Thermische Leitfähigkeit von Stahlfaserbeton - eine theoretische Betrachtung

Für die Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken im Brandfall ist die Kenntnis der thermischen Leitfähigkeit &lgr;c des Betons eine der wesentlichen Eingangsgrößen. Im Fall der Zugabe von Stahlfasern zum Beton gibt es bislang widersprüchliche Aussagen, inwieweit sich diese auf die thermische Leitfähigkeit und somit auf den Feuerwiderstand auswirkt. Vor diesem Hintergrund wurden experimentell ermittelte und in der Literatur dokumentierte Untersuchungsergebnisse ausgewertet und systematisch durch eigene theoretische Betrachtungen sowie anhand eines computergestützten Evaluationsverfahrens ergänzt. Unter der Annahme der Gültigkeit der in DIN EN 1992-1-2:2010 angegebenen temperaturabhängigen Unter- und Obergrenze für die thermische Leitfähigkeit, auf der Grundlage theoretischer Betrachtungen zum Wärmewiderstand von Beton sowie anhand von Vergleichsrechnungen mittels eines numerischen Modells konnte gezeigt werden, dass sich für in der Praxis übliche Stahlfasergehalte von bis zu 1 Vol.-% eine vernachlässigbare Änderung der thermischen Leitfähigkeit gegenüber normal- und hochfesten Betonen ohne Stahlfasern ergibt. Für andere Betonarten, die sich insbesondere hinsichtlich Betonrohdichte, Art, Größe und Anordnung von Poren sowie bzgl. des physikalischen und chemischen Wasserbindevermögens von normal- und hochfestem Beton unterscheiden, sollten jedoch gesonderte Betrachtungen angestellt werden.

Thermal conductivity of steel fibre reinforced - a theoretical view
With respect to fire design of reinforced and prestressed concrete structures the thermal conductivity &lgr;c is one of the important input variables. In case of an addition of steel fibres, statements are contradictory about how these affect the thermal conductivity, and thus, the fire resistance. Against this background, literature data was sighted and completed by systematically theoretical considerations and an computer-based evaluation method. On the basis of theoretical considerations for the thermal resistance of concrete, as well as on the numeric model, in general it can be concluded that, for an in practice frequently used fibre dosage of 1 Vol.-%, the lower and upper curves for the thermal conductivity given in DIN EN 1992-1-2:2010 can be applied for normal- and high-strength concretes. However, for other types of concrete which specifically differ from normal- and high-strength concrete in density, kind, size and distribution of pores as well as in physical and chemical water binding capacity separate observations should be made.