Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbetonbauwerken mittels dünner UHPC-Spritzbeton-Schichten: Einsatzgebiete, Bemessung, Dauerhaftigkeit, Verarbeitungstechnologie (i-SCUP)

Im Projekt i-SCUP (Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbetonbauwerken mittels dünner UHPC-Spritzbeton-Schichten: Einsatzgebiete, Bemessung, Dauerhaftigkeit, Verarbeitungstechnologie) befasst sich die Hochschule für Angewandte Wissenschaften München mit Instandsetzungsmethoden für Brücken, Tunnel und ähnliche Bauwerke. Im Fokus steht dabei der Einsatz von ultrahochfestem Faserbeton, der erstmalig als Spritzbeton verarbeitet wird. Das Projekt wird von Prof. Dr. Jörg Jungwirth geleitet.

Herausforderung 

In Deutschland sind viele Brücken, Tunnel und andere Verkehrsbauwerke in schlechtem Zustand, da ihnen Schadstoffe aus der Umwelt zusetzen. Vor allem Chloride können Betonbauten schwer beschädigen, indem sie Korrosion am Bewehrungsstahl verursachen. Schätzungen zufolge sind mehr als 60 Prozent der Schäden an Stahl- und Spannbetonbrücken im deutschen Straßennetz auf Chloride zurückzuführen. Somit besteht ein großer Bedarf an Sanierungsmaßnahmen, doch die heute verfügbaren Methoden sind oft mit weitreichenden Eingriffen in die Bausubstanz verbunden; das macht sie teuer und langwierig. Um den Sanierungsstau zu bewältigen, werden daher neue Instandsetzungs- und Verstärkungssysteme benötigt, die schneller und kostengünstiger eingesetzt werden können als die herkömmlichen Methoden.

Ziele und Vorgehen 

Im Projekt i-SCUP soll der Einsatz von ultrahochfestem Beton (UHPC) zur Instandsetzung von Verkehrsbauwerken untersucht werden. Dabei soll dieser innovative Werkstoff erstmals als Spritzbeton eingesetzt und in dünnen Schichten aufgetragen werden, um die Reparatur zu verkürzen und zu vereinfachen. Das hochfeste Material soll einerseits eine verstärkende Funktion erfüllen; da UHPC zudem ein sehr dichtes Gefüge besitzt, kann es andererseits die Korrosionsprozesse auf ein unschädliches Maß reduzieren und das Bauwerk vor dem Eindringen neuer Chloride schützen.

In mehreren Arbeitspaketen erarbeitet das Projektteam die Anpassung von UHPC an die Spritzbetontechnologie, die möglichen Anwendungsbereiche, die nötigen Bemessungsansätze und die essentiellen Materialeigenschaften wie Tragfestigkeit, Rissbildung und Dauerhaftigkeit. Zum Abschluss ist ein Pilotprojekt mit den Kooperationspartnern geplant, um die Praxisrelevanz und Machbarkeit zu belegen.

Innovationen und Perspektiven 

Im Projekt i-SCUP werden zwei bisher getrennt eingesetzte Technologien vereint: die bereits seit mehreren Jahrzehnten bewährte Spritzbetontechnik und die innovative UHPC-Technik mit ihrem hohen Anwendungspotenzial. Wenn sich diese Methoden erfolgreich kombinieren lassen, kann der chloridbelastete Beton künftig im Bauwerk verbleiben, was die Instandsetzung deutlich erleichtern und beschleunigen wird. Ein weiterer Vorteil der Instandsetzung mit UHPC-Spritzbeton ist seine Dauerhaftigkeit: Während herkömmliche Reparaturmethoden das Problem der Korrosion oft nur für eine begrenzte Zeit eindämmen können, ermöglicht es diese widerstandsfähige Technik, die geplante Restnutzungsdauer von Bauwerken voll auszunutzen. Langfristig soll die UHPC-Spritzbetontechnik über geringere Kosten, schnellere Verarbeitung und längere Haltbarkeit den Reparaturstau an deutschen Verkehrsbauwerken auflösen.