VAN DORSSER B.V. BETREFFENDE DE DAKBEDEKKING VOOR

RIJKSDIENST J'VOOR DE IJSSELMELRPOLDERS *, SMEDINGAUIS I. L E L Y S T A D ( .

RIJKSDIE%Sl. VUCR

DE

IdSSELbIEERPOLDERS

Werkdocument 1975-560 Bdo

KANTTEKENINGEN BIJ RAPPORT NO. 773.D. VAN PaDGEVEND INGENIEURSBUREAU

VAN DORSSER B.V. BETREFFENDE DE DAKBEDEKKING VOOR HET ZWEllBAD IN DE AGORA door ir. M. Ploeger

KANTTEKENINGEN BIJ RAPPORT NO. 773.D. VAN RAADGEVEND INGENIEURSBUREAU VAN DORSSER B.V. BETREFFENDE DE DAKBEDEKKING VOOR HET ZWEMBAD IN DE AGORA D e conclusie van het rapport dat het conventioneel geysoleerde dak (bouwfysisch) de meest aantrekkelijke oplossing biedt met het oog op de vochthuishouding in de dakconstructie kan worden onderschreven, mits de opbouw met de nodige zorg wordt uitgevoerd en wordt aangevuld met 66n of meer dampdrukverdelende lagen. Extra zorg tijdens de uitvoering is nodig omdat bij de opbouw met van onder naar boven een dampremmende laag, een isolatielaag en de dakbedekking de kans op mechanische beschadigingen bestaat, die onherroepelijk leiden tot bouwschade die achteraf niet of zeer moeilijk plaatselijk is te herstellen. Bovendien is men bij het aanbrengen van de verschillende lagen over langere tijd afhankelijk van het weer, met name van de buitentemperatuur en van de neerslag. Toevoeging van minstens 66n en bij voorkeur twee dampdrukverdelende lagen is nodig om plooivorming en blaasvorming in en onder de dakbedekking te voorkomen. Plooivorming kan ontstaan als de afdekconstructie niet voldoende 10s van de draagconstructie kan werken. Vooral in draagconstructies boven extreem vochtige ruimten zoals zwembaden kunnen lengteveranderingen in de draagvloer optreden. Als deze vormverandering door de dakbedekking gevolgd moet worden ontstaan plooien. Veel Nederlandse dakdekkers bevelen daarom het aanbrengen van een dampdrukverdelende laag tussen draagvloer en isolatiiplaten sterk aan boven vochtige ruimten. Er zijn dakisolatieplaten verkrijgbaar die bij de fabrikage zijn ioorzien van een dergelijke laag. Deze laag kan bestaan uit dakbedekkingsmateriaal dat aan 66n zijde is voorzien van fijn grind of van ribbels of noppen van enkele millimeters hoog. Ook vindt een2ijdi.g begrind glasvlies veel toepassing als dampdrukverdelende laag. Het aanbrengen van een tweede dampdrukverdelende laag tussen de dakbedekking en de isolatieplaten is van nog groter belang omdat daarmee blaasvorming onder de dakbedekking zoveel mogelijk wordt voorkomen. Deze blaasvorming wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van lucht en waterdamp onder de dakbedekking, antstaan door een niet voldoende functionerende dampremming of een niet geheel d,roge verlegging van de isolatielaag tijdens de uitvoering. In het eerste geval spreekt men van "woonvocht", dat is het vocht dat wordt geproduceerd tijdens het gebruik van de ruimte. Dit vocht kan voor een deel door de dampremmende laag diffunderen en onder de dakbedekking komen. In het tweede geval is :er sprake van zgn. "bouwvocht", dat is het vocht dat nog in de constructie is opgeslagen als die wordt "ingepakt". Bij het afsmeren van de naden tussen de dakelementen, het aanbrengen van druklagen of afschotlagen op de draagconstructie en het niet geheel droog verwerken van isolatieplaten, die niet goed zijn opgeslagen,op het werk of tijdens het transport, brengt men vocht in de constructie, dat na het aanbrengen van de dampyemmende laag en de dakbedekking niet meer kan verdwijnen door ventilatie.,Nu is uit de praktijk gebleken dat ook dampdrukverdelende lagen, zelfs als zij op de buitenlucht worden geventileerd, nagenoeg niet bijdragen tot &in snellere droging van de constructie. Zij dienen alleen om plaatselijk optredende spanningen onder de dakbedekking te voorkomen ( 1 ) .

