Neue Baustoffe

Wie Forscher Berlins Brücken retten wollen

Berlins Brücken sind marode, allein 800 müssen saniert werden. Forscher der TU tüfteln an einer Methode, um Schäden zu verhindern.

Bauingenieur Arndt Goldack im Labor der TU Berlin mit einem herkömmlichen Stahlträger. Künftig soll Carbon den Stahl ersetzen

Bauingenieur Arndt Goldack im Labor der TU Berlin mit einem herkömmlichen Stahlträger. Künftig soll Carbon den Stahl ersetzen

Foto: David Heerde

Er ist tragfähig, extrem leicht, in jeder Weise formbar und auch äußerst ressourcenschonend. Vor allem aber – und das ist wohl eine der herausragenden positiven Eigenschaften – rostet Carbon nicht. Denn gerade Korrosion macht Bauwerken aus Stahlbeton zunehmend zu schaffen und ist beispielsweise verantwortlich für den maroden Zustand von Brücken.

So kommt das Ziel eines aktuellen Forschungsprojekts der Technischen Universität Berlin (TU) einer Revolution im Bauwesen gleich: Berliner Wissenschaftler entwickeln mit Carbon bewehrten Beton, was schon in absehbarer Zukunft den zwar nach wie vor äußerst stabilen Stahlbeton, aber wegen des Rostens dann doch nicht so langlebigen und stattdessen sanierungsbedürftigen Baustoff ersetzen könnte.

Gerade Berlins Brücken kranken am Rost. Fast drei Viertel der mehr als 800 Brücken in der Hauptstadt sind laut Angaben des Rechnungshofes so marode, dass sie dringend saniert werden müssen. Ende August stellte Stadtentwicklungssenator Andreas Geisel (SPD) die dringlichsten Projekte vor. So will der Senat bis 2018 insgesamt 53 Brücken sanieren.

Das bundesweite Projekt kommt den Berliner Forschern gerade recht

Insofern kommt das bundesweit größte Forschungsprojekt für Baustoffe gerade recht. Im Rahmen des Projektes „C³-Carbon Concrete Composite“ mit Hauptsitz in Dresden, ist an der TU Berlin ein richtungsweisendes Teilprojekt gestartet. „Das wichtigste Subprojekt“, sagt Mike Schlaich. Der unter anderem im Brückenbau erfahrene Ingenieur ist als TU-Professor auch Leiter des Fachbereichs „Entwerfen und Konstruieren – Massivbau“ am Institut für Bauingenieurwesen.

Dort werden jetzt drei Jahre lang unter der Leitung von Bauingenieur Arndt ­Goldack im Rahmen des Projekts „Vorgespannter Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke“ die Grundlagen für einen zukunftsfähigen Prototyp im Brückenbau ermittelt. „Wir wollen hier die Voraussetzungen für die Realisierung einer standardmäßigen Autobahnüberführung mit einer Spannbreite von etwa 50 Metern erforschen“, sagt Projektleiter Goldack. Das Ziel: „Am Ende sollte es machbar sein, dass wir eine tragfähige und fili­grane Brücke mit Carbonbewehrung realisieren können.“

Doch zunächst müssen die Wissenschaftler erst einmal viel berechnen, beispielsweise die Traglasten. Und natürlich muss das Material beispielsweise auch unter den Bedingungen künftiger Lasten getestet werden. Schließlich, so Goldack, müsse eine solch neuartig bewehrte Brücke auch sicher sein und den diesbezüglichen Normen entsprechen. Er verweist auch auf die enge Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Wirtschaft, denen es um eine zielorientierte Grundlagenforschung gehe.

Die Kosten einer Sanierung mit Carbon sind noch nicht kalkulierbar

Einer der Partner ist beispielsweise die SGL-Carbon Group in Augsburg, die für Autofirmen im Karosseriebau oder daneben auch im Flugzeugbau tätig sei. „Für uns stellt das Unternehmen aufgrund unserer Überlegungen beispielsweise spezielle Carbonstäbe her“, so Goldack.

Was die zu erwartenden Kosten einer von Carbon statt mit Stahlstäben getragenen Brücke betrifft, könne man derzeit noch nicht sagen, antwortet Goldack. „Erst wenn wir genau wissen, wie wir das Carbon verarbeiten müssen und wie das Verbundsystem konkret funktioniert, können wir ansatzweise etwas zu den Kosten sagen.“

Dass Carbon jedenfalls eine zukunftsfähige Alternative ist, daran zweifeln Schlaich und Goldack nicht. Ganz im Gegenteil. Nicht zuletzt auch, weil Carbon neben den bekannten Vorteilen auch die Chance bietet, architektonisch filigranere und optisch interessantere Brücken zu realisieren. Hinzu komme, so Arndt ­Goldack, dass man für die Bewehrung mit Carbon letztlich weitaus weniger Zement benötige.

Forschungsprojekt ist wichtig fürs Image

769.000 Euro stehen der TU für die Grundlagenforschung in Sachen Carbonbeton zur Verfügung. „Wir sind guter Dinge“, sagt Arndt Goldack. Schon die ersten Voruntersuchungen hätten ergeben, dass der neue Verbundstoff aus Beton mit Carbon erhebliches Potenzial habe. Für den Wissenschaftsstandort Berlin betrachtet der Ingenieur das Forschungsprojekt als sehr wichtig. Es sei ein großer Imagegewinn. „Wir können möglicherweise dazu beitragen, dass Deutschland auch international wieder wie früher eine größere Rolle im Brückenbau spielt“, sagt Goldack.

„Das Projekt findet bereits große Beachtung“, sagt Goldack, bevor er in der Peter-Behrens-Halle die etwa 15 Meter lange Spannbandbrücke mit vier Tonnen schweren Betonelementen auf einem dünnen Carbonband zeigt. Die geplante Autobahnbrücke wird aber anders aussehen. Dort werden wahrscheinlich speziell entwickelte Carbonstäbe als Bewehrung des Betons genutzt. Diese Stäbe entstehen, indem Kohlenstofffasern in einer flüssigen Ma­trix aus Kunststoff durch eine Düse gezogen werden.

Das Projekt „C³ – Carbon Concrete Composite“ wurde bereits mit zahlreichen Preisen bedacht: Unter anderem erhielt es den Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung vom Bundes-ministerium für Bildung und For-schung.