Bitumen-Dichtungsbahn

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1 Bitumen-Dichtungsbahn Allgemeine Informationen: Bitumen-Dichtungsbahnen bestehen aus einem mit Bitumen getränkten Trägermaterial, das beidseitig mit einer zusätzlichen Bitumendeckschicht versehen ist und in der Regel eine mineralische Bestreuung enthält (Talk, Sand). Die Trägereinlagen aus Polyestervlies, Jutegewebe, Glasgewebe oder Glasvlies bestimmen das mechanische Verhalten wie Festigkeit, Dehnfähigkeit und Reißfestigkeit. Die Deckschichten bestehen aus ( Bitumen) und bestimmen die Wasserdichtigkeit, das Temperaturverhalten, die Witterungs- sowie die Alterungsbeständigkeit. Gemäss Schätzungen sind etwa 70 % der Flachdächer in Europa mit bituminösen Dichtungsbahnen abgedeckt. Der Rest besteht aus Kunststoff-Abdichtungen. Technische Regeln: DIN Bauwerksabdichtungen DIN Dachabdichtungen; Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze Klassifikationen: Bauregelliste A Teil 1/10 Bauprodukte für die Bauwerksabdichtung und Dachabdichtung ÜH/P Normbezeichnungen Bitumenschweißbahnen DIN Bitumendachdichtungsbahnen DIN Bitumendampfsperrschweißbahnen DIN Bitumendampfsperrbahnen DIN Kurzzeichen PV 200 S5 G 200 S5 G 200 S4 V 60 S4 PV 200 DD G 200 DD V 13 Al+G 200 S4/S5 Al + V 60 S4 Al Al + V 60 Dimensionen Bitumenmasse 5 mm 5 mm 4 mm 4 mm 2 kg/m² 1.6/2.0 kg/m² 1.3/1.5 kg/m² 5 mm/4 mm 4 mm Träger Polyestervlies 200 g/m² Glasgewebe 200 g/m² Glasgewebe 200 g/m² Glasvlies 60 g/m² Polyestervlies 200 g/m² Glasgewebe 200 g/m² Glasvlies 60 g/m² Alu + Glasgewebe 200 g/m² Alu + Glasvlies 60 g/m² Alu Alu + Glasvlies 60 g/m² Technische Daten (Auswahl): In der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten Eigenschaften ausgewählter Bitumendichtungsbahnen aufgeführt und einer typischen Polymerbitumen-Dichtungsbahn gegenübergestellt. Die Wärmestandfestigkeit, Kälteflexibilität und Alterungsbeständigkeit von normalen Bitumen-Dichtungsbahnen ist gegenüber den Polymerbitumen-Dichtungsbahnen deutlich reduziert V 60 S4 G 100 DD R 320 Polymerbitumen- Dichtungsbahn 1) ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 1/8

2 Gewicht 4.7 kg/m² 3.5 kg/m² 1.5 kg/m² 5.2 kg/m² Reißkraft längs 250 N/50mm 500/50mm 150 N/50mm >500 N/50mm Reißkraft quer 220 N/50mm 500/50mm 100N/50mm >500 N/50mm Reißdehnung 2 % 3 % 1.5 % > 30 % Erweichungspunkt 100 C 100 C 100 C 124 C Dampfdiffusion µd 300 m 220 m 200 m 1 ) Als Beispiel wurde hier ein PYP-PV 140 S4 gewählt Wichtige Anwendungsbereiche im Bauwesen: Der Hauptanwendungsbereich der Bitumen-Dichtungsbahnen ist die Bauwerksabdichtung gegen drückendes Wasser in Unterterrainabdichtungen, die dem Temperaturwechsel ausgesetzt sind. Bitumendichtungsbahnen mit einer Aluminiumeinlage werden als Dampfsperre verwendet. Bei dieser Anwendung liegen die Bahnen in der Regel witterungsgeschützt unter der Wärmedämmung, wodurch das Temperatur- und Witterungsverhalten weniger ausschlaggebend ist. Anwendungsbereiche von Bitumen-Dichtungsbahnen als Flachdachabdichtungssystem: Nutzung: Kältebiegung < - 10 C Wärmestandfestigkeit > 60 C > 60 C > 80 C Unterkonstruktion: Massiv ohne Wärmedämmung Massiv vorfabriziert ohne Wärmedämmung Holz oder