Bauforschung

Bewitterungseinfluss auf Dach- undDichtungsbahnen aus Kunststoff

F 2119

Fraunhofer IRB Verlag

F 2119

Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopiedes Abschlußberichtes einer vom Bundesmini sterium fürVerkehr, Bau- und Wohnungswesen -BMVBW- geför-derten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeitenthaltenen Darstellungen und Empfehlungen gebendie fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diesewerden hier unverändert wiedergegeben, sie gebennicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebersoder des Herausgebers wieder.

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5

BEWITTERUNGSEINFLUB AUF

DACH- UND DICHTUNGSBAHNEN

AUS KUNSTSTOFF

Forschungsauftrag:

Forschungsthema

Auftraggeber

Sachbearbeiter

F 165

Schlußbericht

Bewitterungseinfluß auf

Dach- und Dichtungsbahnen

aus Kunststoff

Bundesminister für Raumordnung

Bauwesen und Städtebau

AZ: B I 5 - 80 01 84 - 5

Dipl.-Ing.(FH) L. Glück

Der Bericht umfaßt 38 Seiten mit 4 Tabellen und 33 Abbildungen

Würzburg, im Januar 1988

Inhaltsverzeichnis Seite

Inhalt

Vorwort

Abkürzungen

1. Einführung 1

2. Zusammenfassung 3

3. Probenmaterial 4

4. Bewitterung 5

4.1 Freibewitterung 5

4.2 Bewitterung in Geräten 7

5. Alterungskriterien 8

5.1 Elastizitätsmodul (E 1-2 Modul) 8

5.2 Verhalten beim Zugversuch 9

5.3 Verhalten der Fügenaht beim Zugversuch 9

6. Versuchsergebnisse 10

6.1 Einfluß der Bewitterungsart 11

6.2 Einfluß einer mechanischen Vorbelastung 16

6.3 Einfluß des Untergrundes 23

6.4 Verhalten der Fügenähte beim Zugversuch 31

7. Zusammenfassung und Diskussion 32

8. Literaturverzeichnis 35

9. Verzeichnis der Bildunterschriften 36

ii

iii

Vorwort

Dieses Forschungsvorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministers

für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau (BMBau), Bonn,

gefördert. Der Verband Kunststofferzeugende Industrie e.V.

(VKE) trug zur Mitfinanzierung bei.

Angeregt wurde die Arbeit durch den Fachbeirat der

Fördergemeinschaft für das SKZ e.V. Hervorzuheben ist die

Mitarbeit der Herren des Fachausschusses F+E und des Arbeits-

kreises aus Fachleuten der Industrie, die während des Vorhabens

wertvolle Anregungen und Hinweise gaben.

Die Forschungsarbeit wurde unterstützt durch kostenlose Bereit-

stellung der Versuchsmaterialien durch die Firmen

o Alkor GmbH, Müncheno Alwitra KG, Triero Balatros-Baubedarf GmbH + Co. Kg, Hamburgo Braas + Co GmbH, Frankfurto Chemische Fabrik Grünau GmbH, Hanauo DLW Aktiengesellschaft, Bietigheim-Bissingeno Dynami.t Nobel AG, Troisdorfo Niederberg-Chemie GmbH, Neukirchen-Vluyno Phoenix AG, Hamburgo Saar-Gummiwerk GmbH, Wadern-Büschfeld

Allen Verantwortlichen sei abschließend für Finanzierung,

Unterstützung und Beratung gedankt.

Den an der Arbeit beteiligten Mitarbeitern des SKZ, insbe-

sondere Frl. Hinnerkopf sowie den Herren Otte und Wolfraum gilt

unser Dank far die sorgfältige Versuchsdurchführung.

II

iii

Abkürzungen

a = Jahr

Alz = Aolieferzustand

b = Stunde

m.B. = mit Bitumenkontakt

o.B. = ohne Bitnmeuknotakt

Vord. = Vordehnung

1.Einführung

Zur Abdichtung von Flachdächern werden eine große Anzahl von

Dach- und Dichtungsbahnen auf Thermoplast- und Elastomerbasis

eingesetzt. Nach einem 1983 erschienenen Querschnittsbericht

(1) werden von etwa 30 Herstellern mehr als 130 verschiedene

Bahnen auf dem deutschen Markt angeboten.

Für die meisten dieser Bahnen sind in den letzten Jahren Stoff-

normen erschienen, in denen die Mindestanforderungen werk-

stoffspezifisch festgelegt wurden (2). Zu beachten ist, daß die

nach diesen Normen ermittelten Kenndaten in erster Linie dem

Materialvergleich und der Qualitätskontrolle zur Einhaltung

einer gleichmäßigen Fertigung dienen.

Ober die Bewertung derartiger Dachbahnen insbesondere hinsicht-

lich des Langzeitverhaltens unter Witterungseinfluß gibt es

bisher keine allgemein anerkannten Beurteilungsmaßstäbe.

Als wesentliche Einflußgrößen, die bei Bewitterung auf ein Er-

zeugnis einwirken, sind Strahlung, Temperatur und Feuchtigkeit

zu nennen. Erschwerend kommt hinzu, daß die vorgenannten Bean-

spruchungen in der Natur nicht einzeln, sondern komplex auftre-

ten und durch Synergismus sowie durch zusätzliche mechanische

Beanspruchung noch verstärkt werden können.

Im Rahmen dieser Arbeit werden handelsübliche Dachbahnen der

Freibewitterung und der künstlichen Bewitterung in Geräten aus-

gesetzt. Nach abgestuften Bewitterungszeiten werden mechanische

2

Eigenschaften im Zugversuch ermittelt, um den Einfluß

- der Bewitterungsart

- einer mechanischen Vorbelastung und

- des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontakt)

zu untersuchen.

