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Prüfung der Rutschhemmung von Bodenbelägen

Messverfahren und zentrale Ergebnisse der Forschung

Die Forschung hat zum Ziel, aus dem menschlichen Gang geeignete Kennwerte zu extrahieren. So können Bodenbeläge auf ihre Rutschhemmung überprüft und das Empfinden des Menschen, wann ein Boden "rutschig" ist, nachvollzogen werden.

Die wichtigsten Erkenntnisse aus den Forschungsvorhaben der BAuA sind in der Sonderschrift S 84 "Beurteilung der Rutschsicherheit von Fußböden" zusammengefasst.
Zentrales Ergebnis ist die Existenz zweier unterschiedlicher Gangtypen. Sie unterscheiden sich signifikant in der horizontalen Aufsetzgeschwindigkeit des Fußes in der für den Ausrutschvorgang wichtigen Phase des Auftretens.

Das Bild zeigt den Gangtyp A mit niedriger Aufsetzgeschwindigkeit (v = 0,1 … 0,3 m/s, 73 % aller Versuchspersonen) und den Gangtyp B mit hoher Aufsetzgeschwindigkeit (v = 0,7 … 0,9 m/s, 27 % aller Versuchspersonen).

Graphik der menschlichen Gangtypen (Gangtyp A und Gangtyp B)

Diese ermittelten Aufsetzgeschwindigkeiten, sowie die möglichen unterschiedlichen Ganggeschwindigkeiten des Menschen (Gehen, schnelles Laufen) sind wichtige Kriterien, die bei der Entwicklung von Prüfverfahren für die Rutschhemmung von Bodenbelägen berücksichtigt werden müssen.
Standardisiertes Labor-Prüfverfahren

Um Bodenbeläge hinsichtlich ihrer rutschhemmenden Eigenschaften zu klassifizieren, gibt es ein standardisiertes Labor-Prüfverfahren: Das Begehungsverfahren "Schiefe Ebene" nach DIN 51130 bzw. ASR A1.5/1,2.
Für die Prüfung der Rutschhemmung vor Ort werden unterschiedliche mobile Messverfahren angewendet, die nach ihrer Messgeschwindigkeit unterschieden werden:

  • Reibwertmessgeräte mit geringer Prüfgeschwindigkeit (FSC 2000, GMG 200 u.a.)
  • Reibwertmessgeräte mit hoher Prüfgeschwindigkeit (Pendelgleiter SRT, Abrollgleiter u.a.)

Ergebnis des Begehungsverfahrens "Schiefe Ebene" ist die Ermittlung eines Rutschsicherheitswertes R und die Einstufung in eine R-Klasse. Für zu verlegende Beläge sind in der ASR A1.5/1,2 bestimmte R-Klassen in Abhängigkeit vom Einsatzgebiet vorgeschrieben. Mobile Messverfahren messen den Reibwert direkt oder indirekt. Es ist jedoch nicht möglich, aus dem gemessenen Reibwert unmittelbar auf die R-Klasse zu schließen. Der umgekehrte Fall funktioniert ebenfalls nicht.

Für mit geringer Messgeschwindigkeit ermittelte Reibwerte (z. B. mit GMG 200) gilt folgende Einschätzung:

ReibwertBewertung
μ < 0,30 unsicher, Stürze mit hoher Wahrscheinlichkeit
μ = 0,30 … 0,45 bedingt sicher; Stürze möglich unter bestimmten Bedingungen
(ungünstiges Sohlenmaterial, Ausgleitmittel, schnelle Bewegung, Richtungsänderung, …)
μ > 0,45 sicher, Stürze unwahrscheinlich


Die angeführten Prüfverfahren werden auf mit Schuhen begangene Bodenbeläge angewendet.
Für die hier im Weiteren nicht besprochene Prüfung von Bodenbelägen für Barfußbereiche gelten die Normen DIN 51097 sowie das Merkblatt "Bodenbeläge für nassbelastete Barfußbereiche - GUV-I 8527".

Weitere Informationen zum Begehungsverfahren "Schiefe Ebene"

Wie eingangs erwähnt, ist das Begehungsverfahren auf der Schiefen Ebene nach DIN 51130 bzw. DIN 51097 (für Barfußbereiche) ein seit Jahren erprobtes Verfahren.
Die Prüfung erfolgt im Sinne einer Baumusterprüfung. Die Prüfergebnisse werden bei der Auswahl und Gestaltung von Fußböden auf der Grundlage tätigkeitsbezogener Anforderungen an die Rutschhemmung von Bodenbelägen in Arbeitsräumen und -bereichen mit Rutschgefahr (ASR A1.5/1,2) berücksichtigt.

Das Grundprinzip der Prüfung: Beim Abwärtsgang auf der Schiefen Ebene gilt es, den Neigungswinkel zu finden, bei dem die Prüfperson unsicher wird und anfängt auszurutschen. Dazu wird während des "Gehens am Ort" durch die Prüfperson der Neigungswinkel der mit dem zu prüfenden Belag belegten Trittbahn in kleinen Schritten bis zum unsicheren Zustand erhöht. Das wird sukzessive gesteigert, bis die Prüfperson ausrutscht. Ist dies geschehen, ist der sogenannte Akzeptanzwinkel α (physikalisch Reibungswinkel ρ) definiert. Er ist jener Winkel, bei dem die Prüfperson zu rutschen beginnt, d.h., bei dem die für ein sicheres Gehen notwendige Haftreibung in die Gleitreibung übergeht. Der Akzeptanzwinkel α ist ein Maß für die Rutschhemmung des Fußbodens.

