Roofing Holland 1998-09-08 'Ook al ligt het al lang, het is nog steeds goed'

Opdrachtgevers uiten doorgaans de wens dat het platte dak geruime tijd zonder gebreken en bestand tegen alle weersinvloeden blijft. Om achter de duurzaamheid te komen van dakbedekkingen te komen is onderzoek noodzakelijk. Een recent onderzoek uitgevoerd op drie objecten die met een EPDM-dakbedekking waren bedekt, toonde aan dat het materiaal, ondanks een zware belasting, de tand des tijds goed had doorstaan. Op het ogenblik van de testen lag het materiaal al twee decennia op het dak.

Vele opdrachtgevers uiten doorgaans de begrijpelijke wens dat het platte dak geruime tijd zonder gebreken en bestand tegen alle weersinvloeden blijft. Als ze deze verwachtingen qua kwaliteit aan hun architect meedelen, doet zich een probleem voor. Op basis van beoordelingscriteria die hij in geen enkel voorschrift noch in richtlijnen terugvindt, moet hij een keuze maken. Het gaat uiteindelijk -als hij de wens van zijn opdrachtgevers, werkelijk wil vervullen- om het voorleggen van een bewijs van deugdelijkheid in de praktijk.
Voor de bekleding van platte daken zijn er wat de keuze van de dakbedekking en de grondstoffencombinatie betreft, verscheidene mogelijkheden, maar de juiste keuze maken, is niet zo eenvoudig. Bitumen met een SBS- of APP-modificatie? Dakstroken van kunststof of elastomeer? Of toch liever vloeibaar aangebrachte lagen? Door bovenvermelde materialen te gebruiken en rekening te houden met de diverse combinatievarianten, bestaan er echter meer dan 60 verschillende mogelijkheden waarmee een plat dak kan worden bedekt. En dan wordt er nog geen rekening gehouden met de talrijke bijkomende verschillen zoals de constructies en de verscheidene methodes voor een lichte of zware oppervlaktebescherming. Het is dan ook duidelijk dat een doelgerichte keuze van het materiaal omwille van de verscheidenheid van de producten en systemen zelfs voor experts behoorlijk wat zoekwerk met zich meebrengt.
Daarom zou omwille van de transparantie van de markt en ter aanvulling van de keuzecriteria voor betrouwbare bedekkingen van platte daken ook een 'praktisch kwalificatiegetuigschrift' voorgelegd moeten worden. In dit geval wordt, door het bewijs te leveren over hoe de EPDM-dakbedekking zich in de praktijk gedraagt na 20 jaar op een plat dak te hebben gelegen, dit soort hulp bij het maken van een beslissing aangeboden. De opdrachtgever voor dit onderzoek was de firma Prelasti SA, B-7011 Ghlin, België.
De Prelasti EPDM-dakbedekking lag op het ogenblik van het onderzoek al 20 jaar op de drie onderzochte platte daken.

Bevindingen tijdens de inspectie

Op de platte daken werd een gedetailleerde beoordeling gemaakt van de toestand waarin de dakbedekking werd aangetroffen. Naast de gebruikelijke inspectie van de toestand van de oppervlakte, de dakranden en de aansluitingen werden beschadigingen opgespoord. De plaatsen waar de EPDM-dakbedekking aan intensieve mechanische of chemische belasting werd blootgesteld, zijn doelbewust onderzocht.
Op de eerste plaats was er een bijzondere belasting in de randzone van een plas water, die nabij een hoek van het plat dak ontstaan was wegens een onvoldoende afschot, en die er al 20 jaar ongewenst en aanhoudend kon inwerken op het materiaal.
Zoals bekend zorgen randen van plassen op platte daken voor probleemzones die aanzienlijke, relevante schade aanbrengen. Op die plaatsen ontstaat, overeenkomstig een voortdurend wisselende waterstand, een ophoping van krimp- en zwellingsdruk. Ook de afslijtende werking van de ijslagen in de winter hebben diepgaande gevolgen. Bovendien treedt aan de randen van waterophopingen door stoomdistillatie de 'gevreesde' uitloging van het materiaal op. Dr. Eberhardt Braun heeft het bij dit proces in zijn boek 'Bitumen' over 'destillatieve veroudering'.
Een ander probleem bij plassen dat eveneens een invloed heeft, zijn gewoonlijk de modderafzetting en algenconcentraties die door samentrekking hartje zomer, en door droogte microscheurtjes kunnen overdragen op bepaalde dakbedekkingssytemen wanneer deze, wegens een thermoplastisch gedrag tegenover 'vasthechtingsspanningen', door solaire 'inbrandtemperaturen' tussen 70oC en 80oC een gevoelige reactie vertonen. Gelet op deze opeenstapeling van belastingen is het opmerkelijk dat de eigenschappen van de deskundig onderzochte dakbedekking aan de randen van plassen water niet blijvend verminderd zijn. Op figuur 1 is de licht- tot donkergroen gekleurde algenafzetting aan de rand van een vroegere plas duidelijk herkenbaar.
Als resultaat van de beoordeling van de dakbedekking in een typische probleemzone van een plat dak kan men vaststellen dat de chemische, biologische en mechanische invloed van water, bladeren, modder, algen en ijs geen nadelig effect heeft op het Prelasti EPDM-materiaal.