2.Zusammenfassung

In der Praxis bleiben Dach- und Dichtungsbahnen ausHochpeymeren bei fachgerechter Verlegung über mehrereJah:_ voll funktionstüchtig. Von den untersuchten,

handelsüblichen Dachbahnen weisen einige nach fünfjähriger

Freibewitterung oder einer künstlichen Bewitterung bis zu einer

Gesamtbestrahlung von 20 GJ/m` Veränderungen in ihren

mechanischen Eigenschaften auf. Eine abschließende Bewertung

dürfte nach den 1990 vorliegenden Ergebnissen der zehnjährigen

Freibewitterung möglich seine

Die Alterung der Bahnen läuft in der Freibewitterung und bei

d - Bewitterung in Geräten nicht immer parallel ab, sie ist in

Fall materialabhängig zu betrachten. Als geeignete

Al erungskriterien können Reißdehnung und E 1-2 Modul zur

Charakterisierung von mechanischen Materialveränderungen heran-

gezogen werden.

Eine mechanische Vorbelastung , hervorgerufen durch eine 5 %-

ige Dehnung, hatte keinen Einfluß auf die mechanischen Eigen-

echaften.

Dies gilt in gleicher Weise auch für die in die Untersuchung

,jenen Untergründe - Spa atten oder Wärmedämmung aus

Poly eyrol (PS) mit. Bitumenaufle

der "Kunststoffbahnen" in die

Kurz-zeichen

Stoffnorm Dicke(mm)

ECB-T2 DIN 16729 2.0FCB-T1 DIN 16729 2.0EVA 1.2PE-C 1.5PE-C-E-PW DIN 16737 1.5PIB DIN 16935 1.5PIB-K-PV DIN 16731 2.5PVC-P-BV DIN 16937 1.5PVC-P-NB DIN 16730 1.5PVC-P-NB DIN 16730 1.5PVC-P-NB-V-PW DIN 16734 1.2CSM-K-AV 1.2EPDM DIN 7864 Ti 1.3EPDM DIN 7864 Ti 1.3EPDM DIN 7864 Ti 1.1IIR DIN 7864 Ti 1.3

NI

1.1516

e

T)benmateria

Die Untersuchungen wurden an handelsüblichen Dachbahnen auf

Thermopl- und F1,71stomerbasiF vorgenommen (Tabelle 1). Ein

Tei iteren vom BMBau geförderten

1 den 1984 und 1986 erschienenenmögT

'ie

orrne

er K,=yestervlies

etergewebe

ver, ich bitumenvertraglich

Tabelle 1: Zusammenstellung des Probenmaterials

4.1 ing

- ualität der Pro• hängt nicht nur von der Materialzu-

:zung sondern ch von der Herstellung ab. Die Ergeb-

ri , :elten daher nur für untersuchten Bahnen, sie können

jhne weiteres anderer Hersteller übertragen

werkstoffspifische Alterungsverhalten exakter erfassen

zu wurde PE-C nd PIB-Bahnen ohne Kaschierung in

die suchunger. einbc obwohl in der Praxis diese

Bahnen I: der Regel nur noc. vlieskaschiert oder mit Vliesein-

lage Einsatz finden.

terung

Aus den Dachbahnen w 1

mm Breit entncen und

Winkel nach

von 250 mm Länge und etwa 80

des Institutes unter einem

Bewitterung ausgesetzt.

Die bitu•t.

üblic1-..-...umen•,2:- -ft. Hierzu wurde das Bitumen auf

160 ,-, erwärmt, ca. 2 mm dick auf Silikonpapier gegossen

und n - Erkalten auf Styroporplatten gelegt.

en wurden in Kontakt mit handels-

6

Auf diese Platten wurden die Dachbahnenabschnitte lose, alle

unkaschierten und unverstärkten Bahnen zusätzlich unter einer

Dehnbeanspruchung von 5% eingespannt.

Die nicht bitumenvert hen Bahnen wurden auf Spanplatten

V 100 G nach DIN 68763 ,erlegt.

7-eibewitt am 01.06.1981, nach einem, drei und

_n entnommen und untersucht. Für die

flen Zeitz. äume ind die klimatischen Bedingungen auf

der Mitteilungen der Wetterwarte Würzburg nachfolgend

.Ilarisch zusammengefaßt:

kUM strahlung _n cheindauer Niederschlag(G,I/m2) (h) (1/m2)

).82 3,8 1552 705J.84 11,6 4633 1824

19,3 7670 2916

2: Klimatische Bedingungen während der Freibewitterung

Die Globaistrahlung ist die auf eine horizontale Fläche ein-

fallende Gesamtstrahlung. Sie setzt sich zusammen aus der

dire'-ten und der in der Dufthülle diffus gestreuten Sonnen-

str,..

Neben der Freibewitter

X P' OT1ST 450 und

nach DIi; 53387

rouliert. Durch peii

eine ähnl che Beanäpr177-

ewZ"

ver

A1tE • ze7.

die Proben künstlich im

.rsteller: W.C. Heraeus GmbH,

Der Bewitterung in Geräten

urch Simulation und gleichzeitige

einwirkenden Klimafaktoren den

.,d reproduzierbar nachzuahmen® Die

7

Global hlung wir.: inn gefilterte Xenonbogenstrahlung

Benässen der Probekörper soll

geschaffen werden, wie sie im

Preien durch Regen iie'"

Im Xenotest 450 sind d e Proben senkrecht angeordnet, drehen

ia im _ m einen XENON-Strahler und

Im die Proben waagerecht und

übe; daß eine intensivere Wasser-

°;fj Q In beiden Geräten wurde ein Zyklus

°izei.t 1 Minuten, Dauer des Benässens 3

ten.