Der Akzeptanzwinkel ist soweit wie möglich in der Nähe der Haftreibung zu erfassen. Dieser Punkt ist in einem geringen Verstellbereich so weit wie möglich einzugrenzen. Das geschieht durch Annäherung von zu großem und zu kleinem Neigungswinkel.

Die Prüfung wird mit einem definierten Prüfschuh im trockenen Zustand oder mit Prüföl (für den Barfußbereich Wasser) als Gleitmittel durchgeführt. Subjektive Einflüsse auf den Akzeptanzwinkel werden durch ein Kalibrierverfahren eingegrenzt. Der gesamte Bereich des Neigungswinkels wird in bestimmte Winkelbereiche eingeteilt. Aus diesen Winkelbereichen heraus erfolgt die Klassifizierung des geprüften Belages in bestimmte Bewertungsgruppen der Rutschgefahr (R-Gruppen).

Diese Prüfung eignet sich besonders gut, weil der menschliche Gang berücksichtigt wird. Sie wird aber nur im Labor und nicht vor Ort vollzogen und hauptsächlich zur Bewertung und Klassifizierung neuer Beläge eingesetzt. Nachteilig ist die mehrheitlich untypische Prüfung mit Öl statt des bei Rutschunfällen am häufigsten vorhandenen Gleitmittels Wasser.
Zuordnung der Akzeptanzwinkel zu den Bewertungsgruppen der Rutschhemmung nach ASR A1.5/1,2

AkzeptanzwinkelBewertungsgruppe
von 6° bis 10°R9
mehr als 10° bis 19°R10
mehr als 19° bis 27°R11
mehr als 27° bis 35°R12
mehr als 35°R13


Das nachfolgende Bild zeigt den Versuchsaufbau der Schiefen Ebene im Labor:

Foto: Versuchsaufbau der Schiefen Ebene im Labor

Reibwertmessgeräte mit geringer Prüfgeschwindigkeit

Alle bekannten Messgeräte beruhen auf folgendem Prinzip: Ein oder mehrere Gleiter werden manuell oder maschinell mit geringer Geschwindigkeit über den zu prüfenden horizontalen Belag gezogen. Die dabei entstehende Reibungskraft wird gemessen und aus dem Verhältnis von Reibungs- zu Andruckkraft der Reibwert μ bestimmt.

Die Gleiter bestehen für die Messung auf trockenem Belag aus definiertem Leder (RAL-Leder), für die Messung auf feuchtem Belag aus Gummi (SBR-Gummi).
Anforderungen an Reibwertmessgeräte und die Durchführung der Messung sind festgelegt. Und zwar in der DIN 51131 "Prüfung von Bodenbelägen - Bestimmung der rutschhemmenden Eigenschaft - Verfahren zur Messung des Gleitreibungskoeffizienten".

Tribometer

Die ersten Messgeräte wurden mit der Hand gezogen und die Reibkraft an einem Zeigerinstrument abgelesen. Eines der ersten motorisierten Messgeräte ist das Tribometer FSC 2000 Print und Digital. Es ist jedoch seit August 2008 nicht mehr regelkonform.

Foto: Reibwertmessgerät Tribometer FSC 2000 Digital

Dieses Gerät verfügt über einen internen Antrieb, der die Messgeschwindigkeit von 0,2 m/s konstant hält. Das Messergebnis Reibkraft wird auf einem Papierstreifen aufgezeichnet, daraus kann durch manuelle Mittelung ein Reibwert abgelesen werden.

Die Nachteile dieses Gerätes bestehen in

  • der fehlenden Mittelwertbildung über mehrere Messungen,
  • der Tatsache, dass nur ein Gleiter vorhanden ist und damit lokale Rauhigkeiten (Löcher, Erhebungen) das Ergebnis unzulässig verfälschen.

Dieses weit verbreitete Gerät und seine Vorgängerversionen entsprechen nicht den Forderungen der DIN 51131. Denn sie verfügen nur über einen und nicht über die geforderten mehreren Gleiter. Ein überarbeitetes und nach Herstelleraussagen regelkonformes Gerät ist in Vorbereitung.

Gleitmessgerät GMG

Den Forderungen der DIN 51131 entspricht zurzeit nur das Gleitmessgerät GMG 200 bzw. 100. Gegenüber der Vorgängerversion GMG 100 wurde das dort vorhandene Zugseil durch ein stabiles und sicher arbeitendes Zugband ersetzt.

Foto: Gleitmessgerät GMG 200

Dieses Gerät verfügt über

  • eine Bodenplatte mit drei Gleitern,
  • einen integrierten Antrieb für eine Messgeschwindigkeit von 0,2 m/s,
  • eine integrierte Auswerteelektronik mit Speichermöglichkeit.

Als Messergebnis erhält man unmittelbar den Reibwert als Mittelwert der Messungen. Zudem überprüft das Gerät, ob die geforderte Länge der Messstrecke erreicht wurde. Über ein Interface können die Messwerte direkt auf Rechner übertragen und dort ausgewertet werden.

Weitere Informationen