Der Einfluss der Prüfbedingungen auf das Abplatzverhalten von Beton im Brandfall

Die Durchführung von realmaßstäblichen Bauteilversuchen zur Analyse des Abplatzverhaltens von Beton im Brandfall ist aufwendig, material‐ und kostenintensiv und setzt die Verfügbarkeit von Großbrandversuchsständen voraus. Daher wird die Abplatzneigung von Beton vorwiegend an kleinformatigen Prüfkörpern untersucht. Mit der Reduktion der Prüfkörpergröße verringert sich der thermische und hygrische Gradient im Randbereich, wodurch sowohl die thermisch induzierten Schädigungen im Beton als auch die Abplatzungen verringert werden. Für ein besseres Verständnis dieser komplexen Zusammenhänge wurde das Abplatzverhalten kleinformatiger Betonprüfkörper (Ø = 0,47 m; = 0,29 m) mit verschiedenartigen Ummantelungen und unterschiedlichen Feuchtezuständen der Betonrandzone für zwei Normalbetone analysiert. Am Prüfkörper applizierte Stahlringe behinderten dabei die thermische Ausdehnung sowie den Wasserverlust über die Mantelfläche. Die Ergebnisse zeigen, dass die Abplatzungen infolge der Prüfkörperummantelung zunehmen und die Größenordnung vergleichender Großbrandversuche erreichen. Dies lässt den Schluss zu, dass die Ummantelung eines kleinformatigen Prüfkörpers mit Stahlring die Prüfbedingungen in der Mitte der brandbeanspruchten Fläche eines großformatigen Bauteils nachstellen kann. Des Weiteren führt die Vortrocknung der Betonrandzone zur Verzögerung bzw. Verringerung von Abplatzungen.

Investigating the spalling behaviour of a concrete mixture using large scale members is complex and expensive. Thus, the susceptibility to spalling of concrete is investigated by means of fire tests on small format specimens. However, the reduction of the fire exposed surface increases the influence of boundary effects. Macrocracking and the water loss via the lateral surfaces reduce the thermomechanical and thermohydraulic damage and therefore, lower the risk of spalling. Thus, this study investigated the influence of different restraint and moisture conditions on the spalling behaviour of small format specimens (Ø = 0.47 m; = 0.29 m) for two ordinary concrete mixtures. Applied steel rings restrained the thermal expansion of the specimen and prevented the water loss during the fire test. The results show that increased spalling occurred to a similar extend as in large scale fire tests because of a restrained expansion of the specimen. Further, a pre‐dried boundary zone led to a delayed or rather a prevention of spalling compared to the non‐dried specimens. To determine the susceptibility to spalling of a concrete mixture, the test conditions in the centre of a large scale member can be simulated by restraining the expansion of a small format specimen with applied steel rings.