Die Holzverbindung als Schadensschwerpunkt
1. EinleitungHolzfenster und Haustüren sind maßhaltige, (formstabile) nicht tragende, organische Außenbauteile, die aus verschiedenen Elementen und Materialien zusammengefügt sind. In der Regel unterliegen sie mehr oder weniger starken Belastungen durch Feuchteeinwirkung, Sonneneinstrahlung und anderen Umwelteinflüssen. Um ihre Gebrauchtauglichkeit langfristig zu gewährleisten, sind besondere Schutzmaßnahmen erforderlich. Offene Brüstungsfugen an den Holzverbindungen von Holzfenstern gehören mit 82 % zu
den in Gutachten am häufigsten festgestellten Mängeln an Holzfenstern. 2. SchadbildDas Erscheinungsbild von Schäden an Holzverbindungen äußert sich in der Regel
durch lineare Risse in der Beschichtung und bei weiter fortgeschrittene Schäden durch
flächiges Ablösen und Abheben der Beschichtung vom Holzuntergrund, ausgehend von den
Rissen. Ist die Kraftschlüssigkeit der Holzverbindung (in der Regel Zapfenverbindung) aufgehoben, lässt sie sich mehr oder weniger leicht gegeneinander verschieben. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit Schäden an Holzverbindungen.
3. Schadensursachen3.1 Herstellungs- und einbaubedingte Riss- und Fugenursachen
3.2 Mechanische Ursachen
3.5 Raumseitige Feuchtebelastungen
3.7 Schäden durch Ausführung zu geringer
Beschichtungsdicken Die Ursachen für Schäden an Holzverbindungen von maßhaltigen Bauteilen sind häufig
vielschichtig, meistens ist der Schaden nicht nur auf eine isolierte Ursache
zurückzuführen. 3.1 Herstellungs- und einbaubedingte Riss- und FugenursachenDiese Ursachengruppe soll hier zwar Erwähnung finden, aber nicht im Einzelnen behandelt werden, da sich die Häufigkeit dieser Schäden an historischen Fensterkonstruktionen in Grenzen hält. 3.1.1 Herstellungsbedingte Ursachen
3.1.2 Montagebedingte Ursachen
3.2 Mechanische Ursachen
3.3 Holzeigenschaften als eigentliche Schadensursache - Quellen und SchwindenDie Ursache für die Bildung von Fugen ist in der Regel auf die Hygroskopizität des Holzes zurückzuführen. Das bedeutet die Fähigkeit von Holz, Wasser aus der Luft oder durch direkte Feuchtebeanspruchung aufzunehmen und bei trockner Atmosphäre (Umgebung) wieder abzugeben. Die Anlagerung von Wassers im Holz erfolgt zunächst zwischen den Fibrillen in den Mikroporen der Holzzellwände - in den so genannten Intermizellarräumen. Man spricht in diesem Fall von "gebundenem Wasser". Es sind drei unterschiedliche Wasseraufnahmemechanismen des Holzes aus der Umgebungsluft bekannt: Die Chemiesorption - Sorption infolge molekularer Anziehungskräfte (im Feuchtebereich 0 bis ca. 7%) Die Adsorption - Anziehungskräfte der "inneren Oberfläche" in den Mikroporen des Holzes die für die Bindung von Wasser in den Zellwänden verantwortlich sind ( im Feuchtebereich von ca. 7-15% ) sowie Die Kapillarkondensation in den Kapillaren des Zellwandaufbaus mit einem
Radius r 5x10-10 bis 1x10-6, da nach Thomsen, der
Sättigungsdruck des Wasserdampfes über die Kapillare geringer ist und deshalb ein
Teil des Wasserdampfes in den Kapillaren eher kondensiert und sich als Feuchtigkeit
im Zellwandsystem niederschlägt. ((im Feuchtebereich von 15% bis 30%) (Rothkamm, Hansmann, Böttcher- Lackhandbuch Holz, DRW-Verlag) Der Fasersättigungspunkt wird auch dann erreicht, wenn das Holz einer längeren
Luftfeuchtebelastung von 95% - 99% ausgesetzt wird. Die Aufnahme von Wasser im gebundenen Bereich, d. h zwischen 0% bis zur
Fasersättigung ist mit einer Dimensionsänderung des Holzes verbunden, die wir als
Quellen und Schwinden, dem sog. "Arbeiten"" des Holzes kennen. Das in den
Intermizellarräumen angelagerte Wasser drückt die Fibrillen bzw. Holzzellwände
auseinander, bei Abgabe des Wassers ziehen sich diese Strukturen wieder
zusammen. (Kühnen, Wagenführ - Werkstoffkunde Holz für Restauratoren E.A. Seemann)Wuchsbedingte, nicht einheitliche Holzeigenschaften innerhalb eines Holzprofils und das damit verbundene abweichende Quell- und Schwindverhalten in einzelnen Profilabschnitten können zu Verdrehen, Werfen, Schüsseln etc. führen; diese Formveränderungen sind ebenfalls für die Fugen- und Rissbildung mitverantwortlich. (Anisotropie: Abhängigkeit der Holzeigenschaften von der Richtung, die Anisotropie wird hauptsächlich durch die Zellorientierung des Holzes verursacht).Die Gebrauchsfeuchte bei Holzprodukten, die ständig Kontakt mit der Außenluft haben, beträgt ca. 10-15%, wenn kein flüssiges Wasser an das Holz gelangen kann. Quellvorgänge an Fensterhölzern werden durch Luftfeuchte, Wetterbeanspruchung durch Niederschläge, raumseitige Luftfeuchtebeanspruchung, Baufeuchte sowie durch den Transport von Feuchte aus dem angrenzenden Baukörper hervorgerufen. Schwindvorgänge werden durch den Wechsel von geringen und hohen Luftfeuchteraten (Temperaturwechsel) sowie durch Sonneneinstrahlung und der damit verbundenen Aufheizung und Trocknung der Holzprofile hervorgerufen. Quell- und Schwindmaße sind von der Holzart und von der Schnittrichtung
