Alterungsverhalten und Bauphysik von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) (AMz-Bericht 5/1998)

1. Einleitung

Die ersten WDVS im Bausektor wurden zu Beginn der 60er-Jahre ausgeführt. Ihr großflächiger Einsatz begann mit der Ölkrise in den Jahren 1973/1974. Zu dieser Zeit wurden Styropor-Hartschaumplatten mit Dämmstärken zwischen 20 und 50 mm eingesetzt. Die Dämmstoffplatten wurden auf dem Untergrund verklebt und mit Kunstharzputzen wettergeschützt. Von die sem WDVS aus den Anfangsjahren waren schon nach im Schnitt 3 Jahren Standzeit nur zwei Drittel aller Systeme ohne jegliche Mängel [1]. Nach im Mittel 8 weiteren Jahren wurden die zuvor begutachteten Systeme im Jahr 1983 ein weiteres Mal untersucht [2]. Es stellte sich heraus, daß nach einer durchschnittlichen Standzeit von 11 Jahren noch 49 % der untersuchten Systeme gänzlich ohne Mängel waren. Eine neuere Untersuchung aus den Jahren 1994/1995 in der 21 Gebäude mit WDVS untersucht wurden [3], lag das Durch schnittsalter der Systeme bei 22 Jahren. Hierzu zeigte sich, daß lediglich 22 % ohne Mängel, 28 % mit geringen Mängel und 50 % aller Systeme mit größeren Mängel behaftet waren.

Die Auswertung weiterer wissenschaftlicher Untersuchungen zeigt Tendenzen, die hinsichtlich der Mängelhäufigkeit zwischen den zuvor genannten Ergebnissen [3, 4, 5, 6, 7] liegen und auf eine entsprechende Reparaturanfälligkeit schließen lassen. Eine Übersicht hierzu gibt Tabelle 1. Die ausführlichen Ergebnisse sind in der Studie von Prof. Dr.Ing. Menkhoff nachzulesen, die die Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel beauftragt hat.

Übersicht der Beurteilungen
Gutachten
Nr.
Herstellungs
zeitraum
Untersuchungs
zeitraum
Alter   Beurteilung Mängel in %
von bis
Jahre
meistens
Jahre
Anzahl
WDVS
1
ohne
2
geringe
3
größere
1 1959 - 1974 1974 - 1976 1 - 16 3 93 66 31 3
2 1959 - 1974 1983 9 - 24 11 82 49 35 16
3 1980 - 1988 1989 1 - 9 5 26 61 27 12
4 1975 1990 15 15 3 - (33) (67)
5 1963 - 1981 1994 - 1995 14 - 31 22 18 22 28 50

2. Renovierungszyklen

Außenwände mit WDVS unterliegen wäh rend ihrer Lebensdauer bestimmten Renovierungszyklen. Diese werden nach [8] wie folgt angegeben:

3. Typische Schadensbilder

Am häufigsten vertreten sind Putzrisse insbesondere an Bauteilanschlüssen wie am Fenster, Brüstungen, Rolladenkästen etc. Diese Risse stellen sich schon sehr frühzeitig nach Fertigstellung des WDVS ein, werden aber in der Anfangsphase häufig nicht wahrgenommen. Erst mit der Zeit bilden sich in den Rissen durch den Eintrag von Schmutzwasser dunkle Verfärbungen, die dann den eigentlichen Riß erst sichtbar machen. Vor allem an Südfassaden aber auch an Westseiten sind diese Schäden vorzufinden. Ursache hierfür sind die starken Temperaturänderungen durch die Sonneneinstrahlung. Von kleinen Rissen kann kaum eine Gefährdung der Systemdauerhaftigkeit ausgehen, größere ermöglichen insbesondere in Westlagen ein Eindringen von Regenwasser und somit eine Funktionsbeeinträchtigung des gesamten Systems.

Neben den Risseschäden sind im Erdgeschoßbereich häufig Oberflächenbeschädigungen durch mechanische Beanspruchung festzustellen. Insbesondere in Geschoßbauten mit direkt an der Fassade verlaufenden Verkehrsflächen sind diese zu beobachten (Abstellen von Fahrrädern, PKW-Anstoß, Einkaufswagen, etc.). Sie lassen sich auch trotz Einlage von sog. Panzergeweben nicht gänzlich ausschließen.

