Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

Baustoffe

Stahl

nicht brennbar

sehr guter Wärmeleiter, gleichmäßige Erwärmung

nimmt Zug- und Druckbelastungen auf

bis zu gewissen Grenzen elastisch (geht nach Belastung in die ursprüngliche Form zurück)

im Brandfall:

starke Wärmeausdehnung

Berechnung: Wärmeausdehnungskoeffizient · erhitze Länge (Spannweite) · Temperaturdifferenz
Beispiel: 25 m Spannweite, Erwärmung um 600 °C (bzw. Kelvin)
0,01 mm/(m·K) · 25 m · 600 K = 150 mm = 15 cm!

sich ausdehnende Träger können angrenzende Konstruktionen verschieben/umstoßen,

entwickeln enorme Kräfte wenn die Ausdehnung behindert wird

können beim Erkalten (bzw. beim schnellen Abkühlen durch Löschmittel) herunterfallen, wenn Sie das Auflager im erhitzten Zustand weggedrückt haben und danach „zu kurz“ sind

verliert bei Erwärmung seine Festigkeit

50% bei ca. 500°C

2/3 bei ca. 700°C

bei noch höheren Temperaturen ist mit Einsturz zu rechnen, da die Tragfähigkeit dann nicht einmal mehr für das Eigengewicht ausreicht.

Brandübertragung durch Wärmeleitung

schlagartiger Einsturz, kündigt sich nicht an

wichtige Daten

Dichte	ca. 7,85 kg/dm³
Wärmeleitfähigkeit	ca. 60 W/(m·K)
Wärmeausdehnungskoeffizient	ca. 0,01 mm/(m·K)

Beton

nicht brennbar

geringe Wärmeleitfähigkeit

nur auf Druck belastbar

im Brandfall:

Erwärmung zunächst nur in den äußeren Schichten → Abplatzungen durch Ausdehnung des eingelagerten Wassers und von Zuschlagstoffen

wichtige Daten

Dichte	ca. 0,2 bis 2,8 kg/dm³
Wärmekapazität	ca. 0,08 kJ/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	ca. 0,5 bis 2,1 W/(m·K)
Wärmeausdehnungszahl	ca. 0,01 mm/(m·K)

Stahlbeton

nicht brennbar

auf Druck und Zug belastbar

Die sonstigen Daten entsprechen denen von normalem Beton.

im Brandfall:

sobald die Stahleinlagen freiliegen → weitere Betonschichten platzen durch die stärkere Erwärmung des Stahls ab → Tragfähigkeitsverlust → Einsturz

Sonderfall Spannbeton:

durch die schlankeren Querschnitte werden die Bauteile schneller durchwärmt

kritische Temperatur der Stahleinlage bei 350 °C

Holz

Nagelplattenbinder

schlechter Wärmeleiter

keine Längenausdehnung

im Brandfall:

Einsturzgefahr ab 50%-tigem Verlust des tragenden Querschnitts

Einsturz kündigt sich durch Knacken und Knirschen an

Einsturz tragender Teile kann durch Löschen/Kühlen verhindert bzw. verzögert werden.

Vorsicht bei Nagelplattenbindern (Bild rechts): Diese werden oftmals z.B. bei Discountern (Aldi, Lidl, Netto, usw.) für die Dachkonstruktion verwendet. Es gibt keine statischen Reserven und bei Hitzeeinwirkung versagen diese erfahrungsgemäß nach 10 bis 15 Minuten, was in der Folge zum Einsturz der kompletten Dachkonstruktion führt. Da das Versagen vom metallenen Nagelplattenbinder und nicht von der Holzkonstruktion ausgeht kündigt sich ein Einsturz nicht an!

wichtige Daten

Rohdichte	ca. 0,45 bis 0,83 kg/dm³
Wärmeleitfähigkeit	ca. 0,14 bis 0,23 W/(m·K)
Zündtemperatur	ca. 270 bis 340 °C
Zersetzungstemperatur	ca. 110 °C
Verbrennungstemperatur	ca. 1100 °C
Abbrandgeschwindigkeit	ca. 0,4 bis 1,1 mm/min

künstliche Steine

aus Lehrm, Ton, Zement, Kalk, usw.

nicht brennbar

geringe Wärmeleitfähigkeit

geringe Wärmeausdehnung

nur auf Druck belastbar

im Brandfall:

Abplatzungen, aber geringer als bei natürlichen Steinen

sehr widerstandsfähig gegen Brand

Natürliche Steine

druckfest

gute Wärmeleitfähigkeit

nicht brennbar

im Brandfall:

Abplatzungen durch Materialspannungen und Wassereinschlüsse, insbesondere beim schlagartigen Abkühlen mit Löschwasser

bei starker Erwärmung Zerstörung der Struktur (z.B. Kalkstein) → Steine zerfalllen bzw. zerbröseln

Kunststoffe

geringe Dichte

isolieren

geringe Wärmeleitfähigkeit

hoher Heizwert

im Brandfall:

Entstehung sehr giftige Brandgase und von dichtem schwarzem Rauch

oftmals Verlust der Festigkeit und in der Folge (brennendes) Abtropfen

Aluminium

vergleichsweise geringe Dichte

gute Festigkeit

guter Wärmeleiter

im Brandfall:

Festigkeitsverlust schon bei 150 °C

schmilzt bei ca. 650 °C und tropft ab

Glas

nicht brennbar

bei Verwendung als Bauteil mit brandschutztechnischer Anforderung entweder Einsatz von G- oder F-Verglasung

G-Verglasung stellt den Raumabschluss über die angegebene Zeit sicher (z.B. G30-Verglasung), lässt aber Strahlungswärme durch

F-Verglasung erhält den Raumabschluss und verhindert über aufschäumende Schichten zwischen den Scheiben auch den Durchtritt von Strahlungswärme

im Brandfall:

Widerstandsfähigkeit von normalen Verglasungen (nicht F und G) eher gering

Gusseisen

nicht brennbar

nur auf Druck belastbar

sehr spröde

zur Erhöhung der Feuerbeständigkeit ggf. (nachträglich) mit Beton ausgegossen

im Brandfall:

bei hohen Temperaturen schlagartiger Festigkeitsverlust

Zerspringt bei schlagartiger Abkühlung

Mineralwolle (Glas- oder Steinwolle)

nicht brennbar

Bitumen

brennbar

nicht wasserlöslich

schmilzt bei Wärmeeinwirkung

im Brandfall:

heftiges Brandverhalten

Starke Rauchentwicklung

Schwer zu löschen (in geschmolzenem Zustand brennbare Flüssigkeit)

Quellenangabe

B1-Lehrgang 02/2012 am Führungs- und Schulungszentrum der BF Köln

B4-Lehrgang 2013 an der Berliner Feuerwehr- und Rettungsdienst-Akademie

Bild Nagelplattenbinder: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FEMA_-_1135_-Project_Impact_principles_-_roof_reinforcements.jpg

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