Är

2 bad C. Di_

Schwarztafeltemperatur, dies

er Probenhalterungen, jeweils

der Bestrahlung betrug im

450 Wen ^ -„ ^ ^ ^ h, im SUNTEST 10000 h, w

Fällen ; °ä.h.lung von etwa 40 GJ /m

Aiterun erien

Unter Alterung wird allgemein eine irreversible Änderung von

Eigenschaften verstanden. Naturgemäß sollen für den jeweiligen

Anwendungsfall in erster Linie solche Eigenschaften herange-

zogen werden, die für den praktischen Gebrauch entscheidend

sind.

Zur Beurteilung der Alterungseinflüsse wurden deshalb im Anlie-

ferzustand und nach abgestufter Bewitterungsdauer folgende

mechanische Eigenschaften ermittelt:

5.1 Elastizitätsmodul

Der Elastizitätsmodul (E 1-2 Modul) wurde nach Abschnitt 5.6.2

der DIN 16726 als Sekantenmodul zwischen 1 und 2 % Dehnung in

Anlehnung an DIN 53457 aus dem Kraft-Längenänderungsdiagramm

ermittelt® Die Versuche wurden an Probekörpern Nr. 5 nach DIN

53455 (entspricht Probekörper A nach DIN 16726) bei einer

Prüfgeschwindigkeit von 5 mm/min durchgeführt. Die Probekörper

wurden quer zur Herstellungsrichtung der Bahnen, bei den

gewebeverstärkten Bahnen (Proben Nr. 6 und 12) unter einem

Winkel von 45 Grad zur Herstellungsrichtung, entnommen.

9

5.2 Verhalten beim Zugversuch

An den unter 5.1 genannten Probekörpern wurden in Anlehnung an

DIN 53455 bei einer Prüfgeschwindigkeit von 200 mm/min Reiß-

festigkeit und -dehnung bestimmt.

Bei den Bahnen mit Gewebeverstärkung wurde an 50 mm breiten,

streifenförmigen Probekörpern. die Höchstzugkraft in Längs-

richtung sowie die entsprechende Dehnung bei Höchstzugkraft

nach DIN 53354 ermittelt.

5.3 Verhalten der F . enaht beim Zug_yersuch

Die Prüfung erfolgte im Scherversuch nach Abschnitt 5.7.1 der

DIN 16726 bei einer Prüfgeschwindigkeit von 200 mm/min. Es

wurde Probekörper Nr. 5 nach DIN 53455 mit mittig, quer zur

Zugrichtung angeordneter Fügenaht verwendet. Als Einspannlänge

wurden 100 mm zuzüglich Breite der Fügenaht gewählt.

Die Zugspannung bei E-löchstkraft wird als Scherzugfestigkeit der

Fügenaht bezeichnet.

10

6. Versuchse e6ni se

In Tabelle 3 sind zur Charakterisierung der Dachbahnen im

Anlieferzustand die im Zugversuch ermittelten mechanischen

Eigenschaften sowie die Maßänderung nach 6 stündiger Warm-

lagerung bei 80 °C zusammengestellt:

Probe Kurz-0r, zeichen

Doi8Ientigkeit Reißdehnung(0/mm2)

Maßänderung(%)(56) längs quer

l 3-T2 ].7 560 -0.5 +0.22 rCi-T1 3.0 485 -3.7 +1.63 4.5 428 -4.2 +0.84 PE-C 13.4 316 -4.8 +1.95 PE-C-E-PW 1480 I-` 22.7 z` -0.6 -0.26 PIB 3.9 395 -0.5 0.07 PIB-K-P\7 480 J-` 58.7 2> -0.6 -0.28 PVC-P-BV 15.4 385 -0.5 +0.39 PVC-P-NB 16,8 325 -0.9 +0.410 PVC-P-NB 17.4 325 -0.3 +0.211 PVC-P-NB-V-PW 1348 1` . 18.1 2` -0.4 -0.112 CSM-K-AV 7.0 595 -0.3 -0.113 EPDM 9.2 448 -0.4 +0.114 EPDM 7.0 490 -0.5 -0.215 EPDM 6.8 370 -0.1 0.016 ZZB 7.3 525 -0.1 +0.1

` zngkraft (N)2 ) HöcTistzngkraftdeb000g (%)

Tabelle 3: Charakteristische Eigenschaften de r Bahnen imAulieferzostau8

11

61 Einfluß der Bewitterunart

In Bild 1 bis Bild 8 ist der Einfluß der Bewitterungsart auf

die mechanischen Ei?enschaften der trägerlosen Kunststoff-

bahnen sowie der kae.. ierten CSM-Bahn dargestellt.

Bei den Diagrammen ist zu berücksichtigen, daß die bitumen-

verträglichen Bahnen i der Freibewitterung rückseitig mit

Bitumen in Kontakt --n, während in der künstlichen

Bewitterung kein Bitumeu e ngesetzt wurde.

Nach fünf-jähriger Freibewitterung ist nur bei den Bahnen aus

777B-T2 und CSM-7,-AV eine signifikante Materialveränderung ein-

:eten. Die „ sich Abnahme der Reißdehnung von

ca. 50% Diese rialalterung wird in gleicher

Weise auch bei 6.er künstliche Bewitterung im XENOTEST 450, bei

CSM auch im '.rST beobachtet. (Bild 1 und Bild 8)

Die Bahnen aus EVA, PE-C und PIB weisen noch bei keiner

Bewitterungsart signifikante Materialveränderungen auf (Bild 2

bis 4).

