Einfluss der Zusammensetzung von Zementstein auf das Abplatzverhalten von Beton im Brandfall

Laut Eurocode 2, Teil 1-2 sind explosive Betonabplatzungen im Brandfall unwahrscheinlich, wenn der Feuchtegehalt des Betons weniger als k Gew.-% beträgt. Bei über k Gew.-% des Betons sollte eine genauere Beurteilung der Art der Gesteinskörnung, der Durchlässigkeit und der Erwärmungsgeschwindigkeit in Betracht gezogen werden. In einem Forschungsvorhaben am VDZ wurde untersucht, welche Feuchtegehalte und -verteilungen bei Betonen verschiedener Zusammensetzungen bei üblichen Umweltbedingungen typischerweise vorliegen, um so eine Abschätzung zur Frage zu ermöglichen, in welchen Fällen gemäß Eurocode 2, Teil 1-2 explosive Betonabplatzungen unwahrscheinlich sind.
Gleichzeitig wurden eigene experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Betonzusammensetzung und des Feuchtegehalts auf das Auftreten von Abplatzen beim Erhitzen von Beton durchgeführt. Hierzu wurde ein Versuchsaufbau (“PTM-Versuch”), der zum ersten Mal von KALIFA beschrieben wurde, durch das Aufbringen einer seitlichen Druckspannung abgewandelt. Beim PTM-Versuch wird die Oberfläche eines Betonkörpers mit elektrischen Heizstrahlern erhitzt und dabei die Änderung von Porendruck, Temperatur und Masse erfasst. Bei den Versuchen im VDZ zeigte sich, dass die Druckspannungen, die aufgebracht wurden, entscheidend für das Auftreten von explosivem Abplatzen waren. Des Weiteren lassen die Versuchsergebnisse den Schluss zu, dass hohe Porendrücke nicht die Hauptursache des Auftretens von Abplatzen von Beton sind.

The influence of the cement paste compositon on the spalling of concrete in fire
According to Eurocode 2, part 1-2, explosive spalling of concrete in fire is unlikely to occur when the moisture content of the concrete is less than k % by weight. Above k % a more accurate assessment of moisture content, type of aggregate, permeability of concrete and heating rate should be considered. In a research project carried out at the VDZ, it was investigated which moisture contents and distributions are typically present in concretes of different compositions under normal environmental conditions in order to allow to assess in which cases explosive concrete spalling is unlikely according to Eurocode 2, part 1-2.
At the same time, own experimental investigations were carried out on the influence of the concrete composition and the moisture content on the occurrence of spalling when concrete is heated. For this purpose, a test set-up (“PTM test”), described for the first time by KALIFA, was modified by applying a lateral compressive stress. In the PTM test, the change in pore pressure, temperature and mass in a concrete specimen is measured while heating the surface with electric radiant heaters. The VDZ tests showed that the compressive stresses that were applied were decisive for the occurrence of explosive spalling. Furthermore, the experimental results show that high pore pressures are not the main cause of the occurrence of spalling.