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15-08-2019 | Brückenbau | Im Fokus | Article

Ein vollflächiges Echtzeit-Monitoringsystem für Brücken

Author:
Christoph Berger

Im Rahmen des Programms HighTechMatBau wurde Smart-Deck entwickelt, ein intelligentes Verstärkungs- und Schutzsystem für Brücken. Im Juli 2019 wurde es erstmals auf einem realen Brückenbauwerk verwendet.

Das Problem bei Betonbrücken ist bekannt: "Ein wesentlicher Schadensschwerpunkt bei Stahlbeton- und Spannbetonbrücken liegt in der Korrosion der Bewehrung, welche durch Stoffe, die bereits in der Struktur eingelagert sind oder aus der unmittelbaren Umgebung stammen, ausgelöst wird", heißt es im Kapitel "Überwachung, Prüfung, Bewertung und Beurteilung von Brücken" des Springer-Fachbuchs "Handbuch Brücken" (S. 1.165). Eine weitere Herausforderung für die Brücken stellt der zunehmende Verkehr dar.

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Überwachung, Prüfung, Bewertung und Beurteilung von Brücken

Beiden Problemen will man mit dem Projekt Smart-Deck begegnen. Dabei handelt es sich um ein intelligentes Verstärkungs- und Schutzsystem, das auf der Oberseite von Brückenfahrbahnplatten aufgebracht wird – durch die Kombination verschiedener Funktionen soll die Dauerhaftigkeit und Lebensdauer von Brücken erhöht werden. Entwickelt wurde es von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ins Leben gerufenen Förderinitiative "HighTechMatBau – Neue Werkstoffe für urbane Infrastrukturen".

System mit präventivem kathodischem Korrosionsschutz

Smart-Deck besteht aus einer dünnen zweilagig carbonfaserbewehrten Mörtelschicht, in die ein Monitoringsystem eingebunden ist, das den Feuchtegehalt des Mörtels ermittelt. Stellen die Sensoren einen Widerstandsabfall fest, deute dies auf eine Undichtigkeit in der Abdichtung hin, wie es in der Projektbeschreibung der BASt heißt. Betreiber werden so in Echtzeit über das Mobilfunk oder das Internet über den Brückenzustand informiert.

Zudem verfügt das System über einen vollflächigen, präventiven kathodischen Korrosionsschutz (pKKS). Wird dieser aktiviert, "wird zwischen der textilen Bewehrung und der Stahlbewehrung ein elektrisches Feld aufgebaut, welches den Bewehrungsstahl kathodisch polarisiert. Der Korrosion der Stahlbewehrung wird damit entgegenwirkt und demzufolge eine Depassivierung der Stahlbewehrung verhindert", heißt es in der BASt-Projektbeschreibung. Eine umfassende bauliche Instandsetzung könne so verschoben werden, da beispielsweise eine zeitnahe Instandsetzung bei Feststellung des Schadens nicht möglich ist.

Verstärkung der Fahrbahnplatten in Querrichtung

Und nicht zuletzt können die Fahrbahnplatten durch Smart-Deck in Querrichtung verstärkt werden – auf diese Weise kann die Tragfähigkeit der Brücke erhöht werden. "Unter Verstärkung versteht man im Gegensatz zur Instandsetzung jene baulich-konstruktiven Maßnahmen, deren Ziel die Erhöhung der vorhandenen Tragfähigkeit einer Brückenkonstruktion – auch bedingt durch eine Nutzungsänderung – ist", so die Autoren des Kapitels "Brückenverstärkung" im "Handbuch Brücken". Darin werden die bisher wichtigsten Maßnahmen zur Verstärkung von Betonbrücken sowie Stahl- und Verbundbrücken beschrieben (S. 1.259).

Erstmals wurde Smart-Deck nun auf einem realen Brückenbauwerk appliziert - im Zuge des Neubaus der Niersbrücke Ritterstraße in Mönchengladbach. Die Stadt wird durch den Einsatz des Systems laufend Informationen über den Zustand des Abdichtungssystems und damit eine wichtige Betriebsgröße für die Erhaltungsplanung erhalten.

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