«Intelligenter» Stahl soll alte Betonbrücken wieder fit machen
Ein neuartiger Stahl soll marode Brücken wiederbeleben. Das von Empa-Forschenden entwickelte Material zieht sich bei Hitze zusammen und kann so Risse im Beton schliessen und die Struktur stärken.
Das neue System soll die Lebensdauer von Stahlbetonbrücken verlängern, teilte die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) am Donnerstag mit. Viele dieser Bauten in der Schweiz stammen aus der Zeit vor den 1980er-Jahren und nähern sich dem Ende ihrer Lebensdauer.
Die neue Methode setzt auf eine Kombination zweier spezieller Materialien: Eine Schicht aus ultrahochfestem faserbewehrtem Beton (UHPFRC) mit Bewehrungsstäben aus einem eisenbasierten Formgedächtnisstahl (Fe-SMA). Dieser Stahl hat die Eigenschaft, sich an seine ursprüngliche Form zu «erinnern».
Die Stahlstäbe werden nach dem Einbau auf rund 200 Grad Celsius erhitzt. Dadurch versuchen sie, sich in ihre ursprüngliche Form zusammenzuziehen. Da sie im Beton verankert sind, entsteht eine innere Spannung. Diese Kräfte können Risse schliessen, Verformungen zurückbilden und die Tragfähigkeit erhöhen.
In Grossversuchen in einer Bauhalle testete das Forschungsteam das System an fünf Meter langen Betonplatten, die Brückendecks nachbildeten. Die Platten wurden vor der Verstärkung gezielt beschädigt, um reale Bedingungen zu simulieren. Die Versuche zeigten, dass das neue System die Tragfähigkeit mindestens verdoppelte.
Unter Belastungen, wie sie im Alltagsverkehr vorkommen, erwies sich die neue Methode als überlegen gegenüber herkömmlichen Verstärkungen. Die Struktur wurde steifer und bleibende Verformungen wurden verzögert. Bestehende Risse schlossen sich während des Erhitzens sichtbar.
Da die Materialien noch teuer sind, eignet sich das System laut den Forschenden vor allem für stark beschädigte Brücken, bei denen herkömmliche Methoden an ihre Grenzen stossen. Das Team sucht nun nach einer Brücke für einen ersten Praxiseinsatz. Das Projekt wurde von Innosuisse gefördert.
