Op 14 juni 2017 voltrok zich een ramp in de Grenfell Tower in London. Een brand in één van de appartementen breidde zich hoofdzakelijk via de gevel uit naar alle woningen op de hoger gelegen verdiepingen met als gevolg 71 doden. In het vervolg op deze ramp werd in Engeland de Grenfell Tower Inquiry opgestart. Het onderzoek is opgesplitst in twee fasen. De eerste fase had tot doel de loop van de gebeurtenissen op 14 juni vast te leggen. In de tweede fase van het onderzoek wordt onderzocht welke oorzaken ten grondslag liggen aan het rampzalige brandverloop.
Op 30 oktober 2019 werden de resultaten van de eerste fase van het onderzoek gepubliceerd. Hoewel het niet het doel was om in de eerste fase van het onderzoek al conclusies te trekken over de oorzaak van het brandverloop werd dit door de onderzoekers wel gedaan. Voor hen was in het in de eerste fase al evident dat de branduitbreiding via de gevel verreweg de belangrijkste oorzaak was van de ramp die zich had voltrokken. Na afronding van de eerste fase is de tweede fase van het onderzoek opgestart. Die is nog niet afgerond, maar loopt inmiddels wel op zijn eind. Het wachten is nu op de rapportage van deze fase.
Resultaten deelonderzoeken
Lopende deze fase zijn begin juni 2022 de resultaten gepubliceerd van deelonderzoeken naar het brandgedrag van de materialen in de gevel van Grenfell Tower. In dit onderzoek, uitgevoerd door de universiteit van Edinburg onder de verantwoordelijkheid van professor Luke Bisby is heel gedetailleerd gekeken naar het brandgedrag van de gevel. Bisby heeft dat niet alleen gedaan op materiaalniveau, maar heeft ook gekeken naar de totale opbouw van de gevel (het systeem). Hiermee is tevens de interactie tussen de verschillende materialen in de uitgevoerde gevelopbouw onderzocht. De uitkomsten geven gedetailleerd inzicht in het mechanisme van de branduitbreiding in de gevelconstructie. Dit artikel beperkt zich tot dit deel van het onderzoek.
Opbouw dichte geveldelen
De dichte geveldelen zijn opgebouwd uit prefab betonnen kolom- en borstweringelementen. Deze elementen zijn aan de buitenzijde bekleed met 100-160 mm isolatie die is afgewerkt met een 4 mm dikke aluminium composiet (ACM) plaat met PE-kern. De in basis vlakke plaat is verwerkt tot cassette en opgehangen met een zogenaamd bedhaaksysteem. Tussen de plaat en de isolatie bevindt zich een luchtspouw van ca. 100 mm.
De ACM-plaat wordt tot cassettes verwerkt door de plaat aan de randen haaks om te buigen. Om mooie strakke hoeken te krijgen wordt de plaat op de buiglijn V-vormig ingefreesd tot de binnenzijde van de buitenste aluminium plaat.

Bij de hoeken worden de omgezette randen met popnagels vastgezet tot een cassette.
Opzet experimenten
Om het gedrag van de toegepaste materialen in samenhang te testen heeft Bisby een speciale testopstelling ontwikkeld. Hierbij wordt een proefstuk van 0,5 x 1,0 meter (b x h) belast door een lijnvormige brander met een vermogen van 7 kW onder de cassette te houden gedurende 4 minuten. Daarna wordt de brander weggehaald. De (brandende) gesmolten PE-kern van de ACM-cassette wordt opgevangen in een bakje dat de omgezette rand van de ondergelegen cassette representeert.
Omdat bij het onderzoek in de eerste fase al was gebleken dat de verwerking en bevestiging van het ACM (grote) invloed heeft op de volgens NEN-EN 13501-1 gedeclareerde brandklasse, heeft Bisby bij zijn onderzoek ook gevarieerd met de plaats van de infrezingen en de toepassing van popnagels.
Verder voerde Bisby met zijn team niet alleen proeven uit met de in het gebouw aangetroffen PIR en fenol schuimisolatie, maar ook met steenwol isolatie en met een gekoelde staalplaat (heatsink) op de plaats van de isolatie. De isolatie is getest met en zonder een aluminiumfolie toplaag.
Verloop experimenten
Het is onmogelijk om alle resultaten hier te bespreken. De experimenten geven goed inzicht in hoe een brand in de ACM-gevelbeplating escaleert. Initieel zorgt de brand ervoor dat de PE-kern van het ACM-paneel smelt en op de omgezette rand van het ondergelegen paneel loopt. Als het tussen de aluminium platen uitloopt, ontbrandt het PE waardoor – ook als de brander wordt weggenomen – de verhitting van de ACM-plaat doorgaat. Door de aanwezigheid van de (gecacheerde) isolatie blijft de warmte die zich ontwikkelt in de spouw en dus beschikbaar voor de opwarming van het ACM. Hierdoor wordt de ACM over de volle hoogte van het paneel opgewarmd, smelt meer PE en komt uiteindelijk de aluminium plaat aan de spouwzijde van de ACM over een deel van het oppervlak los van de PE-kern. Dit loskomen breidt zich in enkele minuten verder uit naar boven. Na circa 9 minuten begint ook de kunststof isolatie mee te branden. De vlammen komen dan boven het proefstuk uit. Nog geen twee minuten later komt de aluminium plaat aan de spouwzijde geheel los van de PE-kern en escaleert de brand doordat de PE-kern over het volle oppervlak mee gaat branden.
