Vorgehängte hinterlüftete Fassaden aus wetterfestem Baustahl

Aktuell nutzt die moderne Architektur den eine Zeit lang nahezu in Vergessenheit geratenen Baustoff wieder vermehrt. Seinen besonderen Reiz und seine Qualität ziehen wetterfeste Baustähle aus einem vermeintlichen Makel: Rost.

Cortenstahl: Rost schützt vor Korrosion

Die in Düsseldorf beheimatete Vereinigte Stahlwerke AG entwickelte in den 1920er-Jahren einen besonderen Stahlwerkstoff, der sich durch seine besondere Korrosionsbeständigkeit von anderen Baustählen unterschied. Produziert wurde der wetterfeste Baustahl in Dortmund unter der Bezeichnung Union-Stahl.  

Eine ähnliche Entwicklung vollzog sich in den USA. Dort stellte das Unternehmen United States Steel unter der Bezeichnung „Cor-Ten ebenfalls einen korrosionsbeständigen Stahlwerkstoff vor. Die Bezeichnung Cor-Ten setzt sich aus den Produktparametern „Corrosion resistant“ (korrosionsbeständig) und „Tensile strength“ (Zugfestigkeit). Ein entsprechendes Patent wurde 1933 erteilt und ist bis heute im Besitz der United States Steel.

Bezeichnung		Arcelor/Mittal	Dillinger Hütte	Salzgitter	ThyssenKrupp Steel Europe
DIN EN  10025-5	Werkstoff- nummer
S235J0W	1.8958			Allwesta 360
S235J2W	1.8961		DIWETEN 235	Allwesta 360 F
S355J0WP	1.8945	Indaten® 355A		Allwesta 510 P
S355J2WP	1.8946			Allwesta 510 FP	Patinax® 355P
S355J0W	1.8959			Allwesta 510
S355J2W	1.8965	Indaten® 355D	DIWETEN 355	Allwesta 510 F	Patinax® 355
S355K2W	1.8967		DIWETEN 355	Allwesta 510 F40

Tabelle 1: Herstellerbezeichnungen für wetterfeste Baustähle

Nicht geschützt wurde das Legierungskonzept. Folglich verkaufen Stahlhersteller in aller Welt ähnliche oder gleiche Stähle unter eigenen Bezeichnungen.

Damals wie heute setzen Gebäudehüllen aus Cortenstahl besondere optische Akzente. Und: Fassaden aus wetterfestem Baustahl bestechen durch Qualität. Das Paradoxon: Rost dient dem Schutz vor Korrosion und trägt maßgeblich zum optischen Reiz einer VHF aus Cortenstahl bei.

 

Bezeichnung		C % Max.	Si % Max.	Mn %	P %	S % Max.	N % Max.	Cr %	CU %	Ni % Max.	Mindest- streck- grenze N/mm2
DIN EN  10025-5	Werkstoff-nummer
S235J0W	1.8958	0,13	0,40	0,20 – 0,60	Max. 0,035	0,035	0,009	0,40 – 0,80	0,25 – 0,55	0,65	235 (t ≤ 16 mm)
S235J2W	1.8961					0,030	––
S355J0WP	1.8945	0,12	0,75	Max. 1,0	0,06 – 0,15	0,035	0,009	0,30 – 1,25	0,25 – 0,55	0,65	355 (t ≤ 16 mm)
S355J2WP	1.8946					0,030	––
S355J0W	1.8959	0,14	0,50	0,50 – 1,50	Max. 0,035	0,035	0,009	0,40 – 0,80	0,25 – 0,55	0,65	335 (t ≤ 16 mm)
S355J2W	1.8965				Max. 0,030	0,030	––
S355K2W	1.8967				Max. 0,030	0,030	––
S355J4W					Max. 0,030	0,035	––

Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung wetterfester Baustähle nach DIN EN 10025-5

Cortenstahl – Witterungswechsel bildet schützende Rostschicht aus

Die Korrosionsbeständigkeit von Fassadenbekleidungen aus wetterfesten Baustählen basiert auf der Legierung des Materials: Elemente wie Kupfer, Chrom und Nickel gehen mit Eisensulfaten und Phosphoroxiden komplexe Verbindungen ein. Diese bilden eine fest haftende und undurchlässige Sperrschicht zwischen einer oberflächlich vorhandenen Rostschicht und dem eigentlichen Grundwerkstoff aus. Bis diese Sperrschicht in voller Ausprägung vorhanden ist, vergehen bis zu drei Jahre. In diesem von Abrostung gekennzeichneten Zeitraum verliert die Bekleidung etwa 0,05 Millimeter Dicke. Gleichzeitig entwickelt sich die charakteristische Farbe der Bekleidung von einem hellen Rotbraun zu einem kräftigen, dunkelbraun-violetten Ton.

Voraussetzung für die Ausbildung der Sperrschicht ist ein natürlicher Witterungswechsel bei dem die schützende Rostschicht regelmäßig austrocknen kann und wieder befeuchtet wird. Für eine optimale Ausbildung der Sperrschicht sollte die durchschnittliche Befeuchtungsdauer pro Jahr unter 60 Prozent liegen und weniger als 5.250 Stunden betragen. Prinzipiell sind bei VHF die Beanspruchungsgruppen hinsichtlich des Regenschutzes und der Schlagregenbeanspruchung nach DIN 4108-3 zu beachten:

Schlagregen-   Beanspruchung  (nach DIN   4108-3)	Gruppe   I	Gruppe II	Gruppe III
Beanspruchung	gering	mittel	stark
Jährlicher   Niederschlag	< 600 mm	< 800 mm	> 800 mm
Lage	geschützt	gering	mittel

Tabelle 3: Vorgehängte hinterlüftete Fassadensysteme sind in die Beanspruchungsgruppe III für starke Schlagregenbeanspruchung eingeordnet.

Bei der Entscheidung für eine VHF aus Cortenstahl ist neben der sorgfältigen Planung der direkt angrenzenden Außenanlagen immer auch ein Augenmerk auf die Schadstoffbelastung der Luft zu richten. Chloride in der Umgebungsluft können die Ausbildung der schützenden Sperrschicht behindern. Stauwasser ist unbedingt zu vermeiden, weil wetterfester Baustahl dann ähnlich schnell rostet wie unlegierter. Nicht zuletzt deswegen ist bei der Montage entsprechender VHF Erfahrung gefragt.

Es is die Aufgabe der Konstrukteure, die zu erwartende Abrostung in ihre Berechnungen einzubeziehen und durch einen Zuschlag in der Werkstoffdicke zu kompensieren. Zulässige Maßtoleranzen, Winkel- und Ebenenabweichungen für VHF definiert die DIN 18202.

Weiterhin muss die VHF so gestaltet werden, dass sich der Schutzrost auf der Oberfläche bilden und sich gegebenenfalls bei Beschädigung erneuern kann. Mit konstruktiven Maßnahmen muss die Entstehung von Rostauswaschungen mit Fahnenbildungen durch konstruktiv bedingte Wasserablaufstellen verhindert werden. Gleiches gilt für eine Säurekorrosion der Rostschicht.