Spanplatten Massiv mit Wärmedämmung Profilblech mit Wärmedämmung Vorfabrizierte Wärmedämmelemente Nackt, mit leichter Schutzschicht Nicht begehbar mit Beschwerung aber ideal 1) aber ideal 2) aber ideal aber ideal 2) aber ideal 2) aber ideal 2) Begehbar Befahrbar Erdüberschüttet ideal 1) ideal 2) ideal 2) ideal 2) ideal 1) ideal 1) ideal 2) 1) 3 Lagen vollflächig verklebt und verschweißt mit 4 Schichten Heißbitumen und Voranstrich, es ist eine e Bahnenkombination zu verwenden 2) 3 Lagen auf Gleitlage lose mit 3 Schichten Heißbitumen als Zwischen- und Überstrich, es ist eine e Bahnenkombination zu verwenden. ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 2/8

3 Die Anwendungen von als Abdichtung auf dem Flachdach ist umstritten. Sie ist zwar grundsätzlich vor dem Hintergrund von zahlreichen Schäden jedoch höchstens dort anzuwenden, wo sie durch Wärmedämmungen und andere Schutzschichten so weit wie möglich den wechselnden Witterungseinflüssen entzogen ist. Quelle: Blaich, J.: Bauschäden Analysen und Vermeidung, Fraunhofer IRB Verlag/EMPA, 1999, Stuttgart Vital, J.-D.: Wahl eines Flachdachsystems aus der Sicht der Bauherrschaft, Sonderdruck aus "Schweizer Ingenieur und Architekt", Nr. 38, 1996, Zürich Dournow, R.: Ausführungsrichtlinien für Flachdachabdichtungen, VERAS Verband Schweizerischer Gussaphalt- und Abdichtungs., 1989, Bern Alternativen: Aus Gründen der Dauerhaftigkeit werden heute zunehmend Polymerbitumen-Dichtungsbahnen verwendet. ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 3/8

4 Prozesskette Bitumen-Dichtungsbahn: Trägerlagenabwicklung von Ballen Vorimprägnierung Deckbitumenmassen Abstreuung z.b. Sand, Schiefer Kühlstrecke Konfektionierung Rohstoffe: Der Hauptbestandteil der meisten normalen Bitumen-Dichtungsbahnen ist gefüllter ( Bitumen). Es handelt sich um ein mit Luft geblasener Destillationsbitumen. Die Rohstoffverfügbarkeit ist an die Erdölförderung gekoppelt. Für die Imprägnierung des Trägermaterials wird oft der dünnflüssigere Destillationsbitumen verwendet. Die Trägermaterialien machen in der Regel nur wenige Gewichtsprozent aus und können aus Kunststoff (Polyestervliese), aus natürlichen Stoffen (Jute, Pappe) oder aus mineralischen Stoffen (Glasgewebe, Glasvliese) bestehen. Die mengenmäßig zweitwichtigste Komponente in Bitumen-Dichtungsbahnen sind die mineralischen Filler des s (ca. 25 %) und die Sand- und Talk-Abstreuungen. Es handelt sich um fein gemahlene Gesteine (Filler) und Sande, Rohstoffe die alle relativ gut verfügbar sind und lediglich eine einfache Aufbereitung und Verarbeitung erfordern. V 60 S4 G 100 DD R 320 Polymerbitumen- Dichtungsbahn 1) Gewicht 4.7 kg/m² 3.5 kg/m² 1.5 kg/m² 5.2 kg/m² Trägereinlage 60 g/m² Glasvlies 100 g/m² Glasgewebe 320 g/m² Rohfilz 140 g/m² Polyestervlies Deck g/m² 2250 g/m g/m² 2935 g/m² ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 4/8

