TY - JOUR A1 - Häßler, Dustin A1 - Hothan, Sascha A1 - Häßler, M. A1 - Krüger, Simone T1 - Thermische Schutzwirkung von reaktiven Brandschutzsystemen auf kleinformatigen Stahlbauteilen mit gekrümmter Oberfläche T1 - Thermal protection effect of reactive fire protection systems on small-scale steel components with curved surfaces N2 - Um Stahlbauteile im Brandfall vor einer zu schnellen Erwärmung zu schützen, wird häufig auf reaktive Brandschutzsysteme (RBS) zurückgegriffen. Die Produkte eigenen sich besonders aufgrund der profilfolgenden Applikationsmöglichkeit und der vergleichsweise geringen Beschichtungsdicken. Bei einer Brandbeanspruchung schäumt das RBS auf und bildet eine thermische Schutzschicht um das Stahlprofil aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert, wodurch sich die Feuerwiderstandsdauer des Stahlbauteils verbessert. Aus Brandversuchen ist bekannt, dass die Leistungsfähigkeit von RBS auf Stahlprofilen mit gekrümmter Oberfläche meist schlechter ausfällt als bei vergleichbaren Bauteilen mit ebener Oberfläche. Zum Einfluss der Oberflächenkrümmung auf die thermische Schutzwirkung von RBS werden in dem folgenden Beitrag sowohl theoretische Hintergründe als auch die Ergebnisse aus Brandversuchen an kleinformatigen Probekörpern vorgestellt. Die systematischen Untersuchungen zeigen, dass mit zunehmender Oberflächenkrümmung die Leistungsfähigkeit des RBS tendenziell abnimmt. Bei der Beurteilung der thermischen Schutzwirkung eines RBS sollte die Oberflächenkrümmung eines Bauteils berücksichtigt werden. Die alleinige Fokussierung auf den Profilfaktor eines Stahlprofils ist im Allgemeinen nicht ausreichend. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung von Screening-Tests zur Beurteilung der Eignung von RBS für gekrümmte Oberflächen, wodurch eine Vorauswahl von Produkten für diesen Einsatzzweck ermöglicht wird. N2 - Intumescent fire protection coatings, also referred to as reactive fire protection systems, are often used to protect steel components from heating up too quickly in the event of a fire. The products are particularly suitable due to profile-following application as well as the comparatively low coating thickness. If exposed to fire, the intumescent coating foams up and forms a thermal protective layer around the steel profile. This slows down the heating of the steel and delays the temperature-related loss of strength, which improves the fire resistance of the steel component. From fire tests it is known that the performance of intumescent coatings on steel profiles with a curved surface is usually worse than on comparable components with a flat surface. The following article presents the theoretical background as well as the results from fire tests on small-scale specimens to show the influence of surface curvature on the thermal protective effect of intumescent fire protection coatings. The systematic investigations show that with increasing surface curvature, the performance of the intumescent coating tends to decrease. When assessing the thermal protective effect of an intumescent coating, the surface curvature of a steel component should be considered. Focusing solely on the profile factor of a steel profile is generally not sufficient. The research forms the basis for the development of screening tests to assess the suitability of intumescent coatings for curved surfaces, enabling a pre-selection of products for this application. KW - Stahl KW - Brandschutz KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Brandversuche KW - Oberflächenkrümmung KW - Intumeszierende Beschichtung PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1002/bate.202100011 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 VL - 98 IS - 5 SP - 333 EP - 344 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-52654 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Häßler, Dustin A1 - Häßler, M. A1 - Hothan, Sascha A1 - Krüger, Simone T1 - Reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlbauteilen mit doppelt gekrümmter Oberfläche N2 - Reaktive Brandschutzsysteme können