Hoge belasting van het materiaal

Het gebouw dat als tweede object is opgegeven, is een ander voorbeeld van een dakconstructie waar een hoge belasting geldt. Het gaat hier om de naar het zuidwesten georiënteerde opstaande rand, die het verbindingsstuk met de schoorsteenkop van de school vormt. Figuur 2 toont hoe de situatie in het aansluitingsgebied was, alvorens het monster werd weggenomen. De desbetreffende schoorsteen is met klinkers gemetseld. De vervuilingsgraad ervan wordt het afgebeelde deeloppervlak weergegeven. De klinkers en de mortelvoegen zijn vervuild door 'roetstroken' en kleverige 'verbrandingsgassubstanties'. Het EPDM-verbindingsstuk dat zich hieronder bevindt, staat dan ook niet alleen bloot aan een stralingsbelasting met zuidwest intensiteit maar ook aan een versterkte chemische belasting. Figuur 3 toont de toestand op onderzoekingsobject RAI/2 tijdens het uitsnijden van het EPDM-monster. De onderkant van het verbindingsstuk was droog. Op de klinkers treft men echter -blijkbaar als gevolg van de tijdens de winter vanuit het rookkanaal naar buiten gerichte diffusie- een zouthoudende uitslag aan. Bovenop de belasting van de buitenzijde zorgt dit voor nog meer inwerking op het EPDM-materiaal (ditmaal op de achterkant in de vorm van een bevochtiging door condensatievocht waarbij zoutkristallen worden afgezet).
Buiten de probleemzones waar plassen water staan en aan de bestraalde zijde van het hierboven beschreven verbindingsstuk met de schoorsteen, waren er op het dakoppervlak nog andere aan belasting blootgestelde EPDM-toepassingsgebieden. Zoals de opstaande randen en verbindingsstukken met de dakranden, lichtkoepels, HWA's en mechanische ventilatoren. Deze werden ter plaatse, op oppervlakken die op een bepaald ogenblik door straling belast werden, gecontroleerd op tekenen van eventuele fotochemische afbraakreacties en vergeleken met de toestand waarin het materiaal van de aangrenzende, met grind beschermde dakbedekking zich bevond. Dit geldt ook voor het onderzoek van de geprefabriceerde naadverbindingen die 20 jaar geleden door de fabriek geproduceerd werden (het zogenaamde 'hot-bonding' proces). Het ter plaatse uitgevoerd praktijkgericht onderzoek van zowel de met grind beschermde dakbedekking als de onbeschermde EPDM-dakbekleding leverde een dermate positief resultaat op, dat zonder beperkingen als volgt samengevat kan worden: ondanks het feit dat het materiaal al lange tijd op platte daken ligt, is de prestatiecapaciteit van de EPDM-dakbedekking en de naden -op het gebied van de dichting- tot dusverre nog niet verminderd.
De bevindingen op het gebied van de constructie werden aangevuld met proefondervindelijk onderzoek uitgevoerd met behulp van instrumenten. De laboratoriummetingen behelsden volgende materiaaleigenschappen resp. keuringsmethoden:

• vaststelling van de trekweerstand en rek bij breuk;
• controle van de scheurweerstand;
• maatwijzigingen na warme opslag bij 100oC;
• bepaling van licht vluchtige substanties bij 110oC;
• vaststelling van reacties door oxidatie;
• onderzoek met optische vergrotingen via:
• microscopisch onderzoek met een lichtmicroscoop
• REM-opname van de doorsnede met een rasterelektronenmicroscoop;
• scheidingsweerstand van de naden via een schuif- en schaalproef.

