Schwimmender Estrich

Ein schwimmender Estrich ist eine Estrichplatte, die weder mit der Rohdecke noch mit einer aufgehenden Wand fest verbunden ist. Unter ihr liegt eine Dämmschicht, ringsum trennt sie ein Randdämmstreifen von allem, was senkrecht steht. Sie ist die wirksamste Maßnahme gegen Trittschall, weil sie die Anregung abfängt, bevor sie überhaupt in die Decke gelangt.

Ausführliche Erklärung

Der Aufbau hat eine feste Reihenfolge, und jede Schicht hat genau eine Aufgabe. Auf der Rohdecke liegt, wo nötig, eine Ausgleichs- oder Beschwerungsschicht. Darauf kommt die Dämmschicht — für den Schallschutz eine Trittschalldämmplatte, im Kurzzeichen der DIN 4108-10 eine DES (Dämmung der Decke unter Estrich mit Schallschutzanforderungen; ohne Schallschutzanforderung hieße sie DEO). Darüber liegt eine Trennlage, meist eine Folie, damit der frische Estrich nicht in die Dämmung läuft und sich dort verkrallt. Dann folgt die Estrichplatte und zuletzt der Bodenbelag.

Ringsum steht der Randdämmstreifen. Er sieht nach Zubehör aus und ist das Bauteil, das aus dem Aufbau überhaupt erst einen schwimmenden macht: Er umschließt die Platte vollständig und hält sie von jeder aufgehenden Fläche frei.

Akustisch ist das ein Masse-Feder-System. Die Masse ist die flächenbezogene Masse m' der Estrichplatte, die Feder ist die Dämmschicht, und ihre Nachgiebigkeit wird über die dynamische Steifigkeit s' in MN/m³ beschrieben. Daraus ergibt sich eine Eigenfrequenz, und für sie gilt dasselbe wie bei jeder Entkopplung: Oberhalb arbeitet der Aufbau, in ihrer Nähe verstärkt er sogar, unterhalb tut er nichts. Schwerer Estrich und weiche Dämmschicht senken sie, dünner Estrich und harte Dämmschicht heben sie an.

Was s' bedeutet und welche Werte es gibt

Die dynamische Steifigkeit ist die Größe, an der die Wirkung hängt: Je kleiner s', desto besser die Trittschalldämmung des Aufbaus. Die Produktnormen fassen sie in Klassen, jeweils als Höchstwert in MN/m³ — SD 25 heißt s' ≤ 25 MN/m³, SD 50 heißt s' ≤ 50 MN/m³. Nach DIN 4108-10 sind die Klassen den Dämmstoffarten und ihren Kurzzeichen zugeordnet: Mineralwolle als DES sh erreicht SD 25, expandiertes Polystyrol als DES sh oder sm SD 30; die steiferen Ausführungen (sg) liegen bei SD 50.

Für erhöhte Anforderungen — Beiblatt 2 zu DIN 4109 oder die Schallschutzstufen II und III der VDI 4100 — empfiehlt der Bundesverband Estrich und Belag ausdrücklich nur noch Dämmstoffe mit s' ≤ 10 MN/m³. Das ist deutlich unterhalb dessen, was die Klassen als Regelfall anbieten, und in der Praxis der Punkt, an dem eine bewusste Produktwahl nötig wird statt eines Standardaufbaus.

Die zweite Kenngröße ist die Zusammendrückbarkeit CPi, also wie viele Millimeter die Schicht unter Last nachgibt. Sie begrenzt, wie weich man werden darf: Nach DIN 18560-2 dürfen bei Verkehrslasten bis 3 kN/m² Flächenlast beziehungsweise 2 kN Einzellast nur Dämmstoffe mit einer Zusammendrückbarkeit von höchstens 3 mm eingebaut werden. Weicher wäre akustisch besser und baupraktisch untauglich — der Estrich würde arbeiten und reißen. In diesem Zielkonflikt steckt die eigentliche Auslegung.

Der Randdämmstreifen und warum er übersteht

Der Randstreifen wird immer höher eingebaut, als der fertige Boden hoch wird, und das hat einen einzigen Grund: Er soll erst abgeschnitten werden, wenn der Bodenbelag liegt. Wird er vorher gekappt oder umgelegt, damit die Baustelle aufgeräumter aussieht, findet der Estrich anschließend über die Randfuge doch wieder Kontakt zur Wand — und niemand sieht es danach noch. Denselben Effekt haben Fliesen, Sockelleisten und Türschwellen, die über die Fuge hinweglaufen. Welche Varianten dieses Fehlers auf Baustellen vorkommen, führt der Eintrag zur Schallbrücke im Einzelnen auf.

