Brückenbau 23.03.2021, 16:26 Uhr

Basaltfasern für langlebige Brückenkappen

Geh- oder Radwege, Geländer, Leitplanken und Lärmschutzeinrichtungen werden auf Brückenkappen errichtet. Doch diese seitlichen Bereiche der Brücken sind anfällig für Schäden. Um diese zu vermeiden, entwickeln die Hochschule München und die Fachhochschule Kiel langlebige Brückenkappen.

Die Brückenkappe, wie hier an einer Autobahn, sind hohen Belastungen ausgesetzt. Foto: Christoph Dauberschmidt

Die Brückenkappe, wie hier an einer Autobahn, sind hohen Belastungen ausgesetzt.

Foto: Christoph Dauberschmidt

Im Netz der Bundesfernstraßen gibt es etwa 39.500 Brücken. Von 1965 bis 1985 wurden die meisten Brücken errichtet. Bei vielen dieser Bauwerke hat die Zeit Spuren hinterlassen und sie sind in einem schlechten Zustand. Um die dringendesten Instandsetzungen von rund 5.200 Brücken durchzuführen, schätzt die Bundesregierung, dass 9,3 Milliarden Euro investiert werden müssen. Ein Grund für den schlechten Zustand der Brücken ist der wachsende Schwerlastverkehr. Ein anderer Grund ist die Korrosion der Bewehrung des Betonstahls der Brücken. Besonders anfällig sind dabei die seitlichen Brückenkappen durch den Trausalzeintrag während der Frostperioden. Auf den Brückenkappen finden Geh- oder Radwege, sowie Geländer, Leitplanken und Lärmschutzeinrichtungen ihren Platz. Um diesen Bauteil der Brücken sicher zu halten, müssen die Brückenkappen rund alle 25 Jahre ausgetauscht werden.

Basaltfasern fördern Haltbarkeit der Brückekappen

Wird eine Bewehrung in den Betonbauteilen genutzt, die nicht aus Stahl besteht, sondern aus der nichtrostenden Basaltfaser, ist es möglich, langlebigere Brückenkappen herzustellen. Die Deutsche Basalt Stab GmbH hat solche Bewehrungsstäbe entwickelt. Sie bestehen aus hochfesten Basaltfasern. Diese Fasern konnten aus aufgeschmolzenen Basaltgestein gewonnen werden. Für Stefan Burgard, Geschäftsführer der Deutsche Basalt Stab GmbH, besitzen die Fasern aus dem vulkanischen Gestein einige Vorteile: „Basalt ist in ausreichendem Maße vorhanden, die Fasern lassen sich vergleichsweise kostengünstig herstellen und weisen Festigkeiten von etwa dem Vierfachen von konventionellem Betonstahl auf.“ Das Institut für Material- und Bauforschung der Fakultät Bauingenieurwesen an der Hochschule München konnte im vorangegangenen Forschungsprojekt „Fasalt“ nachweisen, dass mit Basaltfaserstabbewehrungen Betonfassadenelementen instandgesetzt werden können. Bei Brückenkappen ist aber auch der Beton neben den Betonstahl, den korrosiven Angriffen aus Forst und Tausalzbelastung ausgesetzt. Daher wird bei Brückenkappen auch an den Beton ein hoher konstruktiver und betontechnologischer Anspruch gestellt. Dieser ermöglicht es, die Brückenkappen gegen die vorherrschenden Expositionen ausreichend widerstandsfähig zu machen. 

Weniger Ressourcenverbrauch bei weniger Instandsetzungen von Brückenkappen

Prof. Dr. Andrea Kustermann und Prof. Dr. Christoph Dauberschmidt sind Projektpartner der Hochschule München. Sie stellen sich dieser betontechnologischen und konstruktiven Herausforderung:

  • Der Einsatz von nichtmetallischer Bewehrung in Brückenkappen.
  • Der Beton soll möglichst mit 100 Prozent rezyklierter Gesteinskörnung hergestellt werden.

„In ersten Praxisversuchen konnten wir RC-Beton mit 100 Prozent rezyklierter Gesteinskörnung Festigkeiten über 30 N/mm² erreichen und dennoch akzeptable Dauerhaftigkeitseigenschaften aufzeigen“, beschreiben Kustermann und Dauberschmidt ihre Ergebnisse. Zudem wird versucht, den bisher überwiegend deponierten rezyklierten Sand aufzubereiten. Er soll dann als Zusatzstoff den Zement teilweise ersetzen. In Zusammenarbeit mit Erdtrans GmbH, einem Abbruchunternehmen aus Zossen bei Berlin, soll ein Beton entstehen, der ressourcenschonender und damit klimafreundlicher hergestellt wird. Ein spezielles Aufbereitungsverfahren soll für die gleichbleibende Qualität des Betonabbruchs sorgen. Dieses wurde vom Forscherteam entwickelt. Derzeit ist in Deutschland der Anteil an rezyklierter Gesteinskörnung in Beton auf maximal 45 Prozent der gesamten Körnung begrenzt. In der praktischen Anwendung ist er zudem noch sehr gering.

Das Ziel der Projektpartner ist es, mit Recyclingbeton und Basaltfasern gemeinsam Brückenkappen zu entwickeln, die sowohl dauerhaft als auch sehr nachhaltig sind. Dabei schließt das Forscherteam nicht aus, dieses Konzept auch auf andere Bauteile zu übertragen. Mit einer Gesamtsumme von 880.000 Euro fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie das zweijährige Forschungs- und Transfer/Entwicklungsprojekt.

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Von Hochschule München / Heike van Ooyen

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