Nachhaltiger Brand- und Korrosionsschutz in Parkhäusern
(bezahlter Inhalt)
Dipl.-Ing. Joachim Pflugfelder
Nachhaltiger Brand- und Korrosionsschutz in Parkhäusern
Als im Mai 1901 das erste Parkhaus am Londoner Piccadilly Circus mit sieben Geschossen den Betrieb aufnahm, sah kaum jemand die infrastrukturelle Dimension voraus, die diesem Gebäudetyp in den folgenden Jahrzehnten zukam. Doch mit dem zunehmenden Individualverkehr wuchs die Nachfrage nach – vor allem innerstädtischem – Parkraum. So entstanden nach dem Ersten Weltkrieg in den meisten Metropolen immer mehr sogenannte Hochgaragen. Der später vorherrschende Parkhaustyp mit über Rampen und Spindeln verbundenen Parkdecks verbreitete sich seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts und wurde i. d. R. in Stahlbetonbauweise errichtet. Das erfordert einen nachhaltigen Brand- und Korrosionsschutz.
Beim Bau eines Parkhauses setzt man eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 50 Jahren voraus. Während ihres Lebenszyklus sind diese Gebäude stetigen mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt – u. a. durch hohes Verkehrsaufkommen, periodische Temperaturschwankungen, stehende Nässe in Regenphasen sowie den Eintrag von Tausalz im Winter. Um die Funktionstüchtigkeit von Parkhäusern langfristig sicherzustellen, ist der eingesetzte Stahl dauerhaft vor Korrosion zu schützen und bedarf gleichzeitig eines nachhaltigen Brandschutzes. Denn Stahl verliert im Brandfall bei einer kritischen Temperatur von ca. 500 °C seine Tragfähigkeit und unterliegt damit der Einsturzgefahr.
Zur Sicherung der Funktionsfähigkeit des Stahlbauwerks sind demnach sowohl wirkungsstarke Korrosionsschutz- als auch regelkonforme Brandschutzsysteme erforderlich. Ideal sind Beschichtungssysteme, die intumeszierenden Brandschutz und nachhaltigen Korrosionsschutz verbinden. Auf diese Weise wird gleichzeitig der Stahlkorrosion vorgebeugt, und im Brandfall werden die Stahlbauteile vor einer schnellen Erwärmung geschützt. So gewinnt man wertvolle Zeit bis zum Erreichen der kritischen Temperatur und zum Verlust der Tragfähigkeit.
Möglich ist diese schützende Vorbeugung durch innovative zweikomponentige Epoxy-Systeme, die gemäß den gültigen Normen sowohl für den Korrosions- als auch für den Brandschutz geprüft sind. Der Markt bietet beispielsweise mit FIRETEX Platinum ein Produkt, das über zehn Jahren erfolgreich in der Praxis erprobt ist und bis heute dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Damit steht eine technologisch äußerst fortschrittliche und wirtschaftliche Methode zur Verfügung, die sicher und langfristig die Funktionsfähigkeit von Parkhäusern erhält.
Hohe Anforderungen an Brand- und Korrosionsschutz
In zwei getrennten Regelwerken sind die zu erfüllenden Kriterien für den Brandschutz und den Korrosionsschutz von Stahlbauteilen festgelegt. Beide Richtlinien müssen sowohl beim Neubau als auch bei der Sanierung von Parkbauten berücksichtigt und getrennt geprüft werden.
Brandschutz
Brandschutzbeschichtungen für Stahlbauteile sind reaktive Brandschutzsysteme. Bei den hohen Temperatureinwirkungen im Brandfall bilden sie eine aufschäumende Dämmschicht und zögern die Verformung des Stahls sowie dessen Versagen über einen definierten Zeitraum heraus. Ungeschützte Stahlbauten verformen sich im Brandfall bei einer Temperatureinwirkung von ca. 500 °C, verlieren damit ihre Tragfähigkeit und können einstürzen. Je nach Profil erreichen nicht brandgeschützte Stahlbauteile diese kritische Temperatur schon nach fünf bis zehn Minuten.
