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11.08.2017 | Stahlbetonbau | Im Fokus | Onlineartikel

Ultrahochfester Faserbeton im Brückenbau

Autor:
Christoph Berger

Um Brückenertüchtigungen effektiv, kostengünstig und nachhaltig erledigen zu können, erprobt Hessens Straßen- und Verkehrsmanagement, Hessen Mobil, in einem Pilotprojekt den Einsatz von ultrahochfestem Faserbeton.

"Als Hochleistungsbetone werden heute Betone ab der Druckfestigkeitsklassen C90/105 und Leichtbetone der Druckfestigkeitsklassen ab LC70/77 eingeordnet. In den letzten zehn Jahren wurden Betone mit noch deutlich höheren Festigkeiten entwickelt, deren Druckfestigkeiten 200 N/mm², ja sogar unter Laborbedingungen bis zu 800 N/mm² erreichen können. Sie werden Ultra Hochfester Beton (UHFB) oder Ultra High Performance Concrete (UHPC) genannt", schreiben Gerhard Mehlhorn, Masaaki Hoshino und Guido Morgenthal im Kapitel "Brückenbau auf dem Weg vom Altertum zum modernen Brückenbau. Aktuelle Entwicklungen" des Springer-Fachbuchs "Handbuch Brücken".

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Einen solchen ultrahochfesten Faserbeton erprobt derzeit Hessen Mobil in einem Pilotprojekt. Der UHFB besteht aus einem Gemisch aus Wasser, Zement, Quarzmehlen, Silikastaub, feinkörnigem Sand, chemischen Zusatzmitteln und Stahlfasern aus hochfestem Stahl mit 0,2 Millimeter Durchmesser und bis zu zwei Zentimetern Länge. Laut dem Hessischen Straßen- und Verkehrsmanagement ist der UHFB neben den bereits erwähnten Vorteilen bis an die Belastungsgrenze wasserdicht. "Silikastaub verändert die Mikrostrukturen im Kontaktbereich zwischen dem Zementstein und dem Zuschlag, weil zusätzlich festigkeitsverstärkende und bindende Calciumsilikathydrate (CSH-Phasen) ausgebildet werden. Die hohe Gefügedichte von UHFB verringert das Eindringen von schädlichen Chloridionen aus dem Tauwasser in den Baustoff", heißt es demnach auch im Kapitel "Erde und Feststoffe" des Springer-Fachbuchs "Materie".

Erstmalig im öffentlichen Straßennetz

Doch da im Brückenbau besonders hohe Anforderungen an die verwendeten Baustoffe bestehen – dies betrifft sowohl die Berechnung, Herstellung als auch die Verarbeitung der Werkstoffe auf der Baustelle, die in europaweit vereinheitlichten Regeln, sogenannten Eurocodes, und umfangreichen ergänzenden technischen Vorschriften geregelt sind – muss der UHFB zur Zulassung erst in einem Pilotprojekt erprobt werden.

Dafür wurde der Neubau der Brücke der L 3378 über die B 27 bei Fulda-Lehnerz ausgewählt. Der Einsatz von UHFB erfolgt hier deutschlandweit erstmalig im öffentlichen Straßennetz. Durch eine statisch mittragende, nur sieben Zentimeter dicke UHFB-Schicht wird die Brücke verstärkt und gleichzeitig abgedichtet. Eine zusätzliche, sonst übliche Abdichtung kann entfallen, was in der Praxis eine weitere Zeit- und Kostenersparnis bedeutet.

Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit

Eine größere Fußgänger- und Radwegbrücke aus UHFB gibt es laut dem bereits erwähnten Kapitel "Brückenbau auf dem Weg vom Altertum zum modernen Brückenbau. Aktuelle Entwicklungen" schon: die im Jahr 2007 fertiggestellte Gärtnerplatzbrücke in Kassel. Und auch 2005 sind laut den Autoren bereits insgesamt vier kleinere Fußgänger- und Radwegbrücken fertiggestellt worden. So wurde in dem Jahr 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 gebaut.

In dem aktuellen Straßenbrückenpilotprojekt erfolgen derzeit Probebetonagen auf Testflächen um die Parameter von Transport, Einbau, Verarbeitung und Nachbehandlung des UHFB zu untersuchen. Die Fertigstellung des Brückenbauwerks und der dazugehörigen Straßenbauarbeiten ist für Ende 2017 geplant. Nach der erfolgreichen Erprobung des UHFB will Hessen Mobil den neuen Werkstoff zukünftig landesweit bei Sanierung und Neubau von Brückenbauwerken einsetzen um deren Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit zu erhöhen.

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