Bij zonbestraling ontstaan, doordat het in de constructie aanwezige lucht-waterdampmengsel uitzet, plaatselijk kleine blazen onder de dakbedekking. Na zonsondergang of tijdens een regenbui koelt eerst de dakbedekking a£, die daardoor stug wordt, en daarna pas het waterdampluchtrnengsel. Hierdoor ontstaat in de stijve "ballonnen" een onderdruk waardoor meer waterdamp uit de omgeving wordt aangezogen. Tijdens de volgende temperatuurschommelingen herhaalt dit proces zich, waardoor de blazen steeds groter worden en tenslotte scheurvorming kan optreden. - Mede op grond van praktijkervaringen moet bij extreem vochtige situaties (klimaatklksse IV) tus-sen draagvloer en isolatielaag - de toepassing van een dampremmende laag tesamen met een dampdrukverdelende Lang worden aanbevolen, in combinacie met fen damdrukverdelende l n a g onder de dakbedekking (1) De dampremmende laag dient om te voorkomendat "woonvocht" in de isolatielaag doordringt en daarin condenseert. Voor dakconstructies boven vochtige ruimten in de klimaatklasse IV, zoals hier het geval is, worden eisen gesteld aan het dampremmend vermogen van die constructie. Het dampremmend vermogen van een materiaal wordt uitgedrukt in de zgn. u d-waarde, waarin u het dimensieloze diffusie~eerstands~etal is en d . . de dlkte van de laag in meters. Het getal v geeft aan hoeveel maal de weerstand die een materiaal biedt tegen dampdiffusie, groter is dan die van een luchtlaag van gelijke dikte. De p-waarde van lucht is dus per definitie gelijk aan 1. Voor de dakconstructie exclusief de dakbedekking, zoals die voor het zwembad is voorgesteld, geldt onder deegegeven klimaatconditie dat een p -waarde is vereist van minimaal 25 meter (2). Het cellenbetondak d en de polystyreenplaten leveren daarvan een dampdiffusieweerstand van resp. 0,15 x 5 + 0,04 x 200 = 0,75 + 8 = 8,75 m', uitgaande van 15 crn cellenbeton iet een volumieke massa van 550 kg/m3 en 4 cm geextrudeerd polystyreenschuim van ca. 35 kg/m3. De resterende waarde van de dampremming wordt ruimschoots.opgebracht door de voorgestelde 0,2 mm dikke P.V.C. folie (vd = 20). De (goedkopere) geexpandeerde polystyreensoorten hebben een veel lagerc dampdiffusieweerstand. De u -waarde van de constructie komt bij gelijke dikte op - 1 , 7 5 meter (0,75 ?! 0,04 x 25). Daarmee voldoet de constructie niet meer aan de minimum eis van 25 meter, tenzij een dikkere folie (0,25 mm) o f e e n andere dampremmende laag, bijvoorbeeld 0,05 mm dikke gecacheerde aluminiumfolie wordt toegepast. Afgezien van het dampremmcnd vermogen wordt in het rapport niet vermeld dat bij temperaturen boven 35'~ de weekmaker uit de P.V.C.folic dc polystyreenplaten aantast. Bij extreem warme buitentemperatuur, waarbij de oppervlaktetemperatuur van de dakbedekking kan oplopen tot 80'~ is, mede gezien het redelijk goede isolerend vermogen van cellenbeton, een temperatuur van 35OC ter plaatsevan de-dampremmende laag denkbaar, zodat toepassing van P.V.C.-folie als dampremmende laag valt te ontraden in deze dakconstructie, tenzij een gecacheerde P.S.plaat als dakisolatie wordt gebruikt, of fen tussenlaag vai watervast papier met voldoende overlapping wordt toegepast. Als de gecacheerde platen van gegxpandeerde polystyreen goed en in verband op elkaar aansluiten met een getrapte voeg en een overlap van ca. 5 cm van de cachering, kan uiteraard aan de cachering een zekere mate van dampremmend vermogen worden toegekend, waardoor de voorgestelde 0,2 m P.V.C; weer voldoet aan de gestelde eis van dampremming ~ol~uretha~nschuim heeft zowel een grotere warmteweerstand als een

.