abhängig Tabelle 1: Angaben meist nach Wagenführ: HolzatlasÜberträgt man die Schwindmaße beispielhaft auf einen gründerzeitlichen, Berliner Fensterflügel aus Kiefernholz mit der Abmessung von 62/1280 mm und setzt man Profilbreiten von 50 mm bzw. 90 mm (am Stulp) voraus, können sich im Extremfall (wenn man davon ausgeht, dass das Profil einen gleichen Schwindverlust auf jeder Seite aufweist), wenn eine Holzverbindung jeweils an einer Ecke noch besonders fest verbunden ist, Fugen mit einer Breite bis zu 6,35 mm ergeben. Bei Flügeln aus Eichenholz könnten theoretisch sogar Fugenbreiten von 7,61 mm auftreten. Fenster und Außentüren werden, je nach Gebäudestandort, Fassadenorientierung und
Einbaulage in der Fassade, unterschiedlich stark durch das Außenklima in Form von
Wind, Niederschlägen, Temperaturwechsel und Sonneneinstrahlung beansprucht. Die Witterungsbelastung ergibt sich aus folgenden 4 Faktoren: 3.4.1 Gebäudestandort:Die Belastung aus dem Gebäudestandort wird durch Windzonen und Geländekategorien charakterisiert. Es werden gem. DIN 1955-4 vier verschiedene Windzonen sowie gem. ENV 1991-2-4 (Eurocode 1) vier Geländekategorien unterschieden.
Schaubild 1: aus Merkblatt, "Produkttechnik" Nr. 5.3, Stand:05/2005 Einsatzempfehlungen für Holzfenster, Fachverband Schreinerhandwerk Bayern3.4.2 GeländekategorieSchaubild 2: aus Merkblatt, "Produkttechnik" Nr. 5.3, Stand:05/2005 Einsatzempfehlungen für Holzfenster, Fachverband Schreinerhandwerk Bayer3.4.3 Einbausituation - Fassendorientierung:Die Belastung aus der Einbausituation wird durch die Orientierung (Ausrichtung ) und die Einbaulage in der Fassade charakterisiert. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass die Wetterbeanspruchung an der Nordseite eines Gebäudes relativ schwach ist. Bei Südorientierung von Ost bis West ist die erhöhte Beanspruchung durch Sonneneinstrahlung zu berücksichtigen. Bei Westorientierung von Süd bis Nord handelt es sich im Regelfall um die Wetterseite mit entsprechend höherer Schlagregenbeanspruchung. DIN EN 927-1 - Beschichtungsstoffe und Beschichtungssysteme für Holz im Außenbereich - unterscheidet zwischen 3 Klimabedingungen:
sowie aus der 3.4.4 Einbausituation - EinbaulageAbhängig von der Einbausituation in der Außenwand und vorhandene baulichen Gegebenheiten, (Überstände, Rücksprünge) wurde in nachfolgender Tabelle eine Einteilung in vier Einbaulagen vorgenommen Tabelle 2: Einbaulagen - Aus Merkblatt "Produkttechnik" Nr. 5.3, Stand 05/2005 Einsatzempfehlungen für Holzfenster, Fachverband Schreinerhandwerk Bayern3.4.5 Witterungsbeanspruchung durch Sonneneinstrahlung - Fehlerhafte Farbtonwahl der Beschichtung als SchadensursacheBei Sonneneinstrahlung heizt sich die Holzoberfläche auf. Durch das unterschiedliche Temperaturgefüge von Außen nach Innen kommt es zu erhöhten Feuchteschwankungen, die zur Rissbildung des Holzes selbst und an den Holzverbindungsstellen führen kann. Entscheidend für die Lebensdauer und die Rissprävention an maßhaltigen Holzbauteilen ist deshalb auch die Farbwahl des Holzes bzw. der Beschichtung/Lasur. Je nach der Färbung des Holzes sind Oberflächentemperaturen zwischen ca. 40 Grad C bei hellen Hölzern und 80 Grad C bei dunklen Hölzern möglich. Farbige deckende und lasierende Beschichtungen können die Wärmebelastung der Sonneneinstrahlung kumulieren oder reduzieren. Tabelle 3: Holzoberflächentemperaturen; aus BFS Merkblatt Nr. 183.5 Raumseitige FeuchtebelastungenNeben der Feuchtebelastung aus der Witterung unterliegen Fenster- und Außentürkonstruktionen auch Feuchtebelastungen (Tauwasserüberbeanspruchung) aus dem Gebäude bzw. aus angrenzenden Räumen. Die Tauwasserbelastung an maßhaltigen Außenbauteilen, zu denen auch Wintergartenkonstruktionen gerechnet werden, wird insbesondere durch mangelhaftes oder den konstruktiven Gegebenheiten oder der Raumnutzung nicht angepasstes Lüftungs- und Heizverhalten der Bewohner hervorgerufen. Konstruktive Mängel insbesondere im Bereich des Gebäudeanschlusses oder bei Kasten- und Verbundfenstern auch am Flügelanschluss, wenn die Falze der inneren Flügelebene nicht oder die äußeren Flügel dampfsperrend oder dampfbremsend ausgeführt sind. Falzdichtungen müssen lückenlos, umlaufend dampfdicht ausgeführt werde. Ursächlich kann bei Tauwasserschäden auch die mangelhafte Ausführung der
