Untersuchungen zur Optimierung des Feuerwiderstandsverhaltens von Gipsplatten

Die Qualität von Beplankungselementen wirkt sich deutlich auf den Feuerwiderstand von Metallständer-Wandkonstruktionen aus. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit der Einfluss von Zusätzen in Gipsplatten bezüglich einer möglichen Verbesserung dieser Eigenschaft untersucht. Zu diesem Zweck wurden spezielle, den jeweiligen Untersuchungsbedingungen angepasste Probekörper unter Verwendung verschiedenster Zusätze gefertigt. Die Beurteilung deren Auswirkungen erfolgte insbesondere mittels nachfolgender fünf Kriterien: 1) dem Zeitpunkt der Temperaturerhöhung nach der Probekörperentwässerung, 2) dem Maximalwert der Plattenrückseitentemperatur, 3) der Größe und der Anzahl der Risse, 4) der Plattenstabilität nach der Wärmebeanspruchung, 5) der Verkürzung von prismatischen Probekörpern. Besonders wichtig war hierbei die Charakterisierung der Auswirkungen einer simulierten Brandbeanspruchung von 970 °C über 90 Minuten auf Labor-Gipsplatten. Dabei wurde die Temperaturänderung auf der Plattenrückseite über den gesamten Prüfzeitraum kontinuierlich erfasst. Die Bewertung des Zusammenhalts der Platten nach der thermischen Beanspruchung erfolgte erstmals quantitativ über Anzahl und Größe der an den Proben entstandenen Risse. Ursächlich für die Rissbildung ist die Verringerung des Probekörpervolumens infolge des ausgetriebenen Kristallwassers. Da dieser Parameter im Plattenversuch nicht bestimmt werden kann, wurde ergänzend das Längenänderungsverhalten von Prismen im Ergebnis einer 90minütigen Temperung bei 1000 °C im Muffelofen ermittelt. Besonders vorteilhaft hat sich die Zugabe von 80 g/m2 Glasfasern und 7,75 % Kalksteinmehl auf das Verhalten von Gipsplatten bei Brandbeanspruchung ausgewirkt. Diese Verbesserung ist insbesondere auf höhere Stabilität und geringere Schrumpfung der Gipsplatte zurückzuführen. Basierend auf den im Labormaßstab erhaltenen Ergebnissen wurden Rezepturvorschläge zur Verbesserung des Feuerwiderstandsverhaltens von Gipsplatten unter Praxisbedingungen entwickelt. Die Herstellung der erforderlichen großformatigen Platten erfolgte auf der Bandstraße der Knauf Gips KG. Diese Platten wurden als Wandkonstruktion mit zweilagiger Beplankung einer großtechnischen Prüfung erfolgreich unterzogen. Eine geringere Durchbiegung der Wandkonstruktion, eine verminderte Volumenreduzierung der Platten sowie eine erhöhte Plattenstabilität belegen die verbesserten Eigenschaften dieser modifizierten Feuerschutzplatte. Weitere durchgeführte Untersuchungen ergaben, dass es unerheblich ist, ob die Platten auf Basis von Natur- oder REA-Gips bzw. mit hohem oder niedrigem Flächengewicht gefertigt wurden. Das eindeutig beste Ergebnis mit einer Feuerwiderstandsdauer von 118 Minuten hat eine Wandkonstruktion aus Feuerschutzplatten auf Basis eines Stuckgipses aus 100 % REA-Gips mit einem Anteil von 83,9 g/m2 Glasfasern und 1 % Vermiculit und einem Flächengewicht von 10,77 kg/m2, bei einer Plattenstärke von 12,5 mm. Die als Ziel vorgebende Feuerwiderstandsdauer von 120 Minuten bei zweilagiger Beplankung ohne Dämmstoff könnte künftig erreicht werden, wenn es gelingt, die Volumenreduzierung noch besser zu kompensieren und die Plattenstabilität zu steigern. Eine Möglichkeit hierzu ist die Substitution der beidseitigen Kartonlagen durch eine Glasfaser-Vliesummantelung. Die Wandkonstruktion W112 ohne Dämmstoff erreicht dabei eine Feuerwiderstandsdauer von weit über 120 Minuten, wobei der Gipskern mit Glasfasern armiert ist