+ '

,

grotere dampdiffusieweerstand. Bij gelijkblijvend thermisch isolerend vermogen kan dus een dunnere laag worden toegepast waarbij nagenoeg dezelfde IJ -waarde wordt bereikt als bij de dikkere isolatielaag met d polystyreenplaten. Voor het dampremmend vermogen van de dakconstructie is dus de keuze tussen PS en PU schuim minder belangrijk. PU schuim is echter, ondanks de geringere benodigde dikte, duurder dan geexpandeerd PS schuim, het heeft echter het voordeel dat het van huis uit altijd gecacheerd wordt,geleverd zodat de dakbedekking warmer verkleefd kan worden. Ook is toepassing van een teerhoudende dakbedekking, zonder extra voorzieningen als watervast onderlaagpapier met 50% overlap, op PU isolatie mogelijk. Schuimglas als isolatiemateriaal heeft een dermate hoge dampdiffusieweerstand dat het een dampremmende laag overbodig maakt. Het materiaal is echter relatief duur en,heeft een ca. 50% lager thermisch isolerend vermogen zodat in plaats van 4 cm polystyreen 6 cm schuimglas zou moeten worden toegepast, hetgeen nog eens extra kostenverhogend werkt. Zowel minerale wol als geexpandeerde kurk isoleren thermisch minder goed dan kunststofschuim, in plaats van 4 cm PS schuim is van beide materialen een laagdikte van 5 cm nodig bij gelijkblijvende isolatiewaarde. Het damprernend vermogen is bij bei,de materialen gering, zodat een aparte goed dampremmende laag nodig blijft. Het hiervoor omschreven conventioneel geisoleerde dak is, inclusief de toegevoegde dampdrukverdelende lagen, als volgt opgebouwd, van beneden naar boven: a. 15 cm cellenbeton, als draagvloer b. een dampdrukverdelende laag, t.b.v. onafhankelijke werking van draagvloer en dakbedekking c. een dampremmende laag ' d. een isolatielaag van kunststofschuim, rninimaal 3 cm PU of 4 cm PS e. een dampdrukverdelende laag f. de dakbedekking g. een schutlaag of ballastlaag, afhankelijk van de toe te passen dakbedekking. Deze vrij gecompliceerde opbouw is te vereenvoudigen door meerdere functies te combineren in 66n.laag. b en c kunnen worden gecombineerd door toepassing van een laag eenzijdig begrind glasvlies toe te passen, die voldoende dik is om de vereiste totale mi,nimumdampdiffusieweerstand van 25 meter (exclusief dakbedekking) op te brengen. b, c en d zijn te combineren in 66n arbeidsgang door isolatieplaten toe te passen die zijn voorzien van een cachering van eenzijdig begrind of .geprofileerd dakbedekkingsmateriaal met een aluminium inlage die zijn voorzien van getrapte randen en langs twee zijden voldoende overlapping. Deze platen bestaan meestal uit een polystyreenkern (Styropor) met een cachering op bitumenbasis (Awatekt bijvoorbeeld) en zi'jn daardoor bij voorkeur geschikt om te worden afgedekt door een drielaagse bitumineuze dakbedekking, die in 66n maal vanaf de rol is aan te brengen (fabrikaat Klaus Esser). Deze.rollen zijn ook verkrijgbaar met een laag polystyreenkorrels aan de onderzijde (Aluventilag) waarmee ook de bovenste dampdrukverdelende laag kan komen te vervallen. Bij uitvoering van deze dakconstructie met een teerhoudende dak-, bedekking (Vebidak T I) k a n d e onderste laag bestaan uit eenzijdig be-.

