Brandschutz

Gußasphalt - Eine neue Betrachtungsweise zum vorbeugenden baulichen Brandschutz

Vorbemerkung

Bauliche Anlagen müssen - nach den allgemeinen Grundsätzen der Landesbauordnung - so angeordnet, beschaffen und für ihre Benutzung geeignet sein, daß Brände möglichst nicht entstehen. Falls doch ein Brand entsteht, darf er sich nicht ausbreiten. Wirksame Löscharbeiten müssen möglich sein. Mensch und Tier müssen gefahrlos gerettet werden können.

Gußasphalt ist ein aus natürlich vorkommenden Stoffen zusammengesetzter Baustoff bestehend aus 6-8 Gew.% Bitumen (Bindemittel) und 90-92 Gew.% mineralischen Zuschlagstoffen (Splitt-Sand-Füller). Er wird bekanntermaßen im Straßenbau, im Bereich der Abdichtung von lngenieurbauwerken sowie als baufortschrittsbeschleunigender Estrich im Hochbau, hier z.B. im Industriebau, in Tiefgaragen, auf Parkdecks aber auch im Wohnungsneubau und in der Altbausanierung eingesetzt.  

Beim Einsatz von Gußsaphaltestrichen im Hochbau wurden in der Vergangenheit gelegentlich Bedenken von Seiten der Auftraggeber aber auch von Baugenehmigungsbehörden geäußert, Gußasphaltestriche auch in Bereichen zuzulassen, in denen nach Bauvorschriften ausschließlich nichtbrennbare Baustoffe der Klasse A nach DIN 4102 zu verwenden sind.  

Dies gilt im besonderen im Hinblick auf bauliche Anlagen besonderer Art und Nutzung wie Garagen, Gaststätten, Versammlungsstätten und Hochhäuser bei denen der  Gußasphaltestrich als direkt genutzter Bodenbelag eingesetzt wird.

Brandverhalten von Gußasphalt

Der Baustoff Gußasphalt  

• besteht zu mehr als 90 Gew.% aus nichtbrennbaren Mineralstoffen  

• entspricht nach DIN 4102 der Baustoffklasse B 1 - schwer entflammbar -

Diese „ungünstige“ Einstufung ist mit bedingt durch das Prüfverfahren, bei dem eine senkrecht aufgehangene Asphaltplatte von 25 x 100 cm im unteren Drittel beflammt und die Restlänge zur Beurteilung des Verhaltens gewertet wird. Gußasphalt ist ein viskoelastischer Baustoff, der bei direkter Beflammung weich wird und zwangsläufig abtropft - aber nicht abbrennt.

• ist beständig gegen Schweißfunken oder glimmende Partikel und kann kurzfristig auch hohen Temperaturen (z.B. kochendem Wasser ) ausgesetzt werden.

Zahlreiche Brandschadensereignisse der Vergangenheit sowie Praxisbrandversuche anerkannter Institute und zum Teil auch Gutachten bestätigen, daß sich Gußasphalt als nicht brennbar erweist und auch nicht zu einer Brandausbreitung beiträgt [1].  

Gußasphaltestriche bewirken im Brandfall keine Brandfortleitung oder eine nennenswerte Temperaturweiterleitung in benachbarte Räume, so daß diese als Fluchträume genutzt werden können (trotz hoher Temperaturen im Brandraum bleibt der Gußasphalt in Nebenräumen handwarm und nutzbar).  

Je nach Brandintensität können zwar Anteile des Bindemittels verkoken, das Feuer griff bisher aber nie auf andere Bauteile über. Selbst bei Brandkatastrophen, z.B. brennende Autos auf Asphaltstraßen, sind keine Fälle bekannt, in denen Asphalt gebrannt hat.

Brandversuche

Am Institut für Baustoffkunde der TH Braunschweig wurden bereits im Jahr 1953 Brandversuche nach DIN 4102 durchgeführt. Im Blatt 3 ist ein Nachweis der „Widerstandsfähigkeit von Dacheindeckungen aus Dachpappe gegen Flugfeuer und strahlende Wärme“ beschrieben.  Die Gußasphaltplatten bestanden nicht nur diese Prüfung, sondern auch weitergehende Beanspruchungen, bei denen mit Benzin übersprühtes Sägemehl und Hobelspäne auf Gußasphaltplatten abgebrannt wurden [2]. Der Gußasphalt hat zu keiner Zeit gebrannt, er war nur an einigen Stellen durch die 21 Minuten dauernde Brandbeanspruchung fleckig geworden.  

