Author: Janne Steinmetz
Der Artikel ist von Bechelorarbeit: Anforderungen an Methoden zur Einbindung von Holzbalken in die luftdichte Ebene bei der Sanierung von Gebäudehüllen

Der in diesem Beitrag vorgestellte Bericht baut auf den Ergebnissen des Forschungsberichtes „Einbindung von Holzbalken in die luftdichte Ebene“ [Peper et al., 2014] auf, in dem die Abdichtung von keilförmigen Rissen in historischen Holzbalken mit verschiedenen Methoden getestet wurde.

Um konkrete Anforderungen an Abdichtungsmethoden zu definieren, wurde die Typologie von Rissen in alten Holzbalken, die bei Sanierungsprojekten der Gebäudehülle vorgefunden werden, näher untersucht. Auf Grundlage dieser Untersuchungen wurden vier spezifische Prüfkörper entwickelt, welche die relevanten Rissformen und -größen abbilden. Um möglichst reale Gegebenheiten darzustellen wurde neben den zu erwartenden kleinen (2/50 mm) bis großen (10/120 mm) keilförmigen Rissen in den Prüfkörpern, wie Abbildung 1 zu entnehmen, auch ein abknickender Riss im Mittel der gewählten Maße realisiert.

An diesen Prüfkörpern wurden vier unterschiedliche Lösungsansätze für Abdichtungssysteme angewendet, hinsichtlich ihrer Luftdichtheit geprüft und durch Messungen der Leckagevolumenströme miteinander verglichen. Die aus den vorhergehenden Untersuchungen am Passivhaus Institut [Peper et al., 2014] erfolgreichste Abdichtungsmethode Injektionskanal wurde als Methode 1 ausgewählt, um diese an den gewählten Risstypen zu testen und mit weiteren Lösungsansätzen zu vergleichen. Die Rissabdichtung steht in den durchgeführten Untersuchungen im Vordergrund. Die in Abbildung 2 dargestellte Andichtung durch Klebeband an die luftdichte Ebene wurde zwar zur Durchführung der Luftdichtheitsmessungen realisiert, jedoch nicht weiter betrachtet. Bedingt durch die gute Zugänglichkeit und einfache Geometrie stellt der Klebekragen in der Regel keine besondere Herausforderung dar.

Alle Methoden verwenden nicht nachlaufende Dichtmasse, da sich diese zur Anwendung für alle Ausrichtungen der Risse eignet. Im Nachfolgenden werden die vier unterschiedlichen Lösungsansätze zur Abdichtung der Rissquerschnitte vorgestellt. Bis auf die Methode 1 (Injektionskanal) wurden die Lösungsansätze der Methoden neu entwickelt.

Die Messungen orientieren sich an der DIN EN 12114, einem etablierten Prüfverfahren zur Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Bauelementen [DIN EN 12114, 2000]. Jede Abdichtungsmethode wurde an allen Prüfkörpertypen dreifach angewendet und auf Luftdichtheit getestet, um die allgemeine Funktionalität erfassen zu können. In Abbildung 7 sind rechts die vier Messreihen der unterschiedlichen Prüfkörpertypen zu sehen. Außer dem Gesamt-Leckagevolumenstrom wurden spürbare Leckagen während den Messungen identifiziert und dokumentiert.

Die Messergebnisse der Luftdichtheitsmessungen bei einem Prüfdruck von 50 Pa wurden in die PHI-Luftdichtheitsklassen A+, A, B und C für Durchführungen eingestuft, um so den Einfluss auf die gesamte Gebäudeluftdichtheit abschätzen zu können. Hierzu wurden die Mittelwerte der Leckagevolumenströme aus Über- und Unterdruckmessung auf die Umfänge der Prüfkörper bezogen.

Wie die Messergebnisse in Abbildung 4 zeigen, erreicht die Methode 1 (Injektionskanal) mit einem längenbezogenen Leckagevolumenstrom von 0,12 m³ /(hm) die höchste Abdichtungswirkung und damit die PHI-Luftdichtheitsklasse A. Die Methode 4 (Injektionsdübel) erzielt einen ähnlich guten Wert von 0,24 m³ /(hm) und erreicht ebenfalls die PHI-Klasse A. Die Methode 2 (Injektion mit Begrenzung) und 3 (Injektion mit Klinge) erreichen hingegen vergleichsweise höhere Leckagevolumenströme von 0,78 m³ /(hm) und 0,86 m³ /(hm). Mit diesen Ergebnissen ist die Methode 2 nach Berücksichtigung des Messfehlers noch der PHI-Luftdichtheitsklasse C zuzuordnen, während Methode 3 knapp keine der Klassen erreicht.

Um zusätzliche Hinweise auf die Wirksamkeit der Abdichtungsmethoden in Bezug auf die verschiedenen Risstypen der Prüfkörper zu erhalten, wurden identifizierbare Leckagen während der Messungen erfasst und die einzelnen Prüfkörpertypen gesondert gemessen.

Um die Integrationsmöglichkeit der gewonnenen Erkenntnisse in die Sanierungspraxis beurteilen zu können, wird die Handhabung der Methoden in der Praxis bewertet. Hierbei werden die Kriterien Schwierigkeitsgrad der Anwendung, Anwendungsdauer und Materialeffizienz berücksichtig.

Zusammenfassend stellt sich heraus, dass noch keine der Methoden in allen Kriterien optimal bewertet wird. Methode 2 fällt im Vergleich aufgrund verlängerter Anwendungsdauer aufgrund der Dauer des Aushärtens des Schaums (ca. 30 Minuten) und hohem Schwierigkeitsgrad der Anwendung ab. Die Methoden 3 und 4 schneiden beide eher mittelmäßig ab und unterscheiden sich dabei in Materialeffizienz und Anwendungsdauer. Die Methode 1 erreicht lediglich in der Schwierigkeit der Anwendung nicht das Optimum und erweist sich somit vorläufig als die beste.

Die Ergebnisse liefern wichtige Informationen für die Optimierung und Weiterentwicklung von Abdichtungssystemen für die Bauindustrie. Die Analyse der Untersuchungen ergibt klare Anforderungen an Abdichtungssysteme bei rissigen Holzbalken. Eine leistungsstarke Methode sollte die PHI Luftdichtheitsklasse A erfüllen, flexibel sowie schnell anwendbar und in der Handhabung effizient sein. Die Methoden Injektionskanal und Injektionsdübel zeigen überzeugende Resultate und sollten weiterentwickelt werden. Der Injektionsdübel stellt sich als effektivste Abdichtungsmethode für abknickende Risse heraus, bietet jedoch Verbesserungspotenzial in Bezug auf Handhabung und Material. Die weiteren Lösungsansätze Injektion mit Klinge und Injektion mit Begrenzung erreichen in der geprüften Form noch nicht die gewünschte Leistung.

[Steinmetz 2024] Steinmetz, Janne : Bechelorarbeit: Anforderungen an Methoden zur Einbindung von Holzbalken in die luftdichte Ebene bei der Sanierung von Gebäudehüllen, Darmstadt 2024