.

grind, gebitumineerd glasvlies van voldoende dikte, waarmee de dampverdelende en dampremmende functie in '66n bewerking worden gecombineerd. De u -waarde moet daarbij weer minstens 25 meter bedragen. Omdat deze faag geen teer bevat kunnen daarop zonder meer de ongecacheerde polystyreenplaten worden gelegd. De onderste laag van de T I dakbedekking, bestaande uit watervast onderlaagpapier, moet echter ' weer met 50% overlapping over de isolatieplaten worden gelegd, waarna de drie lagen teervilt kunnen worden aangebracht, waarbij er: nauwkeurig op dient:.teworden toegezien dat de teermastiek langs de randen niet in aanraking kan komen met de isolatieplaten. Vervolgens wordt de constructie afgedekt met 3 cm grof ballastgrind 5/30, waar nodig gestabiliseerd in verband met windbelasting, en de randen voorzien van een UV bestendige folie, een weefselstrook of grind. Omdat de scheiding van de dampremmende en de vochtkerende functie altijd het gevaar van vochtinsluiting in zich draagt, hetgeen het treffen van extra voorzieningenals dampdrukverdelende lagen noodzakelijk maakt, is, met name voor toepassing boven vochtige ruimten,een systeem ontwikkeld waarbij deze funct'ies zijn verenigd in 66n laag,,waarbij de dampdrukverdelende functie overbddig wordt. ' Deze dakconstructie, bekend onder de naamIRMA (Insulated Roof Membrane Assembly) is voor het eerst toegepast in 1951 in Midland,' Michigan U.S.A. Dit zogenaamde "omgekeerde dak" bestaat uit een dakbedekking, waarop 4 cm ge&trudeerd P.S. schuim is aangebracht,afgedekt met een 2 cm dikke cementmortellaag. Bij inspectie in 1965 ble.ek deze mortellaag volkomen stukgevroren te zijn, het achtergebleven puin.behield echter deielfde functie als schutlaag, de isolatielaag bleek in uitstekende conditie te verkeren. Sindsdien is het "omgekeerde dak" herhaaldelijk toegepast met goed resultaat. Voordelen van het omgekeerde dak boven de conventionele constructie: - De eenvoud van opbouw: 66n waterkerende.laag, eventueel op uitvlaklaag, zonderbijkomende . voorzieningen als dampremmende en dampdrukverdelende lagen. - De snelheid van aanbrengen: na de eerste arbeidsgang, het aanbrengen van de eventueel in de fabriek geprefabriceerde~dakbedekking is hetgebbuw waterdicht, voor de verder volgende handelingen is men niet afhankelijk van droog weer. - De levensduur: na het aanbrengen van de isolatielaag is de dakhuid veel minder onderhevig aan mechanische beschadigingen door het belopen van het dak of door zonbestraling. Temperatuurschommelingen tijdens de zomer-wintercyclus worden van 85'~ teruggebracht tot 15Oc, waardoor aanzienlijk, minder spanningen in de dakhuid optreden en minder zorg hoeft te worden besteed aan het 10s (blijven) liggen van de dakbedekking t.0.v. ,de draagvloer :Dakdoorvoeren en dakdoorbrekingen: passeren slechts 66n waterkerende laag waardoor de kans op uitvoeringsfouten en lekkages afneemt. Eventueel toch optredende lekken zijn sneller op te sporen, beter bereikbaar en eenvoudiger te herstellen. - De aanpasbaarheid: aan veranderende thermische eisen en eventueel veranderende (binnen) klimatologische omstandigheden, doordat de isolatielaag bereikbaar

_

.

blijft en eenvoudig is aan te vullen met nieuw isolatiemateriaal, als blijkt dat ondanks berekeningen toch condensvorming onder de dakbedekking optreedt ter plaatsen van de naden. - De kans op plooi- of blaasvorming is praktisch nihil omdat weinig kans bestaat op het insluiten van vocht en bovendien de temperatuur onder de dakhuid niet hoog genoeg kan oplopen. Nadelen zijn: - De grotere dikte van de isolatielaag: doordat de isolatieplaten nat worden en regenwater onder de isolatie' laag doordringt is een grotere isolatiedikte vereist om eenzelfde isolatiewaarde te bereiken als bij het conventioneel geisoleerde dak. Oorspronkelijk is altijd een overdimensionering van 20% voorgeschreven. Latere praktijkmetingen (3) hebben aangetoond dat de temperatuurverliezen ter plaatse van de naden blijken mee te vallen en dat kan worden volstaan met een extra isolatiedikte van 7-10%.