Ähnliche Ergebnisse konnten 1964 bei Versuchen durch die Branddirektion der Stadt München auf dem Hof einer Gußasphaltfirma beobachtet werden [3].

Auch in Holland wurden 1979 auf Asphalt umfangreiche Brandversuche durchgeführt, die ebenfalls zeigten, daß der Asphaltbelag den Brandverlauf nicht fördert [4].

Im Jahr 1993 hatte die Beratungsstelle für Gußasphaltanwendung e.V. Naturbrandversuche im Brandversuchsgebäude der Forschungsstelle für Brandschutztechnik an der Universität Karlsruhe (TH)  durchführen lassen. Hierbei wurden in einem Raum auf schwimmend, d.h. auf Wärmedämmschichten, verlegtem Gußasphaltestrich Feuer entfacht, bei denen die Einheitstemperaturkurve, d.h. Lufttemperaturen von mindestens 800EC erreicht wurden.  Nach einem 30-minütigen Raumvollbrand wurden an Thermoelementen auf dem Gußasphaltestrich Temperaturen bis 400 EC gemessen. In dem durch eine aufgeständerte F-90-Wand abgetrennten Raum wies der Gußasphaltestrich eine Temperatur von lediglich 25 EC auf.  

Nach den Löscharbeiten war der Gußasphaltestrich im Brandraum nur in der Oberfläche geringfügig verändert und konnte sofort wieder begangen werden.

In der brandschutztechnischen Beurteilung des Gutachtens wird abschließend festgestellt: ,,Der Verwendung von Gußasphalt-Estrichen stehen daher in allen Bereichen von Hochbauten (zum Beispiel Bauten besonderer Art oder Nutzung wie Versammlungsstätten, Hochhäusern, Tiefgaragen, Parkdecks usw.) brandschutztechnisch keine Bedenken entgegen. Die Versuche haben ergeben, daß Gußasphalt-Estriche auch in Flucht- und Rettungswegen ohne Einschränkungen von Evakuierungsmaßnahmen und die Einleitung von Brandbekämpfungsmaßnahmen in der erforderlichen Zeit sicher zu benutzen sind" [5].

Beispiel: Eignung von Gußasphalt als direkt genutzter Estrich in Tiefgaragen

Gußasphalt ist eine hohlraumfreie, dichte Masse, mit der geschlossene, dichte Estriche hergestellt werden, die flüssigkeits-, dampf- und sogar gasdicht sind. Sie entsprechen damit auch der Verordnung über den Bau und Baubetrieb von Garagen - z.B. die GarVO des Landes Nordrhein-Westfalen (Ausgabe 1990). In § 10 Wände, Pfeiler, Stützen und Decken heißt es:

(5) Fußbodenbeläge von Einstellplätzen, Verkehrsflächen und befahrenen Dächern müssen aus nichtbrennbaren Baustoffen (A) bestehen. Die Verwendung von schwerentflammbaren Baustoffen (B1) ist zulässig, wenn sie eine glatte und dichte Oberfläche haben.

Dies trifft für Gußasphaltestriche zu. Sie erfüllen mit ihren Eigenschaften gleichzeitig die Forderung in §10:

(6) Fußböden müssen undurchlässig gegen Flüssigkeiten sein.

Umweltverhalten

Gußasphalt ist wie jeder Asphalt zu 100% wiederverwertbar und entspricht somit auch abfallrechtlich dem Trend der Zeit. Selbst nach einem Großbrand (Totalschaden) in einem Möbelhaus in einer süddeutschen Großstadt konnten fast 90% der 6000 m² Gußasphaltestrich umwelt- und deponieraumschonend wiederverwendet werden. Dies war durch einen entsprechend sorgfältig geplanten Rückbau mit entsprechender  Baustofftrennung  der Brandruine möglich.

Gußasphalt enthält weder Teer noch Phenole; nachteilige Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt treten nicht auf.

