Intelligente Werkstoffe machen Brücken sicherer
Brücken sind für eine funktionierende Verkehrsinfrastruktur essenziell. Korrosionsschäden an Brücken gefährden nicht nur die Standsicherheit, sondern verursachen durch notwendige Reparaturen auch enorme Kosten und Staus auf unseren Straßen. Durch neue Materiallösungen sollen Brücken langlebiger und sicherer gemacht werden.
Stabile Brücken braucht das Land
In Deutschland gibt es insgesamt rund 39.000 Brücken und Brückenabschnitte auf Autobahnen und Bundesstraßen. Der im Brückenbau eingesetzte Stahlbeton ist allerdings anfällig für Korrosion. Durch Risse im Beton kann Wasser eindringen und die Spannstahlelemente in der tiefer liegenden Struktur der Brücke schädigen. Enthält das Wasser gelöste Tausalze ist es noch korrosionsfreudiger und führt zu einer noch größeren Schädigung. Der Reparatur- und Sanierungsbedarf von Brücken in Deutschland in den nächsten Jahren ist enorm. Dringend gesucht sind daher Lösungen, um die Kosten und Verkehrsbeeinträchtigungen durch Brückenreparaturen möglichst gering zu halten. Das BMBF-Projekt SMART-DECK soll neue Materiallösungen liefern, um die Schadensanfälligkeit von Brückenbauwerken deutlich zu reduzieren und Tragfähigkeitsdefizite zu minimieren. Gleichzeitig sollen auch eingetretene Schädigungen frühzeitig erkannt und die Sicherheit bis zu einer Reparatur erhöht werden.
Welche Forschungsansätze verfolgt SMART-DECK?
Um die Forschungsziele zu erreichen, werden im Projekt zwei Richtungen verfolgt: Zum einen wird die Oberflächenschicht der Brücke durch ein 3-dimensionales Gewebe aus Karbonfasern verstärkt. Dadurch wird die Gefahr der Rissbildung reduziert und die Standsicherheit deutlich erhöht. Für den Fall einer bereits eingetretenen Rissbildung, haben die Projektpartner eine zweite Materiallösung parat: Eingedrungenes Wasser soll durch die Änderung des elektrischen Widerstandes im Material durch eine integrierte Sensorik erkannt werden. Die so lokalisierte Stelle lässt sich durch elektrochemische Methoden aktiv schützen. Dadurch wird die Korrosion am Bauwerk trotz eingedrungener Feuchtigkeit und auch bei Vorhandensein von Tausalzen vermieden.
Welche Vorteile bieten sich?
Das Projekt SMART-DECK schlägt gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe: Die Brückenbauwerke werden einerseits durch Karbonfasern verstärkt, anderseits durch die integrierte Sensorik überwacht und bei eingetretener Schädigung aktiv geschützt. Bei einem Erfolg des Projektes können Brücken künftig langlebiger und wartungsfreundlicher gebaut werden. Dadurch würden nicht nur die öffentlichen Haushalte viel Geld durch vermiedene Reparaturen sparen. Jeder Einzelne von uns würde zudem deutlich weniger durch Baustellen und die daraus resultierenden Staus beeinträchtigt.