5 schichten 1110 g/m² Kalkstein- und Schiefermehl -Filler 200 g/m² Talk und Sand oben 750 g/m² Kalkstein- und Schiefermehl -Filler 400 g/m² Talk und Sand beidseitig Destillationsbitumen keine Abstreuung Schweissfolie 6 g/m² Polypropylen ) Als Beispiel wurde hier ein PYP-PV 140 gewählt. Destillationsbitumen, 375 g/m² SBS Polymer, 1350 g/m² Kalksteinund Schiefermehl-Filler 400 g/m² Talk und Sand beidseitig Herstellung: Die Herstellung von Bitumen-Dichtungsbahnen ist sehr einfach und beinhaltet keine chemischen Prozesse. Das Trägermaterial wird als Bahn abgewickelt und mit leichtfüssigem, erhitztem Destillationsbitumen vorimprägniert, gewalzt und schließlich in einer Wanne mit den Deckmassen aus versehen. Vor dem Abkühlen und Aufwickeln der Bahnen zu Rollen wird die Abstreuung aufgebracht. Besondere Risiken sind bei der Herstellung von Abdichtungsbahnen zu erwarten. Die Emissionen an flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOC) sind verhältnismäßig gering, obwohl dazu keine zuverlässigen Zahlen verfügbar sind. Pro kg heiß zu verarbeitendes Bitumen wird mit 1-2 g VOC-Emissionen gerechnet. Energieaufwand: Zuverlässige Daten über den kumulierten Energieaufwand für die Herstellung von Bitumen-Dichtungsbahnen sind verfügbar. Sie lassen sich mit Hilfe der Grauen Energie von Bitumen und dessen Modifikationen aufgrund der Zusammensetzung grob abschätzen. Unsicher ist der Energieaufwand bei der Verarbeitung im Werk des Bahnenherstellers. Dazu sind noch keine Zahlen vorhanden. Mit Hilfe von Analogieüberlegungen wurde mit einem Wert von 1.5 MJ/kg für alle Dichtungsbahnen gerechnet. Der Verarbeitungsanteil ist auf jeden Fall im Vergleich zur gesamten Bahn gering. Die Graue Energie von Bitumen-Dichtungsbahnen pro Flächeneinheit ist ausgesprochen von der Dicke und vom Füllstoffgehalt des Bitumens abhängig. In der folgenden Tabelle sind drei typische Beispiele für Bitumen-Dichtungsbahnen einem Polymerbitumen gegenübergestellt. Der Bitumenanteil macht bei den -Dichtungsbahnen über 90 % der Grauen Energie aus. Art und Gewicht der Trägermaterialien, der Schweißfolien und der Abstreuung haben praktisch keinen Einfluss auf die Energieintensität der Dichtungsbahnen. V 60 S4 G 100 DD R 320 Polymerbitumen- Dichtungsbahn 1) Gewicht 4.7 kg/m² 3.5 kg/m² 1.5 kg/m² 5.2 kg/m² Trägereinlage Deckschichten 3 MJ /m² Glasvlies 166 MJ/m² 5.0 MJ/m² Glasvlies 111 MJ/m² 3.9 MJ/m² Rohfilz 55 MJ/m² Destillationsbitumen 11.8 MJ/m² Polyestervlies 146 MJ/m² Destillationsbitumen, ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 5/8

6 schichten Destillationsbitumen Abstreuung Schweissfolie Verarbeitung Total 0.9 MJ/ g/m² Kalkstein- und Schiefermehl- Filler 0.2 g/m² Talk und Sand beidseitig 0.45 MJ/m² Polypropylen 0.6 MJ/m² Kalkstein- und Schiefermehl -Filler 0.4 MJ/m² Talk und Sand beidseitig keine MJ/m² 4.5 MJ/m² 2.3 MJ/m² 7.8 MJ/m² 178 MJ/m² 37.7 MJ/kg 121 MJ/m² 34.6 MJ/kg 61 MJ/m² 40.6 MJ/kg Destillationsbitumen, 30 MJ/m² SBS Polymer, 1.0 MJ/m² Kalkstein- und Schiefermehl-Filler 0.4 MJ/m² Talk und Sand beidseitig 197 MJ/m² 37.9 MJ/kg Die gewichtsnormierten Unterschiede zwischen den verschiedenen Bahnen sind sehr groß. Man kann in guter Näherung mit durchschnittlich 35 MJ/kg rechnen, Polymerbitumen-Dichtungsbahnen liegen in der Regel etwas höher als Bahnen aus. Verarbeitung: Arbeitshygienische Risiken: Von den Bitumen-Dichtungsbahnen gehen keine arbeitshygienischen Risiken aus. Werden diese lose verlegt, gibt es weder für die Arbeiter noch für die Umwelt irgendwelche