Beschichtung bzw. die Beschichtungsdicke sein. (Bundesausschuss Farbe-Sachwertschutz, BFS - Merkblatt 18) Die DIN 68 800 und die DIN EN 335 berücksichtigen die Belastung von Fensterkonstruktionen durch Tauwassereinwirkung und ordnen Fenster aus diesem Grund der Gefährdungsklasse 2 bzw. 3. zu. DIN 68 800 - Gefährdungsklasse 2, Gefährdung durch Insekten, Pilze, Holz,
das weder dem Erdkontakt noch direkt der Witterung oder Auswaschung ausgesetzt ist,
vorübergehende Befeuchtung möglich. Bei der Beurteilung von Schäden an maßhaltigen Außenbauteilen besteht aus diesem
Grund immer auch die Notwendigkeit, die Klimadaten der anliegenden Räume zu
untersuchen. Neben den üblichen Schadensschwerpunkten in Küchen, Badezimmern und
Wintergärten sind tauwasserbasierende Mängel an Fensterkonstruktionen häufig auch in
Schlaf- und Kinderzimmern feststellbar. n den nachfolgenden Tabellen, die dem Merkblatt "Produkttechnik "Nr. 5.3:Stand 05/2005 Einsatzempfehlungen für Holzfenster des Fachverbandes Schreinerhandwerk Bayern entnommen wurden, wird sowohl der Gebäudestandort und die Einbausituation als auch die Nutzung des Gebäudes mit Anforderungskennzahlen für die Belastungssituation belegt, diese Tabelle kann auch gut für die Einschätzung der Belastung von historischen Fenstern und der Ermittlung von Schadensursachen herangezogen werden. Berücksichtigt wird in diesen Tabellen auch die Belastung aus dem Raumklima (Raumlufttemperatur und -feuchte), resultierend aus der Nutzung des Gebäudes im Normalfall. 3.6 Fehlende oder mangelhafte Schutzmaßnahmen gegen erhöhte Witterungsbeanspruchung als SchadensursachDie Haltbarkeit von maßhaltigen Außenbauteilen und damit auch der Holzverbindungen hängt im Wesentlichen von der Intensität der Wetterbeanspruchung und den getroffenen Schutzmaßnahmen ab. Unzureichend geschützte, freibewitterte Fenster- und Haustürkonstruktionen weisen eine deutlich kürzere Lebenserwartung bzw. kürzere Wartungsintervalle auf als vergleichbare jedoch durch bauliche Maßnahmen geschützte Fenster. Unterschieden werden können als Schutzmaßnahmen 3.6.1 Verwendung geeigneter, dauerhafter HölzerBei historischen Fenstern muss die vorhandene Holzart in der Regel als gegeben
vorausgesetzt werden, es sei denn, Teile der vorhandenen Konstruktion sollen
ausgetauscht oder ertüchtigt werden. Bei der Betrachtung der Riss- und Fugenbildung
spielt die Dauerhaftigkeit des Holzes nur eine untergeordnete Rolle, da Hölzer mit
einer hohen Dauerhaftigkeit häufig auch eine große Dichte und damit auch ein hohes
Quell-Schwindverhalten besitzen. 3.6.2 Bauliche oder konstruktive SchutzmaßnahmenAls bauliche oder konstruktive Schutzmaßnahmen im weiteren Sinne sind alle
Maßnahmen im Bereich der Gebäude- und Fassadengestaltung zu verstehen, durch die die
Beanspruchung der Fensterkonstruktion durch Witterungs- und Umwelteinflüsse
entscheidend beeinflusst (reduziert) werden. Holzbauteile werden analog ihrer Beanspruchung eingeteilt in:
3.7 Schäden durch Ausführung zu geringer BeschichtungsdickenDer Anteil von Schäden durch Mängel an der Oberflächenbeschichtung, die sich auch auf die Holzverbindungen auswirken, wurden weiter oben bereits mit einem Anteil von ca. 68% angegeben. 26% der Schäden an der Oberflächenbeschichtung sind auf zu geringe Pigmentierung (mangelhafter Schutz gegen UV-Strahlen- und Wärmeeinwirkung) und 22% auf zu geringe Anstrichdicken (mangelhafter Feuchteschutz) zurückzuführen. Angaben gem. It Abschlussbericht, Alterung und Instandhaltung von HolzfensternDie Beanspruchung der Beschichtung ergibt sich aus der Bewertung der klimatischen Bedingungen und der Konstruktion nach der folgenden Tabelle. Tabelle 4: Bestimmung der Beanspruchung nach DIN EN 927-1Beschichtungsstoffe müssen für die jeweilige Beanspruchung (stark, mittel, schwach) geeignet sein. Dabei wird von der am Bauteil höchsten Beanspruchung und dem ungünstigsten konstruktiven Schutz der gleichartig zu behandelnden Holz-Außenbauteile auszugehen sein. Quelle: BFS Merkblatt 18Physikalische Schutzmaßnahmen, zu denen hydrophobierende Imprägnierungen, Lasuren
sowie deckende und nicht deckende Beschichtungen von Holzoberflächen gerechnet
werden, haben die Aufgabe, zu vermeiden, dass Wasser in Tropfen- und Gas(dampf)form