Dit loskomen is mogelijk, omdat door de infrezingen het grootste deel van de aluminium plaat aan de spouwzijde alleen aan de PE-kern vastzit en niet aan de omgezette rand waar de cassettes zijn bevestigd aan de achterconstructie. Het vrijkomende vermogen (HRR) stijgt in 20 seconden van 150 naar bijna 500 kW. Na 20 minuten werden de experimenten afgebroken.
Resultaten experimenten
In het rapport van Bisby worden de resultaten van het onderzoek in detail omschreven, waarvan de meest opvallende zijn:
- Het hiervoor omschreven verloop laat zien dat de escalatie van de brand vooral een gevolg is van het over een groot oppervlak beschikbaar komen van de PE-kern door het wegvallen van de aluminium plaat aan de spouwzijde.
- Deze escalatie treedt op bij alle isolatiematerialen (dus zowel de onderzochte kunststof schuimen als de steenwol).
- Als geen isolatie wordt aangebracht maar een gekoelde staalplaat, treedt er geen escalatie op. Na het wegnemen van de brander dooft de ACM-plaat.
- De aanwezigheid van een aluminium cachering op de isolatie vertraagt de escalatie van de brand. Steenwol zonder cachering zorgt voor een eerdere escalatie dan kunststof isolatie met cachering.
- De totale hoeveelheid vrijgekomen energie (THR) die bij de experimenten is gemeten, was voor de opstellingen met kunststof isolatie 5 – 14 procent groter dan bij steenwol isolatie.
- Door het aanbrengen van extra horizontale infrezingen (om de 200 mm) versnelt de brand en komt deze eerder tot escalatie.
- Door het aanbrengen van popnagels (waarmee de aluminium platen van het ACM met elkaar worden verbonden) over de onderste 1/3 van de cassette wordt escalatie voorkomen. Overigens merkt Bisby op dat dit geen advies is om dit gevaarlijke materiaal op deze manier verwerkt te gebruiken in gevels, omdat het positieve effect waarschijnlijk voor een beperkte tijd optreedt.
Wat leren we hiervan?
Bij de analyse van de resultaten valt op dat de escalatie van de brand in de gevelbekleding van de Grenfell Tower in hoofdzaak door twee dingen is veroorzaakt. Allereerst natuurlijk door de toepassing van een uiterst brandbare ACM-beplating, waarbij het feit dat deze tot cassette is verwerkt een cruciale rol speelt bij het wegvallen van de aluminium plaat aan de spouwzijde. Dit bezwijkmechanisme is dus heel specifiek voor dit type materiaal en deze verwerking.
Als tweede blijkt de aanwezigheid van isolatie (ongeacht of deze brandbaar is of niet) ervoor te zorgen dat de gevelbekleding sneller opwarmt, omdat er meer warmte in de gevelopbouw wordt gehouden. De invloed van de isolatie is bijzonder groot bij dunne materialen die snel opwarmen, maar ook in andere gevallen kan isolatie het gedrag van de totale opbouw beïnvloeden. Voor de echte specialisten in brandgedrag geen verrassing. Deze interactie binnen het systeem dat de gevelopbouw vormt, is één van de redenen waarom het samenstellen van een gevel met klasse B materialen niet per definitie een klasse B oplevert voor de hele gevel (B + B + B ≠ B).
Deze kennis vraagt van ontwerpers van gevels dat ze niet klakkeloos een gevelopbouw bedenken
Deze kennis vraagt van ontwerpers van gevels dat ze niet klakkeloos een gevelopbouw bedenken. Zij zullen bij het ontwerpen extra stappen moeten zetten. Testrapporten opvragen en ook lezen! Hoe de opbouw is getest, bepaalt het uiteindelijke toepassingsgebied van de opbouw. Vrijwel alle leveranciers van bouwproducten beperken zich tot het doen van testen met een kleine spouw achter het product en een onbrandbare (vaak steenachtige) achtergrond. Isolatie ontbreekt in verreweg de meeste gevallen. De leveranciers zadelen hierdoor de ontwerpers en bouwers en dus uiteindelijk hun afnemers op met een gebrekkig bewijs. Het zou dus goed zijn als de toeleverende industrie meer zou testen en die testen meer zou afstemmen op de gangbare praktijktoepassingen. Met meer testresultaten kunnen zij hun klanten beter van dienst zijn en worden daardoor de onzekerheden over de brandveiligheid van gevels verkleind. Volgens mij een win-winsituatie.
Referenties
- Rapport Grenfell Tower Inquiry Phase 2 Experiments Work Package 2- System Interactions van 15 december 2021 door Professor Luke Bisby.
- Video van experiment 23: opbouw met de bij de Grenfell Tower meest voorkomende isolatie.
Johan Koudijs, partner en senior adviseur brandveiligheid en bouwtechnologie bij DGMR
Volg Brandveilig op LinkedIn
Ontvang het laatste nieuws omtrent brandveiligheid!
Mis niets. Meld je aan en ontvang wekelijks onze nieuwsbrief. Ruim 7.500 vakgenoten gingen je al voor.