Auswirkungen. Diese sind allein von der Befestigungstechnik abhängig. Das Verschweißen der Bahnen erfordert weniger Material, verlangt jedoch mehr Erfahrung. Vor allem der Untergrund wird bis zur Schmelze der Oberfläche mit Propangas erhitzt. Durch anschließendes Walzen entsteht eine homogene Verbindung zwischen den beiden Bahnen. Es können sowohl Oxidations- wie auch Polymerbitumen-Dichtungsbahnen unter sich oder miteinander verschweißt werden. Je nach Material und atmosphärischen Bedingungen werden zwischen g/m² Propangas benötigt, was einer Energiemenge von ca. 3-6 MJ/m² entspricht. Bei der Klebetechnik wird Heißbitumen auf die Unterlage ausgestrichen und die obere Bahn darauf verklebt. Man rechnet mit kg Heißbitumen pro m². Bei der Verarbeitung von Heißbitumen entstehen gewisse gesundheitsgefährdende Dämpfe und Aerosole, die zu Gesundheitsschädigungen führen können. Allerdings ist heute Heißbitumen mehr mit Teer verschnitten und wird deshalb mehr als krebserzeugend eingestuft. Heißbitumen ist nach Gefahrstoffverordnung als gesundheitsschädlich kennzeichnungspflichtig ( Bitumen). Die maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK) von 15 mg/m³ außen bzw. 20 mg/m³ innen können eingehalten werden und stellen ein vergleichsweise geringes Risiko dar. Lösemittelemissionen und Energiebedarf: In der nachfolgenden Zusammenstellung sind die Lösemittel- bzw. VOC-Emissionen sowie der Energieverbrauch bei den beiden Befestigungstechniken von Bitumen-Dichtungsbahnen aufgeführt. Die Lösemittelemissionen pro m² sind bei Bitumen-Dichtungsbahnen etwa im Vergleich zu Bitumenlacken ( Voranstriche) relativ gering. Der Energieaufwand ist jedoch ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 6/8

7 darf Schweißen als die deutlich weniger umweltbelastendere Befestigungstechnik bezeichnet werden. Bitumen-Dichtungsbahnen Verkleben mit kg Heissbitumen Verschweissen Graue Energie Material MJ/kg - Energieaufwand Verarbeitung 4-8 MJ/m² 3-6 MJ/m² Lösemittelemissionen 1-2 g/m² < 1 g /m² Wassergefährdung: Da das Bindemittel in Bitumen-Dichtungsbahnen wassergefährdend ist (WGK 0) und da die Produkte keine Hilfsstoffe enthalten, kann eine Wassergefährdung ausgeschlossen werden. Nutzung: Umweltrelevante Bestandteile: Bitumen-Dichtungsbahnen enthalten keine Hilfsstoffe. Das Bitumen selber enthält keine umweltrelevanten Bestandteile, bzw. ein Auswaschen eventueller toxischer Substanzen konnte bislang beobachtet werden (WGK 0, wassergefährdend). Beständigkeit: Die Beständigkeit des Bitumen ist schon aufgrund seiner Entstehungsgeschichte relativ hoch. Dennoch sind die Bedingungen in den Erdöllagern dieselben wie in den Anwendungsbereichen des Hochbaus, unter denen die Einwirkung von Sauerstoff und UV-Strahlen verschieden sind. In der Praxis ist die Versprödung des Bitumens zu beobachten. Wahrscheinlich durch das allmähliche Verdunsten von Bestandteilen über längere Zeiträume, zieht sich die oberste Schicht zusammen (Elefantenhaut) und an der Oberfläche sind Rissbildungen festzustellen. Durch Witterungseinfluss werden diese Rissbildungen gefördert. Gegenüber wässrigen Laugen, Säuren und Salzen sind Bitumen-Dichtungsbahnen beständig. Organische