sowie UV- und Wärmestrahlen und andere schädliche Umweltagenzien trotz konstruktiver
Maßnahmen an die Holzoberfläche gelangen, in das Holz eindringen bzw. schädigend
einwirken können. Gelingt dies dauerhaft, muss mit schädlichen Quell- und
Schwindvorgängen sowie mit der Ansiedlung holzschädigender Organismen nicht gerechnet
werden. Voraussetzung für einen wirksamen physikalischen Schutz ist, dass ein für die
vorgefundene Beanspruchung geeigneter, ungestörter, gleichmäßiger Anstrichfilm mit
der vorgeschriebenen Mindestschichtdicke allseitig, auch im Bereich von Kanten,
Verbindungsfugen und Hirnholzflächen wirksam aufgebracht wurde. Tabelle 5: Stufen für Trockenschichtdicken von Beschichtungssystemen. Quelle. BFS-Merkblatt 18Für die Beschichtung von maßhaltigen Holzbauteilen haben sich in Abhängigkeit von der Applikationstechnik verschiedene Beschichtungssysteme etabliert. Beschichtungsstoffe, die ausschließlich für die Tauch- und Spritzapplikation vorgesehen sind, unterscheiden sich deutlich in der Rezeptur und im Ergebnis von den Produkten für die Pinselapplikation( manuelle Beschichtung). Die Beschichtungssysteme und -verfahren für die unterschiedliche Ausführung der
Beschichtung von Fenstern und Außentüren sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
Die Dauerhaftigkeit der Beschichtung hängt vom Zusammenspiel verschiedener Faktoren
ab, z.B. der Konstruktion, der Auswahl eine geeigneten Holzart und Holzqualität,
einer einwandfreien Bearbeitung der Holzteile, der Wahl eines geeigneten
Beschichtungssystems und der Schichtdicke. Tabelle 6: Beschichtungen auf maßhaltigen Holzaußenbauteilen (Fenster und Außentüren) Quelle: BFS Merkblatt 18Die angegebenen Orientierungswerte für die Trockenschichtdicken werden an
unzugänglichen Stellen und in Kantenbereichen nicht erreicht.
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Umfangreiche Tauwasserschäden mit den bereits erläuterten Folgen für die
Fugenbildung an maßhaltigen Bauteilen treten häufig in der Folge von Baumaßnahmen,
auch bei Baumaßnahmen im Bestand auf.
Einige der Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen ATVen, z.B. Putz- und
Stuckarbeiten gemäß ATV DIN 18350, oder Maler- und Lackierarbeiten nach ATV DIN 18363
und ATV DIN 18364 Tapezierarbeiten enthalten Maßgaben zum Schutz der Leistung anderer
am Bauvorhaben tätigen Gewerke (z.B. Fensterbauer). Das Lüften ist in diesen Gewerken
eine Nebenleistung (VOB/C Punkt 4 Nebenleistungen), es gehört auch ohne besondere
Erwähnung zur geschuldeten Vertragsleistung.
Bei anderen nachleistenden Gewerken, z.B. Estricharbeiten nach ATV DIN 18353, finden
sich keine entsprechenden Leistungsschutzregelungen.
Hohe Luftfeuchte an der Bauteiloberfläche ist erkennbar durch sichtbares Kondensat
auf den raumseitigen Scheiben- und/oder Profiloberflächen.
Um Folgeschäden zu vermeiden, z.B. Quellung oder Verformung der Bauteile, oder
Schimmelpilzbildung auf Bauteiloberflächen bei relativen Luftfeuchten über 60%, ist
die Raumluftfeuchte durch intensives Stoßlüften oder z.B. Aufstellen von
Kondensationstrocknern zu verringern.
Richtiges Belüften während der Baumaßnahme erfolgt, falls erforderlich, durch
tägliches mehrfaches Stoßlüften, Querlüften, Erstellung eines Lüftungsplans bei
komplexen Bauvorhaben, Sicherstellung der Lüftung über Urlaubs-/Feiertagsruhezeiten.
Täglich nach Abschluss der Bauarbeiten müssen die Fenster ordnungsgemäß geschlossen
werden, um Schäden durch Wind, Wetter und Durchzug zu vermeiden. Gegebenenfalls
können Lüftungsflügel in Fenstern mit Bauzeitenoliven gegen gesonderte Vergütung
ausgestattet werden.
Nicht endbeschichtete Bauteile (Hinweise des Herstellers beachten!) sind besonders zu
schützen. Die Beschichtung ist möglichst rasch nach dem Einbau zu vollenden. Vor dem
Aufbringen der Beschichtung ist zu kontrollieren, dass die Holzfeuchte 12 - 15 %
beträgt und auch nicht übersteigt.
Zitiert nach VFF Merkblatt HO.08/2001:" Maßnahmen zum Schutz von Fenstern und
Außentüren während der Bauphase"
Unterschätzt wird häufig die Feuchtebelastung des Blendrahmens (Stock)
historischer Fenster und Türen aus angrenzenden Bauteilen.
An Fachwerks-, Putz- und Klinkerfassaden sind im Bereich des Fensteranschlusses an
das Gebäude üblicherweise Fugen vorhanden.
Historische Fenster weisen zwar in der Regel eine Verleistung zum Abdecken von Fugen
im Gebäudeanschluss auf, aber meistens ist diese weder als funktionierende
Schlagregen- noch als Winddichtung gebrauchstauglich.