Reaktive Brandschutzbeschichtungen werden auf Grundlage der DIN EN 13381-8 geprüft und nach DIN EN 13501-2 in den Feuerwiderstandsklassen R15 bis R180 klassifiziert, wobei die Zahl die Zeitspanne des Widerstands in Minuten angibt. Gemäß der Leitlinie für Europäische Technische Zulassungen für Brandschutzprodukte, dem EAD-Dokument, wird die Verwendbarkeit von Brandschutzbeschichtungssystemen über eine Europäische Technische Bewertung (European Technical Assessment, kurz ETA) nachgewiesen.
Daneben regelt in Deutschland die Allgemeine Bauartgenehmigung (ABg) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) die Anwendbarkeit dieser Bauart im Sinne der Landesbauordnung (LBO). Alle Systemhersteller prüfen ihre reaktiven Brandschutzbeschichtungssysteme entsprechend der DIN EN 13381-8, sodass deren Applikation auf Grundlage einer ETA und einer ABg erfolgt. In Abhängigkeit von der kritischen Stahltemperatur (Versagenstemperatur) von 350 °C bis 750 °C, der Profilform und dem U/A‑Wert regelt die ETA u. a. die erforderliche Schichtdicke, um die geprüfte Feuerwiderstandsdauer von bis zu 180 Minuten zu erreichen.
Der bisher in der ETA definierte Zeitraum von zehn Jahren für den Brandschutz basiert auf einer angenommenen Nutzungsdauer für den Verwendungszweck von zehn Jahren und ist ein theoretischer, von der Kommission festgelegter Wert. Dieser hat keine Aussagekraft für die tatsächliche Lebensdauer und Haltbarkeit von Dämmschichtbildnern, sondern ist eher als Revisionszeitraum zu verstehen, nach dem die Brandschutzbeschichtung auf Beschädigungen und Schadstellen hin überprüft werden muss. Die in den ETAs beschriebenen Zeiträume ändern sich jedoch. Aktuell gibt es ETAs mit Nutzungsdauern von mehr als 25 Jahren, wobei zu unterscheiden ist, ob die Zulassung der Beschichtung für die Innen- oder Außenanwendung erteilt wurde.
Korrosionsschutz
In Parkbauten korrodiert der Stahl hauptsächlich durch Nässe und Tausalz, das im Winter durch einfahrende und parkende Fahrzeuge eingetragen wird. Für Stahlbauten werden beim Korrosionsschutz allgemein immer längere Schutzdauerzeiten gefordert. In der aktuellen DIN EN ISO 12944 liegt der vorgegebene Zeitraum bei mehr als 25 Jahren. Parkhäuser werden dabei meist in der Korrosivitätsstufe C3, in seltenen Fällen höher eingestuft. Entsprechend haben die Hersteller von Korrosionsschutzbeschichtungen ihre Produkte und Systeme in den letzten Jahren so weiterentwickelt, dass sie die geförderten Zeiträume sowie die vorgesehenen Schutzkategorien in aller Regel gewährleisten können.
Die Korrosionsschutzbeschichtung eines Parkhauses nach DIN EN ISO 12944 müsste bei einer kalkulatorischen Lebensdauer organischer Beschichtungen von 25 Jahren und einer Nutzungsdauer des Bauwerks von 50 Jahren maximal einmal im Lebenszyklus ganz oder teilweise erneuert werden. In der Praxis geht man allerdings davon aus, dass der Korrosionsschutz – sofern er fachgerecht appliziert wurde – über die gesamte Nutzungszeit erhalten bleibt.
