Wasserdampfdurchlässigkeit von Bauund Wärmedämmstoffen

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1 Bauforschung Wasserdampfdurchlässigkeit von Bauund Wärmedämmstoffen F 1962 Fraunhofer IRB Verlag

2 F 1962 Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopie des Abschlußberichtes einer vom Bundesmini sterium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen -BMVBW- geförderten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeit enthaltenen Darstellungen und Empfehlungen geben die fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diese werden hier unverändert wiedergegeben, sie geben nicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebers oder des Herausgebers wieder. Dieser Forschungsbericht wurde mit modernsten Hochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt. Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedoch nicht inhaltlich überarbeitet. Die Druckqualität hängt von der reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptes ab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstelle zur Verfügung gestellt wurde. by Fraunhofer IRB Verlag Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages. Fraunhofer IRB Verlag Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau Postfach Stuttgart Nobelstraße Stuttgart Telefon (07 11) Telefax (07 11) irb@irb.fraunhofer.de

3 FORSCHUNGSINSTITUT FÜR WÄRMESCHUTZ E.V. MÜNCHEN MIT PRÜFTÄTIGKEIT AUF DEM GEBIET DES WÄRME- UND FEUCHTESCHUTZES IM BAUWESEN UND BEI BETRIEBSTECHNISCHEN ANLAGEN BAUAUFSICHTLICH ANERKANNTE PRÜFSTELLE FÜR DIE GÜTEÜBERWACHUNG VON DÄMMSTOFFEN WISSENSCHAFTLICHE LEITUNG DR. RER. NAT. WALTER F. CAMMERER Forschungsvorhaben Nr. B I " WASSERDAMPFDURCHLÄSSIGKEIT VON BAU - UND WÄRMEDÄMMSTOFFEN " durchgeführt im Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München, Gräfelfing gefördert durch den Bundesminister für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau, 5300 Bonn 2 Der Bundesminister für Wohnunasbcu ;?, C^, c^ 8 ^ ,,,,!ihl:: _ K^CC7e."+'+In^1^'.>ZRYr::r...^..7^ :,r.h,^ lrr '4.: ^... i....t.v.j,//s i;y vr711< Af/,)'((/ll1Y - Zi^%i.;'LiGFJr 1'iil'sri/Ill/<'.. - ä'g (? 9 6'^ -- ^^ % ^ ^ -,. `f (3 1 I Nr. ^ j 6 2 t ^^ä,.:4' AM'.^^;.A:i^t`Y.L N. rn.+.y'y'1g'.++':.:'.4vyt 1i'.:^ LOCHHAMER SCHLAG 4, 8032 GRÄFELFING, FERNSPRECHER (0 89) /

4 - 2 - Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Bau- und Wärmedämmstoffen 1. Aufgabenstellung und Forschungsziel In der Neufassung der DIN 4108 Teil 4 " Wärmeschutz im Hochbau - Wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte ", Ausgabe August 1981 sind in der Tabelle 1 neben den Rechenwerten der Wärmeleitfähigkeit auch Richtwerte der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen 4 angegeben. Bei mehreren Bau- und Wärmedämmstoffen standen keine Diffusionswiderstandszahlen zum Zeitpunkt der Neuausgabe der Norm zur Verfügung oder waren nicht ausreichend abgesichert. Deshalb sollten im Rahmen des Forschungsvorhabens die wichtigsten Stoffe hinsichtlich ihrer Wasserdampfdurchlässigkeit untersucht werden. In Abstimmung mit dem Fraunhofer Institut für Bauphysik Stuttgart, Außenstelle Holzkirchen sind im Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München folgende Stoffe aus Tabelle 1 für die Forschungsarbeiten ausgewählt und untersucht worden: - Mauersteine aus Bims, Blähton, Kalksandstein und Ziegel mit Hohlräumen oder Kammern nach Zeile 4 - Holz nach Zeile 6.1, wie Buche, Eiche, Fichte bei. "tangentialer" und "radialer" Diffusionsrichtung - Bitumen und Elastomerbitumen in Form von Bahnen nach Zeile Lose Schüttungen aus porigen Stoffen nach Zeile 8.1 mit unterschiedlicher Korngröße und Herkunft, wie Blähperlit, Korkschrot expandiert, Hüttenbims, Blähton, Bimskies, Schaumlava, Polystyrol-Partikel expandiert, Sand. Mit den Ergebnissen des Forschungsvorhabens soll dann die Tabelle 1 der DIN 4108 Teil 4 bei der Neuausgabe mit Richtwerten der Diffusionswiderstandszahl vervollständigt werden. 2. Meßverfahren Für die Prüfung der Wasserdampfdurchlässigkeit gibt es ein einheitliches Verfahren, das in DIN " Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Bau- und Dämmstoffen, Ausgabe Juni 1973 " eingehend beschrieben ist.