An Sohlbänken oder Türschwellen werden Fenster und Türen (Balkon- und Terrassentüren)
nicht nur durch Schlagregen sondern auch zusätzlich durch niederschlagsbedingtes
Spritzwasser belastet. Vielfach sind kaum Sohlbankabdeckungen vorhanden oder nicht
entsprechend den einschlägigen Regelwerken mit hinterer und seitlicher Aufkantung
bzw. U-Kante ausgestattet und häufig auch nicht wasserdicht verlötet. An diesen
Schwachpunkten kann Feuchte besonders gut an die Fensterkonstruktion gelangen.
Bauzeitliche Balkon- und Terrassenschwellenanschlüsse weisen meistens ausreichende
Abstände zwischen Türrahmen und wasserführender Balkon-Terrassenoberfläche auf oder
sind anderweitig gegen Spritzwasser und Schlagregen geschützt, werden aber häufig
zwischenzeitlich durch nachträgliche Baumaßnahmen (neue Beläge) so in der Höhe
verändert, dass die bauzeitlichen Schutzmechanismen nicht mehr greifen und Feuchte
entweder direkt oder über den Wandbildner an die Blendrahmenkonstruktion gelangen
kann.
Die Abdichtung zwischen Fenster und dem Baukörper muss bei jeder zu erwartenden
Veränderung der Fuge dauerhaft, schlagregendicht und luftundurchlässig sein.
Bei Altfenstern ist die Nachrüstung mit den erforderlichen Schutzebenen zur Schlag-,
Wind- und Luftdichtigkeit schwierig, aber nicht unlösbar, geeignete Sperrfolien oder
Profile können z.B. mit Leisten abgedeckt oder auch nachträglich eingeputzt
werden.
Beschichtete Oberflächen unterliegen der natürlichen Alterung. Alterungsvorgänge an der Beschichtung machen sich durch den Abbau der Beschichtungsfilmdicke, des Verringerns ihres Diffusionswiderstandes, Veränderung des Wasseraufnahmekoffizienten sowie ihrer elastischen Eigenschaften bemerkbar. Ursache sind Prozesse, die durch Wind, Staub, UV-Strahlung (photochemischer Abbau), chemische Agenzien aus der Umgebungsluft, Temperaturwechsel, Niederschläge in Form von Regen, Tau, Schnee und Hagel hervorgerufen werden. Auch mechanische Beanspruchungen wie das Säubern der Fenster und des Glases sowie Belastungen durch Stoß etc. sind ursächlich für den Abbau von Fensterbeschichtungen.
Dünnschichtlasuren besitzen kaum bzw. nur sehr kurzfristige Schutzwirkungen und sind deshalb für den Einsatz an maßhaltigen Außenbauteilen ungeeignet.
Dickschichtlasuren ohne ausreichende Pigmentierung und ohne UV-Blocker verhindern nur eingeschränkt den Holzabbau durch photochemische Vorgänge, was in der Folge auch zum Abbau bzw. zur Zerstörung der Beschichtung führt.
Aber auch deckende Beschichtungen werden langfristig abgebaut und verspröden. Die physikalische Schutzwirkung gegen Feuchteeinwirkungen geht verloren.
Im Vergleich ihrer Materialeigenschaften, Alterungsbeständigkeit, Elastizität, UV-Schutz, Diffusion (Maßhaltigkeit) und Blockfestigkeit sind wasserverdünnbare acrylbasierende Beschichtungen sowohl den wasserverdünnbaren als auch den lösemittelhaltigen Alkydharzbeschichtungen überlegen.
An historischen Fensterkonstruktionen finden sich häufig lösemittelhaltige
Alkydharzbeschichtungen und Ölfarbanstriche, die durch Alterungsprozesse bereits
stark abgebaut und versprödet sind und ihre rissüberbrückenden, elastischen und
diffusionsmindernde Fähigkeiten bereits verloren haben.
Ölfarben neigen dazu Blasen zu verursachen, wenn sie mit anders basierten Mitteln
überstrichen werden.
Wird die Schutzfunktion der Beschichtung nicht in regelmäßigen Intervallen ertüchtigt, führen Feuchte- und andere Umwelteinflüsse zu den bekannten Schadensbildern. Regelmäßige Beobachtung, Pflege und Wartung sind deshalb notwendig.
Inzwischen liegen umfangreiche Ergebnisse und Erfahrungen zu erforderlichen Wartungsintervallen vor.
Instandhaltungsintervalle nach der ersten Überholungsbeschichtung
Eckverbindungen von Fensterkonstruktionen wurden zu unterschiedlichen Zeiten gar nicht oder mit sehr unterschiedlichen Leimen verklebt.
Neben der Verklebung spielt die handwerkliche Fertigkeit für die Ausführung und Passgenauigkeit der Schlitz- und Zapfenverbindung eine wesentliche Rolle für die Haltbarkeit der Holzverbindungen.
Eckverbindungen sind bei historischen Fenstern, neben der Stabilisierung mit Metallfensterwinkel bzw. -fensteranschlagswinkel, häufig zusätzlich mit Holz- oder Metallnägeln (Sternnägel) stabilisiert.
Am Fugenbild zwischen Schlitz und Zapfen ist erkennbar, inwieweit eine ordnungsgemäße Verleimung vorhanden ist. Zur Überprüfung der ausreichenden Festigkeit der Holzverbindung reicht in den meisten Fällen die manuelle Prüfung nach dem Entfernen der Metallfensterwinkel aus. Sollte dies nicht der Fall sein, sind die Eckvernagelungen zu entfernen.