Planung von Brandschutzmaßnahmen

Bei der Planung von Brandschutzmaßnahmen in Gebäuden sind unter anderem folgende Regelwerke zu beachten:

DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

DIN V 18230 Baulicher Brandschutz im Industriebau

Baurichtlinien der Bundesländer

Für die Herstellung und Verlegung von Gußasphaltestrichen gelten:

VOB Verdingungsordnung für Bauleistungen

DIN 18299 Allgemeine Regelungen für Bauarbeiten jeder Art

DIN 18354 Gußasphaltarbeiten

Literaturhinweise:

[1] Gutachterliche Stellungnahme Nr.16929848 des Instituts für Baustoffkunde und Stahlbetonbau der Technischen Universität Braunschweig

[2] Neumann, H.: „Zur Frage der Trittschalldämmung, der Wärmedämmung und des Feuerschutzes bei Asphaltbodenbelägen im Hochbau“, Bitumen 5/1953

[3] Mäckle, K.: „Protokoll über Brandversuche an Hartgußasphalt im Werkhof der Deutschen Asphalt GmbH, München, 1964

[4] Peffekoven, W.: „Feuerbeständigkeit von Asphalt“, Bitumen 6/1979, S. 188 (Kurzfassung eines holländischen Berichtes aus Asfalt, 2/1979,S.47)

[5] Prof. Dipl.-lng. E. Achilles: Brandschutztechnisches Gutachten vom 15.10.1993

Brandschutz in unterirdischen Verkehrsanlagen-Straßentunnels

Bedingt durch zahlreiche Brandschadensereignisse in der jüngeren Vergangenheit mit hohen Personen- und Sachschäden, sind die Diskussionen um die Sicherheit von Tunnelanlagen mehr oder weniger sachorientiert in vollem Gange.

Es sei daher erlaubt, einige Anmerkungen zum Thema Brandsicherheit zu verfassen und ein paar, für eine objektivere Betrachtung, notwendige Grundlagen zu beschreiben.

Grundlagen

Das Brandschutzwesen fußt auf zwei Säulen:

a) dem vorbeugenden (baulichen) Brandschutz und

b) dem abwehrenden Brandschutz.

Unter dem Begriff des vorbeugenden Brandschutzes werden bauliche und organisatorische Maßnahmen zusammengefasst, die die Entstehung eines Schadensfeuers minimieren, der Brand- und Rauchausbreitung entgegenwirken sowie wirkungsvolle Rettungs- und Löschmaßnahmen ermöglichen sollen.

Der abwehrende Brandschutz beinhaltet die Maßnahmen der aktiven Brandbekämpfung, das ist in der Regel das Vorhalten von öffentlichen oder privaten Feuerwehren.

Nur wenn beide „Säulen“ aufeinander abgestimmt sind und sich gegenseitig ergänzen, ist eine Schadensbegrenzung im möglichen Brandfall erzielbar.

Eine wichtige Grundlage des vorbeugenden Brandschutzes ist die Kenntnis über das Brandverhalten eines Baustoffes und dessen Verhalten im Brandfalle als Bauteil (aus einem oder mehreren Baustoffen zusammengesetzt), im Hochbau auch als Feuerwiderstand bezeichnet.

Tunnelanlagen

Leider werden sehr oft diese Zusammenhänge nur unvollständig wiedergegeben.

So kann das Brandverhalten eines Baustoffes allein keinerlei Hinweis über dessen Brandverhalten als Bauteil liefern.

Beispiel: Stahl ist ein Baustoff der Baustoffklasse A (nicht brennbar), ein Stahlunterzug ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen hat jedoch keinen nennenswerten Feuerwiderstand (deutlich < F 30).

Es wird häufig argumentiert, dass die Verwendung von ausschließlich nicht brennbaren Baustoffen automatisch auch die Sicherheit (eines Tunnels) im Brandfalle erhöht. Die Definition „Sicherheit“ bleibt meistens offen und ist aus diesem Grunde auch einem Laien gegenüber eher irreführend. Das Risiko einer Brandentstehung ist bei vergleichbarer Nutzung gleich groß/klein.

In einigen Veröffentlichungen werden auch Fahrbahnbeläge (Beton- oder Asphaltdecken) in diese Betrachtungen einbezogen. Dabei entsteht häufig ein subjektiv gezeichnetes Bild, als wäre das  eine Betondecke als die „brandsicherere“ Variante darstellt.

