Baukunde für die Einsatzpraxis

3          Brennbare Baustoffe und Bauteile

3.1       Holz und Holzwerkstoffe

Das Wichtigste vorweg: Holz ist und bleibt ein brennbarer Baustoff, egal wie es bearbeitet oder behandelt wird.

Für die Entzündung von Holz und Holzwerkstoffen sind einige Faktoren maßgeblich:

    Holzfeuchte: Je feuchter das Holz, desto schwieriger ist es zu entzünden. Der Brand muss das Holz sozusagen »vortrocknen«.

    Rohdichte: Hölzer mit hoher Rohdichte sind schwieriger zu entzünden und verbrennen langsamer.

    Oberfläche: Kompakte Bauteile mit einer kleinen, glatten Oberfläche brennen deutlich schlechter als Bauteile mit großen, rauhen Oberflächen.

    Harzanteil: Harz ist ein organischer Stoff und brennt daher hervorragend. Holze mit hohem Harzanteil lassen sich in der Regel leichter entzünden und verbrennen schneller.

Die Zündtemperatur von Holz liegt je nach Holzart und Feuchte zwischen ca. 250°C und 350°C. Fichtenholz entzündet sich zum Beispiel bei ca. 340 °C (Vereinigugung zur Förderung des deutschen Brandschutzes e.V.).

Holz hat eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit. Eichenholz beispielsweise hat eine Wärmeleitfähigkeit von (Gieck, 1995).

Im Brandfall zersetzen sich zunächst unter Wärmeeinwirkung einzelne Bestandteile des Holzes, vor allem die Zellulose. Diesen Vorgang nennt man Pyrolyse. Hierbei entstehen brennbare Gase, die aus dem Holz austreten und oberhalb der Holzoberfläche verbrennen. Es brennt also nicht das Holz selbst, sondern die Gasphase oberhalb. Infolgedessen bildet sich an der Oberfläche eine Kohleschicht, durch die weitere Pyrolysegase austreten und verbrennen. Diese Kohleschicht wirkt isolierend und schützt den unverbrannten Kern vor der Verbrennung.

Brennt ein Holzbauteil ab, so sind die oben genannten Eigenschaften ebenfalls maßgeblich für den Abbrand. Je nach Holzsorte verbrennt Holz mit einer Abbrandrate von 0,5 mm/Minute (Laub-Vollholz, Rohdichte = 450 kg/m³) bis 0,8 mm/Minute (Nadel-Vollholz, Rohdichte = 290 kg/m³) (NA 005-52-22 AA »Konstruktiver baulicher Brandschutz (Spiegelausschuss zu Teilbereichen von CEN/TC 250)«, 2010).

Bild 6: Spitze eines verkohlten Holzbalkens

Bild 7: Hölzerne Tragkonstruktion eines Saales nach einem Vollbrand

Für die Tragfähigkeit einer Holzkonstruktion im Brandfall ist der (unverbrannte) Restquerschnitt maßgeblich. Wird dieser zu gering für die zu tragenden Lasten (Eigengewicht + aufliegende Bauteile sowie Einrichtungen), versagt die Konstruktion. Metallische Verbindungen wie Schrauben und Bolzen können hierbei eine entscheidende Rolle spielen, indem sie die Wärme tief in das Holzbauteil weiterleiten und so für ein Verbrennen von »innen heraus« sorgen. Ein weiterer Faktor beim Brandverhalten von Holzbauteilen sind die Fugen zwischen den einzelnen Bauteilen. Über die Fugen kann der Brand ebenfalls auf die Innenseite oder die Stirnseite von Holzbauteilen gelangen und von dort für einen schnelleren Abbrand des Bauteils sorgen. In dicht gestoßene oder sogar zusätzlich abgedeckte Fugen kann Wärme nicht so gut eindringen wie in offene Fugen. Oft versagen Holzbauteile dementsprechend an Verbindungsstellen oder Fugen.

Holz hat neben seiner Brennbarkeit noch einige weitere Eigenschaften, die für die Feuerwehr von Bedeutung sind:

    Trockenes Holz ist elektrisch nicht leitend.

    Holz ist ein schlechter Wärmeleiter, das heißt, innerhalb einer Konstruktion wird Wärme nur sehr langsam transportiert.

    Holz dehnt sich unter Wärmeeinwirkung nur sehr wenig aus.

Holz ist ein vielseitiger Baustoff, der zudem als nachwachsender Rohstoff auch in Zukunft eine große Bedeutung haben wird. Aus Holz können zahlreiche Bauteile gefertigt werden, die sowohl in tragenden als auch in dekorativen Konstruktionen vorkommen können.

Vollholz

Vollholz wird vor allem für Stützen, Träger oder in Dachtragwerken verwendet. Zum Teil werden auch die Verbindungsmittel aus Holz gefertigt.