Deutliche Überlegenheit von 2‑K‑EP-Technologien
Auch 1‑K‑Dämmschichtbildner bieten wirksamen Schutz zum längeren Erhalt der Stabilität von Stahlbauten im Brandfall. Unter der Hitzeeinwirkung reagieren die dämmschichtbildenden Beschichtungen zu einer zentimeterdicken Schaumschicht, die als Barriere dient und verhindert, dass die Wärme auf den Stahl übertragen wird. Neben den vergleichsweise niedrigen Kosten liegen die Vorteile der 1-komponentigen Dämmschichtbildner in den meist geringen Schichtdicken, der einfachen Anwendung sowie den fast unbegrenzten Verarbeitungszeiten.
Nachteilig können sich jedoch die geringe mechanische Festigkeit und chemische Belastbarkeit auswirken. Im Winter kommt es durch den Eintrag von feuchten und mit Tausalz kontaminierten Fahrzeugen zu irreparableren Schädigungen der 1-K-Brandschutzbeschichtungen. Dies geschieht insbesondere im Stützenbereich.
Im Gegensatz dazu wird bei 2K u. a. bei der Prüfung auf Korrosivitätsklassen ein Salzsprühtest durchgeführt. Durch den nachfolgenden Brandtest lässt sich nachweisen, dass es keine negativen Auswirkungen auf das Aufschäumverhalten des Brandschutzsystems gibt und somit auch keine Beeinträchtigung durch Schnee und Tausalz zu erwarten ist.
Die Nutzungsdauer von 25 Jahren ist zudem auf die Innenanwendung begrenzt, sodass ungünstige Umgebungsbedingungen die Wirkungsdauer einschränken können. Darüber hinaus ist es ein Nachteil, dass die einschlägigen Produkte auf der Baustelle in mehreren Schichten appliziert werden müssen, wodurch die Durchtrocknung viel Zeit kostet. Infolgedessen können die Beschichtungsarbeiten nicht mit dem Tempo der übrigen Baumaßnahmen Schritt halten und verzögern so den gesamten Projektverlauf.
Diese unbefriedigende Situation führte dazu, dass die Applikation von Dämmschichtbildnern im Werk vorangetrieben und weiterentwickelt wurde. Inzwischen gibt es zahlreiche schnelltrocknende 1‑K‑Produkte auf dem Markt. Allerdings bereiten die Durchtrocknung sowie das Risiko von Beschädigungen bei Transport und Montage auf der Baustelle weiterhin Probleme. Erforderliche Nacharbeiten vor Ort sind aufwendig und machen den Vorteil der eingesparten Zeit im Werk größtenteils zunichte.
Die besseren Alternativen sind deshalb schnelltrocknende, lösemittelfreie, auf Epoxidharzbasis formulierte 2‑K‑Brandschutzbeschichtungen. Da sie robuster als 1‑K‑Dämmschichtbildner sind, werden sie i. d. R. direkt im Werk appliziert. Unter kontrollierten klimatischen Bedingungen können sie jedoch auch vor Ort auf der Baustelle eingesetzt werden.
Innerhalb der 2‑K‑Epoxy-Beschichtungen gibt es unterschiedliche Produkttypen. Die Technologie FIRETEX Platinum ist im Gegensatz zu anderen 2‑K- oder mehrkomponentigen Brandschutzprodukten wie FIRETEX FX 6002 sehr widerstandsfähig und hält auch extremen Belastungen durch Nässe, Tausalz und weitere Umgebungsbedingungen stand. Der entscheidende Vorteil dieser etablierten Generation von Dämmschichtbildnern liegt darin, dass sie neben dem nachhaltigen Brandschutz im Systemaufbau auch einen Korrosionsschutz nach DIN EN ISO 12944-5 bis C5 (sehr hoch) erfüllen.
Die Prüfverfahren für Korrosionsschutz und Brandschutz im Parkhaus
Die Prüfungsanforderungen für Korrosionsschutzprodukte sind in der DIN EN ISO 12944, Teil 6 festgelegt. Zum Brandschutz und eventuellen Prüfmaßnahmen finden sich in diesem Regelwerk keine Angaben. Genauso verhält es sich mit den Regelwerken DIN EN 13381-8 oder DIN 4102, die das Prüfverfahren für Brandschutzprodukte beschreiben, aber keine Aussagen zum Korrosionsschutz machen. Fakt ist, dass bei einer 2‑K‑Epoxybeschichtung wie FIRETEX Platinum beides geprüft und die Eignung nachgewiesen werden muss, und zwar in diesem Fall nicht separat, sondern direkt aufeinanderfolgend.