Der bereits zitierte Abschlussbericht des Ift zur Alterung und Instandhaltung von
Holzfenstern hat die fehlende oder falsche Angabe von Leim mit 51% als häufigste
Ursache von Mängeln an den Brüstungsfugen ermittelt. Im Gutachten war in der Regel in
diesen Fällen die Verleimung nicht in der Lage, die auftretenden Kräfte durch das
Arbeiten des Holzes aufzunehmen.
Die mangelhafte Verklebungen der Zapfen-, Minizinken- und/oder Dübelverbindungen
spielt für historische Konstruktionen, sei es durch die Verwendung von zu geringen
oder zu hohen Klebermengen sowie durch die Wahl ungeeigneter Kleber auch eher eine
untergeordnete Rolle; bei handwerklich angefertigten Nachbauten von historischen
Konstruktionen in Kleinserien ist dieser Mangel aber häufiger feststellbar.
4.1 Malermäßige Reparatur gerissener Rahmenverbindungen
4.2 Tischlermäßige Überarbeitung
4.2.1 Nachverkleben defekter Eckverbindungen
4.2.2 Verkleben strammer Passungen
4.2.3 Reparatur offener Brüstungsfugen
4.2.4 Stabilisieren des Wassernasenanschlusses an die senkrechten Flügelrahmenprofile
4.2.5 Sehr breite Fugen
4.2.6 Verschließen von Rissen
4.3 Sonderfälle
4.3.1 Sonderfall Fugenbildung an Dübel/ Kettendübelverbindungen
4.3.2 Sonderfall Fugenbildung an Keilzinkenverbindungen
4.3.3 Sonderfall Fugenbildung an Vollholzergänzungen
Für die Reparatur von konstruktivbedingten Schäden am Holzfenster gibt es zurzeit
keine befriedigende technische Lösung. Für den Maler und Lackierer wurde dies so auch
sehr treffend im BSF Merkblatt 18 festgehalten. Es sind jedoch einige sinnvolle,
präventive Maßnahmen durch den Maler durchführbar.
Durch den Maler lassen sich nur Schäden mit sehr geringen Umfang an der
Holzverbindungen beseitigen. Wird beispielsweise durch den Maler erkannt, dass sich
die Beschichtung abhebt oder sind erst sehr schmale oberflächliche Fugen bzw. Risse
in der Beschichtung erkennbar, kann die Reparatur wie nachfolgend beschrieben
vorgenommen. Zu beachten ist, dass die im Folgenden beschriebene Reparaturmethode nur
einen temporären Schutz ermöglicht und nicht vorhandene konstruktive Mängel
beseitigt. Es darf nur ausreichend trockenes Holz mit einer Holzfeuchte von max. 13
+- 2% überstrichen werden.
Erforderliche Arbeitsschritte können sein:
Durch den Maler lässt sich die Beschichtungssituation an bekannten Schwachstellen
durch zusätzliche Maßnahmen, zum Beispiel durch Aufbringen von Hirnholz- und
V-Fugensiegeln, zusätzlich zur Beschichtung erheblich verbessern.
Konstruktiv bedingt sind an Fenster und Türen immer Hirnholzflächen vorhanden. Über
die an Hirnholz angeschnittenen Holzzellen können Profile maßhaltiger Außenbauteile
erheblich leichter als in den anderen Schnittebenen Feuchte aufnehmen.
Vor der eigentlichen Beschichtung sind Hirnholzflächen deshalb mit einem
Hirnholzsiegel z.B. auf PU - oder auf Polyacrylat - Basis vorzubehandeln.
Die Versiegelung in V-förmigen Eckverbindungen mit V-Fugensiegeln dient ebenfalls
der Verhinderung der erhöhten Wasseraufnahme an den Hirnholzflächen der V-Fugen. Als
V-Fugensiegel sind übliche Dichtstoffe oder Kleber nicht geeignet. Bei V-Fugensiegeln
handelt es sich um spezielle Produkte für diesen speziellen Einsatzbereich.
V-Fugensiegel sind nicht geeignet, Bewegungen aufgrund von aufgerissenen Verklebungen
in der Holzverbindung aufzunehmen
Klebstoffe für Fenster mit einem weißen deckenden Anstrich müssen nach DIN EN 204 in die Beanspruchungsgruppe D3 eingestuft sein. Mit einem Klebstoff nach Beanspruchungsgruppe D4 werden alle Fenster verleimt, die eine andere Oberflächenbehandlung aufweisen.
Für die Verklebung der Schlitz-Zapfenverbindung ist die Art des Klebstoffes in
Abhängigkeit von der Passung der Klebeflächen auszuwählen. Besteht nach dem Reinigen
der Klebeflächen eine stramme Passung, können Klebstoffe auf PVAc-Basis (Weißleime)
verwendet werden.
Häufiger wird ein Spiel in der Passung vorhanden sein. Der Abstand der Klebeflächen
ist in diesem Fall auf mindestens 0,5 mm aufzuweiten. Zur Verklebung sind
fugenfüllende dimensionsstabile Klebstoffe zu verwenden. Zweikomponenten-Klebstoffe
auf Epoxidharzbasis oder PU-Klebstoffe sind für diese Anwendung geeignet.
Vor der Ausführung muss die Holzfeuchte < 15% betragen oder das Holz auf diesen
Wert heruntergetrocknet werden.