Bei den P2 Bahnentvoen, nimmt der E 1-2 Modul in der künst-

lichen Beitterung stetig zu, während in der Freibe-witterung

keine Veränderung festzustellen ist. Dies dürfte u.a. auf die

höhere thermische Belastung in den Bewitterungsgeräten

zurückzuführen sein, die einen geringen Weichmacherverlust und

damit eine geringe Materialversteifung verursacht. (Bild 5 bis

7).

4 4 - 4

a--- k

N,

111111MilliFreibewitterung 7.ST 450 SUNTEST

\

'

u.

, . ../-,, . .......

30 12000 h 20000 0 2000 4000 6000 h 10000

Fl • 1-r_ST 450 SUNTEST

+ E 1-2 Modu 1

Bild 1 rflufiJ2tt7,hbal-1

*----.*Reffifestigkeitp (mit Bitumenkontakt) und der

ie mechan. Eigenschaften einerHr.1)

+ 1-2 Modu I

2: Ei er Freibc..ng in Get

Oat aus Et.*-

*----*ReiVestigkeit

it Bitumenkontakt) und der.chan. Eigenschaften . einer

13

24 600 120

N/mm2

6

—0.5

Ce8

0— 0—

Freibew tterung m.B.

4000 6000 12000 h 20000 0

XENOTEST 450

2000 4000 6000

SUNTEST

10000

2 3 a 52

Freibewitterung m.B.

4000 8000 12000

XENOTEST 450

h 20000 0 2000 4000 6000 h 10000

SUNTEST

40

20

+ E 1-2 Modul o -o Reißdehnung *-........* ReiBfestigkeit

Bild 3: EinFluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt) und derBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus pE-C (Probe Nr. Li)

+ E 1-2 Modul o -o Re iBelehnung *.....-..- * ReiBfestigkeit

Bild q: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt) und derBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachahn aus PIB (Probe Nr. 6)

Freibewitterung m.B.

TOO h 2000

150

0 2000 4000 6000

SUNTEST

10000

F2witterung ineiner Dachbahn aus

Bild 6:

+ r M

i

--1

--- —1

E 1-2 Modul -o Reißdehnun9 * ReiMestigkeit

der Freibeik.u g in Ger

.bahn au

( : nit Bitumenkontakt) und derje mechan. Eigenschaften(Probe Nr. 8)

Bild 5:

der Beuitterung in Geräten;er Dachbahn aus PUC-P-NB

^ 1 i i

0o8 h 288a8 a 2000 4000 6000 h 10008

itterun3 m a

;T 45a

SUNTEST

ä Reißfestigkeit

Bitumenkontakt) und dernechan. Eigenschaften

1E)

Bi1

16

6.2 Einfluß einer mechanischen Vorbelastung

In Bild 9 bis 20 ist der Einfluß der Freibewitterung ohne und

mit einachsiger 5%-iger Vordehnung, sowie der Einfluß der

künstlichen Bewitterung im SUNTEST-Gerät mit ebenfalls 5 %-

iger Vordehnung graphisch dargestellt.

Mit einer Ausnahme - ECB-T2 (Bild 9) - ist bei keiner Bahnen-

type ein Einfluß der durch die Vordehnung induzierten Spannung

erkennbar. Bei ECB-T2 wird die Reißdehnung durch die

Vorbelastung noch weiter vermindert. Nach 5-jähriger

Freibewitterung liegt sie nur noch bei 200 %, bei einem

Ausgangswert von 560 %.

Auch bei den Elastomer-Bahnen, die nur unter Freibewitterung

untersucht wurden, weicht das Alterungsverhalten unter Vorbe-

lastung nicht von dem unter loser Verlegung ab.

24 680

|00

8 ! 2 a

FroibemittorunS m.B. Frnibamittorung m.B. — 5% Vord. SUNTEST — 5% Vord.

17

5 o | 2 3 5 B 2020 4000 6020 h 10000

! } ^|

^^____i

|̂ __^_ _J

. !

^ |

o.. ^—^^'^^—

||

D 1 2 3 a 5

Frnibowittorung m.ß. — 5% Vord.

* * ReiVczugkoit

•

400 80

200 48

100 -- 20

2 3 a

FrcibnwitixrunU m.B.

24 600 |Z8

+ E 1-2 Modul o -- -- -- o Ro/8oehnuno+

+[ |—Z Modul o-- -- 'n Reißdehnung u *Roi8fccugkmt

Bild S: Ein f luß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenCohno/mit 5%-iger Vordehnung] auf di e mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr. 1)

+

Einfluß der Freibewitterung {ohne/mit 5%-iger Vordehnung)auf di e mechan.Eigenschaften einer Dachbahn aus ECB-T1[Probe Nr. 2)

24

400

co

aJ^

200

2 3 a 5 2 1 2 3 a 5 0 2000 4000 6000h. i0000

Freibewitterung m.B. Freibewitteruno m.B, - 5% Vord, SUNTEST - 5% Vord.

1E3

0ti

4=

CZ

24 —602 --1122 F T

1/mm2

400 --J80

200 ' 40

100 --I 20

2 3 a 5 2 2 3 a 5 0 2022 4000 6220 10002

N/mm2

. ....—.^

-

+ E 1-2 Modul -o Reißdehnung *-... ••. * ReiBfestigkeit

Bild11 ^ Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenLohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus EVA CProbe Nr. 3)

Freibewitteruna m.B. Freibewitterung m.B. - 5 %: Vord. SUNTEST - 5:' Vord.