Systembedingte Schwachpunkte, die immer wieder zu beobachten sind und unabhängig vom verwendeten Dämm-Material auftreten sind sich abzeichnende Dämmplatten, Putzrisse über Dämmplattenfugen, Putzaufwölbungen und Farbaufwölbungen.

Bei großflächigen Applikationen ohne Unterbrechungen durch Bauwerksöffnungen z. B. an Giebelwänden sind häufig deutliche Putzunebenheiten oder Gewebeüberlappungen besonders bei Schlaglicht erkennbar. Hierbei handelt es sich allerdings dann nur um optische Mängel.

4. Arbeitsaufwand und Kosten der Mängelbeseitigung

Die bislang bekannten Untersuchungen lassen keine gesicherten Rückschlüsse auf den Arbeitsaufwand und die zu erwartenden Renovierungskosten zu. Man kann allerdings davon ausgehen, daß eine partielle Mängelbeseitigung in den meisten Fällen nicht möglich ist. Aus optischen Gründen wird man immer die gesamte Fassadenfläche oder zumindest große Abschnitte überarbeiten müssen. Das führt dazu, daß neben der Ausbesserung schadhafter Stellen eines WDVS zumindest eine Fassadenreinigung und ein anschließender Neuanstrich notwendig werden. Darüber hinaus wird aus einigen Gutachten ablesbar, daß schon wenige Jahre nach Instandsetzungsmaßnahmen ähnliche oder gleiche Mängel erneut auftreten. Dies läßt den Schluß zu, daß bestimmte WDVS mit systemimmanenten Fehlern behaftet sein können und deren Dauerhaftigkeit und damit die Wirtschaftlichkeit derartiger Systeme stark sinkt.

5. Brandschutz

WDVS auf Basis von Polystyrol-Hartschaumplatten sind im eingebauten Zustand als schwer entflammbar gemäß Baustoffklasse DIN 4102-B1 einzustufen. In Verbindung mit der Außenwand erfolgt daraus eine Einstufung in eine Feuerwiderstandsklasse wie für die unverputzte Wand. WDVS auf mineralischer Basis mit Dämmplatten aus Mineralwolle und mineralischen Oberputzen werden in die Baustoffklasse A2 als nichtbrennbare Baustoffe mit organischen Bestandteilen (Kleber, Bindemittel) eingestuft. Hier darf das WDVS wie eine Putzschicht angesetzt werden. Brandwände dürfen nach den Landesbauordnungen aus nichtbrennbaren Materialien der Baustoffklasse A hergestellt werden, daher dürfen ebenfalls nur nichtbrennbare Dämmstoffe zum Einsatz kommen. Weitere Informationen enthält [9].

6. Wärmeschutz

WDVS heutiger Bauart sind bauaufsichtlich zugelassen. In der Regel beschränkt sich die maximale Dämmstoffdicke auf 120 mm. Bei Verwendung von nicht thermisch entkoppelten Dübeln, die allerdings kaum noch Verbreitung finden, ist eine Abminderung des rechnerischen Wärmedurchgangskoeffizienten von bis zu 30 % möglich. Weiteste Verbreitung finden Polystyrol-Hartschaumplatten in Verbindung mit kunstharz-vergüteten Oberputzen, deren Wärmeleitfähigkeit 0,04 W/mK beträgt. Nichtbrennbare Mineralfaserplatten werden mit der gleichen Wärmeleitfähigkeitsgruppe angeboten. Bei Verwendung von Mineralfaser-Lamellenplatten, bei denen die Fasern senkrecht zur Wandebene angeordnet sind und die eine hohe Scherfestigkeit aufweisen, liegt die Wärmeleitfähigkeit bei 0,045 W/mK.

7. Feuchteschutz

Systeme mit Außenputzen auf Kunstharzbasis weisen recht hohe wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken (SD-Werte) auf.

Diese für feuchteschutztechnische Berechnungen wichtigen Angaben sind den bauaufsichtlichen Zulassungen zu entnehmen und dort für verschiedene Materialkombinationen angegeben.

