Holz - ein nachwachsender Rohstoff mit hervorragenden technischen Eigenschaften - wurde für die Errichtung von mehrstöckigen-Büro- und Wohngebäuden mehr und mehr populär. Wegen der Brennbarkeit von Holz liegt die Herausforderung bezüglich Planung und Bemessung bei diesen mehrstöckigen Holzgebäuden jedoch mehr in Brandschutztechnischen denn in Tragwerksplanerischen Gesichtspunkten. Um die Errichtungskosten möglichst gering zu halten - sowie auch aus optischen Gründen - ist es naheliegend so viel Holz wie möglich sichtbar zu lassen. Für die zuverlässige Verwendung von Holz als sichtbares Baumaterial sind die Stärken und Schwächen im Zusammenhang mit einer Brandbeanspruchung zu berücksichtigen. Vereinfacht gesagt ist die Stärke von Holz der sichere und berechenbare Abbrand (Feuerwiderstand), die Schwäche von Holz ist dessen Brennbarkeit (Brandverhalten). In einigen Punkten bestehen jedoch Wissenslücken bezüglich des Brandverhaltens von oberflächenbeschichteten Holz. Die Wissenslücken welche diese Arbeit schließt sind:
1. Allgemeine Unterschiede (Änderung des Feuchtetransports, ...) im Brandverhalten von oberflächenbeschichteten Holz (mit Ausnahme der Brandschutzbeschichtungen). Unterschiede zwischen den einzelnen Beschichtungen (Chemische Zusammensetzung, ...), sowie Einflussfaktoren in Bezug des zugrundeliegenden Materials (Holzfeuchte, Holzart, ...) auf das Brandverhalten und den Feuerwiderstand von oberflächenbeschichteten Holz.
2. Der Feuerwiderstand von Holz mit einer aufgebrachten feuerhemmenden Oberflächenbeschichtung (Dämmschichtbildner) einschließlich geeigneter Berechnungsmethoden zur bestimmung des Feuerwiderstands von Holz mit einer aufgebrachten feuerhemmenden Oberflächenbeschichtung.
Zusammenfassend ist das Ziel dieser Arbeit die Untersuchung des Brandverhaltens von oberflächenbeschichteten Holz. Die Oberflächenbeschichtungen umfassen dabei Lacke, Lasuren und feuerhemmende Beschichtungen (Dämmschichtbildner). Darüber hinaus ist das Ziel dieser Arbeit den Einfluss dieser Oberflächenbehandlungen in Bezug auf den Feuerwiderstand von Holz zu bestimmen und eine Berechnungsmethode für die Vorhersage des Feuerwiderstands zu entwickeln.
Die Herangehensweise zur Erreichung der Ziele erfolgt mittels experimenteller Untersuchungen, welche mit einer eigens dafür entwickelten Versuchseinrichtung durchgeführt wurden. Im Rahmen der Untersuchungen wurde, nebst dem Einfluss der Oberflächenbehandlungen auf das Brandverhalten von Holz selbst, auch der Einfluss von Holzfeuchte, Holzart und Energiebeaufschlagung auf das Brandverhalten des oberflächenbeschichteten Holzes, bestimmt.
Zu Beginn dieser Arbeit wurden Vorstudien durchgeführt, um einen ersten Eindruck über den Einfluss von verschiedenen nicht-feuerhemmenden Oberflächenbehandlungen auf das Brandverhalten zu gewinnen. Darauffolgend wurden die Hauptstudien durchgeführt, um das Brandverhalten von oberflächenbeschichteten Holz unter variabler Holzfeuchte, Holzart und thermischer Belastung zu untersuchen.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind:
1. Das Brandverhalten von Holz mit einer aufgebrachten nicht-feuerhemmenden Oberflächenbeschichtung ändert sich signifikant (insbesondere das Trocknungsverhalten). Es sind dabei große Unterschiede im Brandverhalten zwischen den verschiedenen nicht-feuerhemmenden Oberflächenbeschichtungen zu beobachten. Einige Lacke verbessern das Brandverhalten leicht, die Lasuren verschlechtern das Brandverhaltens jedoch stark. Der führende Einflussfaktor bezüglich des Brandverhaltens von Holz mit einer nicht-feuerhemmenden Beschichtung ist die thermische Einwirkung. Im Gegensatz dazu ist der führende Einflussfaktor bezüglich des Brandverhaltens und des Feuerwiderstands von Holz mit aufgebrachter feuerhemmenden Beschichtung die Holzfeuchte und die Holzart.
2. Der Feuerwiderstand von Holz kann durch Aufbringen einer intumeszierenden Beschichtung wesentlich verbessert werden. Die hierfür entwickelten Berechnungsmethoden können die experimentellen Ergebnisse sehr gut abbilden.
Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit eine deutlich leichtere Entzündbarkeit von Holz welches mit einer bestimmten Oberflächenbehandlung unterzogen wurde. Dieses Verhalten kann mit einer signifikant höheren Neigung zum sogenannten Flash-over (pl ¨ otzliches Brand- bzw. Flammen- wachstum) in Holzbauten gleichgesetzt werden. Die Ergebnisse zeigen auch, das Holz mit einer Beschichtung individuell zu Klassifizieren ist (ab- bzw. aufstufung).
Die Ergebnisse für Holz mit einer aufgebrachten feuerhemmenden Beschichtung zeigen indes eine signifikante geringere Neigung zum Flash-over, sowie eine Verbesserung des Feuerwiderstands um etwa zehn Minuten.