+ E 1-2 Modul o — — -o Reißdehnung * ReiBfestigkeit

Bild 12;_ Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenLohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PE-C (Probe Nr. '^)

24 600

19

N/mm2

0

Freibewitterung m.B. Freibewitterung m.B. — 5% Vord.

2000 4000 600C h

SUNTEST — 5% Vord.

10000

400

24 —G02

Nimmt

400

-1=1

co

200

005 0 1 2 3 a 5 0

Freibewitterung m.B. Freibewitterung m.B. — 5% Vord.

2000 4000 6000

SUNTEST - 5% Vord.

10000h

+ E 1-2 Modul o — — -o Reißdehnung * * Reißfestigkeit

Bild Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenCohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PIB CProbe Nr. 6)

1-2 Modul o — — •o Reißdehnung * * Reißfestigkeit

Bild_1 L±: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in GerätenCohne/mit 51%-iger Uordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PVC-P-BU (Probe Nr. 8)

• Cr)- —~ -

24 600 |28

N/mm?

16 488 88

100 20

V

^

48

o

^

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I

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1- -- -- -+~

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i!

,

i/

|/

i

| !

2000 1002 6088 h

5UNT[5T - 5% Vord.

10000

+ E |-Z Modul o-- -- o RalVoohnung * Fm/Vcst/gkcit+

Freibewitterung - 5% Vord.Freibewitterun g

20

+

8 2 3 a 5 8 I 2 3 a 5 0

Freibewitterung Freibewitterung - 5% Vor.

+[ |-Z Modul o-- -- 'nR:/Bon*nung * *Rai8fextigk:it

Bild 15: Einfluß d er Freibewitterung und d er Bewitterung in Geräten(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf d ie mechan Eigenschafteneiner Dachbahn au s PVC-P-NB (P robe Nr. B)

/

10

I

)

sijo 16L E inf luß dacFroibemitterung und d er Bewitterung in Geräten(ohne/mit 5%-iger Ubrdehnung) auf die mechan.Eigenschaftene ine r Dachbahn aus PBC-P-NB (Probe Nr. 10)

24 |2B

40

B Z ^

Freibewitterung m.B.

+ E 1-2 Modul o Re/DdehnunO

Freibewitterung m.B. — 5% Vord.

* R:0foxt/ykou .

24 600

100

cn

|o0

|/8

2 3 a

Freibewitterung m.8.

+ o Rs/8unhnunSE 1-2 Modul

Freibewitterung m.8. — 5% Vord.

* n,0;ot/3ke/t

Einflu8 der Freibewitterung (ohne/mit 5%-igor VordehnunQ)auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. 13)

o-- -- --

Bild 18: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-igec Vordehnung)auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. lq)

22

|B0

2 3 a

Freibewitterung m.B. — 5% Vord.

2 3

Froibewi1trrung m.8.

24

N/mm2

24 600

|00

.... ... ''^

+ E |-Z Modul o -- -- -- o Rx/Bdohnung * mc/0foti3kou+

+ + E 1-2 Modul o -- -- -- o Rc|8uahnung * '.... * R:0fougkmt

Bild Einfluß der Freibewitterung [ohne/mit 5%-iger Vordehnung)auf di e mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr . 15)

2 3 a

0 2 3 a 5

Freibewitterung m.B.

Freibewitterung m.B. — 5% Vord.

Einfluß der Freibewitterung [ohne/mit 5%-iger Uordehnung]auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus lIR(Probe Nr. 16)

23

6.3 Einflußdes Unterrundes

Wie aus den Bildern 22 33 ersichtlich ist, wirkte sich bei

den bitumenverträglic Bahnen die Verlegung auf dem

ausgewählten Bitumen nicht negativ auf die mechanischen

Eigenschaften aus.

21 1

Freibewit t erung m.B,

Freibewi

erung o.B. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.

-2 Modul o — ° -c Reißdehnu

*Reißfestiakeit

B_ldEl: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontakt)der Freibewitterung auf die mechan. EigenschaftenDachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr, 1)

Freibewitterung m.B, Freibewittervng o.B. freibewitterung o.B. - 5% Vord.

E I-? Modul o — — -o Reißdehnung * •..•,.... * Reißfestigkeit

Bild 22:: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontakt) beider Freibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T1 (Probe Nr. 2)

600

200

|00

1 2 3 a

Freibewitterung m.8.

58 2 a 5 0 | 2 3 a 5

Freibewitterung o.8. Freibewitterung o.B. — 5% Vord.

+ E ) 2 Modul n-- -- 'o Rc0uoxnung * Rri8fcsugkcu

25

20102

0

'^` '2^

24 _`"°" "=| —^

{ |! '

! ( | |

| 2 3 a 58 3 a 50 I 2 3 a 5

^

•

|6 100

•

^i ' ! ! |} ^-^ ^ H

F

^ ^ |^==

-^

280 10

+ E |Z nodv| n-- -- 'o s:iDuc»nung * Rei8fostiSkc/t+

Bild 23: Einflu8 des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDaohbahn aus EUA (Probe Nr. 3)

Frcibomit|orung m.B. Freibewitterung o.B. Freibewitterung n.8. — 5% Vord.

8

Einflu8 des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die meohan ' Eigenschaften einerDachbahn aus PE-C (Probe Nr. if)

1

,

_,

I

I

i

1

1!

