TY - RPRT A1 - Schaumann, P. A1 - Hothan, Sascha A1 - Mund, M. A1 - Häßler, Dustin A1 - Schartel, Bernhard A1 - Daus, Lars-Hendrik T1 - Bewertung des Feuerwiderstandes von Stahlkonstruktionen mit reaktiven Brandschutzsystemen unter Berücksichtigung des Alterungsverhaltens N2 - Im Rahmen des Forschungsprojektes IGF 20470N wurden Untersuchungen zum Alterungsverhalten von reaktiven Brandschutzsystemen (RBS) auf Stahlbauteilen durchgeführt. Mithilfe der Ergebnisse einer umfangreichen Literaturrecherche sowie experimentellen und numerischen Untersuchungen sollte ein Vorschlag für ein Prüfkonzept zum Nachweis einer Nutzungsdauer von RBS von mehr als 10 Jahren auf Basis von Kurzzeitversuchen abgeleitet werden. Dabei setzt die Bewertung des Alterungsverhaltens von RBS voraus, dass die Mechanismen der Alterung hinreichend bekannt sind. Dafür wurden zunächst systematisch Daten von Kurz- und Langzeitversuchen von nationalen Zulassungsprüfungen der letzten Jahrzehnte ausgewertet. Anschließend wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an einer wasserbasierten sowie einer epoxidharzbasierten Richtrezeptur durchgeführt. Da aus der Literatur bekannt ist, dass die Einflüsse der Bewitterung zu einer Veränderung der Konzentration der Bestandteile innerhalb der Beschichtung führen können, wurden Untersuchungen mit Mangelrezepturen durchgeführt, wobei systematisch einzelne Bestandteile reduziert wurden. Neben optischen Untersuchungen wurden thermoanalytische Verfahren (DSC-TG-, ATR-FTIR-, Elementar-, Farbanalyse) angewandt sowie Brandversuche an beschichteten Stahlplatten durchgeführt. Des Weiteren wurden die Richtrezepturen den beschleunigten Kurzzeitversuchen gemäß EAD 350402-00-1106 (2017) unterzogen, welche die Zulassung von Produkten auf europäischer Ebene regelt. Für die wasserbasierte Richtrezeptur wurden die Bewitterung für den feuchten Innenraum (Typ Z1) mehrfach wiederholt (1x, 3x, 6x). Für die epoxidharzbasierte Richtrezeptur entsprach die Bewitterung dem Zyklus für die Außenanwendung (Typ X). In Brandversuchen sowie thermoanalytischen und optischen Untersuchungen wurde das Alterungsverhalten sowie die thermische Schutzwirkung analysiert. Anschließend wurden numerische Simulationen von Stahlbauteilen mit gealterten RBS durchgeführt und anhand der experimentellen Untersuchungen validiert. Mithilfe der numerischen Modelle kann eine Bewertung der thermischen Schutzwirkung von Stahlbauteilen mit gealterten RBS vorgenommen werden. Mithilfe der gesammelten Erkenntnisse wurde ein Vorschlag für ein Prüfkonzept für den Nachweis einer Nutzungsdauer von mehr als 10 Jahren abgeleitet. Das Prüfkonzept besteht dabei aus einem Katalog von Möglichkeiten, die aktuellen Zulassungsprüfungen auf europäischer Ebene für eine Nutzungsdauer von 10 Jahren auf einen längeren Zeitraum zu erweitern. N2 - Within the scope of the research project IGF 20470N, investigations were carried out on the assessment of the aging behavior of intumescent coatings (ICs) for the fire protection of steel members. With the help of the results of an extensive literature research as well as experimental and numerical investigations, a proposal for a test concept for the proof of a service life of ICs of more than 10 years was to be derived on the basis of short-term tests. The evaluation of the aging behavior of ICs presupposes that the aging mechanisms are sufficiently known. For this purpose, data from short- and long-term tests of national approval tests of the last decades were first systematically evaluated. Subsequently, extensive experimental investigations were carried out on a water-based and epoxy resin-based model formulation. Since it is known from the literature that the effects of weathering may lead to a change in the concentrations of the constituents within the coating, investigations were carried out with formulations of the ICs in which individual constituents were systematically reduced. In addition to optical investigations, thermoanalytical methods (DSC-TG-, ATR-FTIR-, elemental-, color analysis) were used and fire tests were carried out on coated steel plates. Furthermore, the model formulations were subjected to the accelerated short-term tests of EAD 350402-00-1106 (2017), which regulates the approval of products at the European level. For the water-based model formulation, the weathering for the interior application with a high moisture content (type Z1) was repeated several times (1x, 3x, 6x). For the epoxy resin-based model formulation, the weathering corresponded to the cycle for exterior application (type X). Fire tests as well as thermoanalytical and optical investigations were carried out to analyze the aging behavior and the thermal protection performance. Subsequently, numerical