- de grotere dikte van de ballastlaag: doordat de lichte isolatieplaten kunnen gaan opdrijven is een extra ballast vereist. In 10s gelegde uitvoering bedraagt de minimum dikte van de grihdballastlaag 5 cm (80 kg/m2) of, als dat meer is; de dikte van de isolatielaag, in geplakte uitvoering is dit minimaal 4 cm grind of tegels met een gelijk gewicht (65 kg/m2) (4).

- uitvoering met een teerhoudende dakbedekking is niet'mogelijk bij toepassing van gegxtrudeerd P.S. schuim als isolatiemateriaal, ook in gecacheerde uitvoering omdat uittredende teerolign de isolatieplaten ter plaatse van de naden kunnen aantasten. Het toe te passen isolatiemateriaal op omgekeerde daken moet aan de volgende eisen voldoen: - ongevoeligheid voor vocht - bestendigheid tegen dooi en vorst - bestendigheid tegen rotting en veroudering - mechanische sterkte moet voldoende zijn - het moet vormvast zijn.

-

Materialen die geheel of althans goeddeels aan deze eisen voldoen zijn: Foamglas, Styrowil, Roofmate en Styrodur. Foamglas verenigt bijna alle bovenstaande eigenschappen in sterke mate, het is zelfs bovendien bestand tegen ultra-violette straling, hetgeen dit materiaal bij uitstek geschikt zou maken voor toepassing op het geplakte omgekeerde dak. Het bezwaar van schuimglas is echter dat het aan de oppervlakte vorstgevoelig is. Dit bezwaar zou te ondervangen zijn doorde platenvol te zetten en af te dekken met teermastiek of asfaltbitumen, zodat geen vocht in de buitenste porien kan dringen. Zowel teermastiek als bitumen zijn echter niet U.V. bestendig, zodat weer een schutlaag nodig is. Om aan de vereiste isolatiewaarde te komen is toepassing van 7 cm nodig, hetgeen in handelsafmetingen neerkomt op twee lagen van 4 cm dikte, wat de toepassing van dit relatief dure materiaal ook om financigle redenen minder aantrekkelijk maakt. Styrowilpla~enzijn samengesteld uit met asfaltbitumen omhulde polystyreenbolletjes, die vervolgens met cement worden verbonden en tot platen geperst van 6 en 7,cm dikte. Afgezien van de bestendigheid tegen weersinvloeden, die volgens praktijkproeven niet geheel afdoende

.

is gebleken, moet voor het verkrijgen van de minimale islolatiewaarde een laagdikte worden toegepast van 8 tot 9 cm, zodat daarvoor gezien de handelsafmetingen een dubbele laag platen van 6 cm nodig is, wat weer een extra belasting van ruim 40 kg/m2 met zich meebrengt. Omdat het materiaal niet U.V. bestendig is is daarop een schutlaag van minimaal 7 3 cm grof grind vereist, die ook nog eens 50 kg/m- weegt. Het totale i~olatie~akket komt daarmee op 15 cm, zodat een dakopstand van minimaal 25 cm is vereist. Toepassing van een T 1 dakconstructie met Styrowilplaten is,mogelijk. Roofmate- en Styrodurplaten zijn beide vervaardigd van geextrudeerd P.S. schuim, waarvan Roofmate reeds op ruime schaal met goed gevolg is toegepast in omgekeerde dakconstructies. De platen zijn door hun speciale oppervlaktebewerking goed bestand tegen weersinvloeden, zij zijn echter niet U.V. bestendig zodat ze moeten worden afgedekt met een schutlaag van grof grind, die id losliggende uitvoering tevens dienst doet als ballastlaag. Over de vormvastheid van het materiaal zijn de meningen niet eensluidend, de fabrikant Dow Chemical B.V. pretendeert een volledig vormvaste piaat te produceren, terwijl uit de praktijk gevallen bekend zijn van vormveranderingrn in de vorm van "schotelen". Nu is bij toepassing van Roofmate op omgekeerde daken dit gevaar minder relevant, omdat enerzijds door het minder grote temperatuurver-, schil tussen onder- en bovenkant de plaat minder neiging zal vertcuen om krom te trekken, en anderzijds de invloed van dit schotelen en i~et in geringe mate open trekken van de naden van weinig invloed i,s op de thermische eigenschappen van de isolatielaag als geheel. Toepassing van Roofmate op een teerhoudende dakbedekking is om reeds eerder vermelde reden niet mogelijk. Het rechtstreeks verleggen van Roofmate op P.V.C. dakbedekkingen is we1 mogelijk omdat er weinig reden is te veronderstellen dat bij voldoende dikte van de isolatielaag de temperatuur van de dakbedekking zal oplopen'tot 35 2 40°C, waarbij uittredende weekmakers de polystyreen zouden gaan aantasten. ~akbedekkin~smaterialen die in aanmerking komen voor toepassing in de omgekeerde dakconstructie met Roofmate-isolatiewaarde zijn:

