Brandschutz-Beschichtung tragender Bauteile

Der Feuerwiderstand von Bauteilen ist ein wesentlicher Bestandteil der materiellen Anforderungen der Bauordnung. In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten zur Steigerung des Feuerwiderstandes mit Beschichtungen beschrieben.

Beschichtung tragender Bauteile
Sonderanwendung: Reaktives Brandschutzsystem auf unterspanntem Träger (Foto: Mittmann)

September 2017 / Von Thorsten Mittmann. Zur Steigerung des Feuerwiderstandes von Bauteilen gibt es, neben der Bekleidung oder dem Aufbringen von Putzbekleidungen, auch die Möglichkeit, Beschichtungen aufzubringen. Im Folgenden wird ein Überblick über die verschiedenen Beschichtungssysteme und deren Nachweisführung gegeben.

Überblick über die Systeme

Bei den verfügbaren Systemen wird zwischen reaktiven (im Brandfall dämmschichtbildenden) und ablativen (im Brandfall kühlenden) Beschichtungen unterschieden.
Die reaktiven Beschichtungen benötigen eine Temperatur von ca. 200 °C um ihre Schutzwirkung durch eine Schaumbildung zu entfalten. Bei den Ablationsbeschichtungen setzt durch Temperatureinwirkung eine endotherme chemische Umwandlung ein. Hierdurch ist es möglich, dass diese Beschichtungen eine gewisse Zeit eine kühlende Wirkung auf das zu schützende Bauteil ausüben.

Der Artikel ist in Ausgabe 4.2017 des FeuerTRUTZ Magazins (Juli 2017) erschienen.
Hier finden Sie weitere Informationen zum FeuerTRUTZ Magazin Ausgabe 4.2017

Anwendung auf Stahl

Beschichtung tragender Bauteile
Mit reaktivem Brandschutzsystem geschützte Stahlkonstruktion (Foto: Mittmann)

Da die kritische Temperatur von Stahl bei ca. 500 °C liegt, bietet sich eine dämmschichtbildende Beschichtung für diesen Untergrund an, da die Schutzwirkung bei geringeren Temperaturen einsetzt. Die erzielbare Feuerwiderstandsdauer ist abhängig vom Profil des zu schützenden Stahlbauteils. Im Regelfall erfolgt die Charakterisierung des Profils über den U/A-Wert. Dieser wird aus dem Umfang des Querschnitts (U) und der Fläche des Querschnitts (A) bestimmt. In europäischen Nachweisen wird dieser Wert durch den Umfang (Ap) und die Fläche (V) bestimmt. Je höher der Wert ist, desto filigraner ist das Profil und umso geringer ist die Feuerwiderstandsdauer des Profils ohne weiteren Schutz. Die U/A-Werte können entweder direkt oder mit vereinfachten Formeln (z.B. aus DIN 4102-4 [1]) berechnet werden.

Die Schutzwirkung wird dann durch Aufbringen einer ausreichenden Beschichtungsdicke gemäß dem entsprechenden Nachweis erzielt. In den europäischen Nachweisen mit einer ETA (Europäisch Technische Bewertung nach ETAG 018-1 und ETAG 018-2) ist eine feingliederige Unterteilung nach Ap/V-Werten und den Bemessungstemperaturen möglich. Bei einer geringeren Ausnutzung des Profils (und damit einer höheren kritischen Temperatur) ist eine geringere Schichtdicke möglich. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass bei einer nachträglichen Änderung der Randbedingungen (z.B. höhere Lastausnutzung) ggf. die erforderliche Feuerwiderstandsdauer nicht mehr erreicht wird.

Im nationalen System mit einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) liegt i.d.R. eine Bemessungstemperatur von 500 °C zugrunde. Dieses deckt die meisten Anwendungsfälle ab. Auch die Anwendung auf offenen Profilen unter Zugbeanspruchung ist mittlerweile möglich.

Bei den reaktiven Systemen zur Anwendung z.B. auf Stahl, die als Gesamtsystem nachgewiesen wurden, kann ein Austausch einzelner Komponenten, also etwa der Grundierung oder des Decklacks, nicht vorgenommen werden. Die nationalen Zulassungen sprechen daher auch von reaktiven Brandschutzsystemen. Der Nummernkreis der allgemeinen Zulassungen für die reaktiven Brandschutzsysteme lautet Nr. Z-19.11-…. Auch in der gerade aktuell erschienenen MVV TB (2017/1) [2] in Verbindung mit der MBO 2016 [3] besteht weiterhin die Möglichkeit, nationale abZ für reaktive Brandschutzsysteme zu verwenden.