De plaatsen waar materiaal werd weggenomen om de monsters te onderzoeken, werden op de daken dusdanig bepaald dat de monsters zich over verscheidene belastingszones uitstrekten. Figuur 4 verduidelijkt dit verband. Deze toont het EPDM-materiaal dat gekozen werd om op de naar het zuiden gerichte dakrand van plaats 3 te worden weggenomen. Op die plaats konden drie deeloppervlakten vastgelegd en vergeleken worden, die alle op een verschillende manier aangebracht waren. Uit het uitgebreide aanbod van proeven werden er nadien drie uitgekozen, namelijk trekweerstand, rek bij breuk en de diepte van de veranderingen aan de oppervlakte. De resultaten hiervan zijn zeer bewijskrachtig bij de beoordeling van de stabiliteit op lange termijn.

Resultaten van de trekproeven

Het laboratoriumonderzoek gebeurde overeenkomstig DIN 7864, deel 1 (standaard S2, proefsnelheid 200 mm/min., proeftemperatuur 23oC). De metingen met de trekproefapparatuur tonen aan dat aan de eisen van de DIN 7864 norm, deel 1, die gelden voor niet verweerd materiaal, wordt voldaan, zelfs nog na 20 jaar op een dak te hebben gelegen.

Eisen van DIN 7864, deel 1, tabel 2:

• trekweerstand van de strook = min. 4 N/mm2
• rek bij breuk van de strook = min. 250%

Onderzoek via optische vergroting

Tijdens de beoordeling zijn er aan de oppervlakte van de EPDM-dakbedekking en de verbindingsstukken ogenschijnlijk geen opvallende dingen waarneembaar die eigen zijn aan het verouderingsproces. Indien men de door straling belaste, naar het zuiden en zuidwesten georiënteerde oppervlakten, en met grind beschermde monsters met elkaar vergelijkt, is er enkel een klein verlies aan glans vast te stellen. Het met het blote oog uitgevoerde onderzoek wees in geen geval op een fotochemische materiaalverandering, wat bij wijze van voorbeeld bij organisch materiaal met geringe stralingsstabiliteit heeft geleid tot de vorming van broosheidsscheuren.
Voor het onderzoek werd EPDM-materiaal gekozen van een aan straling blootgesteld gebied, waarvan op basis van de meegedeelde karakteristieke waarden vermoed kon worden dat hier de grootste veranderingen aan het oppervlak aangetroffen konden worden, figuur 4 (letter F). Het optische onderzoek gebeurde eerst onder een lichtmicroscoop waarbij het materiaal van opzij met halogeenverlichting bestraald en 60 maal vergroot werd. Figuur 5 toont de structuurfoto die daaruit werd verkregen. Het wordt nu zichtbaar dat de egalisatiesubstantie van de buitenste laag van het materiaal erop achteruitgegaan is. Op de figuur is duidelijk te zien dat de structuur van het net onder de oppervlakte gelegen materiaal de vorm heeft van een lussenstructuur die op een netwerk lijkt. De netstructuur van de EPDM-substantie is nog steeds onbeschadigd.
Met behulp van een rotatiemicrotoom werden flinterdunne laagjes materiaal weggesneden van de fotochemisch veranderde oppervlakken die op figuur 5 worden afgebeeld. Het bleek dat de stralingsinvloed het buitenste oppervlak van de dwarsdoorsnede slechts had aangetast tot op een diepte van 8/100 à 12/100 mm. In dit geval (plaats 3, onderzoek van de sterkste veranderingen van alle deeloppervlakken) gaat het om 5,3 tot max. 8% van alle dwarsdoorsneden. Een vergrote voorstelling van de dwarsdoorsneden via een rasterelektronenmicroscoop bevestigde deze bevinding.

Proef doorstaan, beoordeling 'zeer goed'

