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Basalt statt Stahl

FH Kiel und Münster und HS München entwickeln optimiertes Stahlbeton-Ertüchtigungssystem

28.11.2022 - Kiel

Basalt statt Stahl

Experten der Hochschulen Kiel, Münster und München entwickeln ein optimiertes Ertüchtigungssystem, um die Instandsetzung von Betonbauwerken wie Brücken, Tunneln und Parkhäusern kostengünstiger und effizienter zu gestalten. Mithilfe einer nichtrostenden Basaltfaserbewehrung, die die herkömmliche Stahlbewehrung ersetzen, sollen geschädigte Betonbauteile ohne große Eingriffe instandgesetzt und dauerhaft vor Korrosion geschützt werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Vorhaben mit 1,46 Millionen Euro.

Deutschlands Infrastruktur bröckelt: Bund, Länder und Kommunen müssen jährlich Milliardenbeträge in die Instandsetzung von Brücken, Tunneln, Tiefgaragen und Parkhäusern investieren. Gemeinsam mit einem Industriekonsortium wollen Experten der Hochschulen Kiel, Münster und München ein System entwickeln, um geschädigte Stahlbetonbauteile minimalinvasiv zu ertüchtigen und dauerhaft vor Korrosion zu schützen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert das auf vier Jahre angelegte Vorhaben mit 1,46 Millionen Euro.

Tausalz schützt zwar vor Glätte, setzt aber dem im Beton verwendeten Bewehrungseisen zu. Das im Salz enthaltene Chlorid lässt den Stahl korrodieren. Wenn sich an Brücken braune Flecken abzeichnen, in Parkhäusern Teile der Decke abbröckeln oder an Wänden weiße Salzschlieren sichtbar werden, ist der Verfall weit fortgeschritten. Es muss saniert werden und das dauert. Zunächst muss der Beton mittels Höchstdruckwasserstrahlen abgetragen und die schadhafte Bewehrung freigelegt werden. Oft ist der Stahl schon so korrodiert, dass eine Sanierung sehr aufwendig ist, erklärt Prof. Dr.-Ing. Stephan Görtz: „Dann müssen wir die Bewehrung ersetzen oder das Bauteil durch Aufkleben von Lamellen oder Ähnlichem verstärken. Dies ist nicht nur aufwendig und teuer, der tiefgreifende Eingriff in die Bauwerke hat zur Folge, dass diese während der Bauzeit nicht nutzbar sind.“

Görtz lehrt an der Fachhochschule (FH) Kiel Konstruktiven Ingenieurbau. Gemeinsam mit Prof. Dr.-Ing. Christoph Dauberschmidt von der Hochschule München und Prof. Dr.-Ing. Frank Heimbecher von der FH Münster möchte er in den kommenden vier Jahren neue Methoden zur Instandsetzung betroffener Bauwerke entwickeln. Anstelle von Stahl wollen Görtz und seine Kollegen ein textiles Gelege aus sehr tragfähigen und nichtrostenden Basaltfasern verwenden, die den korrodierten Stahlquerschnitt ersetzen. In dieses Basaltgelege soll ein elektrisch leitfähiger Titandraht eingewebt werden, damit ein Kathodischer Korrosionsschutz installiert werden kann. Bei dieser Methode verhindert ein Schutzstrom, dass sich der Rost weiter in die Stahlbewehrung frisst. Der im Betonbauteil vorhandene, noch intakte Bewehrungsstahl ist also dauerhaft geschützt.

Mit dieser neuen Instandsetzungsmethode, so die Hoffnung der Experten, könnten auch Betonbauteile mit starken Korrosionsschäden ohne große Eingriffe instandgesetzt werden. Ein immenser Vorteil gegenüber den herkömmlichen Sanierungsmethoden, erklärt Görtz: „Es wäre möglich, Ertüchtigung und dauerhaften Korrosionsschutz in einem Arbeitsschritt vorzunehmen. Da auf aufwendige Maßnahmen wie das Abstrahlen des chloridbelasteten Betons oder Ersetzen der Bewehrung verzichtet werden kann, lassen sich Betoninstandsetzungen deutlich kostengünstiger realisieren und die Ausfallzeiten in etwa halbieren.“

Kein Wunder, dass mehrere Betreiber von Infrastrukturbauwerken bereits ihr Interesse an der Entwicklung bekundet haben; die Stadt Kiel plant, ein reales Projekt zur Pilotanwendung zur Verfügung zu stellen. Ohnehin arbeiten die Hochschulen im Rahmen des Forschungsprojekts eng mit mehreren Industriepartnern (s. u.) zusammen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einer Summe von 1,46 Mio. € gefördert. Die Projektleitung liegt bei der FH Kiel.

Beteiligte

Am Forschungsvorhaben „Entwicklung eines dauerhaften Stahlbeton-Instandsetzungssystems mit Kathodischem Korrosionsschutz zur Ertüchtigung und Sicherung der Tragfähigkeit durch KKS (Akronym SI-E-KKS)“ im Rahmen des Förderprogramms Forschung an Fachhochschulen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung haben sich folgende Partner zu einem Konsortium zusammengeschlossen:

  • Fachhochschule Kiel
    Prof. Dr.-Ing. Stephan Görtz (Projektleitung, Optimierung Gebrauchstauglichkeit, Tragfähigkeit, Ermüdungssicherheit, Erarbeitung Bemessungskonzept)
  • Hochschule München
    Prof. Dr.-Ing. Christoph Dauberschmidt (Entwicklung Kathodischer Korrosionsschutz sowie zugehörige Komponenten (Titandraht, leitfähiger Mörtel))
  • Fachhochschule Münster
    Prof. Dr.-Ing. Frank Heimbecher (Entwicklung Basaltgelege im Verbund)
  • De Nora Deutschland GmbH (Entwicklung Titan-Draht)
  • Hitexbau GmbH (Herstellung und Optimierung Basalt-Mustergelege)
  • Master Builders Solutions Deutschland GmbH (Anpassung Reprofilierungsmörtel hinsichtlich Leitfähigkeit)
  • Schwalbe Baugesellschaft (Baupraktische Umsetzung)
  • Wacker Chemie (Entwicklung einer leitfähigen Schlichte für das Basalt-Titan-Gewebe)

Wissenschaftliche Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing- Stephan Görtz
Professor für Konstruktiven Ingenieurbau
E-Mail: stphngrtzfh-kld

Quelle: Fachhochschule Kiel, Fotos: Prof. Dr.-Ing. Stephan Görtz, Andreas Diekötter

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