5 - 3 - In der Regel werden mindestens 3-5 kreisförmige oder zylindrische Probekörper von jedem Material untersucht, die als Trennschicht bei konstanter Temperatur einem Wasserdampfteildruckgefälle ausgesetzt werden. Nach Erreichen eines stationären Zustandes der Wasserdampfdiffusion wird aus dem Diffusionsstrom, der Dampfteildruckdifferenz und den Probekörperabmessungen die Diffusionswiderstandszahl µ bei homogenen oder annähernd homogenen Stoffen bestimmt oder die "diffusionsäquivalente Luftschichtdicke s d " bei geschichteten oder nicht homogenen Stoffen. Die Prüfungen erfolgen i.a. nach dem Trockenbereichverfahren nach Abschnitt Soll bei hygroskopischen Stoffen die Feuchtigkeitsabhängigkeit der Wasserdampfdurchlässigkeit abgeschätzt werden, wird auch das Feuchtebereichverfahren nach Abschnitt angewendet. Für die Prüfung von Mauersteinen mit Hohlräumen oder Probekörpern aus solchen Mauersteinen ist es notwendig,größere Prüfgefäße mit rechteckförmiger Prüffläche zu verwenden, wie z.b. von 490 mm x 240 mm oder 245 mm x 240 mm, Bild Durchführung der Untersuchungen Für die Prüfung der Dampfdurchlässigkeit von Mauersteinen sind diese aus versuchstechnischen Gründen und zur Abgrenzung der Versuchsdauer in Scheiben parallel zur Längsseite des Steines aufgetrennt worden, d.b. die Richtung von Wärmestrom und Dampfdiffusion waren gleich, so daß von jedem Mauerstein 2 oder 3 Steinscheiben geprüft werden mußten, Bild 2. Die Prüfungen erfolgten nach dem Trockenbereichverfahren mit abschließender Ermittlung der s d - Werte der einzelnen Steinscheiben und des ganzen Mauersteines. Die Mauersteine stammten überwiegend aus dem Prüfmaterial. des Durchlaßwiderstands von Wänden nach DIN im FIW München. Die Holzproben in 20 mm Dicke sind vom Institut für Holzforschung der Universität München zur Verfügung gestellt worden, wobei es sich um abgelagerte und nach Augenschein rißfreie Qualität handelte.

6 Bild 1: Ansicht der Prüfgefäße für die Prüfung von Steinscheiben. Bild 2: Mauerstein mit Hohlkammern nach Auftrennen in 3 Scheiben für die Prüfungen.

7 - 5 - Bei den Holzarten Buche, Eiche und Fichte wurde zur Abschätzung des Feuchteeinflusses sowohl das Trocken- wie auch das Feuchtebereichverfahren angewendet an den gleichen Probekörpern mit abschließender Ermittlung des Feuchtegehaltes bei der Prüfung durch Trocknen bei 103 C. Aus dem Bereich der Abdichtstoffe sind Oxidationsbitumen der Qualität 85/25 und 100/40 in Folienform von ca. 3 mm Dicke das als geblasenes Bitumen auf Silikonpapier als Trägermaterial ausgegossen wurde, ein Elastomerbitumen mit Füllstoffen, sowie ca. 1 und 1.5 mm dicke Dichtungsbahnen ( Basis Isobutylen ) untersucht worden. Die Abdichtungsstoffe sind von Herstellern zur Verfügung gestellt und vorbereitet worden. Da bei Abdichtstoffen die Wasserdampfdurchlässigkeit im Bereich der geprüften Dicken und der Porosität dickenabhängig ist, wurden stets die s d -Werte ermittelt und mit dem Kriterium "praktisch dampfdicht" s d k 1500 m verglichen. Der Diffusionswiderstand des Trägermaterials Silikonpapier wurde mit s d s 0,19 m ermittelt. Die losen porigen Schüttstoffe sind mit den im Wärmeschutz üblichen Korngrößen und Dichten von den zuständigen Verbänden zur Verfügung gestellt worden. Die Prüfungen der Wasserdampfdurchlässigkeit erfolgten im lufttrockenen Zustand an Schüttungen von 50 mm Dicke, womit der Grundforderung der DIN Abschnitt 5.2 entsprochen worden ist. Von jedem Material sind 5 Probekörper geprüft und die zulässige Schüttdichte ermittelt worden. 4. Ergebnisse des Forschungsvorhabens Die Meßwerte der Wasserdampfdurchlässigkeit sind als dimensionslose Diffusionswiderstandszahl 4 für die geprüften Stoffe in Tabellenform nachfolgend zusammengestellt, wobei stets der Bereich der Einzelwerte und der gerundete Mittelwert angegeben wurden. Außerdem sind als kennzeichnende Stoffgrößen die Rohdichte oder die Schüttdichte sowie die geprüfte Dicke mit aufgelistet.

