Entwicklung nachhaltiger und langlebiger Brückenkappen

Brückenkappe an einer Autobahn
Foto: Christoph Dauberschmidt

Die Hochschule München und die Fachhochschule Kiel entwickeln gemeinsam mit den Industriepartnern Deutsche Basalt Stab GmbH und Erdtrans GmbH nachhaltige und dauerhafte Brückenkappen. Diese sollen aus Recyclingbeton und einer nichtmetallischen und deshalb nichtrostenden Bewehrung aus Basaltfasern bestehen.

Etwa 39.500 Brücken gibt es im Netz der Bundesfernstraßen, die meisten von ihnen wurden im Zeitraum von 1965 bis 1985 gebaut. Viele dieser Bauwerke sind in einem schlechten Zustand. Die Kosten der dringendsten Instandsetzungen von rund 5.200 Brückenbauwerken beziffert die Bundesregierung auf rund 9,3 Mrd. Euro.

Neben dem stetig wachsenden Schwerlastverkehr setzt den Brücken vor allem die Bewehrungskorrosion des Betonstahls zu. Aufgrund des Tausalzeintrages in den Frostperioden sind die seitlichen Brückenkappen besonders anfällig. Auf ihnen sind Geh- oder Radwege, Geländer, Leitplanken und Lärmschutzeinrichtungen untergebracht. Die Brückenkappen müssen deswegen rund alle 25 Jahre ausgetauscht werden.

Längere Haltbarkeit mit Basaltfasern

Langlebiger könnten Betonbauteile sein, die nicht mit Stahl, sondern mit nichtrostender Bewehrung aus Basaltfasern bewehrt sind. Solche Bewehrungsstäbe hat die Deutsche Basalt Stab GmbH entwickelt. Die Stäbe bestehen aus hochfesten Basaltfasern, die aus aufgeschmolzenen Basaltgestein gewonnen werden. Die Fasern aus dem vulkanischen Gestein, erklärt Stefan Burgard, Geschäftsführer der Deutsche Basalt Stab GmbH, weisen viele Vorteile auf: „Basalt ist in ausreichendem Maße vorhanden, die Fasern lassen sich vergleichsweise kostengünstig herstellen und weisen Festigkeiten von etwa dem Vierfachen von konventionellem Betonstahl auf.“

Im vorangegangenen Forschungsprojekt „Fasalt“ konnte bereits am Institut für Material- und Bauforschung der Fakultät Bauingenieurwesen an der Hochschule München mit Basaltfaserstabbewehrung erfolgreich die Möglichkeit der Instandsetzung von Betonfassadenelementen nachgewiesen werden. Neben dem Angriff auf den Betonstahl ist bei Brückenkappen auch der Beton durch die kombinierte Einwirkung aus Frost und Tausalzbelastung einem korrosiven Angriff ausgesetzt. Dies stellt auch an den Beton einen hohen konstruktiven und betontechnologischen Anspruch um die Brückenkappen gegen die vorherrschenden Expositionen ausreichend widerstandsfähig zu machen.

Mehr Nachhaltigkeit durch weniger Ressourcenverbrauch

Die Projektpartner der Hochschule München, Prof. Dr. Andrea Kustermann und Prof. Dr. Christoph Dauberschmidt, stellen sich dieser betontechnologischen und konstruktiven Herausforderung: Einerseits soll nichtmetallische Bewehrung in Brückenkappen eingesetzt werden und andererseits soll der Beton möglichst mit 100 Prozent rezyklierter Gesteinskörnung hergestellt werden.

„In ersten Praxisversuchen konnten wir RC-Beton mit 100% rezyklierter Gesteinskörnung Festigkeiten über 30 N/mm² erreichen und dennoch akzeptable Dauerhaftigkeitseigenschaften aufzeigen“. Überdies wird versucht, den bisher überwiegend deponierten rezyklierten Sand aufzubereiten und als Zusatzstoff den Zement teilweise zu substituieren. Gemeinsam mit der Erdtrans GmbH, einem Abbruchunternehmen aus Zossen bei Berlin, soll ein sehr ressourcenschonender und damit klimafreundlicher Beton hergestellt werden.

Für die gleichbleibende Qualität des Betonabbruchs wollen die ForscherInnen ein spezielles Aufbereitungsverfahren entwickeln. Aktuell ist der zulässige Einsatz an rezyklierter Gesteinskörnung in Beton in Deutschland auf maximal 45 Prozent der gesamten Körnung begrenzt und die tatsächliche projektbezogene Anwendung noch sehr gering.

Prof. Dr. Stephan Görtz von der Fachhochschule Kiel beschäftigt sich seit längerem mit den Einsatzmöglichkeiten von Betonbauteilen mit nichtmetallischer Bewehrung. So hat er beispielsweise die erste Anwendung von Bewehrung aus glasfaserverstärktem Kunststoff in Deutschland bei einer Tunnelbaugrube im Zuge der Erstellung des U-Bahnhofs Brandenburger Tor in Berlin begleitet. Am Institut für Bauwesen hat er die Tragfähigkeit von Betonbauteilen mit den Stäben der Deutschen Basalt Stab GmbH untersucht: „In Voruntersuchungen konnten wir die generelle Tragfähigkeit des Verbundbaustoffs bestätigten. Die Bauteile weisen sowohl eine gute Tragfähigkeit als auch eine gute Verformungsfähigkeit aus.“

Gemeinsam wollen die Partner Brückenkappen entwickeln, die sowohl dauerhaft als auch – vor allem im Hinblick auf den Ressourcenverbrauch – sehr nachhaltig sind. Die Wissenschaftler streben danach, dieses Konzept auch auf andere Bauteile zu übertragen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das zweijährige Forschungs- und Transfer/Entwicklungsprojekt mit einer Gesamtsumme von 880.000 Euro.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Andrea Kustermann
andrea.kustermann@hm.edu

http://www.hm.edu

Media Contact

Christiane Taddigs-Hirsch Hochschulkommunikation

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen

Die zukunftsorientierte Gestaltung unseres Wohn- und Lebensraumes erhält eine immer größer werdende Bedeutung. Die weltweite Forschung in den Bereichen Architektur und Bauingenieurwesen leistet hierzu einen wichtigen Beitrag.

Der innovations-report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Nachhaltiges Bauen, innovative Baumaterialien, Bautenschutz, Geotechnik, Gebäudetechnik, Städtebau, Denkmalschutz, Bausoftware und Künstliche Intelligenz im Bauwesen.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neuartige Beschichtung gegen Eis

Das Material verzögert die Bildung von Eiskristallen und verringert die Adhäsion von Eisschichten. Dank einer innovativen Fertigungsmethode ist die Beschichtung sehr robust und haftet auf zahlreichen Oberflächen. Eisabweisende Beschichtungen gibt…

Bioabbaubare Materialien – In Bier verpackt

Empa-Forschende haben aus einem Abfallprodukt der Bierbrauerei Nanocellulose gewonnen und diese zu einem Aerogel verarbeitet. Der hochwertige Werkstoff könnte in Lebensmittelverpackungen zum Einsatz kommen. Am Anfang war die Maische. Das…

RISEnergy: Innovationen für die Klimaneutralität beschleunigen

Die EU strebt bis 2050 Klimaneutralität an. Das Projekt RISEnergy (steht für: Research Infrastructure Services for Renewable Energy) soll auf dem Weg dorthin die Entwicklung von Innovationen für erneuerbare Energien…

Partner & Förderer