Wissenswertes zum Thema Stahlbrandschutz
Was sind Brandschutzbeschichtungen?
Der Lastfall „Brand“ stellt eine besondere Herausforderung für die Tragkonstruktion eines Bauwerks dar. Um den negativen Auswirkungen eines Brandes entgegenzuwirken, ist ein speziell auf die Nutzung abgestimmtes Brandschutzkonzept zu erstellen.
Stahl selbst ist nicht brennbar und emittiert bei Brandeinwirkung keine schädlichen Gase. Er trägt somit auch nicht zur Brandlast eines Gebäudes bei, jedoch kann sich die Tragfähigkeit der Stahlbauteile im Brandfall verringern. Wenn der Zeitraum bis zum Erreichen der kritischen Temperatur des Bauteils nicht der nach Bauordnung geforderten Feuerwiderstandsdauer entspricht, sind Schutzmaßnahmen erforderlich.
Dämmschichtbildner, genauer dämmschichtbildende Brandschutzanstriche, gehören zu den passiven Brandschutzmaßnahmen. Sie sorgen dafür, dass Stahlkonstruktionen im Brandfall geschützt werden, indem sie die Zeit bis zum Erreichen der kritischen Temperatur (Tkrit) verlängern. Diese beträgt je nach Art und Belastung der Bauteile etwa 500 bis 750 °C.
Gestaltungsfreiheit
Die nur wenige Millimeter dicken profilfolgend aufgebrachten Anstriche unterstreichen die filigranen Konstruktionen der Stahlbauweise.
Brandschutzanstriche unterscheiden sich dank ihrer glatten Oberfläche nicht von konventionellen Beschichtungen.
Dem Architekten sind bei der Planung farblich keine Grenzen gesetzt. Deckbeschichtungen stehen in allen RAL- oder NCS-Farbtönen zur Verfügung, spezielle Akzente lassen sich durch eisenglimmerhaltige DB-Farbtöne setzen.
Flexibilität und Vielseitigkeit
Je nach System ist eine nachträgliche Erhöhung der Feuerwiderstandsklasse möglich, etwa beim Bauen im Bestand.
Brandschutzanstriche sind in nahezu jeder Umgebung anwendbar, auch bei besonders hohen Anforderungen wie Schwimmbädern oder Kraftwerken.
Für die Beschichtung in Innenräumen gibt es besonders emissionsarme Systeme, die auch den hohen Anforderungen aus NachhaltigkeitsZertifizierungen gerecht werden.
Es gibt Beschichtungssysteme, die auch auf Gusseisen oder verzinkten Stahlbauteilen aufgebracht werden können.
Technische und wirtschaftliche Qualität
Die schnell trocknenden, stoßfesten Beschichtungen vereinen Korrosions- und Brandschutz mit langen Feuerwiderstandsdauern bis zu drei Stunden (R180).
Die kostengünstigen Dämmschichtbildner tragen maßgeblich zum Werterhalt eines Gebäudes bei. Eine Beschichtung kann vor Ort oder in der Werkstatt aufgetragen werden. Die Beschichtung im Werk erlaubt eine besonders kurze, witterungsunabhängige Montage. - Brandschutzbeschichtungen sind über ihre lange Nutzungsdauer nahezu wartungsfrei. - Aufgrund ihres geringen Eigengewichtes müssen Brandschutzanstriche nicht bei der statischen Berechnung berücksichtigt werden.
Inhaltsstoffe
Brandschutzanstriche sind lösemittelfreie, lösemittelhaltige oder wasserbasierte Beschichtungsstoffe. Letztere werden vorwiegend in Innenräumen mit erhöhten Anforderungen an die Raumluftqualität verwendet.
Als Bindemittel werden thermoplastische organische Systeme verwendet – in der Regel auf Basis von Vinylacetaten, Acrylaten oder Epoxiden.
Diesen werden aktive Stoffe beigemengt, die bei einem Brand zu einem isolierenden „Kohleschaum“ reagieren.
Mehrere Schichten für den perfekten Schutz
Brandschutzbeschichtungen bestehen aus zwei oder drei perfekt aufeinander abgestimmten Schichten. Die zu einem Brandschutzsystem zusammengehörigen Produkte sind in der jeweiligen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ), der europäischen Zulassung (ETA) oder der Zulassung im Einzelfall festgeschrieben.
Grundierung
Die Grundbeschichtung dient vorwiegend dem Korrosionsschutz und als Haftgrund für die dämmschichtbildende Schicht.
Dämmschichtbildner
Der Dämmschichtbildner stellt den Kern des Beschichtungssystems dar. Die aufgetragene Schicht gewährleistet im Brandfall die lange Tragfähigkeit des Bauteils. Die notwendige Schichtdicke ist abhängig von der Art und Auslastung der Bauteile und von der geforderten Feuerwiderstandszeit.
Deckbeschichtung
Die abschließende Deckbeschichtung dient der Farbgebung und dem Schutz des Dämmschichtbildners gegen Bewitterung und mechanische Einflüsse. Auf Wunsch kann für Innenräume ein zweischichtiges System gewählt werden, bei dem die Deckbeschichtung entfällt.
Aufbau einer schützenden Dämmschicht
Im Brandfall schäumt der Dämmschichtbildner bei Erreichen einer Temperatur von etwa 120 bis 200 °C unter großer Volumenzunahme auf und bildet einen stabilen feinporigen Kohlenstoffschaum. Dieser Vorgang wird auch als Intumeszenz bezeichnet.