Maßgeblich für beide Regelwerke sind die Kondenswasserprüfung nach DIN EN ISO 6270-2 sowie der Salzsprühnebeltest nach DIN EN ISO 7253. Anders als bei Brandschutzprüfungen üblich, ist bei 2‑K‑Epoxybeschichtungen die Verletzung der Beschichtung durch einen Ritz zwingend erforderlich, da sonst die Norm nicht erfüllt wird. Unmittelbar im Anschluss an den Salzsprühnebeltest erfolgt die Brandprüfung. Die Prüfung der Variante FIRETEX Platinum-120 ergab beispielsweise, dass sich aus einer 1.000 μm starken Beschichtung im Brandfall eine Dämmschicht von 4 cm ergab. Dieses Aufschäumverhalten entspricht dem Ergebnis einer vergleichbaren unbelasteten Probe.
Damit erfüllt die Platinum-Technologie sowohl die Anforderungen an den Brandschutz nach DIN EN 13381-8 als auch die C5-Kriterien (sehr hoch) des Korrosionsschutzes nach DIN EN ISO 12944, Teil 6. Mit dieser Qualität avancierte FIRETEX Platinum zum ersten europäisch zugelassenen Brandschutzsystem mit Korrosivitätsklassennachweis.
Die Praxiserfahrung mit dem System, das Produktvarianten für alle Feuerwiderstandsklassen von R30 bis R120 bietet, hat gezeigt, dass in der Innenanwendung ebenso wie im Außenbereich auch nach mindestens 25 Jahren keine technische Veränderung auftritt. Brand- und Korrosionsschutzfunktionen bleiben bei fachgerechter Verarbeitung zuverlässig erhalten. Folgt man den Simulationsmodellen für 2‑K‑Epoxy-Brandschutzbeschichtungen, ist anzunehmen, dass selbst nach 50 Jahren Nutzungszeit keine technische Beeinträchtigung zu erwarten ist.
Die Platinum-Technologie in der Praxis
Eines der ersten Parkhäuser in Deutschland, dessen Stahlbauteile mit FIRETEX Platinum im Werk beschichtet und anschließend vor Ort montiert wurden, ist das 2012 errichtete Parkhaus eines Einrichtungshauses. Die vier oberen Stockwerke des achtgeschossigen City-Stores mitten in Hamburg-Altona bilden das Parkhaus mit 730 Stellplätzen, das über eine 30 m hohe Spindel zu erreichen ist.
Die beschichteten Bauteile lagerten während der Bauphase über einen längeren Zeitraum im Freien und waren den Auswirkungen von Schwerlastverkehr, Zementmilch, Wasser, Schnee und Eis sowie Temperaturwechseln ungeschützt ausgesetzt. Die mit Platinum-Technologie beschichteten Stahlbauteile überstanden diese extremen Bedingungen völlig unbeschadet. Die verschmutzen Flächen wurden vor dem Einbau ganz unkompliziert mit Hochdruckreinigern gewaschen. Weder die mechanische Belastung des Wasserstrahls mit 200 bar noch die inzwischen elfjährige Nutzungszeit zeigen heute Spuren auf der FIRETEX Platinum- Beschichtung.
Mittlerweile gibt es zahlreiche Beispiele von Parkhäusern, die mit der Platinum-Technologie erfolgreich vor Brand und Korrosion geschützt sind. So hat beispielsweise die österreichische Bundesbahn (ÖBB) in Telfs eine Parkebene von Haslinger Stahlbau bauen lassen und das Stahlbauwerk mit FIRETEX Platinum in R30 beschichten lassen.