,

,

, 1

1

1

!;i

_,;

+1

I

i _i

_ 1i

!1

-,

i, — I..... ........... f ..

IMMINIIII00 1 2 3 a 50 1 2 3 a 50 I 2 3 a 5

26

402 1 20

2

3

Freibewitterung n, B.

+ E 1-2 Modul (diagonal — — o Hachstzu9kraf tdehnung * • • • • • • • • • * Höchsttugkr tf t

Bild E5 Einfluß der Freibewitterur:g aLif die mechan. Eigenschafteneiner Dachbahn aus PE—C—E—PW (Probe Nr. 5)

Freibewitterung m.B. Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.

+ E 1-2 Mc du 1 -o Re i Bdehnung *ReiBiestigkeit

Bild 26: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus FIB (Probe Nr. 6)

+[ |-Z Modul o -- 'v ne/Duexnung * Rc/8/ostigku/t

50 1 Z 3 a 50 1 2 3 a 5

Freibewitterung o.8. Freibewitterung o.8. - 5% Vord.Frcibcwittorung m.B.

27

Freibewittcrung m.8. Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.

+ E /-Z nnuu| o ' v ncmochnun3 * *Ro/8+cst/gx:u

Bild27: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus PIB-K-PV (Probe Nr. 7)

Bild 28: Einflu8 des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachb a hn aus F'VC-P-BU!(Pcobe Nr. 8)

2E3

Freibewitterung

+ E H2 Modul (diagonal — - o Höchstzugkraf tdehnung * • • • • • • • * Höchstzugkraft

Bild 29: Einfluß der Freibewitterung auF die mechan. EigenschaFteneiner Dachbahn aus FL)C-P-NB- L)-PW (Probe Nr. 11)

Freibewitterung m.B.

+ E 1-2 Modul -o Reißdehnunq

Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B, - 5% Vord,

* Re iBfest igkeAt

Bild 30: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus EPDM (Probe Nr. 13)

100

0 02 3 a I8 1 2 3 a 5 0 | 2 3

24 B

.^^--

} ! || | i

!^

2 3 5o | 3 a 5

Freibewitterung o.B. Freibewitterung n.8. - 5% Yord,

Freibewitterung m.8.

Froibnmi1tcrung o.8. Freibewitterung o.B. - 5% Vord.

+ [ \-Z Modul o-- — 'n nu/8d:hnun9 R^/8fcxtigknit

Einfluß des Unter grundes (mit/ohne Bitumen) bei d erFreibewitterung auf d i e mechan. Eigenschaften e in e rDachbahn aus EPOM ( P r obe Nr. 1q)

+

+ [ /-Z Modul o-- -- o ec.8u,hnuny x * Fei8fc,t/gke/t

Bild 32: EinFlu8 de s Untergrundes (mit/ohne Bitumen) be i derFreibewitterung au f di e mechan. Eigenschaften ein erDaohbahn aus EPOM (Probe Nr. 32)

24 --1600

1

120 T

I

I

---1

1

N/mm2 Z N/mm2

30

Freibewitterung m.B. Freibewitterung o.B. Freibewitterung o.B. — 5% Vord.

+ E 1-2 Modu! o -o ReiBdehnung * ......... a ReiBfestigkeit

Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus IIR (Probe Nr. 16)

6.4 Verha en der F . enähte

Aus der Tabelle 4 wird deutlich ersichtlich, daß die

Bewitterung die Festigkeit der Fögeuäbte nicht beeinflußt.

Probe Kurz-0r. zeichen

Scherzugfestigkeit (N/mm2)Alz 1 Jahr 3 Jahre 5 Jahre

1 ECB-T2 2.4 1,4 2.4 2.42 ECB-T1 2.8 1.9 2.0 2.33 8V& 3.6 2.5 2.8 3.34 PE-C 10.1 7.9 9.1 8.95 PE-C-E-PW a.F. z` a.F. a.F. a.F.6 PIB 2.2 2.1 2.1 1.87 PIB-K-PV 2.7 2.4 2.6 2.98 PV[-P-BV 12.1 11.2 13.1 14.7

12 CSM-K-AV 5.1 4.3 5.3 5.912 EPDM 6.9 6.3 6.2 7.114 EPDM 1.5 2) 2.4 2) 2.1 2) 2.4 2)15 EPDM 5.2 5.2 5.2 5.416 IIR 6.0 5.9 5.7 6.2

Abriß erfolgte außerhalb der Fügenaht im Grundmaterialc, Fügenaht trennte sich während des Versuches auf

Tabelle 4; Einfluß der Freibewitterung auf das Verhaltender Fügenähte beim Scherzugversuch

31

32

7. Zusammenfassung un, m

1. Als geeignete Alterungskriterien können Reißdehnung und

bei bestimmten Materialien der E 1-2 Modul angesehen vn:

Dabei stimmen die Ergebnisse aus Freibewitterung und der

Bewitterung in Geräten nur bedingt und zwar materialabhängig

überein.

2. Bei PVC-P - Bahnen kann die auf einen Weichmacherverlust

zurückzuführende Erhöhung der Steifigkeit durch den E 1-2 Modul

beschrieben werden. In der Freibewitterung ist der Anstieg so

gering, daß ein Versagen in der Praxis in absehbarer Zeit nicht

zu erwarten ist.

3. Bei den Elastomer reagiert der E 1-2 Modul weniger

empfindlich, aussagekrLftiger erscheint in diesem Fall die

Reißdehnung zu sein.