die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen signifikant erhöhen. Im Brandfall schäumt das reaktive Brandschutzsystem auf und bildet um das Stahlbauteil eine thermische Schutzschicht aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert. Reaktive Brandschutzsysteme werden überwiegend in drei Bereichen angewendet: Hochbau, Offshore bzw. maritimer Sektor sowie Tank- bzw. Behälterbau. Insbesondere bei Stahltanks und -behältern sind häufig einfach oder auch doppelt gekrümmte Bauteiloberflächen anzutreffen. Aufgrund des meist begrenzten seitlichen Expansionsvermögens von reaktiven Brandschutzsystemen kann es bei Bauteilen mit konvexer Oberflächenkrümmung zu einer Intensivierung der Rissbildung im Schaum kommen, wodurch sich häufig die thermische Schutzwirkung verschlechtert. Da zum Thema des Einflusses der Oberflächenkrümmung auf die Leistungsfähigkeit reaktiver Brandschutzsysteme bisher kaum Untersuchungen vorliegen, wurden exemplarisch zwei Tankböden mit zwei verschiedenen Trockenschichtdicken eines reaktiven Brandschutzsystems einer Brandprüfung unterzogen. Bei gleicher Trockenschichtdicke des reaktiven Brandschutzsystems zeigten die Tankböden eine wesentlich schnellere Erwärmung als ebene Stahlplatten mit vergleichbarem Profilfaktor. Die Brandprüfungen und die Ergebnisse zum Einfluss der Oberflächenkrümmung werden im Beitrag ausführlich vorgestellt und diskutiert. KW - Brandschutz KW - Stahl KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Behälter KW - Intumeszierende Beschichtung PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1002/stab.201900095 VL - 89 IS - 9 SP - 794 EP - 800 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-51242 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Matschat, Ralf A1 - Hassler, J. A1 - Richter, Silke A1 - Kleve, M. A1 - Dette, A. T1 - Multielement trace analysis of pure graphite powders using optical emission spectrometry coupled to a magnetically stabilized DC arc supplied with halogenating gases as chemical modifiers – a rapid and robust methodology N2 - A magnetically stabilized DC arc device, designed for operation with OES spectrometers was used to determine the elements Ag, Al, B, Ba, Be, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, Si, Sn, Sr, Ti, V, Zr at trace levels of some μg kg−1 up to some 10 mg kg−1 in graphite powders. The coil for the generation of the homogeneous magnetic field was placed outside the closed arc chamber. The time programs of variable current strengths of the magnetic coil (up to 6 A) and of the arc (up to 17 A) which was burning in air were computer controlled. Halogenating gases (mainly CCl2F2, alternatively SF6 and NF3) were used as chemical modifiers to allow an effective release of the carbide forming trace elements. The mass flow controlled modifier gas was led through a special carrier electrode near the arc plasma. The emission radiation was guided by an optical fiber alternatively into two different ICP spectrometers in which the ICP torches were removed. The synergistic interaction of the magnetic field with the halogenating modifier gases resulted in a significant improvement in the analytical performance of the optimized analytical method. All our results for 22 trace elements were in good agreement with the means of an inter-laboratory comparison by BAM for certification of a pure graphite powder material; this holds also for our results for two other graphite materials. The optimized method showed an analytical performance suitable for comprehensive trace analysis of pure graphite. The instrumentation could be integrated into modern DC arc emission spectrometers to improve their analytical capabilities substantially. KW - Graphit KW - DC-Arc KW - High purity KW - Optical emission spectroscopy KW - Magnetically stabilized PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1039/C7JA00387K SN - 1364-5544 SN - 0267-9477 VL - 33 IS - 3 SP - 468 EP - 480 PB - Royal Society of Chemistry AN - OPUS4-44398 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Häßler, Dustin A1 - Mund, M. A1 - Weisheim, W. T1 - Bewertung des Feuerwiderstandes von Stahlkonstruktionen mit reaktiven Brandschutzsystemen unter Berücksichtigung des Alterungsverhaltens N2 - Vorstellung des Arbeitsstands im Projekt 20470N (BAM Vh 7350). T2 - 98. Sitzung des Arbeitsausschusses Brandschutz CY - Hamburg, Germany DA - 09.11.2018 KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Dauerhaftigkeit KW - Brandschutz KW - Stahl PY - 2018 AN - OPUS4-49793 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Hothan, Sascha A1 - Häßler, Dustin A1 - Fürst, Richard A1 - Peter, A. A1 - Wöhr, M. A1 - Rohleder, R. T1 - Entwicklung einer europäischen Prüfnorm zur Bestimmung des Feuerwiderstands von Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung anhand belasteter Brandprüfungen T1 - Development of a European test standard for the determination of the fire resistance of steel tension members with intumescent fire protection coating based on loaded fire tests N2 - Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein standardisiertes Prüf- und Bewertungsverfahren zur Bestimmung des Beitrags reaktiver Brandschutzsysteme (RBS) zum Feuerwiderstand von Stahlzuggliedern zu erarbeiten und dieses in ein Entwurfsdokument für eine europäische Prüfnorm zu überführen. Hierzu wurden einerseits bereits vorhandene Erfahrungen und Erkenntnisse genutzt und andererseits mittels Brandversuchen neue Prüfdaten zur Beantwortung bisher offengebliebener Aspekte zum Einfluss der Bauteilorientierung und Profilart erzeugt und ausgewertet. Dadurch wird die prüftechnische Grundlage für eine sichere, zulassungsbasierte Anwendung von reaktiven Brandschutzsystemen auf zugbeanspruchten Stahlbauteilen gelegt und ein einheitliches Sicherheitsniveau etabliert. Der im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte Normentwurf wurde mit den Fachexperten der zuständigen nationalen und europäischen Normungsgremien diskutiert und abgestimmt. Das erarbeitete Prüf- und Auswertungsverfahren basiert auf der Durchführung von Brandversuchen an mechanisch belasteten Stahlzuggliedern mit RBS. Ergänzend sind unbelastete Brandversuche zur Beurteilung des Einflusses der Bauteilorientierung sowie der Eignung bei Schwelbrandbeanspruchung möglich. Die im Projekt durchgeführten experimentellen Untersuchungen liefern die Grundlage für den im Normenentwurf vorgeschlagenen Prüfaufbau der mechanisch belasteten und unbelasteten Brandversuche. Ferner konnte durch die Untersuchungen gezeigt werden, dass sich unter bestimmten Voraussetzungen die Prüfergebnisse von Stahlzuggliedern mit Kreisvollprofil ohne zusätzliche Brandversuche auf entsprechende Zugglieder mit Rechteckvollprofil übertragen lassen. Darüber hinaus konnte belegt werden, dass die Leistungsfähigkeit eines RBS aufgrund unterschiedlicher Bauteilorientierungen abnehmen kann und daher zwingend beim Anwendungsbereich des RBS zu berücksichtigen ist. Hierzu wird ein Temperaturdifferenz-kriterium vorgeschlagen, bei dessen Einhaltung die Wirksamkeit des RBS bei von der horizontalen Referenzorientierung abweichenden Bauteilneigungen noch gleichwertig gegeben ist. Andernfalls bietet der Normenentwurf die Möglichkeit die reduzierte thermische Schutzwirkung des RBS im Assessment zu berücksichtigen. Die Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben wurden bereits auf einem wissenschaftlichen Symposium vorgestellt sowie in einer referierten Fachzeitschrift publiziert. Ferner wurden die Informationen zum Forschungsprojekt und dem Normenentwurf im Rahmen eines Anwenderworkshops interessierten Kreisen zugänglich gemacht. Der im Projekt ausgearbeitete Normenentwurf wird dem zuständigen europäischen Normungsgremien, CEN/TC 127/WG 1, zur Verfügung gestellt und dort zur Abstimmung gestellt. KW - Normung KW - Reaktives Brandschutzsystem KW - Stahl KW - Zugglied KW - Feuerwiderstand KW - Brandversuche PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-569363 SP - 1 EP - 57 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-56936 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 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 -