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J.F. AMONN GmbH

Warum muss Holz geschützt werden?

Die Verkohlung und der Reststoff

Holz ist von Natur her ein Werkstoff mit einer hohen Brennbarkeit. In der Tat ist Holz ein organisches Produkt pflanzlichen Ursprungs, das hauptsächlich aus Zellulose und Lignin besteht. Diese Stoffe zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Kohlenstoff aus, der verbunden mit Wasserstoff einen der wesentlichsten Komponenten des Verbrennungsprozesses darstellt. Bei brandbeanspruchtem Holz sind zwei Aspekte zu betrachten: seine eigene hervorragende Wärmewiderstandsfähigkeit aber gleichzeitig seine Fähigkeit den Brand zu verbreiten.
Im Gegensatz zu anderen Baustoffen, wie beispielsweise Stahl oder Beton, ist Holz ein brennbarer Werkstoff. Die Brennbarkeit ist sicherlich eine negative Eigenschaft von Holz, da es zur Entwicklung und Ausbreitung eines Feuers beitragen könnte. Abhängig von der Holzart und anderen Faktoren kann sich Holz außerdem anders verhalten, wenn es Hitze oder Flammen ausgesetzt wird. Dieses Verhalten fällt unter den Begriff „fire reaction“ (Brandverhalten). Einfacher ausgedrückt versteht man unter Brandverhalten das Ausmaß, mit dem ein brennbarer Werkstoff an einem Feuer teilnimmt, dem es ausgesetzt wird. Dieses Phänomen wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:
  • Flammenausbreitung (die Geschwindigkeit mit der sich die Flammenfront erweitert);
  • Entflammbarkeit (Fähigkeit eines Stoffs, alleine die Verbrennung aufrecht zu halten);
  • Wärmeentwicklung (Menge der erzeugten Wärme in einer bestimmten Zeit);
  • Tropfen (Tropfenbildung von glühenden Stoffen und nach der Beflammung und/oder Wärmebeanspruchung);
  • Rauchbildung;
  • Bildung von toxischen Gasen.
Die Verbesserung des Brandverhaltens von Holz – unabhängig von der Holzart und dem Einsatz – mindert die Möglichkeit, dass es zu einem Ursprung für eine Zündung und Flammenausbreitung wird. Die Veränderung des Brandverhaltens eines Elements ist aber nicht gleichbedeutend mit einer längeren Tragfähigkeitszeit (R) bei einem verbreiteten Brand. In der Tat sind die Temperaturen in einem Brandfall zu hoch, um den zur Verbesserung des Brandverhaltens bestimmten Systemen zu ermöglichen, ihre Funktion in vollem Umfang zu erfüllen. Für tragende Bauteile aus Holz muss folglich die Tragfähigkeit R bewertet und überprüft werden.
Im Gegensatz zu anderen Baustoffen ist Holz in der Lage, sich selbst gegen die Einwirkung eines Brands zu wehren. Die Verbrennung erfolgt zunächst auf der äußeren Oberfläche des Holzes, wenn es mit einer Wärmequelle in Berührung kommt. Anschließend wandert die Verbrennung immer tiefer in das Innere der Bauteile, bis die gesamte Holzmasse verbrannt ist. Dieser Vorgang benötigt eine gewisse Zeit, die vom Holzquerschnitt abhängt. In dieser Zeit bildet die Verbrennung eine kohlenstoffhaltige Schicht, die zusammen mit der hohen Wärmedämmungsfähigkeit des Holzes den inneren und noch nicht angegriffenen Teil schützt, was in der Tat alle mechanischen Merkmale aufrechterhält. Unter normalen Lüftungsbedingungen entzündet sich eine Holzoberfläche bei Temperaturen zwischen 260 °C und 280 °C. Die Geschwindigkeit der Verbrennung wird durch die folgenden Faktoren begünstigt:
  • hohes Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis
  • geringe Dichte, begrenztes Masse-zu-Volumen-Verhältnis
  • geringer Feuchtegehalt
  • hoher Gehalt an brennbaren Harzen
  • Vorhandensein von brennbaren Veredelungsprodukten
  • rohe, unebenmäßige, nicht kompakte und rissige Oberflächen
Auch in diesem Fall ist das Verhalten von der jeweiligen Holzart abhängig, was vor allem die Zeit betrifft, in der dieser Vorgang erfolgt – die sogenannte Abbrandrate.
Zusammenfassend kann ein Brand vorwiegend in zwei Phasen unterteilt werden:
  • die streng mit der Brennbarkeit der Werkstoffe verbundene Zündungsphase (Brandverhalten – „fire reaction“)
  • die Brandphase mit unkontrollierter Brandausbreitung und Rauch- und Warmgasbildung (Feuerwiderstand – „fire resitance“)
Für jede Phase sind spezifische Schutzsysteme anzuwenden.
 
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