4. Die Ergebnisse wurden an frei verlegten, der UV-St

und den Temperaturschwankungen ausgesetzten Bahnen erzielt.

sind nicht übertragbar auf unter Auflast (z. B. Kiesschüt -

verlegte Bahnen (3,4).

5. Eine 5%-ige Dehnung bewir mechanische Vorbelastung

schlechtert das Alterungsver;- ten in den gemessenen

schaften nur bei einer Bahn. Offensichtlich werden die

zierten Spannungen aufgrund von Relaxationsvorgängen

den Elastomerbahnen ohne dauernde Materialschädigung schnA1

abgebaut.

6. Der Ablauf der Relaxationsprozesse, in Abhängigkeit der

der aufgebrachten Spannung, der Verformungsgeschwindigkeit,

Temperatur und der Werkstoffart bedarf zu einer Klärung noch

weiterer grundsätzlicher Untersuchungen.

33

7. Die Ergebnisse liefern auch ein Indiz dafür, daß den produk-

tionsbedingten Eigenspannungen bei unverstärkten Bahnen oft zu

vie]. Bedeutung beigemessen wird.

8 Die Art Untergrundes (Spanplatten/Wärmedämmung PS

mit Bitumenauflage) zeigte nach bis zu dreijähriger Freil.

terung keine Auswirkung auf die mechanischen Eigenschafte- . der

Bahnenmaterialien.

9. Die in den Stoffnormen vorgeschriebene Bewitterungsprüfung-

Gesamtbestrahlung his 4500 MJ/m 2 , dies entspricht etwa 2200

Gerätestunden - für die Beurteilung des Langzeitverhaltens

unter Praxisbeanspruchung sollte hinsichtlich der möglichen

Aussage überdacht werden. Nach den vorliegenden erekenntnissen

ist eine abschließende Bewertung erst nach Vorliegen der Ergeb-

nisse der zehnjährigen Freibewitterung möglich. Es ist in jedem

Fall zu erwarten, daß stoffabhängige Belichtungszeiten notwen-

dig werden.

l0.Das Schweißen und Kleben der Dachbahnen bedeutet bei fachge-

rechter Ausführung kein Problem hinsichtlich der mechanischen

Festigkeit und der Alterung der Fügenähte.Auf der Baustelle

spielen u.a. die Witterungsbedingungen eine entscheidende

Rolle.

11.Für die Beurteilung des Alterungsverhaltens von verstärkten

und kaschierten Dachbahnen kann auf die an nackten Bahnen

geeigneten Kriterien nur bedingt zurückgegriffen werden. Bei

gewebeverstärkten Bahnen erscheint der E 1-2 Modul in Diagonal-

richtung ebenfalls geeignet zu sein, bei kaschierten Bahnen

liefern Reißdehnung und speziell der Modul nur bedingt brauch-

bare Werte. Die Eignung anderer Prdfmethoden (z.B. Verhalten in

der Kälte, Schrumpfverhalten, Mikrohärtemessungen usw.) muß

noch nachgewiesen werden.

34

12.Neben der Verlängerung der Freibewitterung auf mindestens 10

Jahre ist es nach heutiger Sicht erforderlich den Einfluß der

Bewitterung auf das mechanische Verhalten bei hohen und bei

niedrigen Temperaturen sowie auf das Verhalten bei Wechselbean-

spruchung (insbesondere im Schweißnahtbereich) zu untersuchen.

8.Literatur

(1) NN "Hoch,.) lymerbahnen für Abdichtungen im

Bau -• "

Quer. ttsbericht des IBK, Darmstadt

1983

(2) NN "Kunststoff-Dachbahnen, Kunststoffdichtungs-

bahnen, Kunststoff-Folien, Bodenbeläge,

Kunstleder"

DIN-Taschenbuch 150, Beuth Verlag GmbH,

Berlin;Köln 1987

(3) Schoepe R. und Alterung von PVC-Dachbahnen unter Kiesauf-

Pastuska G. last

Kunststoffe im Bau, 19. Jahrgang 1984,

S. 62 -

(4) Schoepe R. und Alt; halten von Dachbahnen (317 : ich -

Pastuska G. PVC ir iängigkeit der Materialdicke

Kunststoffe 77(1987) 7, S.693 - 695

(5) Pastuska G. Untersuchung zur Beurteilung des Lang-

zeitverhal PVC-Abdichtungsba

(cht bitumbeständig) durch Kurzzeier-

35

(6) Breuer

Az:B I 5 - 80018.0 - 57

Bunde für Raumordnung,Bauwesen

und Mai 1983

:festigkeit beim Schälversuch an

KunstL _f Diehtungsbahnen und Ringanalyse

zur Bestimmung der Reproduzierbarkeit des

Schälversuches

Forschungsarbeit Az:B I 5 - 800180 - 56

Bundesminister für Raumordnung, Bauwesen

und Städtebau, 1987

36

9. Verzeichnis der Bilduwl. h;:if ten

Bild 1: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt) urBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr.1)

Bild 2: Einfluß der Freibewittenig (mit Bitumenkontakt) und derBewitterung in Geräten auf die mecllan. Eigenschaften einerDachbahn aus EVA (Probe Nr. 3)

Bild 3: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenko. unBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften ei e:Dachbahn aus PE-C (Probe Nr. 4)

Bild 4: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt, unBewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften eirDachbahn aus PIB (Probe Nr. 6)

Bild 5: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkontakt)Bewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschafteneiner Dachbahn aus PVC-P-BV (Probe Nr. 8)

Bild 6: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung inGeräten auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn ausPVC-P-NB (Probe Nr. 9)

Bild 7: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in Gerätenauf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus PVC-P-NB(Probe Nr. 10)

