Viele Brücken in der Schweiz wurden vor den 1980er-Jahren gebaut – und nähern sich damit dem Ende ihrer Lebensdauer. Empa-Forschende entwickeln ein neuartiges Verstärkungssystem, das in die Jahre gekommene Brücken aus Stahlbeton wieder fit macht. Erstmals kombinierten sie ultrahochfesten Faserbeton mit Formgedächtnisstahl, der sich beim Erhitzen zusammenzieht und so Betonstrukturen vorspannt.
Heute werden Brücken bereits mit einer zusätzlichen Schicht aus ultrahochfestem faserbewehrtem Beton (UHPFRC) verstärkt. Dieser Hochleistungsbeton wird direkt auf die Fahrbahnplatten aufgebracht, ist besonders dicht und widerstandsfähig gegen Wasser. Herkömmlicher Bewehrungsstahl wird darin eingebettet, um die Tragfähigkeit zu erhöhen.
Ein Empa-Team um Forscherin Angela Sequeira Lemos und Christoph Czaderski aus der Abteilung «Structural Engineering» ging nun einen Schritt weiter: Sie ersetzen die herkömmliche Stahlbewehrung durch Formgedächtnisstahl auf Eisenbasis (Fe-SMA) – ein «intelligentes» Material, das sich an seine ursprüngliche Form erinnern kann. Nach dem Einbau werden die Stäbe auf etwa 200 Grad Celsius erhitzt. Da sie sich zusammenziehen wollen, aber durch den Beton zurückgehalten werden, entsteht eine innere Spannung. Diese inneren Kräfte können Risse schliessen, deformierte Elemente anheben und die Lebensdauer einer Brücke verlängern – ganz ohne aufwendige Spannvorrichtungen. «Das Schöne an diesem Verstärkungssystem ist seine Einfachheit», sagt Sequeira Lemos. «Man verankert die Stäbe, erwärmt sie – und sie erledigen den Rest von selbst.» (....)