Diese Fehler sind Schallbrücken und der häufigste Grund, warum ein korrekt geplanter Aufbau nicht liefert. Der Zeitpunkt, an dem sich das noch prüfen lässt, liegt vor dem Belag.

Die Grenze, die auch bei fehlerfreier Ausführung bleibt

Selbst ein sauber gebauter schwimmender Estrich hat einen Weg nach außen, und der läuft über seinen eigenen Rand. Rabold, Châteauvieux-Hellwig und Hessinger haben an einer Decke mit schwimmendem Estrich durch sukzessives Unterdrücken der Übertragungswege nachgewiesen, dass die wichtigste Flankenübertragung über den Estrichrand und den Randdämmstreifen in die obere flankierende Wand läuft — und zwar in einer bauüblichen Situation, für die ausdrücklich sichergestellt war, dass keine Schallbrücken vorlagen. Der Effekt war so deutlich, dass sie ihn als eigenen Übertragungsweg ins Rechenmodell aufnehmen und dafür ein eigenes Maß definieren mussten, die Trittschallminderung über den Estrichrand.

Der Randstreifen dämmt also, aber er trennt nicht vollständig. Das liegt an der Bauform und an keinem Produkt: Eine Platte, die ringsum an etwas anliegt, koppelt dort auch — nur eben weich. Mehr dazu bei der Flankenübertragung.

Estrichdröhnen: die Resonanz, die man unten hört

Für die Eigenfrequenz des Aufbaus gibt es einen eigenen Namen, sobald sie sich bemerkbar macht. Der Bauakustiker C. Burkhart vom Akustikbüro Schwartzenberger und Burkhart hat das Phänomen auf den Jahrestagungen für Akustik 2002 und 2003 vorgestellt: Bewohner von Mehrfamilienhäusern beklagen ein starkes Dröhnen, wenn jemand über den schwimmenden Estrich darüber geht — unabhängig vom Bodenbelag, unabhängig von der Übertragungsrichtung und oft sogar innerhalb der eigenen Wohnung.

Der bemerkenswerte Teil ist der Messbefund dazu. Bei diesen Bauten wird die Anforderung der DIN 4109 eingehalten und häufig deutlich unterschritten — gemessen werden Norm-Trittschallpegel von 40 bis 48 dB gegenüber der Anforderung von 53 dB. Der Boden ist also nach der Regel besonders gut, und die Bewohner fühlen sich trotzdem massiv gestört. Die Erklärung liegt im Frequenzbereich: Die störenden Anteile liegen unter 100 Hz, und der bauakustische Messbereich beginnt darüber. Was den Ärger verursacht, kommt im Kennwert gar nicht vor.

Physikalisch ist das die Eigenfrequenz aus Estrichplatte und Dämmschicht. Für die heute üblichen dynamischen Steifigkeiten von 5 bis 40 MN/m³ und Estrichdicken von 40 bis 75 mm liegt sie zwischen 30 und 125 Hz; bei ihr dämmt der Aufbau nicht, und je nach Verlustfaktor verstärkt er sogar. Rechnerisch müsste damit jeder Fußbodenaufbau dröhnen — tatsächlich tun es längst nicht alle, und deshalb wirkt an dieser Stelle mehr mit als die Resonanz allein. Als Kandidaten geprüft wurden ein zu geringer Verlustfaktor der Dämmschicht, eine geschüsselte Estrichplatte, angeregte Raummoden im Empfangsraum, Eigenmoden der Geschossdecke, Eigenmoden der Estrichplatte und die sehr hohe Gleichmäßigkeit heutiger Baustoffe, die scharfe Resonanzen begünstigt. Zwei davon hat Burkhart an eigenen Messungen geschwächt: Das Dröhnen tritt bei Polystyrol wie bei Mineralwolle auf, weshalb der Verlustfaktor allein es kaum erklärt; und das Schüsseln scheidet als alleinige Ursache aus, weil es sich nach zwei bis vier Jahren zurückbildet, während die Estriche weiterdröhnen.

