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Wesentlich für das Sicherheitsniveau und damit die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit des Technologiestandortes Deutschland ist der Brandschutz in Industrieanlagen, in Gebäuden und im Transportwesen. Der vorbeugende bauliche Brandschutz hat u. a. das Ziel, die Brand- und Rauchausbreitung im Brandfall für eine gewisse Zeit zu behindern, damit die erforderlichen Lösch- und Rettungsarbeiten durchgeführt werden können. Dies geschieht u.a. durch Anforderungen an die Feuerwiderstandsfähigkeit brandbeanspruchter Bauteile. Der Feuerwiderstand eines Bauteils ist die Fähigkeit während eines angegebenen Zeitraums in einer genormten Feuerwiderstandsprüfung bezüglich mechanischer Stabilität und/oder thermischer Isolierung nicht zu versagen. Reaktive Brandschutzbeschichtungen erhöhen für viele Bauteile sehr effektiv den Feuerwiderstand. Die Beschichtungen und die Brandprüfungen müssen jedoch an die immer komplexeren Anwendungen und/oder extremeren Anforderungen angepasst und weiterentwickelt werden. Aktuelle Forschungsschwerpunkte liegen dabei in der Entwicklung neuer Materialien (z.B. Geopolymere, keramisierende Beschichtungen, silikonbasierte Beschichtungen) für extreme Brandszenarien (extreme Temperaturen, lange Beanspruchungszeiten) und in der Realisierung komplexer Funktionalitäten (komplexe Geometrien, bewegliche Komponenten) sowie in der Entwicklung neuer Testmethoden (Feuerwiderstand als bench-scale Tests, kostengünstiges Screening, Feuerwiderstand in extremen Brandszenarien). Die Entwicklung geht dabei weg von der präskriptiven Bewertung hin zur leistungsorientierten (performance-based) Bewertung in individuellen Brandszenarien oder von komplexen Bauteilen. Im Rahmen dieser Arbeit werden Lösungsansätze für die neuen Herausforderungen an die reaktiven Brandschutzsysteme unter Extrembedingungen und deren Testmöglichkeiten vorgestellt und diskutiert. Im Mittelpunkt stehen dabei neu entwickelte bench-scale Testmethoden zum Screening von neuen Beschichtungsmaterialien sowie zur Beurteilung spezieller bzw. materialspezifischer Aspekte des Feuerwiderstands unter Extrembedingungen.
The passive fire protection of steel structures and other load-bearing components will continue to gain importance in future years. In the present contribution, novel intumescent aluminosilicate (geopolymer-bound) composites are proposed as fire-protective coatings on steel. Steel plates coated with these materials were exposed to the standard temperature-time curve as defined in ISO 834 – 1:1999. The coatings partially foamed during curing and expanded further during thermal exposure, demonstrating their intumescent characteristic.Thermogravimetryandoscillatory rheometry determined that the intumescent behavior is attributed to a transition to a viscous state (loss factor > 1) in the temperature range of major water release, differing from conventional geopolymers. XRD and SEM images showed that the coatings had characteristics of ceramic or glass-ceramic foams after fire resistance testing, suggesting superior performance under challenging conditions. The thickness of the coatings influenced their foaming and intumescent behavior and thus the time for the coated steel plates to reach 500 °C. A number of additives were also studied with the best performance obtained from samples containing sodium tetraborate.Acoating of just 6mmwas able to delay the time it takes for a steel substrate to reach 500 °C to more than 30 minutes.