Bei allen Vorteilen, die werksbeschichtete Stahlbauteile beim Neubau mit sich bringen, lässt sich die Technologie auch sehr gut bei Sanierungsprojekten vor Ort einsetzen, wie das Beispiel eines Osnabrücker Parkhauses zeigt. Das 2016 errichtete Gebäude in der Lotter Straße mit sechs Parkebenen wies bereits nach wenigen Jahren deutliche Schäden auf. Die verzinkten Stahlbauträger im Bereich der Einfahrt, im Erdgeschoss sowie im ersten Obergeschoss hatten vor dem Einbau eine 1‑K‑Brandschutzbeschichtung erhalten. Die Stahlskelettbauweise des Parkhauses bringt es mit sich, dass ein- und ausfahrende Fahrzeuge Vibrationen in der Stahlkonstruktion erzeugen. Diese führten zu Haarrissen in dem applizierten 1‑K‑Brandschutzprodukt, sodass eine Instandsetzung der Brandschutzbeschichtung bereits nach fünf Jahren Nutzungszeit erforderlich war.
Bei laufendem Parkhausbetrieb erfolgte die Sanierung der Stahlträger mit der 2‑K‑Epoxy-Brandschutzbeschichtung FIRETEX Platinum-120 im Einfahrtsbereich sowie der R30-Variante im ersten Obergeschoss und im ersten Untergeschoss. Durch die eingeschränkten Verhältnisse für einen Löscheinsatz hatte die Feuerwehr für das 2. Untergeschoss R60 gefordert. Damit verfügen die mit dieser Technologie brandschutzbeschichteten Stahlträger nun über einen wirtschaftlichen Langzeitschutz von mindestens 25 Jahren, voraussichtlich sogar für den kompletten Lebenszyklus des Parkhauses.
Auch das Parkhaus Rheydt in Mönchengladbach mit 4.000 m2 Fläche wurde mit Platinum entsprechend den Anforderungen der Landesbauordnung in der Feuerwiderstandsklasse R30 vor Ort mittels Airless-Spritzen instandgesetzt.
Genauso werden die Produkte in ihren Varianten für die verschiedenen Feuerwiderstandsklassen für Stahlbauteile in Tiefgaragen eingesetzt, so z. B. in der Marquardt-Tiefgarage in der Stuttgarter Innenstadt. Hier bilden die Stahlstützen im 1. und 2. Untergeschoss die Tragstruktur des gesamten Gebäudes. Da dieses über 13 m hoch ist und der Gebäudeklasse 5 untergeordnet ist, wird an die Tragstruktur (Decken und Stützen) die Anforderung R90 gestellt und mit Macropoxy EG-Phosphate grundiert, mit FIRETEX Platinum-120 brandgeschützt und mit Acrolon EG-5 deckbeschichtet.
Exkurs: Brandschutz für Betonflächen im Parkhaus
Auch die Betonwände und -decken im Parkhaus unterliegen dem verpflichtenden Brandschutz. Zwar gilt Beton als nicht brennbar, doch bei hohen Temperaturen im Brandfall dehnt sich das im Beton eingelagerte Wasser aus und führt zu Betonabplatzungen (dem sogenannten Spalling). Beim Neubau von Stahlbetonbauwerken sind relativ starke Betonüberdeckungen des Stahls vorgeschrieben. Doch insbesondere bei Sanierungen von älteren Gebäuden sind die Überdeckungen häufig zu gering. Schichtdickenintensivere Brandschutzputze aufzubringen, lässt die Statik nur begrenzt zu.
In solchen Fällen bieten sich leichte Brandschutzanstriche an, die den jeweils geforderten Schutz gewährleisten. Ihr niedriges Gewicht belastet die Gebäudestatik nicht und kann im Prinzip wie eine Wandfarbe aufgetragen werden. Vorhandene Konstruktionen wie Kabeltrassen und Lüftungen müssen selten demontiert werden. FIRETEX Concrete WB ist z. B. ein solches Brandschutzprodukt, dass sich sehr gut für Sanierungen von Parkhäusern und Tiefgaragen eignet.