- een drielaagse bitumineuze dakbedekking met glasvlies- of aluminiuminlage, in verband met het vaak langdurig aanwezige vocht op de dakbedekking moeten fabrikaten met een wolviltiplage worden vermeden. Er zijn momenteel dakrollen in de handel waarbij deze drie lagen in G n bewerking worden aangebracht (v.b. fabrikaat Klaus Esser). Extra zorg voor beschutting van de opstaande dakranden is geboden omdat bitumineuze dakbedekkingen niet U.V. bestendig zijn. Deze dakbedekking kan 10s worden gelegd of geplakt worden uitgevoerd.

- voor een bij voorkeur losliggende bedekking komen diverse kunststoffolies in aanmerking zoals: polyvinylchloride P.V.C. (v.b. Trocal van Dynamit Nobel Chemie) (of Rhenofol van Braas Chemie) isobuteen-isopreenrubber IIR (v.b. Keltan en S.G.-tan van Saar Gumi) polyisobutyleenfolie P.I.B. (v.b. SG-tyl van Saar Gummi).. Alle losliggende dakbedekkingen moeten op een voldoende vlakke draagvloer worden ,aangebracht en bij voorkeur daarvan gescheiden door een laag glasvlies, vilt, zacht PS schuim, golfkarton 0.i.d.

,

i

De isolatieplat& dienen in verband gelegd te worden terwijl passtukken kleiner dan 40 cm zoveel mogelijk vermeden moeten worden. De dikte van de isolatielaag moet zodan~gworden gekozen dat een condensatie tegen de onderzijde van de dakbedekking of een dampremmende laag kan optreden. De in het rapport Van Dorsser geadviseerde isolatiedikte van 5 cm op het omgekeerde dak is niet nagerekend, maar lijkt vrij krap te zijn gekozen. In verband met de benodigde overdimensionering voor omgekeerde daken is een 6 cm dikke laag Roofmate (in een laag verkrijgbaar) aan de veilige kant. Ook de grindlaag is te licht gekozen, de worgestelde 3 cm moet worden verzwaard tot minimaal 5 cm en bij verhoging van de isolatiedikte tot 6 cm in verband met het mogelijk opdrijven van de isolatieplaten. Het afschot onder "omgekeerde daken" moet terwille van een snelle waterafvoer minimaal 1 : 70 = l 5 cm op 1 m' = I ,5% bedragen. Als niet U.V. bestendige dakbedekkingen worden toegepast moeten de werkzaamheden elkaar snel kunnen opvolgen en dakopstanden worden afgedekt met stroken U.V. bestendige folie,(gestabiliseerd) grind of weefselstroken. Literatuur 1 . Het niet geventileerde,platte dak. Publicatie nr. 41 van de Stichting Bouwresearch S.B.R. 2. Dak- en wandconstructies gezien door een thermo-hygrische'bril. Rapport B 3-9 van de S.B.R. 1973.

.

3. ~armeschutzvon Flachdachern. Publikatie Rheinhold en llahla gmbh. llannheim. ,1 Messungen am "Umgekehrten Dach" von ing. U. Schroepel. 4. Rapport 4742/1974 ~ouwcentrum/Ratiobouwd.d. 7-1-'74. "IF3lA met Roofmate" door DuPuy.

5. Syllabus van de cursus Warmte-isolatie Bouwcentrum-IBBC TNO d.d. maart 1974. Lelystad, 10 september 1975 ir. !I.

Ploeger