8 - 6 - Bei den Abdichtstoffen ist als Größe des Diffusionswiderstandes der s d - Wert in Meter angegeben, wobei der Wert der "diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke" nicht auf geringere als die geprüften Dicken übertagen werden kann. 5. Zusammenfassung Die Messungen an Mauersteinen haben gezeigt, daß die in Tabelle 1 angegebenen Bereiche der 4 - Werte für Bauteile und Mauerwerk ( die überwiegend an Vollmaterial gemessen wurden ) auch für Mauersteine mit Hohlräumen gelten. Die weiteren Meßwerte können als Richtwerte in die Tabelle 1 eingefügt werden, wobei im DIN 4108-Ausschuß noch das Maß der Rundung im Hinblick auf die Angabe von Einzelwerten oder Bereichen abzustimmen wäre. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens sind anläßlich der FIW-Mitgliederversammlung am in Munchen vorgetragen worden; sie sollen außerdem in einer Fachzeitschrift in ausführlicher Form noch veröffentlicht werden. Gräfelfing, den

9 STOFF WASSERDAMPF- ROHDICHTE in kg/m PROBE DICKE DIFFUSIONSWIDER- 4 -WERT STAND in Stein Feststoff Nr. mm sd = µ s IN 4108 HOHLBLOCK- STEIN 3 K Hbl ,37 m 0,72 m 1,15 m 12,7 9 11,5 5/15 HOHLBLOCK- STEIN BLÄHTON ,54 m 0,47 m 0,47 m 8,1 7,9 7,3 5/15 GASBETON I PLANSTEIN GASBETON II PLANSTEIN ,69 m 0,69 m 0,55 m 0,57 m 0,58 m 9,3 9,1 5,8 6,0 6,1 5/10 HOCHLOCH- LEICHT- ZIEGEL I ,66 m 0,51 m 0,65 m 8,9 6,7 8,0 HOCHLOCH- LEICHT- ZIEGEL II ,78 m 0,65 m 0,79 m 8,2 7,1 8,3 5/10 HOCHLOCH- LEICHT- ZIEGEL III ,75 m 0,56 m 0,68 m 7,6 6,3 6,9 KALKSAND- STEIN LOCHSTEIN ,8 m 1,9 m /25 FERTIGMÖR- TEL A NACH DIN 1053 MÖRTEL- GRUPPE II ,6 31,1 30,7 31,2 31,4 0,460m 0,358m 0,362m 0,391m 0,390m 14,6 11,5 11,8 12,5 12,4 15/35 Tabelle 1: Meßwerte an verschiedenen Mauersteinen und an einem Fertigmörtel:

10 "TROCKENBEREICH-VERFAHREN" "FEUCHTEBEREICH-VERFAHREN" STOFF RICHTUNG DES MITTLERE DIFFUSIONS- TROCKENROH- FEUCHTEGEHALT DIFFUSIONSWIDERSTANDS- FEUCHTEGEHALT DIFFUSIONSWIDER- STROMS DICHTE in % ZAHL u. kg/m3 in % STANDSZAHL u EICHE 11 t II r U U Bereich Mittel U U m v m v 7,5 6,5 5,1 4, ,3 19,3 13,8 12,9 Bereich Mittel 80,2-81,4 42,1-43, BUCHE t 590 5,8 3, ,3 10,8 19,0-20,3 20 r ' 690 7,2 5, ,9 13,0 21,2-21,5 21 FICHTE It t ,3 2, ,0 7,5 17,4-17,9 18 r ,7 3, ^ as 19,8 9,2 20,8-21,2 21 Tabelle 2: Meßwerte der Diffusionswiderstandszahl 4 von Holz bei tangentialer ( t ) und radialer ( r ) Diffusionsrichtung nach dem Trocken- und Feuchtebereich-Verfahren mit Angabe der prozentualen Feuchtegehalte bei der Prüfung.

11 STOFF DICKE in Bereich mm Mittel DICHTE kg/ms " DIFFUSIONSÄQUIVALENTE LUFTSCHICHTDICKE s d ^ p, s [m] " OXIDATIONSBITUMEN Bitumen 80/25,8-3,0 2, m Bitumen 100/40,2-3,4 3, s d 1500 m ELASTOMERBITUMEN thermoplastischer Kautschuk + Bitumen 200 2,5-2,7 2, m DICHTUNGSBAHN POLYISOBUTYLEN " praktisch dampfdicht " Typ A,0 1, s d > 1500 m Typ B,6 1, sd ' 1500 m Tabelle 3: Meßwerte der Dampfdurchlässigkeit an Abdichtstoffen und Dichtungsbahnen.

12 STOFF KORNGRÖßE mm SCHUTTDICHTE kg/ms DICKE mm DIFFUSIONSWIDERSTANDSZAHL Bereich Mittel Vorschlag für DIN 4108 BLÄHTON 4/8 Typ A Typ B Typ C ,4-2,0 2,6 1/ ,1-2,6 2, ,8-2,0 1,9 BIMSKIES WASCHBIMS 0/ ,8-3,9 3,2 0/ ,1-3,2 2,6 2/4 SCHAUMLAVA SCHAUMLAVA 0/ ,3-1,9 1,6 8/ /2 BLÄHPERLIT ,7-2,9 2,8 2/3 HÜTTENBIMS "FEIN" HÜTTENBIMS "GROB" ,6 2, ,3-2,5 2,4 2/3 KORKSCHROT POLYSTYROL- PARTIKEL BAUSAND ,2 3,2 2/ ,7 3,7 2/ ,7-5,2 5,0 5 Tabelle 4: Meßwerte der Diffusionswiderstandszahl 4 von losen porigen Schüttstoffen mit abschließender Empfehlung von Richtwerten für DIN 4108.