Het prestatiebeeld van de onderzochte Prelasti EPDM-dakbanen kan voor alle materiaaleigenschappen, die relevant zijn voor de aanleg op daken, als zeer goed bestempeld worden. Het inzicht dat uit praktijkgericht onderzoek op de daken werd verworven, stemt in dat opzicht overeen met de resultaten van het laboratoriumonderzoek. Zelfs na 20 jaar aan straling te zijn blootgesteld, voldoet het materiaal nog steeds aan de normeisen die golden toen het materiaal werd geleverd.
Als belangrijkste resultaat van dit onderzoek kan de verouderingsbestendigheid over lange termijn van de EPDM-dakbedekking met een bewijs bekrachtigd worden. Na 20 jaar op een dak te hebben gelegen, werken de afbraakreacties, zelfs op plaatsen zonder bescherming, slechts minimaal in op het oppervlak. Deze geringe, oppervlakkige veranderingen hebben enkel betrekking op de buitenste egalisatiesubstantie van de banen en hebben geen negatieve invloed op het gedrag van de intacte dwarsdoorsneden. De elastomeren-netstructuur van het systeem werd niet aangetast (zie figuur 5).
Men dient er ook nota van te nemen dat deze geringe veranderingen aan het oppervlak enkel betrekking hebben op ongunstige, afzonderlijke gevallen en zeker niet representatief zijn voor het algemeen gedrag van de onderzochte oppervlakken.
Er dient ook de nadruk te worden gelegd op de opmerkelijke flexibiliteit van het materiaal en dit ondanks de lange gebruiksperiode. Niet één van de monsters is gekrompen. Er zijn dus geen innerlijke spanningen aanwezig. Het materiaal is nog steeds in staat om, zoals vroeger, de voor de dakbedekking noodzakelijke mechanisch-elastische functies op het gebied van spanningsabsorptie aan de buitenkant, thermische lengteveranderingen, bewegingscompensatie en flexibele aanpassingsvervormingen probleemloos te vervullen.
Het dichtingsmateriaal van de 'hot-bonding' naden is na een gebruiksperiode van 20 jaar nog steeds onveranderd. De sluitvlakken zijn homogeen verbonden, krachtgesloten en vast gevoegd. Via de gebruikelijke procedure om de scheidingsweerstand te testen, was het niet mogelijk de naadverbinding los te maken. Bij de afschuifproef was de naadsterkte groter dan de scheurweerstand van het materiaal, zodat bij een aanzienlijke overbelasting door de trekproef de gedwongen scheuren zich naast de naadvoeg voordeden. De naadverbindingen zijn in ieder geval waterdicht.

Conclusie

De interpretatie van alle afzonderlijke testen leidt tot de volgende algemene conclusie: De onderzochte Prelasti EPDM-dakbedekking als ook de naden kunnen geclassificeerd worden als uitermate weers-en verouderingsbestendig. Daarom wordt hierbij bevestigd, dat met de onderzochte bedekking voldaan kan worden aan de verhoogde eisen qua duurzaamheid van platte daken.
Het onderzoek heeft bovendien aangetoond dat de EPDM-dakbedekking, met inbegrip van de naadverbindingen, ook na de gebruiksduur van 20 jaar nog verder in staat zal zijn om zijn functie te vervullen. Uit de meetresultaten valt tot op heden geen beperking van de bruikbaarheidsperiode op te meten. Waarschijnlijk kan de huidige gebruiksduur, voorzichtig geschat, verdubbeld worden.

Gegevens onderzoek

Eerste object

D 64747 Breuberg
Soort gebouw: Gebouw van de firma Pirelli Reifenwerke GmbH, bedrijf in Breuberg
Dakoppervlakte: 360m2
Dakhelling: 0% tot 1%
Gelegd in: 1976
Soort uitvoering: Nieuwe dakbedekking op een beschadigde dakbedekking bestaande uit bitumineuze dakbanen, ongeballast, op bepaalde plaatsen met polyurethaan verlijmd, aangebracht zonder enige bescherming.
Nominale dikte van de bedekking: 1,2 mm

Tweede object

D 64747 Rai-Breitenbach
Soort gebouw: Basisschool van Rai-Breitenbach, Kreuzstraße, vleugel die uit één en twee verdiepingen bestaat.
Dakoppervlakte: 1.100 m2
Dakhelling: zonder hellingshoek ("nulgradendak")
Gelegd in: 1976
Soort uitvoering: EPDM-dakbedekking, los aangebracht, geballast met grind, op polystyreen platen. Dakranden en aansluitingen aangebracht zonder oppervlaktebescherming. Talrijke doorvoeren met afzuigkappen, mechanische doorvoeren en lichtkoepels.
Nominale dikte van de bedekking: 1,0 mm

Derde object

D 64720 Michelstadt
Soort gebouw: Beroepsschool van Michelstadt, Landrat-Neffstraße
Dakoppervlakte: 1.520 m2
Dakhelling: 2%
Gelegd in: 1976
Soort uitvoering: EPDM-dakbedekking, los aangebracht, geballast met grind, op gebitumineerde glasvlies-dakbanen. Dakranden en aansluitingen aangebracht zonder oppervlaktebescherming.
Nominale dikte van de bedekking: 1,5 mm

door: Ing. Heinz Götze