Ultrahochfester faserbewehrter Beton UHPC

Ein Meilenstein in der Entwicklung von Betonbaustoffen

Ultrahochfester faserbewehrter Beton eröffnet im Bauwesen völlig neue Möglichkeiten und Einsatzbereiche. So ermöglichte der Einsatz von ultrahochfestem faserbewehrtem Beton (UHPC) den Bau einer Eisenbahnbrücke über den Dürnbach, Gmund, binnen weniger Tage. 

Durch seine optimierte Kornzusammensetzung lassen sich ein extrem dichtes Gefüge, sehr hohe Festigkeiten und exzellente Eigenschaften in Bezug auf die Dauerhaftigkeit erreichen. UHPC hat eine sehr hohe Druckfestigkeit, die in der Regel über 150 MPa liegt. Damit liegt die Festigkeit um den Faktor drei bis fünf höher als bei derzeit im Brückenbau verwendeten konventionellen Betonen. Er zeichnet sich auch durch eine hohe chemische Beständigkeit und mechanische Beanspruchbarkeit aus. Durch die Zugabe von Mikrostahlfasern als Bewehrung ergeben sich sehr hohe Zugfestigkeiten und im Grenzzustand der Tragfähigkeit reagiert der faserbewehrte UHPC wesentlich duktiler.

Die Lösung für die kleine, aber komplexe und zukunftsweisende Bauaufgabe konzipierte der Lehrstuhl Massivbau der TU München (TUM) zusammen mit dem Ingenieurbüro Büchting + Streit aus München. In ihrer Hand lag die Konzeption des Bauwerks, die gutachterliche Stellungnahme zur Erwirkung der erforderlichen Zustimmung im Einzelfall, die Entwurfsplanung und bautechnische Prüfung.

 „Das betontechnologische Konzept hat HeidelbergCement bereitgestellt“, erläutert Lisa Wachter, Projektingenieurin in der Abteilung Engineering & Innovation bei HeidelbergCement in Leimen. „Es war eine glückliche Fügung, dass wir gerade die Markteinführung unseres UHPC planten, einem ultra high performance concrete, der sich für die speziellen Anforderung der Planer hervorragend eignete. Wir haben ausgehend vom unserem Compound die Rezeptur für den selbstverdichtenden Grobkornbeton der Festigkeitsklasse C150/155 entwickelt und ihn vor Ort im Fertigteilwerk eingestellt.“ Das pulverförmige UHPC-Compound Effix PLUS aus hochwertigem Zement, Zusatzstoffen, Gesteinsmehlen und Sanden mit sehr feiner abgestimmter Sieblinie wurde im Doppelwellenmischer mit Fließmittel, viel weniger Wasser als für „normalen“ Beton üblich, Basalt und Mikrostahlfasern gemischt. 

Die Regelungen zur Anwendung von UHPC für die Überbauerneuerung am Dürnbach, die von der TUM im Rahmen einer gutachterlichen Stellungnahme definiert wurden, lehnten sich insbesondere an den aktuellen Entwurf der neuen DAfStb Richtlinie „Ultrahochfester Beton“ an und wurden teilweise durch zusätzliche Anwendungsregeln auf Grundlage eigener Forschungsergebnisse und Laborerfahrungen des Lehrstuhls sowie internationaler Regelungen ergänzt. Mit der derzeit in Erarbeitung befindlichen Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) wird zukünftig eine fundierte Planungsgrundlage für die breitere Anwendung von ultrahochfestem Beton in der deutschen Baupraxis für künftige Anwendungen zur Verfügung stehen.

Bildunterschriften

Bild 1: Durch Messtechnik im Fertigteil konnte die TU München mögliche Verluste der Vorspannung sowie die Entwicklung der Hydratationswärme im realen Bauteil prüfen. Die Stiftung Bayerisches Baugewerbe ermöglichte eine messtechnische und wissenschaftliche Begleitung auch während des Bahnbetriebs, um die Laborerfahrungen der TUM zu ergänzen. Bildquelle: HeidelbergCement AG / Steffen Fuchs

Bild 2: Für den Ersatzneubau der Brücke über den Dürnbach gab die Tegernsee-Bahn (Bauherr) ihr Einverständnis zur Erstanwendung des neuen Werkstoffs. Die Widerlager der alten Brücke konnten aufgrund des geringen Eigengewichts des neuen Brücken-Fertigteils aus UHPC beibehalten werden.
Bildquelle: HeidelbergCement AG / Steffen Fuchs