Bild 8: Einfluß der Freibewitterung (mit Bitumenkont un,Bewitterung in Geräten auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus CSM-K-AV (Probe Nr. 12)

Bild 9: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr. 1)

Bild 10: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-igerauf die mechan.Eigenschaften einer Dachbahn aus ECB-Ti(Probe Nr. 2)

Bild 11: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus EVA (Probe Nr. 3)

Bild 12: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung i-(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PE-C (Probe Nr. 4)

37

Bild 13: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung i(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PIB (Probe Nr. 6)

Bild 14: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung in G._(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PVC-P-BV (Probe Nr. 8)

Bild 15: Einfluß der Freibewitt und der Bewitter-7(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) ie mechan Eigensenafeiner Dachbahn aus PVC-P-NB (Pro; e Nr. 9)

"ten

Bild 16: Einfluß der Freibewitterung und der Bewitterung i-(ohne/mit 5%-iger Vordehnung) auf die mechan.Eigenschafteneiner Dachbahn aus PBC-P-NB (Probe Nr. 10)

Bild 17: Einfluß der Freibewj. -tc=ng (ohne/mit 5%-i Vauf die mechan. Eigenschafte .- - Dachbahn aus E777,(Probe Nr. 13)

Bild 18: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-iger Vor:auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. 14)

Bild 19: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-iger VG..auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus EPDM(Probe Nr. 15)

Bild 20: Einfluß der Freibewitterung (ohne/mit 5%-iger Von*auf die mechan. Eigenschaften einer Dachbahn aus IIR(Probe Nr. 16)

Bild 21: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumenkontaktder Freibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T2 (Probe Nr. 1)

Bild 22: Einfluß des Unte (mit/ohne Bitumenkontakt) beider Freibewitterung auf die r e T': , “ . Eigenschaften einerDachbahn aus ECB-T1 (Probe N• . , 3)

Bild 23: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) beFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus EVA (Probe Nr. 3)

Bild 24: Einfluß des Untergrundes (mit/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf die mechan. Eigenschaften einerDachbahn aus PE-C (Probe Nr. 4)

Bild 25: Einfluß der Freibewitterung auf die mechan. Eigen, eneiner Dachbahn aus PE-C-E-PW (Probe Nr. 5)

Ri l;; `" : Finn_Fre : itterun gDac ; ;.k,ahn aus PVC -, _Br,7

ohne Bitumen) bei der,chaf:ten einer

Bild 32: Ein_fln.FreibewitterunqDachbahn aus

hne Bitumen) bei derten einer

Bitumen) bei dern einer

ohne Bitumen) bei deraften einer

Bil Einfluß de3Freibe° erung auf di,Dachb3 n aus PIB (Probe

Bild 27: Einfluß des Unte ;rundes (: ` .:/ohne Bitumen) bei derFreibewitterung auf diE :'::aften einerDachbahn aus PIB-K-PV Nr.

Bitumen) bei dern einer

Bild 29: Eir: luß der Frei:einer Dac}' us PVC-

ung auf die mechan. Eige<•.(Probe Nr. 11)

Einfluß des /ohne Bitumen) bei derFreibewitterung aus ..>chaften einerDachbi; as aus IIE (

Research contract

F 165

Summary report

Subject of research

Influence of weathering on

roof sheeting and sealing

strips of plastic

Customer

Federal Minister of Regional,

Housing and Town Planning

Ref.: B I 5 - 80 01 84 - 5

Responsible for

contract execution Dipl. Ing. (FR) L. Glück

This report comprises 2 pages

Würzburg, January 1988

Objective

A large number of thermoplastic and elastomer based roof

sheeting and sealing strips are employed to seal flat

rooves. To date no generally recognised assessment stan-

dards have been drawn up to evaluate such roof sheeting,

in particular with regard to long-term behaviour after

exposure to weathering.

The main factors acting on a product when exposed to

weathering are radiation, temperature and moisture.

Outdoors, these factors do not only occur separately but

also in combined form. Their effects may be increased by

synergism as well as additional mechanical stress and

strain.

Within the scope of this study, commercially available

roof sheeting was exposed to outdoor weathering as well as

to artificial weathering in machines. The objective was to

draw up assessment criteria for long-term behaviour.

2. Performance

Commercially available thermoplastic and elastomer based

roof sheeting strips were exposed to outdoor weathering on

the roof of the institute at an angle of 45 degrees facing

south and exposed to artificial weathering in the XENOTEST

450 and in the SUNTEST.

After graduated periods of exposure, mechanical properties

were determined in the tension test in order to examine

the influence of

- the type of weathering

- mechanical preloading and

- the base material (with/withou bitumen contact)

2

. Results

In practice, high polymer roof sheeting and sealing strips

remain, when laid professionally, completely functional

for several decades. Of the commercially available roof

sheeting types examined, several exhibit changes in their

mechanical properties after exposure to outdoor weathering

for five years or exposure to artificial weathering with a

total radiation of up to 20 GJ/m 2 . A final evaluation

should be possible after the results of the 10-year out-

door weathering test are available in 1990.

Aging of the sheeting does not always run parallel for

outdoor weathering and artificial weathering. It must

always be seen in relationship to the material concerned.

Elongation at tear and the E 1-2 module may be taken as

appropriate aging criteria to characterise mechanical

material changes.

Mechanical preloading, resulting from 5 % elongation,

produced no affect on the mechanical properties.

This also applies in the same way to the base materials

included in the examination - chipboard or heat insulation

from polystyrene (PS) with bitumen coating - .