Die wässrige 1‑K‑Beschichtung für den Innenbereich lässt sich leicht ohne Haftvermittler und Armierungsgitter von Hand oder im Airless-Spritzverfahren auftragen. Im Brandfall schäumt die Beschichtung auf und bildet bei einer aufgetragenen Schicht von 500 μm eine isolierende Dämmschicht von 3 bis 4 cm. Letztere verhindert ein Abplatzen des Betons und verzögert den Hitzeeintrag in die Stahlbewehrung. Auch der wärmeisolierende Dämmschichtbildner bietet Schutz für alle Feuerwiderstandsklassen von R30 bis R120.
So erhielt die Betondecke einer Tiefgarage des Schulzentrums Unterland in Eschen/Fürstentum Liechtenstein eine Brandschutzbeschichtung mit FIRETEX Concrete WB. Dieser dünne, wässrige Dammschichtbildner, der ohne Haftvermittler per Hand oder im Airless-Spritzverfahren auf Betonflächen appliziert werden kann, reduziert den Wärmeeintrag in die Stahlbewehrung und ist besonders dann geeignet, wenn durch Nutzungs- oder Bestandsänderungen des Bauwerks eine brandschutztechnische Nachrüstung erforderlich ist. Das gleiche Produkt wurde jüngst bei der Sanierung des Parkhauses Forum Schwanthaler Höhe in München auf 30.000 m2 eingesetzt.
Fazit und Ausblick
Die Sherwin-Williams Gruppe mit ihrer Sparte Protective and Marine Coatings entwickelt, produziert und vertreibt von ihrem deutschen Standort im baden-württembergischen Vaihingen/Enz aus europaweit hochwirksame Korrosions- und Brandschutzbeschichtungen. Ein Produkt-Flaggschiff ist die oben beschrieben 2‑K‑Epoxybeschichtung FIRETEX Platinum, die als 2-in-1-Beschichtung für Stahlbauteile einen langfristigen Korrosions- und Brandschutz bietet und damit jeder gängigen 1‑K‑Beschichtung deutlich überlegen ist. Neben Robustheit, schneller Trocknung und einem dauerhaften Schutz über mindestens 25 Jahre überzeugen die einfache Verarbeitung und die optische Performance.
Auch für den intumeszierenden passiven Brandschutz von Stahl im Außenbereich bietet das Unternehmen mit FIRETEX FX6002 eine ultraschnell trocknende Lösung mit mindestens 25 Jahren Lebensdauer. Ein Beispiel aus der Praxis ist die Beschichtung eines Parkhauses mit 600 Stellplätzen im Einkaufszentrum Glasgow Fort, einer der ersten Einkaufsadressen Schottlands. Gefordert war ein Korrosionsschutz der Korrosivitätsklassen C3/C4 sowie für die als Fluchtwege genutzten Treppenhäuser und Verkaufsflächen eine Feuerwiderstandsdauer von bis zu 60 Minuten. Entsprechend erhielten die Stahlstützen und -träger in diesen Bereichen eine Beschichtung in einer Trockenschichtdicke von 800 μm.
Nicht zuletzt steht für den Betonbrandschutz mit FIRETEX Concrete WB ebenfalls eine sehr gute Beschichtung zur Verfügung. FIRETEX Concrete WB verhindert das Spalling und dient zudem als Karbonatisierungssperre. Sie wurde bereits in den Innenbereichen zahlreicher Parkhäuser und Tiefgaragen eingesetzt.
(Fotos: Sherwin-Williams Coatings Deutschland GmbH)
Weitere Informationen:
Sherwin-Williams Coatings Deutschland GmbH
Protective & Marine
Rieter Tal 1
71665 Vaihingen an der Enz
Tel. (07042) 109-0
Fax (07042) 109-180
pm.de.info@sherwin.com
