Wärmeleitfähigkeit von Beton im Brandfall

Ist Beton im Falle eines Brandes ein geeigneter Baustoff?

Um es kurz zu sagen: ja! Beton hat im Vergleich zu anderen Baustoffen wie z.B. Baustahl eine vergleichsweise niedrige Wärmeleitfähigkeit von ca. λ=2,5 ^W/_m⋅K. Das ist ein großer Vorteil im Brandfall, weil der Querschnitt sich nur langsam erwärmt. In drei Artikeln möchten wir Ihnen die folgenden Aspekte näherbringen:

• Teil 1: Wie hoch ist die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Betone im Brandfall?
• Teil 2: Ergebnisse nationaler Forschung zur Wärmeleitfähigkeit von Beton.
• Teil 3: Ergebnisse internationaler Forschung zur Wärmeleitfähigkeit von Beton.

Wärmeleitfähigkeit verschiedener Betone

Die derzeit gültige europäische Norm EN 1992-1-2 regelt die Bemessung von brandbeanspruchten Bauteilen aus Beton. Sie gilt für Betone bis zur Festigkeitsklasse C90/105 und für Leichtbeton bis zur Festigkeitsklasse LC55/60. Für hochfeste Betone sind im Abschnitt 6 dieser Norm zusätzliche Regeln angegeben.

Wie in der obigen Abbildung zu sehen ist, gibt die Norm einen oberen und einen unteren Wert für die Wärmeleitfähigkeit an. Der nationale Anhang für Deutschland gibt jedoch vor, dass der obere Wert der Wärmeleitfähigkeit verwendet werden muss. Diese Kurve gilt im übrigen auch für hochfeste Betone.

In der Abbildung unten sehen Sie die Mittelwerte der Wärmeleitfähigkeit über den Temperaturbereich von 20°C bis 1200°C für die obere und untere Grenze der Wärmeleitfähigkeit nach EN 1992-1-2. Aus zur Verfügung stehender Literatur (siehe die beiden nachfolgenden Artikel) wurde überschläglich die Wärmeleitfähigkeit von Zementstein und Leichtbeton ermittelt und im Diagramm der Wärmeleitfähigkeit von Normalbeton gegenübergestellt. Es geht an dieser Stelle nur darum, ein Gefühl für die ungefähre Größenordnung der Wärmeleitfähigkeiten zu entwickeln, denn natürlich ist die Wärmeleitfähigkeit über die Temperatur veränderlich. Die Abbildung zeigt jedoch trotz dieser Einschränkung, dass die Wärmeleitfähigkeit von Leichtbetonen deutlich unterhalb der von Normalbetonen liegt.

Daher ist es erstaunlich, dass die drei unterschiedlichen Betone (Normalbeton, hochfester Beton und Leichtbeton) hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit vereinheitlicht werden. Interessiert Sie dieser Punkt? Dann empfehle ich Ihnen den zweiten Teil dieser Serie. Dieser trägt die Ergebnisse einer wichtigen Forschungsarbeit zu diesem Thema zusammen.