht existieren, und analysiert den Einfluss von Mikrotopografie sowie Abnutzungseffekten auf die Messergebnisse.
Zusammenfassung: Es wird resümiert, dass die Rauheit Rz allein für eine Bewertung der Rutschsicherheit nicht ausreicht, sondern durch spitze Profilerhebungen ergänzt werden muss.
Ausblick: Der Autor fordert die Definition neuer, mikro- bis makroskaliger Parameter und die Etablierung mobiler Qualitätssicherungsroutinen für die Praxis.
Schlüsselwörter
Rutschhemmung, Bodenbeläge, Reibungsmessung, Oberflächencharakteristik, Rautiefe, Mikrotopografie, Feinsteinzeug, Terrazzo, Nanokompositbeschichtung, Tribologie, Verschleißverhalten, BGR 181, Oberflächenstruktur, Qualitätssicherung, Messverfahren
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie die physikalische Oberflächenbeschaffenheit von Bodenbelägen deren Rutschfestigkeit beeinflusst, besonders wenn diese nass sind.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Der Fokus liegt auf der Korrelation zwischen Rauheitskennwerten und tatsächlicher Rutschhemmung, der Wirksamkeit von Nachbehandlungen sowie der Zuverlässigkeit verschiedener Messgeräte.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, die Eignung der aktuellen, aus dem Maschinenbau stammenden Parameter wie Rz für die Bewertung von Bodenbelägen zu prüfen und Wege für eine praxisgerechtere Bewertung aufzuzeigen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden taktile Abtastungsverfahren, licht- und elektronenmikroskopische Methoden (REM) sowie verschiedene tribologische Gleitreibungsmessungen (GMG, Pendelgleiter, Abrollgleiter, Tensor-SF) kombiniert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil analysiert Messergebnisse, vergleicht unterschiedliche Bodenbeläge, untersucht die Abnutzung von Messkörpern und bewertet Verfahren wie Ätzen, Laserbearbeitung und Beschichtung.
Welche Begriffe charakterisieren diese Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind Rutschhemmung, Tribologie, Mikrotopografie, Oberflächenmodifikation und Validierung von Messverfahren.
Warum ist die Rautiefe Rz (DIN) laut dem Autor oft nicht aussagekräftig?
Der Wert stammt aus dem Maschinenbau für Metallwerkzeuge und berücksichtigt nicht die spezifischen mikrostrukturellen Erfordernisse, die bei Nässe den Gleitwiderstand eines Schuhs auf einem Boden bestimmen.
Welche Rolle spielen "spitze Profilerhebungen" für die Rutschsicherheit?
Die Untersuchung ergab, dass solche Erhebungen, wenn sie gleichmäßig verteilt sind, die Rutschsicherheit deutlich erhöhen, da sie auch bei Nässe stabilere Kontaktpunkte für den Reibkörper bieten.
Warum schneiden laserbehandelte Beläge bei der Rutschhemmung oft schlechter ab als erwartet?
Obwohl die Lasereinwirkung Löcher erzeugt, bleibt bei vielen Proben ein zu hoher Anteil der glatten Originaloberfläche bestehen, was die Wirkung als Verdrängungsraum für Wasser minimiert.
Welches Potenzial schreibt der Autor mobilen Messgeräten zu?
Er sieht in mobilen Systemen eine große Chance für eine schnelle In-situ-Kontrolle, sowohl in der Forschung und Produktion als auch bei der Instandhaltung öffentlicher Gebäude und historischer Bodenbeläge.
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- Dipl.-Ing. Alexander Schnell (Author), L. Goretzki (Author), W .P. Weinhold (Author), 2007, Oberflächencharakteristik von Bodenbelägen und deren Rutschhemmung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/93403