Meine Recherchen im Rahmen einer zweitägigen Begehung des brandgeschädigten Mont-Blanc-Tunnels haben ergeben, dass ca. 30-40 t Bitumen aus Teilabschnitten der vorhandenen Asphaltbefestigung verbrannt sind. Dies ist ausschließlich auf das vorhandene, massive Stützfeuer und vollständige Ausglühen der  beteiligten KFZ und deren Ladung und Betriebsstoffe zurückzuführen.

Einzelabschnitte ohne direkte Brandbeanspruchung innerhalb der ca. 1,5 km langen Brandzone im Mont-Blanc-Tunnel wiesen absolut intakte Asphaltfahrbahnen, tlw. noch mit erkennbarer Fahrbahnmarkierung auf.  

Dies ist allein durch die Tatsache erklärt, dass Asphalt ein relativ schlechter Wärmeleiter ist und sich das Bindemittel Bitumen der  Befestigung nur durch erhebliche Temperaturzufuhr schichtweise (in diesem Falle von oben nach unten) thermisch zersetzen lässt.

Diese Erkenntnisse werden durch den Bericht des Ministère de l’Equipement, du Logement, des Transports et du Tourisme (No R/ 32753) über die Untersuchungen des Zustandes der Fahrbahn des Mont-Blanc-Tunnels bestätigt.

Im Fall des Mont-Blanc-Tunnels ist sogar davon auszugehen, dass die Asphaltfahrbahn auf Grund der besseren Wärmedämmeigenschaften die darunterliegende Betonbodenplatte und die darunter befindlichen Zu- und Abluftkanäle vor Schäden geschützt hat. Lediglich im Bereich der Nothaltebucht 20 (Zone der massivsten Brandschäden) war auch die Bodenplatte  auf einer Fläche von ca. 50 m² zerstört.

Die Tatsache, dass nach dem Umbau und der Brandschadensanierung wieder eine Asphaltbefestigung eingebaut wurde, spricht dafür, dass diese (Schutz-)funktion der zusätzlichen Wärmedämmung offenbar auch erkannt wurde. Immerhin verläuft nach der Sanierung neben den Zu- und Abluftkanälen auch ein Rettungsstollen unter der Fahrbahnplatte.

Das in kurzer Zeitfolge eingetretene Schadensereignis im Tauern-Tunnel zeigt keine signifikanten Vorteile einer Betonfahrbahn. Diese musste nach erheblichen Schäden durch Brandeinwirkung auf einer Länge von 1000 m instand gesetzt werden (Zeitschrift Tunnel 8/99). Bemerkenswert erscheint in diesem Zusammenhang die Tatsache, dass durch teilweise abgestürzte Zwischendecken aus Stahlbeton die Lösch- und Rettungsmaßnahmen erheblich erschwert wurden.

Sicherheit von Tunnelanlagen

Wie bereits dargestellt, wird der Begriff häufig verwendet, ohne präzisiert zu werden.

Unter dem Begriff Sicherheit im Brandfall sehe ich drei wesentliche Teilaspekte:

a) für den Nutzer

b) für Rettungskräfte

c) für den Betreiber.

Für den Nutzer:

Bei einem Brand entsteht immer Kohlenmonoxid. Dieses geruchlose Gas ist für Mensch und Tier in größerer Konzentration tödlich („Rauchvergiftung“). Die Rauchgaszusammensetzung wird darüber hinaus durch am Brand beteiligte Stoffe beeinflusst.

Für Verkehrstunnelanlagen wird in aller Regel ein sog. Selbstrettungskonzept/-modell zu Grunde gelegt, d.h. eine Fremdrettung (durch z.B. Feuerwehr) von Betroffenen ist i.d.R. nicht berücksichtigt. Dies ist durchaus erklärbar durch die Tatsache, dass die Eingreifzeiten von Fremdrettungseinheiten häufig über den üblichen Hilfsfristen innerorts von Städten und Gemeinden liegen.

Mein Kritikpunkt hierbei ist, dass eine erhebliche Anzahl von Nutzern und möglicherweise Betroffenen darüber nicht ausreichend informiert ist und im Bedarfsfall zwangsläufig falsch reagiert.  

Die Folgen hat das Schadensereignis im Mont-Blanc-Tunnel drastisch aufgezeigt.

