Ein neues Verfahren zur Brückensanierung könnte den Sanierungsstau im Bestand der sanierungsbedürftigen Infrastruktur deutlich entschärfen: Schweizer Forschende setzen erstmals auf Formgedächtnisstahl, der Stahlbetonbrücken nachträglich vorspannt, Risse schließt und die Tragfähigkeit massiv erhöht. Das alles ohne aufwendige Spanntechnik. Für Bauunternehmen eröffnet die innovative Verstärkung von Stahlbetonbrücken schnellere Bauabläufe, geringere Sperrzeiten und neue wirtschaftliche Chancen im wachsenden Sanierungsmarkt der Infrastruktur.
Deutschlands Brückenbestand steht unter wachsendem Sanierungsdruck. Gleichzeitig fehlen Zeit, Personal und wirtschaftlich tragfähige Verfahren für aufwendige Verstärkungsmaßnahmen. Ein neues Verstärkungssystem für Stahlbetonbrücken könnte nun genau hier ansetzen: Forschende des interdisziplinären Forschungsinstituts Empa an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben eine Methode entwickelt, bei der sogenannter Formgedächtnisstahl beschädigte Tragwerke nachträglich vorspannt, Risse schließt und die Tragfähigkeit deutlich erhöht. Das Verfahren verspricht schnellere Bauabläufe, geringere Eingriffe in den Bestand und neue Perspektiven für die wirtschaftliche Brückensanierung. Bislang werden Brücken häufig mit einer zusätzlichen Schicht aus ultrahochfestem faserbewehrtem Beton verstärkt, in die klassische Bewehrungsstähle eingebettet werden. Das neue System ersetzt diese konventionelle Bewehrung durch Fe-SMA-Stäbe. Es handelt sich dabei um einen „smarten“ Stahl, der sich nach dem Einbau an seine ursprüngliche Form erinnert. Nach dem Erwärmen auf rund 200 Grad Celsius versucht sich das Material zusammenzuziehen. Da der Beton dies verhindert, entstehen innere Vorspannkräfte direkt im Bauteil. Aufwendige hydraulische Spannsysteme oder massive Eingriffe in die Konstruktion werden damit überflüssig.
Brückensanierung ohne zusätzliche Spanntechnik
Der entscheidende Vorteil liegt in der einfachen Anwendung auf der Baustelle. „Das Schöne an diesem Verstärkungssystem ist seine Einfachheit“, schwärmt Projektleiterin Angela Sequeira Lemos. Der Ablauf reduziert sich im Kern auf wenige Arbeitsschritte: „Man verankert die Stäbe, erwärmt sie – und sie erledigen den Rest von selbst.“ Gerade für Bauunternehmen eröffnet das neue Verfahren damit interessante Rationalisierungspotenziale. Stillstandszeiten könnten sinken, komplexe Spannarbeiten entfallen und Sanierungen unter laufendem Verkehr realistischer werden. Gleichzeitig wirkt das System aktiv auf bestehende Schäden ein, statt lediglich zusätzliche Tragreserven aufzubauen.
Verdoppelte Tragfähigkeit im Großversuch
In großmaßstäblichen Tests untersuchten die Forschenden fünf Meter lange Betonplatten, die reale Brückendecks simulierten. Die Bauteile wurden zunächst gezielt vorgeschädigt – ein praxisnahes Szenario für Bestandsbauwerke. Nach der Verstärkung zeigte sich ein klarer Effekt: Sowohl konventionelle Systeme als auch die neue Lösung steigerten die Tragfähigkeit mindestens um das Doppelte. Damit schnitt unter realistischen Verkehrsbelastungen der Formgedächtnisstahl jedoch besser ab. Risse schlossen sich sichtbar während der Aktivierung, Durchbiegungen gingen vollständig zurück. „Wir konnten zeigen, dass unser System nicht nur funktioniert, sondern bestehende Brücken tatsächlich wiederbeleben kann“, erklärt Sequeira Lemos. Moderne faseroptische Sensoren ermöglichten dabei eine kontinuierliche Überwachung der inneren Verformungen des Bauteils.
Große Chancen für den Sanierungsmarkt durch Verstärkung von Stahlbetonbrücken
Noch gelten die eingesetzten Materialien als kostenintensiv. Deshalb richtet sich das Verfahren aktuell vorwiegend an stark geschädigte oder bereits verformte Brücken, bei denen klassische Verstärkungen wirtschaftlich an ihre Grenzen stoßen. Perspektivisch sehen die Forschenden jedoch Einsatzmöglichkeiten weit über den Infrastrukturbau hinaus, etwa bei Balkonen, Parkdecks oder Flachdächern. Mit Blick auf den enormen Investitionsbedarf im europäischen Brückenbestand könnte die Technologie insbesondere für spezialisierte Bauunternehmen und Ingenieurbüros ein neues Geschäftsfeld eröffnen. Ein erster Praxiseinsatz an einer realen Brücke wird derzeit vorbereitet. Steigende Nachfrage dürfte langfristig auch die Materialkosten senken und damit ein Verfahren marktfähig machen, das Sanierungen deutlich effizienter gestalten könnte.
