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Der Artikel behandelt die Nachweisführung zum Feuerwiderstand von Mauerwerks-Bauteilen. Es werden die möglichen bauaufsichtlichen Anforderungen an Standsicherheit und/oder Raumabschluss im Brandfall, die mögliche Nachweisführung über Bauarten als technische Baubestimmungen oder Bauarten mit Anwendbarkeitsnachweis, die Zuordnung der bauaufsichtlichen Anforderungen zu den Leistungsangaben in den Nachweisen und die Grundlagen der brandschutztechnischen Bemessung von Mauerwerksbauteilen diskutiert.
Innerhalb des Teilvorhabens 1 (TV 1) des Verbundprojektes wurde ein Beitrag zu den baulichen und konstruktiven Grundlagen einer effektiven Rettung von Großvieh bei Brandereignissen erstellt und Möglichkeiten einer effektiven Brandfrüherkennung sowie Vorschläge für bauliche Maßnahmen erarbeitet. In enger Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf sowie der Arbeitsgruppe Präventionsingenieure e.V. wurden, soweit feststellbar, in einem ersten Schritt Daten zu Branderhebungen, aufgetretenen (Tier-)Schäden und Brandursachen erhoben. Unter Beachtung vorhandenen Betriebsstrukturen und der nutztierartabhängigen, tierphysiologischen Aspekte wurden Vorschläge für konstruktive und bauliche Durchbildungen von baulichen Anlagen zur Verbesserung einer effektiven Rettung und Nachbetreuung von Großvieh, insbesondere in der Entstehungsphase von Brandereignissen, erarbeitet. Die nach eingehender Analyse bestehender Objektstrukturen erarbeiteten Vorschläge zur Verbesserung der Rettung von Nutztieren wurden konstruktiv in Praxisversuchen validiert. Insbesondere aus dem durchgeführte Pilotversuch der Evakuierung einer Rinderherde konnten Rückschlüsse für weitere baulich-konstruktive Anpassungsmaßnahmen für mögliche Evakuierungsstrategien gezogen werden.
Im Beitrag wird die gemäß dem vom 13.12.2022 bis 13.03.2023 im sog. "Notifizierungsverfahren" der EU befindlichen Entwurf für die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) 2023/1 vorgesehene Änderung der Zuordnung von Klassen des Brandverhaltens für Baustoffe nach EN 13501-1 zu den bauaufsichtlichen Anforderungen an das Brandverhalten vorgestellt. Es wird auch diskutiert, welche Schwierigkeiten bei der Nachweisführung zum Brandverhalten von Baustoffen daraus resultieren. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Beitrages ist umklar, ob die neuen Regelungen wirklich so wie im Notifizierungsverfahren angekündigt in geltendes Recht umgesetzt werden.
Der Beitrag erläutert das Grundprinzip der CE-Kennzeichnung von Bauprodukten nach der EU-Bauproduktenverordnung (BauPVO) und zeigt die Folgen auf für Planer*innen von Gebäuden und für Personen, die Bauprodukte zum Einbau in von Bauwerke einkaufen und einbauen (Verwender*innen). Am Beispiel von elektrischen Leitungen ("Kabeln") wird dargelegt, welche bauaufsichtlichen Anforderungen an das Brandverhalten von Kabeln bestehen können, woraus diese resultieren könnnen, wie das Brandverhalten von Kabeln klassifiziert wird und wie die verschiedenen Klassen zur Angabe des Brandverhaltens von Kabeln den bauaufsichtlichen Anforderungen zugeordnet sind.
Der Artikel zeigt auf, welche Anforderungen an das Brandverhalten von Baustoffen allgemein (ohne Bodenbeläge) im Bauordnungsrecht wo und wie gestellt werden. Er geht auf die möglichen Angaben des Brandverhaltens von Baustoffen als Klassen nach DIN 4102-1 und DIN EN 13501-1 ein und zeigt auf, wie diese den bauaufsichtlichen Anforderungen zugeordnet sind. Dabei wird insbesondere auf die - für Ausbau-Unternehmen besonders relevante - geänderte Zuordnung von Klassen nach DIN EN 13501-1 zur bauaufsichtlichen Anforderung "schwerentflammbar" eingegangen.
