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Ein heißes Eisen: Kanalisation in Flammen

19.05.2004

Kunststoff

Eine neue Expertise* der Bochumer Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH befasst sich mit dem thermischen Verhalten von Abwasserkanalrohren.

Der Wortlaut: "Thermoplastische Kunststoffrohre aus zum Beispiel Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) sowie weichmacherfreiem Polyvinylchlorid (PVC-U) für erdverlegte Abwasserleitungen und -kanäle außerhalb von Gebäuden erfahren mit zunehmender Temperatur (ausgehend von 20°C) eine Veränderung ihrer mechanischen Eigenschaften. Das betrifft insbesondere die Abnahme der Druck- und Zugbelastbarkeit. Daraus folgt, dass die Einsatzbereiche für PE-HD und PVC-U auf ca. 60°C Abwassertemperatur und für PP auf ca. 90°C begrenzt werden. In diesem Zusammenhang wird in der Praxis immer wieder die Brandgefahr dieser Rohre diskutiert.
Die einzige veröffentlichte Studie zum Brandverhalten von Kunststoffrohren basiert auf den Untersuchungen der American Concrete Pipe Association (ACPA) aus dem Jahr 1982. Diese hat Labor-Brandprüfungen unter genormten bzw. standardisierten Prüfbedingungen bei Dauerbeflammung durchgeführt. Untersucht wurden die Flammenausbreitung (Flamespread Value) und Rauchentwicklung (Smoke Density Factor) von Rohr-Halbschalen verschiedener Rohrwerkstoffe.
Als Ergebnis wurde u. a. festgestellt, dass beim Stahlbeton nur eine leichte Schwarzfärbung der Rohroberfläche ohne Entzündung oder Rauchausbreitung und keine Schädigungen zu erkennen waren, etwa Abplatzungen auf Grund der Hitzeeinwirkung. Dementsprechend erfolgte die Einstufung in die Brandklasse A nach NFPA No. 101.
Die ebenfalls untersuchten zwei PVC-Proben entzündeten sich und versagten nach kurzer Zeit vollständig, wobei jedoch der Grad der Flammenausbreitung und Rauchentwicklung im zulässigen Bereich blieb. So kann dieser Werkstoff ebenfalls noch der Brandklasse A zugeordnet werden.
Die PE-Probe verbrannte vollständig und verursachte eine so große Rauchentwicklung, dass die zulässigen Werte der NFPA ("National Fire Protection Association") überschritten wurden.
Diese Untersuchungen können nicht zur endgültigen Klärung der in der Fachwelt bestehenden unterschiedlichen Auffassungen zum Brandverhalten erdverlegter Rohrleitungen aus Kunststoff dienen, da sie nicht die damit verbundenen speziellen Randbedingungen berücksichtigen.
So vertreten Kunststoffrohrhersteller bzw. Verbände der Kunststoffrohrindustrie die Auffassung, dass erdverlegte Rohrleitungen aus Kunststoff wegen fehlender Sauerstoffzufuhr nicht brennen können. Andererseits haben Unfälle bewiesen, dass in die Kanalisation einfließende brennende Kraftstoffe auch im Kanal mit offener Flamme weiterbrennen können, dies trotz teilweise erheblicher Sauerstoffzehrung. Der Sauerstoff wird dann über Schachtabdeckungen, Straßenabläufe bzw. über den nicht mit Wasser gefüllten Gasraum im oberen Teil des Abwasserkanals zugeführt.
Darüber hinaus sind einzelne Fälle bekannt, bei denen durch das Verbrennen hochentzündlicher Benzin-Luft-Gemische im Gasraum Verpuffungen und Explosionen von Gasen stattgefunden haben. Dieses Phänomen ist werkstoffunabhängig zu betrachten, da kein Rohrwerkstoff einem solchen Explosionsdruck widersteht.
Als weiteres mögliches Gefährdungspotenzial bei Bränden halogenierter Kunststoffe, insbesondere PVC, wird die Entstehung von Dioxinen (PCCD) und Furanen (PCDF) angesehen. Diese toxischen Gase entstehen auch bei der Verbrennung von zum Beispiel Kohle, Holz, Pressspan und Papier. Sie führen jedoch nicht, wie selbst spektakuläre Großbrände gezeigt haben, zu einer ernsthaften Gefährdung der Bevölkerung. Die größte Gefahr für die Betroffenen ist neben der Hitze-Einwirkung das geruchlose Kohlenmonoxid (CO) - todesursächlich in über 90% der Fälle."

*Expertise "Untersuchung des thermischen Verhaltens von Abwasserkanalrohren", Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH, Bochum, Februar 2004
Schadensfälle

Der Brand im Abwasserkanal ist kein Jahrhundertereignis - Auszüge aus der Expertise. "Schweiz, März 1994: Auf dem Gelände eines Rangierbahnhofes prallen in Zürich-Affoltern sieben Kesselwagen auf zwei stehende Kesselwagen. Aus einem Leck laufen etwa 25 000 Liter Benzin aus, die rasch in einen zirka 80 m entfernten Abwasserkanal und weiter ins städtische Kanalnetz fließt. In einer Entfernung von ungefähr 1 km werden Kanalisationsarbeiten ausgeführt. Als die Mitarbeiter ihre Arbeit wieder aufnehmen, wird das Benzin-Luft-Gemisch, das inzwischen den Baustellenbereich erreicht hat, durch die brennende Zigarette eines Beschäftigten gezündet - es kommt zu einer gewaltigen Explosion. Dabei werden ein Bauarbeiter getötet und zwei weitere Personen schwer verletzt. Bei einer Straße wird die Straßendecke auf 400 m Länge über zwei Meter hoch angehoben.
Schweiz, Juni 2000: Ein mit 19000 Litern Benzin beladener Tanklastzug verunglückt in der Innenstadt von Kreuzlingen. Dabei wird der Tank aufgerissen. Das ausfließende Benzin entzündet sich sofort. Ein Haus gerät in Brand. Der LKW-Fahrer verbrennt im Führerhaus. Große Gefahr besteht durch Benzin, das in die örtliche Kanalisation läuft und sich dort ausbreitet. Messungen der Feuerwehr ergeben dank Einleitung von Wasser und Schaum über Strahlrohre und dem Be- und Entlüften der betroffenen Kanäle keine kritischen Werte. Um eine weitere Ausbreitung ins benachbarte Konstanzer Kanalnetz zu verhindern, wird an einem tiefer gelegenen Regenentlastungsbauwerk abgeschiebert. Das dort angeschwemmte Wasser-Schaum-Benzin-Gemisch wird abgepumpt und entsorgt, ohne weiteren Schaden anzurichten.
USA, Oktober 2000: Im texanischen Fort Worth explodiert ein Benzin-Tankwagen, nachdem er in der morgendlichen Rush-Hour umstürzte. Die Flammen schlagen meterhoch in den Himmel. Ein brennender Benzinstrom ergießt sich in den Abwasserkanal. Da dieser aus Betonrohren besteht, gerät er weder in Brand noch wird er beschädigt. Dies und von weiteren Fällen berichtet die American Concrete Pipe Association (ACPA) in ihrem Bulletin No. 119."

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