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07.09.2018 | Brückenbau | Im Fokus | Onlineartikel

Eisenbahnbrücke aus ultrahochfestem Beton

Autor:
Christoph Berger

Ultrahochfester Beton hat viele Vorteile. Doch in Deutschland existiert noch kein eingeführtes Regelwerk für seinen Einsatz. Auf der Strecke der Tegernsee-Bahn bei Gmund kam er nun erstmals bei einer Eisenbahnbrücke in Deutschland zum Einsatz.

"Seine hohe Druckfestigkeit und enorme Dauerhaftigkeit charakterisieren Ultrahochfesten Beton (UHPC) als einen zukunftsweisenden Baustoff", schreiben die Springer-Autoren des Kapitels "Tragfähigkeit von Biegebauteilen aus UHPC" im Springer-Fachbuch "Baustoff und Konstruktion". Mit den hohen Festigkeitswerten gehe allerdings ein äußerst sprödes Versagen einher, das in der Regel durch die Zugabe von Fasern duktiler werde. Die Übertragung von Zugkräften in konstruktiven Elementen könne durch die Kombination von Stabstahl- und Faserbewehrung sicher und effizient gestaltet werden.

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Tragfähigkeit von Biegebauteilen aus UHPC

Ultrahochfester Beton (UHPC) ist ein innovativer Baustoff mit einer hohen Druckfestigkeit und guten Dauerhaftigkeitseigenschaften. Durch Kombination von Stabstahl- und Stahlfaserbewehrung können Zugkräfte effektiv aufgenommen und gleichzeitig sprödes


"Es handelt sich um ein neues Material, das sich anders verhält als der herkömmliche Beton", erklärt auch Prof. Oliver Fischer vom Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München (TUM). Fischer und sein Team haben den Bau von Deutschlands erster Eisenbahnbrücke aus ultrahochfestem Beton geplant und wissenschaftlich begleitet.

Schlank, dicht, druckfest und leichter

In Deutschland wird der Baustoff bisher jedoch kaum eingesetzt – obwohl der neuartige Hochleistungsbeton eine besonders schlanke Bauweise ermöglicht, fast so widerstandsfähig wie Stahl ist und eine lange Lebensdauer hat. Zudem ist die Zusammensetzung des Werkstoffs besonders dicht: Er besitzt kaum Hohlräume, in die Nässe oder Salze eindringen können. Und er hält im Vergleich zum konventionellen Beton dem vier- bis fünffachen Druck stand, haben die Wissenschaftler herausgefunden. Allerdings existiere in Deutschland noch kein eingeführtes Regelwerk für den Einsatz von ultrahochfestem Beton, wie Fischer sagt.

Doch bei der 6,5 Meter langen Eisenbahnbrücke über den Dürnbach bei Gmund sei der Einsatz des Materials optimal gewesen. Mehr als 25 Zentimeter Bauhöhe seien durch seinen Einsatz sowie flachere Bahnschwellen eingespart worden – wegen drohenden Hochwassers sollte der Abstand des Baches zur Unterkante der Brücke so groß wie möglich sein. Als weiterer Vorteil erwies sich auch die Leichtigkeit des neuen Brückenteils, sodass die von der vorherigen Brücke vorhandenen Unterbauten weiter genutzt werden konnten. Auch der Transport und die Verlegung des Bauwerks ging leichter vonstatten.

Carbonkurzfasern aus dem 3-D-Drucker

Wie bereits zu Beginn beschrieben, sind auch bei der nun in Betrieb genommen Brücke bei Gmund Mikrostahlfasern dem ultrahochfesten Beton als Bestandteil zugefügt worden – für eine höhere Zugfestigkeit. Die Dichte resultiert aus einem abgestimmten Verhältnis der Zementpartikel, bestimmten Zusatzstoffen sowie einer abgestuften Gesteinskörnung.

Und ein Blick in die nahe Zukunft: Die TUM-Wissenschaftler planen die Zugfestigkeit des ultrahochfesten Betons noch durch Carbonkurzfasern aus dem 3-D-Drucker zu erhöhen. Diese Fasern könnten dann leichter in eine bestimmte Richtung im Beton ausgerichtet werden, sich besser mit dem Material vernetzen und so zu noch höherer Tragfähigkeit und einer längeren Lebensdauer führen.

Auch wenn es sich bei dem hier beschriebenen Projekt um die erste in Betrieb genommene Eisenbahnbrücke in Deutschland mit ultrahochfestem Beton handelt, in einer Fußgängerbrücke kam der Werkstoff schon 2005 zum Einsatz: "2005 wurde als Ersatz für einen korrodierten Fußgängersteg aus Stahl, der der Anbindung eines Sportplatzes und eines Schwimmbads in Niestetal bei Kassel als Pilotprojekt aus faserbewehrtem UltraHochfestem-Beton (UHFB) gebaut", wie die Autoren des Kapitels "Brückenbau auf dem Weg vom Altertum zum modernen Brückenbau. Aktuelle Entwicklungen" im Springer-Fachbuch "Handbuch Brücken" schreiben.

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