Der Beitrag erläutert den Hintergrund, die Inhalte und die Bedeutung der sogenannten "Prioritätenliste" des DIBt und der Bundesländer zur Überarbeitung harmonisierter Normen nach BauPVO. Dabei wird der Schwerpunkt gelegt auf die Folgen für Personen, die am Planungsprozess von Bauwerken beteiligt sind oder die bei der Errichtung von Bauwerken Bauprodukte mit CE-Kennzeichnung nach BauPVO verwenden.
Der Artikel erläutert kurz das Grundprinzip der CE-Kennzeichnung von Bauprodukten und die daraus resultierenden Folgen für Personen, die Bauwerke planen und die Bauprodukte bei der Errichtung von Bauwerken verwenden. Speziell am Beispiel von Brettschichtholz wird aufgezeigt, woher die Anforderungen an die verschiedenen Wesentlichen Merkmale von Brettschichtholz kommen und wie diese im Planungsprozess sowie bei der Beschaffung von Bauprodukten berücksichtigt werden müssen.
Das Kapitel behandelt in komprimierter Form das Thema baulicher Brandschutz in Form von Anforderungen an das Brandverhalten von Baustoffen und Bauprodukten sowie an den Feuerwiderstand von Bauteilen. Der Schwerpunkt liegt auf den verschiedenen möglichen Angaben der Leistung des Brandverhaltens von Baustoffen durch Klassen nach nationalen oder europäischen Klassifzierungsnormen. Es werden Bauprodukte "allgemein" (d.h. außer Bodenbelägen, Kabeln und Bedachungen) sowie speziell Bodenbeläge, Kabel und Bedachungen behandelt. Dabei wird stets darauf eingegangen, wie die verschiedenen Klassen den verschiedenen Begriffen der bauaufsichtlichen Anforderungen zugeordnet sind (auf Basis von MVV TB 2021/1). Der Feuerwiderstand der Bauteile wird prinzipiell erläutert. Da er jedoch eine Eigenschaft eines Bauteils ist (z.B. einer Wand oder einer Decke), wird ausführlicher nur auf den Spezialfall von feuerwiderstandsfähigen Türen und Toren eingegangen, die zugleich "handelbare" Bauprodukte sind. Ein weiteres Kapitel behandelt sehr kurz die möglichen Nachweise für die Leistungen von Bauprodukten und Bauarten.
Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung sind die Themen der Stunde. Vor allem die Bauindustrie hat ein großes Potenzial, umweltfreundlicher zu agieren, da dieser Industriezweig einer der größten Kohlenstoffdioxid-Emitter ist. Durch die Verlängerung der Lebenszeit von Bauwerken und die Einsparung von Baumaterialien kann nachhaltiger und ressourcenschonender gearbeitet werden. Eine Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen ist der Einsatz alternativer Beton-Bewehrungen.
Der Grundbaustoff Beton hat sehr gute Druckfestigkeiten, weist allerdings Defizite bei der Zugfestigkeit auf. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit wird dem Beton ein Material mit hoher Zugfestigkeit beigemischt. Dieses wird „Bewehrung“ genannt. Stand der Technik in der Bauindustrie ist momentan die Bewehrung mit Stahlstäben und -matten. Der Stahl begrenzt allerdings die Lebenszeit von Bauwerken, da es durch das Eindringen von Chloriden, Sulfaten oder Kohlendioxid früher oder später zu Korrosion kommt. Um den Korrosionszeitpunkt hinauszuzögern, verwendet die Industrie eine dicke Betonschutzschicht, um den Stahl zu schützen. Die Verwendung einer korrosionsbeständigen alternativen Bewehrung würde die Lebensdauer (Dauerhaftigkeit) von Bauwerken steigern und gleichzeitig eine Verringerung der verwendeten Baumaterialien bewirken. Dies würde einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Bauindustrie leisten.