Dort war 4 Minuten nach Branderkennung die Tunnelröhre in Richtung der aufgestauten Fahrzeuge aus Frankreich kommend bereits so verraucht, dass das erste Feuerwehr-Fahrzeug der Betreibergesellschaft 1200 m vor dem in Brand geratenen LKW blockiert wurde. Zu dieser Zeit hat sich der LKW mit Sicherheit noch nicht im Vollbrand befunden. Allerdings waren zumindest die später in ihren Fahrzeugen aufgefundenen Opfer zu diesem Zeitpunkt bereits Opfer von Rauchgasinhalation und sind erst deutlich später mit ihren Fahrzeugen verbrannt. Das subjektive Empfinden, im Fahrzeug sicher zu sein, hat in diesem Fall sehr schnell  tödliche Folgen gehabt.

Für den Nutzer ist das Brandverhalten von Baustoffen und der Feuerwiderstand von Bauteilen von untergeordneter Bedeutung, weil ihm im Brandfall je nach Tunnelausstattung nur etwa 5-7 Minuten Zeit bleiben, den betroffenen Abschnitt sicher zu verlassen.

Für die Rettungskräfte:

Lösch- und Bergungsarbeiten müssen möglich sein, ohne zusätzliche Gefährdung der Einsatzkräfte durch Bauteilversagen. Wie bereits dargestellt, hat die Baustoff-klasse darauf nur zweitrangig Einfluss. In der Literatur wird mehrfach die Problematik von Ein- oder Abstürzen von Teilen der Tunneldecke erwähnt (z.B. Brandschutz, Deutsche Feuerwehrzeitung, Heft Oktober 1969). Das Versagen z.B. einer Asphaltbefestigung wurde bislang nicht erwähnt; ein solches wäre mit Sicherheit in Einsatzberichten nicht unerwähnt geblieben.

Für Einsatzkräfte ist in erster Linie der Feuerwiderstand von Bauteilen relevant.

Für den Betreiber:

Bei einem Brandereignis sollte der Schaden möglichst gering gehalten werden und Instandsetzungsmaßnahmen relativ zügig durchgeführt werden können. Längere (Voll-) Sperrungen bedeuten Verkehrsbehinderungen oder Umleitungen, bei mautpflichtigen Anlagen auch erhebliche Einbußen. Zahlreiche Tunnel wurden und werden mit zusätzlichen Brandschutzsystemen ausgekleidet, um die nichtbrennbare Tunnelröhre vor gravierenden Brandschäden zu schützen (z.B. Elbtunnel, Zeitschrift Tunnel 7/2000).

Auch für den Betreiber ist das Verhalten der Bauteile im Brandfall von großem Interesse, da davon der Schaden am Bauwerk maßgeblich bestimmt wird. Dabei wird auch die Möglichkeit einer raschen Schadensbeseitigung im Vordergrund stehen. Unter diesem Aspekt haben Asphaltfahrbahnen sicherlich Vorteile.  

Fazit

Durch Brandereignisse in Verkehrstunnelanlagen, deren Ausmaß die bislang gültigen Bemessungsgrundsätze und Erkenntnisse aus experimentellen Szenarien deutlich überschritten haben, ist die Diskussion zum Thema Sicherheit auch in Zukunft aktuell. Bedingt durch steigende Verkehrsdichte und Gütertransportleistungen ist das Szenario mehrerer, vom Ereignis betroffener, Fahrzeuge durch die Realität belegt worden. Ebenso ist einleuchtend, dass eine „Super-GAU“- Bemessung die finanzielle Realisierbarkeit von notwendigen Infrastrukturmaßnahmen überschreiten würde.

Die Diskussion kann nur sachlich sinnvoll geführt werden, wenn alle Randbedingungen erkannt und gegeneinander abgewogen werden. Eindimensionale Betrachtensweisen führen hier am Thema vorbei.

Brandschutztechnisch betrachtet wird in Zukunft neben der Gestaltung und Ausstattung auch der betriebliche Aspekt eine gewichtige Rolle spielen müssen. Neben z.B. Verkehrsbeeinflussungsmaßnahmen und Branddetektion sehe ich einen dringenden Nachholbedarf in einer raschen Brandbekämpfung, möglichst noch in der Entstehungsphase. Das Beispiel Elbtunnel zeigt, dass z.B. eine Betriebsfeuerwehr dazu beitragen kann, dass Brandereignisse nicht über die Regionalpresse hinaus publik werden. Und das bei durchschnittlich einem Feuer pro Monat.

Dipl.- Ing. Josef Matig