Aufgrund seiner sehr geringen Wärmeleitfähigkeit isoliert der Kohlenstoffschaum das Bauteil, sodass sich dieses langsamer erwärmt und sich der Zeitraum bis zum Erreichen der kritischen Temperatur (Tkrit) von etwa 500 bis 750 °C verlängert.
Als Hauptprodukt entsteht durch die Temperatureinwirkung eine anorganische Schicht aus TitanPhosphaten, welche ebenfalls eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Als Nebenprodukte entstehen Kohlendioxid und Wasser. Daneben werden im Brandfall minimale Mengen von Ammoniak, Kohlenmonoxid und Stickoxiden freigesetzt. Aufgrund ihrer sehr geringen Konzentration können diese jedoch im Vergleich zu den Reaktionsprodukten der eigentlichen Brandlasten vernachlässigt werden und stellen keine umwelt- und gesundheitsrelevante Gefahr dar.
Damit der Dämmschichtbildner im Ernstfall seine volle Wirksamkeit entfalten kann, dürfen angrenzende Bauteile das Aufschäumen nicht behindern. Zur Vermeidung einer Wärmeübertragung sind auch anschließende Stahlkonstruktionen ohne Feuerwiderstandsklasse auf einer in DIN 4102 festgelegten Länge (min. 30 cm) ebenfalls zu beschichten.
Flächenermittlung
Für die Kostenermittlung werden nur die zu beschichtenden Flächen berücksichtigt. Bauteile, die z. B. durch die Einbindung in eine Stahlbetondecke oder Mauerwerk nicht dem Brand ausgesetzt sind, müssen nicht beschichtet werden.
Um welche Profilart handelt es sich?
Da sich dünne und geschlossene Profile schneller erwärmen, bedürfen diese einer größeren Schichtdicke als dicke offene Profile. Die jeweils für das Bauteil erforderliche Schichtdicke wird anhand des Profilfaktors (U/A-Wert) bestimmt.
Für jede Anwendung das richtige System
Welche Brandschutzsysteme sich für den konkreten Anwendungsfall eignen und wie dick die einzelnen Schichten sein müssen, hängt von mehreren Faktoren ab. Zunächst sind daher die Rahmenbedingungen, zum Beispiel anhand nachstehender Fragestellungen, zu ermitteln.
Innen- oder Außenanwendung?
Während bei Innenanwendungen oft auf eine Deckschicht verzichtet werden kann, sofern diese nicht aus gestalterischen Gründen gewünscht wird, muss diese im Außenbereich in jedem Fall aufgetragen werden.
Welche Feuerwiderstandsklasse ist gefordert?
Mit Brandschutzbeschichtungen lassen sich Feuerwiderstandsklassen von R15 bis R180 erzielen. In der Regel werden Schutzklassen im Bereich R30 bis R120 gefordert. (Hinweis: Die deutschen Bezeichnungen F30, F60 usw. werden im Rahmen der europäischen Normung durch die Bezeichnungen R30, R60 etc. ersetzt.)
Welche Materialeigenschaften liegen vor?
Handelt es sich um ein verzinktes, bereits beschichtetes oder aus besonderem Material (Edelstahl, Gusseisen) bestehendes Bauteil, ist auf die Eignung des Brandschutzsystems zu achten.
Unterstützung durch Hersteller
Die zu applizierenden Schichtdicken sind produktabhängig und in den jeweiligen Zulassungen bzw. Datenblättern der Hersteller angegeben.
Für erste Berechnungen stellen einige Hersteller kostenlose Computerprogramme für die Berechnung der erforderlichen Schichtdicken zur Verfügung.
Darüber hinaus bieten die Hersteller und Beschichter auch umfassende projektbezogene Beratungen an. Dabei übernehmen sie beispielsweise die Berechnung von nicht in den jeweiligen Profiltabellen angegebenen U/A-Werten und ermitteln die erforderlichen Schichtdicken anhand von Zeichnungen oder Stücklisten.
Ausführung/Applikation
In der Regel lassen sich mit dem AirlessSpritzverfahren besonders glatte und wirtschaftliche Beschichtungen realisieren. Alternativ kann die Beschichtung, z. B. bei kleinen Flächen, auch durch Pinseln oder Rollen aufgetragen werden.
Brandschutzanstriche müssen im Ernstfall verlässlich funktionieren. Daher wird bereits durch die anspruchsvollen Zulassungsverfahren sowie regelmäßige Eigen- und Fremdüberwachungen der Hersteller eine optimale Produktqualität sichergestellt.
Das Auftragen des Beschichtungssystems darf nur von zertifizierten Unternehmen durch geschultes, fachkundiges Personal durchgeführt werden. Der Beschichter achtet dabei unter anderem auf die Einhaltung der vorgeschriebenen Klimabedingungen und misst und dokumentiert die applizierten Schichtdicken in regelmäßigen Abständen mit einem Nassschichtdickenkamm.
Nach dem Durchhärten wird die Trockenschichtdicke von jeder der zwei bzw. drei Schichten mittels elektromagnetischer Messinstrumente überprüft.
Nach Fertigstellung aller Arbeiten wird vom Beschichter in einer sogenannten „ErrichterBescheinigung“ bestätigt, dass der Dämmschichtbildner zulassungskonform aufgebracht wurde.