Bei ungünstiger Schichtenfolge kann es zu einem nicht unerheblichen Tauwasserausfall in der Dämmschicht kommen (s. Grafik). Allerdings haben Nachberechnungen nach DIN 4109-5 gezeigt, daß dieses in der Konstruktion anfallende Tauwasser während der Verdunstungsperiode restlos verdunstet und somit deren Funktionsfähigkeit gewährleistet ist. Dies gilt immer für den Fall, daß kein Regenwasser durch Anschlußfugen oder schadhafte Außenputze eindringen kann.

8. Schallschutz

Hinsichtlich des Direktschalldämm-Maßes von Außenwänden mit WDVS ergeben sich gegenüber einer Berechnung nach DIN 4109 grundsätzlich Abweichungen. So sind insbesondere WDVS mit Kunstharzputzen mit einem Korrekturwert von bis zu - 5 dB behaftet. Lediglich Außenwände mit WDVS mit dicken mineralischen Außenputzen können bewertete Schalldämm-Maße erreichen die bis zu 4 dB über denen nach DIN 4109 liegen. Allerdings trifft diese zahlenmäßige Veränderung der Schalldämm-Maße sowohl in positiver als auch negativer Richtung nicht unbedingt die Realität. Da die Resonanzfrequenzen der WDVS zu niedrigen Frequenzen hin verschoben werden, ergibt sich im Bereich tiefer Frequenzen damit eine Verschlechterung der Schalldämmung. Dies ist allerdings vor dem Hintergrund des maßgeblichen Verkehrslärms besonders problematisch, da hier in der Regel recht hohe und störende Pegel vorliegen.

Somit kann sogar eine zahlenmäßige Verbesserung des Direktdämm-Maßes zu einer objektiven Verschlechterung des empfundenen Schalldämm-Maßes führen. Dies begründet sich aus der Bewertungskurve zur Einzahlangabe, die lediglich niedrige und mittlere Frequenzen im gut hörbaren Bereich bewertet und die tiefen Frequenzen z. B. des Verkehrslärms wenig. Dies hier aufgetretene Phänomen wird in naher Zukunft erheblich die schallschutztechnische Qualität zusatzgedämmter Außenkonstruktionen in bezug auf den Lärmschutz bestimmen.

9. Literatur

[1] Künzel, H. und Mayer, E.: Überprüfung von Außendämmsystemen mit Styropor-Hartschaumplatten. DBZ 6 (1976), S. 477, 1.1 und 1.2

[2] Künzel, H. und Mayer, E.: Alterungsverhalten von WDVS mit Kunstharzputzen. Schriftenreihe "Bau- und Wohnforschung" des Bundesministers für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau. F 1933.

[3] Künzel, H. und Leonhardt, H.: WDVS mit mineralischen Dämmschichten und Putzsystemen. IBP-Mitteilungen 192, 17 (1990). Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart.

[4] Künzel, H. und Leonhardt, H.: Praxisbewährung von mineralischen WDVS. Die Mappe 111 (1991) H. z, S. 20 - 22

[5] Künzel, H.: WDVS mit Mineralfaserdämmplatten. Wksb-Zeitschrift für Wärme-, Kälte-, Schall-, Brandschutz 32 (1992) H. 30, S. 1 - 4.

[6] Zapke, W. und Blomensaht, F.: Bewährung der Thermabauten. F 723. IfB, Institut für Bauforschung e. V., Hannover.

[7] Gerken, D.: WDVS im Wohnungsbau - Bestandsanalyse zur längerfristigen Lebensdauer und Kostendämpfung. IfB, Institut für Bauforschung e. V., Hannover. IRB-Verlag 1996, Forschungsbericht Nr. F 2304

[8] Künzel, H.: Funktionssicherheit und Lebensdauer wärmedämmender Maßnahmen. VDI-Berichte 356 (1980), S. 63 - 66

[9] Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel e. V.: Brandschutztechnische Eigenschaften von Ziegelmauerwerk mit Zusatzdämmung. AMz-Bericht 7/1997, Bonn.

Gi Gdj AMz, Mai 1998

 

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