Offene Brüstungsfugen sind Fugen in Schlitz-Zapfenverbindungen. Es können jedoch auch Risse in der Oberflächenbeschichtung sein. Die Schadensursache einer offenen Brüstungsfuge muss fachlich definiert werden, um den Reparaturumfang beurteilen zu können. Bei einer Leistungsbeurteilung zur Reparatur einer offenen Brüstungsfuge müssen immer die in Abschnitt 5.1.1 aufgeführten Gesichtspunkte zur Nachverklebung von Eckverbindungen berücksichtigt werden.
Bei offenen Brüstungsfugen stellt ein oberflächiges Verkleben der offenen Fuge keine dauerhafte Lösung dar.
Rissbildungen in der Brüstungsfuge mit einer Risstiefe von < 2 mm können nach einer Fugenverbreiterung auf ca. 2 mm mit widerstandsfähigen Kunststoffdichtmassen, z. B. "wasserverdünnbares Fugensiegel", geschlossen werden. Das Aufweiten der Rissfuge muss vor dem Beschichtungsaufbau vorgenommen werden. Das Schließen der Fugen erfolgt vor dem ersten Zwischenschliff.
Bereits breitere Fugen, sog. Spaltfugen:
Die schadhafte Fuge ist mit
einem Feinschleifer, Stecheisen oder geeigneten Werkzeug aufzunuten, so dass eine
V-förmige Fuge entsteht. Der Holzstaub ist zu entfernen und die V-förmige Fuge kann
mit einem geeigneten (flexiblen) Zweikomponenten-Spachtel ausgespachtelt werden. Die
Trockenzeit der Spachtelmasse ist produktabhängig und muss eingehalten werden.
Stabilisierung der Brüstungsfuge:
Zur notwendigen Stabilisierung der
Brüstungsfuge sind weitere Arbeitsgänge erforderlich. Die weitere Bearbeitung erfolgt
nach dem Aushärten des Materials (Herstellerangaben beachten). Danach ist die
Brüstungsfuge von der Falzseite (Hirnholz - Zapfenseite) mit einem Bohrer im Bereich
der Zapfenfläche aufzubohren (siehe Bild 4). Der Lochdurchmesser richtet sich nach
dem Außendurchmesser der zu verwendenden Einspritzdüse. Die Tiefe der Bohrung richtet
sich nach der Breite des Rahmenteils und sollte bis auf ca. 5 mm über die gesamte
Rahmenbreite durchgeführt sein.
Bei gut geschlossenen, aber nicht verleimten Fugen kann direkt ein PVAc-Kleber zur Verklebung in die Fuge eingespritzt werden.
Die Vorgehensweise ist die gleiche wie bei der Stabilisierung von Brüstungsfugen. Die Stabilisierung kann zusätzlich durch Aufbohren und zusätzliches Setzen von Dübeln erfolgen.
Hier lohnt es sich das Fenster auszuglasen, die Verbindungen zu lösen und völlig neu zu fixieren und neu zu verkleben
Die Instandsetzung von Rissen im Holz muss bei einer Holzfeuchte von max. 13 ± 2% erfolgen, da es sonst durch erneutes Quellen und Schwinden zu vermehrter Rissbildung kommt.
Bei einer Überprüfung der Holzoberfläche können die Risse in zwei Kategorien unterteilt werden:
Bei Haarrissen wird nach dem Entlacken, Schleifen und Säubern der Holzoberfläche und nach der Imprägnierung oder dem ersten Tauch-Grundierungsanstrich eine penetrierfähige Grundierung aufgetragen und mit einem Pinsel durch kreisförmiges Verstreichen in die Risse eingerieben, bis diese gut mit Grundierung getränkt sind. Anschließend wird die restliche Grundierung, die noch auf der Oberfläche vorhanden ist, in Faserrichtung verstrichen. Dieser Vorgang muss nach Trocknung der Grundierung ein zweites Mal durchgeführt werden.
Risse über 0,1 mm Breite werden ebenfalls erst nach der Imprägnierung oder der ersten Grundierung behandelt. Nach dem Trocknen der Grundierung werden die Risse mit einem Fugensiegel (filmbildendes Hirnholz-Schutzmittel) gefüllt, wobei das Fugensiegel in die Risse eingespachtelt werden muss.
Risse über 0,5 mm Breite müssen mit einer volumenstabilen Klebemasse gefüllt
werden. Nach dem Füllen der Risse muss die Oberfläche mit einer Ziehklinge sauber
abgezogen werden, um die Reste des Klebers von der Oberfläche zu entfernen. Nach dem
Aushärten des Fugendichtmittels ist die Holzoberfläche zu schleifen.
Die eingesetzten Materialien zum Füllen der Risse sind auf das Anstrichsystem
abzustimmen.
Mit Dübeln werden lose Äste, Wuchsfehler und Harzgallen entfernt.
Durch das eigenschaftsbedingte, in der Regel unterschiedliche Quell- und
Schwindverhalten der Dübel und der ausgedübelten Profilhölzer können Fugenbildung und
Enthaftungen der Beschichtung vom Untergrund her eintreten.
Kettendübel mit mehr als 2 Dübeln (Pfropfen) sind, gem. EN 942 - Holz in
Tischlerarbeiten; nicht zulässig. Zugelassen sind jedoch Einzeldübel sowie zwei
überlappende Dübel-Pfropfen bis zu einem Durchmesser von 6 mm über max. zul.
Astdurchmesser. Diese betragen in der Holzqualitätsklasse J2 = 2 mm und in der
Holzklasse J10 = 10 mm.
