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
- 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.
Nagelplattenbinder
Vorsicht bei Nagelplattenbindern (2. Bild): Diese werden oftmals z.B. bei Discountern (Aldi, Lidl, Netto, usw.) für die Dachkonstruktion verwendet. Es gibt keine statischen Reserven, was beim Versagen eines Binders eine Kettenreaktion hervorruft da die weiteren Binder die Last nicht aufnehmen können. 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!
Für konkrete Einsatzhinweise siehe Dachstuhlbrand.
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 Lehm, 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 LIDL-Markt: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lidl.JPG, veröffentlicht vom Wikipedia-User joho345 als gemeinfrei (public domain)
- Tabelle Glühfarben: Glühen, nach Ulrich Fischer: Tabellenbuch Metall. 41. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer, 2001, ISBN 3-8085-1721-2, S. 128B.