Bild 8: Tragkonstruktion aus Vollholz mit Holzdübeln als Verbindungsmittel

Bild 9: Tragwerk aus Vollholz mit Metallschrauben

Brettschichtholz

Brettschichtholz werden Holzbauteile genannt, bei denen mehrere Lagen Holz zu einem einzelnen Bauteil verleimt sind. Dies hat gegenüber Vollholz den Vorteil, dass natürliche Mängel wie Astlöcher ausgeglichen werden können und dass zudem durch die genormten Trocknungsverfahren vor der Herstellung nur mit geringer Verformung gerechnet werden muss. Brettschichtholz wird zum Beispiel für Dachbinder im Hallenbau verwendet, ist aber auch für außergewöhnlich geformte (zum Beispiel gebogene) Holzkonstruktionen geeignet, da durch die Verleimung mehrerer Schichten nahezu jede gewünschte Form erzeugt werden kann.

Brettschichtholz wird meistens mit metallischen Verbindungsmitteln verarbeitet, zum Teil auch mit Nagelplatten.

Spanplatten

Spanplatten oder Flachpressplatten sind Bauplatten aus Holzspänen, die mit Leim verpresst werden. Im Hochbau werden sie vor allem für Wand- und Deckenkonstruktionen sowie Dachkonstruktionen verwendet. Mit diesen Platten können auch feuerwiderstandsfähige Wände und Decken hergestellt werden.

Für sichtbare Bereiche werden Spanplatten auch mit Furnier angeboten. Furnier ist eine dünne Schicht aus Echtholz, die die Platten optisch ansprechend gestalten soll. Damit sind die Platten auf den ersten Blick nicht mehr von Vollholz zu unterscheiden.

OSB-Platten

OSB-Platten (»oriented strand board/oriented structural board«) sind eine Sonderform der Spanplatten; hier werden die Späne bei der Verarbeitung ausgerichtet. Die Späne sind erheblich gröber. Dies sorgt für eine erhöhte Festigkeit im Vergleich zu normalen Spanplatten.

Das Brandverhalten von Spanplatten hängt wesentlich von der Rohdichte und dem verwendeten Bindemittel ab. Je größer die Rohdichte ist, desto langsamer verbrennen die Platten. Werden die Spanplatten mit Zement als Bindemittel hergestellt, kann sogar die Baustoffklasse A2 - nichtbrennbar - erreicht werden.

Holzfaserplatten

Holzfaserplatten werden aus fein zerfaserten Holzresten hergestellt und in verschiedenen Feinheitsgraden, Dichten und Dekoren angeboten. Im Hochbau finden sie Verwendung bei Bodenaufbauten, im Dachgeschossausbau und als Dämmplatte. Neuerdings finden sich allerdings auch Einfamilienhäuser auf dem deutschen Markt, die fast komplett aus Holzfaserplatten errichtet werden.

Holzfaserplatten verbrennen eher glimmend als mit offener Flamme.

Brandschutzmaßnahmen für Holzbauteile

Holz und Holzwerkstoffe können durch verschiedene Methoden vor dem Versagen bei Bränden geschützt werden.

Bei der so genannten Heißbemessung (siehe auch Kapitel 2.2.4) wird der erwartete Abbrand des Bauteils über die gewünschte Feuerwiderstandsdauer einkalkuliert, so dass die Bauteile einen tragfähigen Restquerschnitt behalten und trotz des Brandes nicht versagen. Hierbei muss ein besonderes Augenmerk auf die Verbindungen und Fugen gelegt werden.

Beschichtungen mit Dämmschichtbildnern (im Brandfall aufquellende Stoffe) sorgen für verzögerte Zündung. Mit solchen Beschichtungen kann man zum Beispiel einen B2-Baustoff (normalentflammbar) auf B1 (schwerentflammbar) ertüchtigen. Die Erhöhung des Feuerwiderstandes einer Konstruktion (also zum Beispiel Beschichtung eines Tragwerkes ohne Feuerwiderstand zu einer F 30-Konstruktion) mit Dämmschichtbildnern wird derzeit erforscht, ist aber noch nicht bauaufsichtlich zugelassen.

Eine weitere Möglichkeit ist die Imprägnierung von Holz mit Flammschutzmitteln. Die Imprägnierung wird meistens mit speziellen Salzen als Kesseldruckimprägnierung vorgenommen. Auch hiermit kann die Baustoffklasse schwerentflammbar (B1) erreicht werden, eine Erhöhung des Feuerwiderstandes jedoch nicht. Ob ein Flammschutzmittel verwendet wurde, sieht man dem Holz nicht von außen an.

Merke:

Bei chemischen Brandschutzmaßnahmen für Holz verändert sich nur die Baustoffklasse, aber nicht die Feuerwiderstandsdauer der Konstruktion.

Bekleidungen aus nichtbrennbaren Baustoffen können Holzkonstruktionen ebenfalls wirksam schützen und so...