Das alte BFS - Merkblatt Nr. 18 /1996 ging im Abschnitt Untergrundprüfung noch auf
die Unzulässigkeit der Dübelverwendung von mehr als einem Dübel bei der Verwendung
von Lasuren ein, im neuen BFS -Merkblatt Nr. 18/ 2006 wird zu der Dübelverwendung
keine Stellung mehr bezogen. Schäden an Dübeln sind nach meiner Ansicht kaum zu
vermeiden, auch wenn alle Anforderungen der EN 942 an Dübelverbindungen (gleiche
Holzart, geeigneter Kleber, Ausfüllen der gesamten Lochtiefe und die gleiche
Faserrichtung) erfüllt werden.
Zur Vermeidung der Fugenbildung sollte auf Dübel im witterungsbelasteten Bereich
vollständig verzichtet werden. Zweikomponentige flexible Holzersatzmassen bilden eine
brauchbare Alternative zu Dübeln. Voraussetzung ist jedoch, dass Massen verwendet
werden die einen chemischer Verbund mit dem Holz eingehen. Physikalisch abbindende,
starre zweikomponentige Holzersatzmassen (gern werden immer wieder Autospachtel
verwendet) sind ungeeignet.
Durch Keilzinkung werden an Rahmenhölzern Äste, Harzgallen und andere Fehlstellen
im Holz entfernt bzw. Endlosprofile aus Kanteln gefertigt.
Gemäß EN 942 und EN 13307 sind Keilzinkungen in der Holzqualität J2(BJ2) und besser
J2 nicht zugelassen, es sei den Keilzinkung wurde ausdrücklich vereinbart. Erst in
den nächst niedrigeren Qualitätsklassen sind Keilzinkungen zugelassen J 10 (BJ10) (4
Stück auf 1 m und J30 (BJ30) ohne ausdrückliche Beschränkung
Selten wird das durch den Keilzinkenschnitt getrennte Holzteil wieder ordnungsgemäß
zusammengefügt. Die Ausrundungen an den Zinkenspitzen schaffen Fehlstellen in der
Oberfläche, die häufig anstrichtechnisch nicht mehr befriedigend abgedeckt werden
können.
Keilzinkenverbindungen sind nur an Fensterprofilen im Außenbereich zugelassen, wenn
diese eine deckende Beschichtung erhalten.
Für tragende bewitterte Außenbauteile darf übrigens keilgezinktes Holz nicht
verwendet werden. Diese Einbausituation entspricht der Gefährdungsklasse 3, (in der
Gefährdungsklasse 3 sind bekanntermaßen auch Fensterkonstruktionen eingeordnet).
Mangelhaft verleimte, offene Keilzinkenverbindungen an Fensterkonstruktionen können nur aufgenutet bzw. aufgebohrt werden und mit 2 K-Klebern wieder kraftschlüssig geschlossen werden.
Als Reparaturmaßnahme wird immer wieder die Ergänzung von Teilen der bereits be- oder geschädigten Profile ausgeführt, neue Profilstücke werden in diesem Fall nach dem Entfernen der geschädigten Konstruktionsteile an die vorhandenen nicht geschädigten Profilteile mittels Zapfenverbindung (oder mittels Dübelverbindungen) angeschäftet. An diesen Ansatzpunkten wirken die von mir bereits mehrfach angeführten Quell- und Schwindbewegungen der beiden mit einander verbundenen Hölzer natürlich in gleicher Weise, wie an anderen Verbindungspunkten auch. Besonders problematisch wirkt sich diese Form der "Fügetechnik" auf die Fugenbildung dann aus, wenn unterschiedlich gewachsene oder geschnittene Holzprofile miteinander verbunden werden. Ich bin deshalb der Meinung, das Teilergänzungen nur bei sehr wertvollen Holzkonstruktionen sinnvoll sind, in anderen Fällen sollten besser ganze Profile vollständig ausgewechselt werden. Sind nur geringe Beschädigungen oder Fehlstellen auszubessern oder zu ersetzen, können diese auch im Einzelfall mit geeigneten flexiblen, zweikomponentigen Holzersatzmassen auf Urethan - Acrylatbasis ergänzt werden.
Schäden an den Holzverbindungen historischer Fenster können nur dann langfristig vermieden werden, wenn die notwendigen Wartungserfordernisse regelmäßig und umfassend gemäß den vorliegenden Erfahrungssätzen erfolgen. Dies muss insbesondere den Eigentümern von Gebäuden vermittelt werden. Gelingen wird dies aber nur, wenn die Anforderungen der vorliegenden Regelwerke für die Instandhaltung und Reparatur maßhaltiger Außenbauteilen von allen Beteiligten umgesetzt wird und wenn die Koordination zwischen den beteiligten Gewerke verbessert wird. Die Entwicklung neuer Sanierungstechniken und der Einsatz geeigneter Holzarten bzw. der Einsatz modifizierter Hölzer wären wünschenswert.
Berlin, 08.03.2007
Dank an:
Kerstin Adam, Mitarbeit; Ulrich Arnold, Dipl.-Ing. (FH) Architekt öbuv Sachverständiger für Holzschutz; Soeren Matthias Brauner, Meister des Maler- und Lackiererhandwerks, Sachverständiger; Angelika Ehlers, Dipl. Ing. Architektin; Dr. rer. nat. Dipl.-Biol. Tobias Huckfeldt, Mykologe, Sachverständiger; Alexander Koch, Meister des Maler- und Lackiererhandwerks: Peter Newcombe, Sachverständiger für Holz- und Bautenschutz; Klaus Renhak, Zimmerermeister, öbuv Sachverständiger für Holzschutz; Hans-Joachim (Henry) Rüpke, Dipl. Ing. Architekt, Holzsachverständiger