Wer es bewerten will, braucht einen anderen Kennwert. Der Beurteilungspegel Lr nach DIN 45680 stimmt mit dem subjektiven Eindruck gut überein — ab Werten von 35 bis 40 dB ist Dröhnen feststellbar —, ist in der Bauakustik aber unüblich und steht am Messgerät meist nicht zur Verfügung. Praktikabel ist stattdessen der Spektrum-Anpassungswert C_I für den Bereich von 50 bis 2500 Hz, addiert zum bewerteten Norm-Trittschallpegel. Burkhart gibt dafür ausdrücklich nur eine Hilfestellung an und legt bewusst keine Anforderung fest; gemessen wird sie an dem L'n,w, das die Decke erfüllen muss:

Die Beschwerden setzen dabei etwa dort ein, wo der Terzpegel bei 63 und 80 Hz die Hörschwelle um rund 30 dB überschreitet.

Für ein Heimkino kehrt sich die Blickrichtung um. In der bauakustischen Literatur ist das Dröhnen ein Trittschallproblem: Jemand geht, unten brummt es. Im Kino sitzen die Leute, und die Anregung kommt aus den Subwoofern — dieselbe Resonanz, dieselbe Übertragung nach unten, nur mit einer Quelle, die deutlich mehr Energie in genau diesem Bereich hat und sie zwei Stunden am Stück abgibt. Die Gegenmaßnahmen, die Burkhart erwägt, zeigen zugleich, wie unbefriedigend die Lage ist: die Resonanz auf 30 bis 40 Hz drücken, das Schwingsystem absichtlich schlechter machen, damit die Resonanz breiter und flacher wird, den Aufbau bewusst uneinheitlich ausführen, die Estrichplatte unsymmetrisch auftrennen — und, als ausdrücklich erwogene Möglichkeit, gezielt Schallbrücken einbringen. Ein zitierter Vorschlag, die Platte auf 120 bis 150 mm zu verstärken und s' unter 15 MN/m³ zu drücken, geht in die richtige Richtung und scheitert an Aufbauhöhe und Flächenlast.

Häufiges Missverständnis

„Wir machen einen schwimmenden Estrich, dann ist der Subwoofer erledigt." Das ist die Erwartung, die im Heimkino am zuverlässigsten enttäuscht wird, und sie beruht auf einer richtigen Beobachtung im falschen Frequenzbereich. Gegen Schritte funktioniert der Aufbau hervorragend, weil ein Tritt seine Energie überwiegend oberhalb der Eigenfrequenz des Systems hat. Ein Subwoofer arbeitet darunter. Für tiefe Frequenzen ist der Estrich mitsamt seiner Dämmschicht schlicht kein Hindernis — die ganze Platte bewegt sich mit, statt gegen die Feder zu arbeiten. Und in der Nähe der Eigenfrequenz überträgt der Aufbau sogar mehr als eine starre Verbindung.

Die Konsequenz ist unbequem, aber eindeutig: Der Bassanteil eines Kinos wird nicht über den Bodenaufbau gelöst, sondern über die Entkopplung der Quellen selbst, über Masse an den richtigen Stellen und im Ernstfall über einen Raum-im-Raum-Aufbau. Ein schwimmender Estrich gehört trotzdem dazu — er ist nur nicht die Antwort auf diese Frage.

„Je weicher die Dämmung, desto besser." Nur bis zur Grenze der Belastbarkeit. Eine zu weiche oder zu stark zusammendrückbare Schicht lässt den Estrich unter Punktlasten arbeiten; er bekommt Risse, und an einer gerissenen Platte hilft keine Rechnung mehr. Deshalb koppeln die Produktnormen die Zusammendrückbarkeit an die Nutzlast, und deshalb ist die richtige Dämmschicht nicht die weichste, sondern die weichste, die die Last noch trägt.

„Estrich ist Estrich." Die Bauart entscheidet über alles. Ein Verbundestrich ist fest mit der Rohdecke verbunden und akustisch wirkungslos für den Trittschall; ein Estrich auf Trennlage liegt nur auf einer Folie und hat keine Feder. Nur der Estrich auf Dämmschicht ist der schwimmende. Die drei sehen nach dem Verlegen gleich aus.