Eine Substanz, die als Bewehrungsmaterial eingesetzt werden kann, ist Polypropylen (PP). Polypropylen ist ein sehr korrosionsbeständiges Polymer, das die gerade beschriebenen Effekte erzielen würde. Allerdings ist Polypropylen als Standardmaterial nicht für die Bewehrung von Beton geeignet. Seine mechanischen Eigenschaften sind nicht vergleichbar mit denen von Baustahl. Gleichzeitig ist die Adhäsion von Polypropylen zu Beton nicht ausreichend, um eine effiziente Verstärkung erzielen zu können.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Lösungswege zu entwickeln, wie aus PP eine alternative Betonbewehrung hergestellt werden kann. Zuerst wurde sowohl das Problem der niedrigen mechanischen Eigenschaften von Polypropylen als auch die Schwierigkeit der geringen Adhäsion zu Beton getrennt untersucht. Im Anschluss wurden Methoden eruiert, mithilfe derer eine Kombination der mechanischen Eigenschaften mit der Adhäsion zu Beton bei gleichbleibenden Eigenschaften möglich ist. Hierfür wurde ein Reaktivextrusions- und ein Co-Extrusionsprozess untersucht.
Die Zugfestigkeit von Polypropylen kann durch eine starke Orientierung der Molekülketten signifikant erhöht werden. Der dafür nötige Verstreckungsprozess ist die Basis für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. In einem ersten Schritt wurden verschiedene PP-Typen auf deren Verstreckbarkeit untersucht und in der Folge mit makroskopischen und nanoskaligen Füllstoffen ausgerüstet, um so die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul zu steigern. Im zweiten Schritt wurde der Einfluss von mehreren aufeinander folgenden Verstreckungsstufen auf die mechanischen Eigenschaften untersucht.
Die hohe chemische Stabilität von PP verhindert eine gute Adhäsion zu Beton. Folglich wurde die natürliche Adhäsion von verschiedenen Polymeren zu Beton untersucht, um mögliche andere Polymere als Additive zur Adhäsionsverbesserung zu identifizieren. Der Unterschied in der Polarität zwischen Beton und PP ist sehr hoch, weshalb der Einfluss einer Hydrophilierung von PP auf die Adhäsion zu Beton durch Van der Waals Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen analysiert wurde. Dies berücksichtigend konnte ein Reaktivextrusionsprozess mit einem Vinylsilan entwickelt werden, der eine kovalente Bindung von PP zu Beton ermöglicht.
Um eine optimierte PP-Faser zur Bewährung von Beton zu erhalten, mussten die zuvor erlangten Erkenntnisse hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und der Adhäsion zu Beton in einer Faser vereint werden. Diesbezüglich wurde einerseits die Reaktivextrusion mit Füllstoffen und einem angepassten Verstreckungsprozess optimiert. Andererseits wurden verschiedene Materialien in einem Co-Extrusionsprozess kombiniert. ,Eine wichtige Erkenntnis besteht darin, dass eine Faser mit einer Verbundaußenschicht aus silanisiertem PP und Holzfasern in Kombination mit einem optimierten Verstreckungsprozess, eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Adhäsion zu Beton erzielt.
Zur differenzierten Beurteilung der Ergebnisse wurde ein spezieller Testaufbau basierend auf einem Einzelfaserauszugstest entwickelt, der die verschiedenen Adhäsionsmechanismen einer modifizierten PP-Faser zu Beton unterscheiden kann und dadurch wiederum eine Modifizierung der Faser speziell auf einzelne Adhäsionsmechanismen ermöglicht.
Zusammenfassend konnten mit dieser Arbeit mehrere Lösungsansätze aufgezeigt werden, wie eine alternative Bewehrungsfaser für Beton aus Polypropylen hergestellt werden kann.