Für die Anwendung reaktiver Systeme auf Basis einer ETA ist zu beachten, dass entsprechend den Vorgaben der bisher vorhandenen Liste der Technischen Baubestimmungen (LTB) Teil II [4] entsprechend Anlage 1/10 eine Verwendung zur Erzielung eines Feuerwiderstandes eine abZ erfordert. Im entsprechenden Nummernkreis Zulassungsnummer Z-19.51-…. "Anwendungszulassungen nach ETAG 018" sind bisher noch keine Zulassungen hinterlegt.

Auch in der MVV TB [2] in Anhang 4, Abschnitt 14.2.2. ist eine gleichlautende Formulierung enthalten, wonach es "für die Verwendung eines Bauproduktes oder Bausatzes nach ETAG 018-1 und -2/EAD für feuerwiderstandsfähige Bauteile […] keine abschließende technische Regel [gibt]". Dieses bedeutet im Regelfall, dass zukünftig eine allgemeine Bauartgenehmigung zur Anwendung erforderlich werden wird.

Anwendung auf Holz

Auf Holz gibt es ebenfalls Ansätze, mit Beschichtungen die Feuerwiderstandsfähigkeit zu steigern. Üblich sind zurzeit allerdings Beschichtungen, mit denen das Brandverhalten verbessert wird, d.h. dass die für Holz übliche Brandverhaltensklasse normalentflammbar auf schwerentflammbar verbessert wird. Das verbessert aber nicht zwangsläufig die Feuerwiderstandsfähigkeit. Es ermöglicht jedoch, Holzoberflächen in Bereichen einzusetzen, in denen "schwerentflammbare" Baustoffe gefordert werden. Die Regelungen für das Beschichtungsprodukt erfolgt in Deutschland über abZ. Die Endanwendung ist dort nicht geregelt und muss über weitergehende Dokumente erfolgen (z.B. ebenfalls über eine abZ).

Anwendung auf Beton

Auch zur Steigerung der Feuerwiderstandsfähigkeit von Beton können Beschichtungen verwendet werden. Da bei ca. 100 °C das im Betonbauteil enthaltene Wasser ausgetrieben wird, werden häufig Ablationsbeschichtungen eingesetzt. Es gibt aber auch Systeme, die mit dämmschichtbildenden Komponenten arbeiten. Auch hier regeln die vorhandenen abZ nur den Baustoff an sich. Meistens liegen hier prüftechnische Nachweise vor. Der Nachweis für die Endanwendung auf der Baustelle muss auch hier über weitergehende Dokumente erfolgen (z.B. abZ oder Zustimmung im Einzelfall).

Fazit

Zur Steigerung der Feuerwiderstandsfähigkeit tragender Bauteile gibt es für Stahl umfangreiche Systeme, die über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung verfügen und angewendet werden können. Für den Untergrund Holz verbessern die Systeme meistens das Brandverhalten und ermöglichen so die Anwendung in Bereichen, in denen schwerentflammbare Baustoffe vorgeschrieben sind. Für Beton gibt es Systeme, die den Feuerwiderstand erhöhen.

Autor

Dipl.-Ing. Thorsten Mittmann: Leiter der Fachgruppe Bauwerke und Bauteile der MPA Braunschweig, Fachbereich Brandschutz. Obmann des DIN Normenausschusses NA 005-52-02 AA "Arbeitsausschuss Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Bauteile". Mitarbeiter in diversen nationalen und europäischen Normungsausschüssen im Bereich Brandschutz

Literatur

[1] DIN 4102-4: 1994-03: "Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile"

[2] Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) (Stand 2017/1), abgerufen unter http://bit.ly/2txpsS2

[3] Musterbauordnung (MBO), geändert durch Beschluss der BMK vom 13.05.2016, abgerufen unter http://bit.ly/2txpsS2

[4] Teil II der Liste der Technischen Baubestimmungen, veröffentlicht in DIBt Amtliche Mitteilungen Nr. 4/13.11.2014

Der Artikel ist in Ausgabe 4.2017 (Juli 2017) des FeuerTRUTZ Magazins erschienen.
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