Formgedächtnisstahl soll Brückensanierung beschleunigen

Forschende der Empa an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben ein Verstärkungssystem entwickelt, das beschädigte Stahlbetonbrücken nachträglich vorspannt, Risse schließt und die Tragfähigkeit erhöht. Üblich ist bislang eine zusätzliche Schicht aus ultrahochfestem faserbewehrtem Beton mit eingebetteten Bewehrungsstählen. Das neue System ersetzt die konventionelle Bewehrung durch Fe-SMA-Stäbe aus Formgedächtnisstahl, die nach dem Einbau auf rund 200 Grad Celsius erwärmt werden. Das Material versucht sich zusammenzuziehen, der Beton verhindert dies, wodurch Vorspannkräfte direkt im Bauteil entstehen.

Weniger Spanntechnik, geringere Eingriffe

Durch die Aktivierung im eingebauten Zustand sollen aufwendige hydraulische Spannsysteme und größere Eingriffe in die Konstruktion entfallen. Der Ablauf beschränkt sich auf das Verankern der Stäbe und das anschließende Erwärmen. Damit zielt das Verfahren auf schnellere Bauabläufe und eine Verstärkung, die nicht nur zusätzliche Tragreserven schafft, sondern auch auf bestehende Schäden einwirkt.

Großversuche mit vorgeschädigten Bauteilen

In großmaßstäblichen Tests untersuchten die Forschenden fünf Meter lange Betonplatten, die reale Brückendecks simulierten und zuvor gezielt vorgeschädigt wurden. Nach der Verstärkung steigerten sowohl konventionelle Systeme als auch die neue Lösung die Tragfähigkeit mindestens um das Doppelte. Unter realistischen Verkehrsbelastungen zeigte der Formgedächtnisstahl laut Beschreibung bessere Ergebnisse; während der Aktivierung schlossen sich Risse sichtbar, und Durchbiegungen gingen vollständig zurück. Faseroptische Sensoren dienten der kontinuierlichen Überwachung der inneren Verformungen.

Zielanwendungen und nächster Praxisschritt

Die eingesetzten Materialien gelten derzeit als kostenintensiv, weshalb das Verfahren vor allem für stark geschädigte oder bereits verformte Brücken vorgesehen ist, bei denen klassische Verstärkungen wirtschaftlich an Grenzen stoßen. Als weitere mögliche Anwendungsfelder werden Balkone, Parkdecks und Flachdächer genannt. Ein erster Praxiseinsatz an einer realen Brücke wird vorbereitet.