Nicht zu verwechseln mit

• Trittschall: Der Übertragungsweg mit seinem Prüfverfahren und dem Kennwert L'n,w. Dort steht, was gemessen wird — hier, wie gebaut wird.
• Verbundestrich: Fest mit der Rohdecke verbunden. Keine Trennung, keine Feder, keine Trittschallwirkung.
• Estrich auf Trennlage: Nur eine Folie zwischen Estrich und Decke. Sie verhindert die Haftung, wirkt aber nicht als Feder.
• Doppel- oder Hohlraumboden: Ein Installationsboden auf Stützen. Andere Bauaufgabe, andere Akustik — der Hohlraum kann sogar zum Übertragungsweg werden.
• Entkopplung eines einzelnen Geräts: Ein Subwoofer oder ein Podest auf Federelementen. Dasselbe Prinzip, aber punktuell und mit ganz anderer Auslegung — siehe Entkopplung.

In der Planung

Ein Heimkino im Obergeschoss, darunter das Schlafzimmer. Der Estrich muss ohnehin neu, und die Frage ist, welcher Dämmstoff darunter kommt. Der Bodenleger schlägt die übliche Trittschalldämmung vor.

Zuerst gehört auseinandergehalten, wogegen dieser Boden eigentlich arbeiten soll. Schritte im Kino sind das kleinere Problem — dort wird gesessen. Was nach unten geht, ist der Bass aus vier Subwoofern, und das ist ein anderer Frequenzbereich mit einer anderen Antwort. Wer diese beiden Aufgaben nicht trennt, kauft eine gute Dämmschicht gegen ein Geräusch, das gar nicht auftritt.

Für die Bauart heißt das: Der schwimmende Estrich kommt trotzdem, weil er den Trittschall mit erledigt und weil er die Basis für alles Weitere ist. Ausgelegt wird er aber so tief wie baupraktisch möglich — schwere Platte, Dämmschicht mit kleinem s' innerhalb der zulässigen Zusammendrückbarkeit —, und der Rand bekommt dieselbe Aufmerksamkeit wie die Fläche. Die Bassquellen bekommen zusätzlich ihre eigene Lagerung, weil der Boden für sie nichts tut.

Die Produktwahl ist danach eine Rechenaufgabe zwischen s' und Nutzlast, und sie steht am Ende. Was davor entschieden wurde — ob überhaupt getrennt wird und wie sauber der Rand geführt ist —, bewegt das Ergebnis um ein Vielfaches mehr.

Verknüpfte Inhalte

Der Kennwert und das Prüfverfahren stehen beim Trittschall, das zugrunde liegende Prinzip bei der Entkopplung. Warum die Feder unter Last steifer ist als im Datenblatt der statischen Prüfung, erklärt die dynamische Steifigkeit; die Masse der Platte ist die flächenbezogene Masse. Die Fehler am Rand sind Schallbrücken, der Weg, der auch ohne Fehler bleibt, ist die Flankenübertragung. Das Pendant an der Wand ist die Vorsatzschale, und wie sich die Eigenfrequenz einer elastischen Lagerung rechnen lässt, steht auf der Formelseite zu Eigenfrequenz und Einfügedämmung elastischer Lagerung. Die Rechnung für den Bodenaufbau selbst — aus s' und m', mit allen kursierenden Vorfaktoren und ihren Bedingungen — steht bei der Resonanzfrequenz zweischaliger Aufbauten; dass der Gewinn oberhalb der Resonanz nicht unbegrenzt weiterwächst, führt die Knickfrequenz aus.

Quellen

Die Kurzzeichen, die Klassen der dynamischen Steifigkeit und der Zusammendrückbarkeit, die Empfehlung s' ≤ 10 MN/m³ bei erhöhten Anforderungen und die Regel aus DIN 18560-2 zur zulässigen Zusammendrückbarkeit stammen aus der Technischen Information 01/2011 des Bundesverbands Estrich und Belag, die für diese Seite im Volltext eingesehen wurde. Der Nachweis, dass der Estrichrand zum wichtigsten Flankenweg wird, stammt aus dem DAGA-Beitrag von Rabold, Châteauvieux-Hellwig und Hessinger, ebenfalls im Volltext gelesen. Der Abschnitt zum Estrichdröhnen stützt sich auf die beiden Tagungsbeiträge von C. Burkhart aus den Jahren 2002 und 2003, die für diese Seite ebenfalls im Volltext eingesehen wurden. Die Werte zur Beurteilung sind an vier typischen Spektren des Norm-Trittschallpegels durchgerechnet; das Simulationsmodell dahinter hat Burkhart zuvor an rund zwanzig bauakustischen Messungen abgeglichen, darunter Aufbauten mit und ohne Dröhnen.