Lösemittel, Benzine und Mineralöle vermögen Bitumen im Gegensatz zum Steinkohleteer bis zu einem gewissen Maße anzugreifen. Risiko längerfristiger Schadstoffabgabe: Die längerfristige Abgabe von Schadstoffen in die Luft ist bei Innenanwendungen zu beachten. Aufgrund von Einzelmessungen und aufgrund der chemischen Zusammensetzung ist eine Abgabe von Bestandteilen des Bitumens über größere Zeiträume in die Luft auszuschließen. Da Bitumen-Dichtungsbahnen als Abdichtung in der Regel in beheizten Innenräumen angewendet werden, ist dieses Risiko als gering zu betrachten. Nachnutzung: Stoffliche Verwertung: Eine stoffliche Verwertung von Bitumen-Dichtungsbahnen ist grundsätzlich möglich. Sie können in en Anlagen zu neuem Bitumen verarbeitet werden. Voraussetzung dafür ist ein einfacher Ausbau, der nur bei lose verlegten Bitumen-Dichtungsbahnschichten problemlos möglich ist. In der Regel werden allerdings Bitumen-Dichtungsbahnen verklebt. Z. Zt. besteht für ein Recycling von Bitumen-Dichtungsbahnen kein Bedarf. Der neue Rohstoff Bitumen als Koppelprodukt der ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 7/8

8 Erdölraffinerien gilt als knapp. Deshalb bestehen aus der Sicht der Ökonomie keine Anreize, Bitumen-Dichtungsbahnen, v.a. in kleinen Mengen, wie sie im Hochbau anfallen, zu recyclieren. Energetische Verwertung: Mit einem Bitumengehalt von durchschnittlich etwa 75 % haben Bitumen-Dichtungsbahnen einen relativ hohen Heizwert und können in en Verbrennungsanlagen mit hohem Energienutzungsgrad energetisch verwertet werden. Da jedoch Bitumen einen Schwefelgehalt aufweist, der mit demjenigen von Schweröl vergleichbar ist, darf Bitumen nur in Anlagen mit weitergehender Rauchgasreinigung verbrannt werden. Die mineralischen Bestandteile, die in der Regel etwa 25 % ausmachen, bleiben in der Schlacke zurück und müssen deponiert werden. Besondere Schadstoffe in den Rückständen sind zu erwarten. Trotz dieser beiden Einschränkungen wird das Verbrennen von Bitumen mit energetischer Nutzung heute als der optimalste Entsorgungsweg angesehen. Beseitigung / Verhalten auf der Deponie: Bitumen-Dichtungsbahnen sind keine besonders überwachungsbedürftigen Abfälle. Ein Abbau des Bitumens unter Deponiebedingungen dürfte in Anbetracht der Entstehungsgeschichte des Bitumens höchstens in außerordentlich langen Zeiträumen erfolgen. Emissionen in Folge von Ablagerungen der Bitumen-Dichtungsbahnen auf Deponien können in zivilisatorischen Zeiträumen ausgeschlossen werden. Nach Ablauf der Übergangsfrist der TA Siedlungsabfall 2005 dürfen Abfälle aus Bitumen-Dichtungsbahnen mehr abgelagert werden. Literatur: Dr. Ing. Heinrich Gahlmann: Produkt- und Ökoprofil Bituminöser Dichtungsbahnen von Vaparoid, Eigenverlag, 1994, Affoltern a.a. CH Blaich, J.: Bauschäden Analysen und Vermeidung, Fraunhofer IRB Verlag/EMPA, 1999, Stuttgart Vital, J.-D.: Wahl eines Flachdachsystems aus der Sicht der Bauherrschaft, Sonderdruck aus "Schweizer Ingenieur und Architekt", Nr. 38, 1996, Zürich Dournow, R.: Ausführungsrichtlinien für Flachdachabdichtungen, VERAS Verband Schweizerischer Gussaphalt- und Abdichtungs., 1989, Bern ECOBIS 2000: Bitumen-Dichtungsbahn Seite: 8/8