simulations of steel members with aged ICs were carried out and validated on the basis of the experimental investigations. With the help of the numerical models, an evaluation of the thermal protection performance of steel members with aged ICs can be carried out. Bases on the findings, a proposal for a test concept for the verification of a service life of more than 10 years was derived. The test concept consists of a catalogue of possibilities for extending the current approval tests at European level for a service life of 10 years to a longer period. KW - Brandschutz KW - Dauerhaftigkeit KW - Alterung KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Brandversuche PY - 2022 UR - https://dast.deutscherstahlbau.de/veroeffentlichungen/forschungsberichte SP - 1 EP - 367 PB - Stahlbau Verlags- und Service GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-57257 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mund, M. A1 - Häßler, Dustin A1 - Schaumann, P. A1 - Hothan, Sascha A1 - Schartel, Bernhard T1 - Experimentelle Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von reaktiven Brandschutzsystemen JF - Stahlbau N2 - Reaktive Brandschutzsysteme finden im baulichen Brandschutz Anwendung zur Erhöhung des Feuerwiderstands von Stahlkonstruktionen. Neben den Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer können damit auch Ansprüche an die Ästhetik erfüllt werden. Die profilfolgende Applikation und die geringen Trockenschichtdicken der Produkte ermöglichen es, das filigrane Erscheinungsbild von Stahlkonstruktionen aufrechtzuerhalten. Neben der thermischen Schutzwirkung muss auch die Dauerhaftigkeit der Brandschutzbeschichtung sichergestellt werden. Die Bewertungsmethoden, die auf europäischer Ebene durch das EAD 350402-00-1106 zur Verfügung stehen, zielen auf eine Nutzungsdauer von zehn Jahren ab. Prüfverfahren für einen darüber hinausgehenden Zeitraum sind nicht beschrieben. In diesem Beitrag werden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Bewitterung auf das Expansionsverhalten, zur thermischen Schutzwirkung und zu den während des Aufschäumens im Brandfall stattfindenden Reaktionen vorgestellt. Die Versuche wurden an einem wasserbasierten und einem epoxidharzbasierten reaktiven Brandschutzsystem durchgeführt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 20470 N erzielt. KW - Brandschutz KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Brandversuche KW - Alterung KW - Dauerhaftigkeit PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1002/stab.202200063 SN - 0038-9145 VL - 92 IS - 2 SP - 93 EP - 102 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-56346 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Morys, Michael A1 - Häßler, Dustin A1 - Krüger, Simone A1 - Schartel, Bernhard A1 - Hothan, Sascha T1 - Beyond the standard time-temperature curve: Assessment of intumescent coatings under standard and deviant temperature curves JF - Fire Safety Journal N2 - Nowadays there are intumescent coatings available for diverse applications. There is no established assessment of their protection performance besides the standard time-temperature curve, but natural fire scenarios often play an important role. A reliable straightforward performance-based assessment is presented. The effective thermal conductivity per thickness is calculated based on intermediate-scale fire tests. The optimum thermal insulation, the time to reach it, and the time until contingent failure of the coating are used for an assessment independent of the heating curve. The procedure was conducted on four different commercially intumescent coatings for steel construction, one solvent-based, one waterborne, one epoxy-based, and a bandage impregnated with a waterborne coating. The performance was studied under four different but similar shaped heating curves with different maximum temperatures (standard time-temperature curve, hydrocarbon curve and two self-designed curves with reduced temperature). The thermal protection performance is crucially affected by the residue morphology. Therefore, a comprehensive morphology analysis, including micro-computed tomography and scanning electron microscopy, was conducted on small-scale residues (7.5 x 7.5 cm2). Two different types of inner structures and the residue surface after different heat exposures were discussed in terms of their influence on thermal protection performance. KW - Intumescence KW - Coating KW - Computed tomography KW - Small scale KW - Heating curves KW - Residue morphology PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2020.102951 SN - 0379-7112 VL - 112 SP - 102951 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-50334 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -