Brückenkappen mit Carbonbewehrung Teil vorhaben VI.6-I: Überprüfung des Verbundverhaltens am Verbundkörper

Projektdauer: 2017 - 2018

Als maßgeblicher Bestandteil des Brückenoberbaus haben Brückenkappen eine Vielzahl von Funktionen und Anforderungen zu erfüllen. In erster Linie dienen sie als Schutz der tragenden Brückenkonstruktion vor chemischen, physikalischen und witterungsbedingten Einwirkungen. Daneben dienen Brückenkappen ferner auch der Befestigung passiver Schutzeinrichtungen und beherbergen Geh- und/ oder Radwege. Aufgrund der exponierten Lage und den damit einhergehenden besonders intensiven Beanspruchungen (Temperaturwechsel, Frost-Tau-Wechsel, Taumittelbeaufschlagung) gelten Brückenkappen als besonders schadensanfällig, wobei eine ausreichende Dauerhaftigkeit mit derzeitigen Mitteln nicht zielsicher erreichbar ist. Daher müssen Brückenkappen als „Verschleißteile“ innerhalb der Nutzungsdauer der Brücke bislang mehrfach erneuert werden. Das wesentliche Problem bei der Dimensionierung und konstruktiven Ausbildung der Brückenkappen besteht darin, einen ausreichenden Frost-Tau-mittelwiderstand des Betons mit einer effektiven Beschränkung der Rissbreiten der lange-streckten, fugenlosen Bauteile in Einklang zu bringen. Für Letzteres wird eine geringe Beton-festigkeit angestrebt, sodass sich infolge von Schwindverformungen primär fein verteilte Risse mit geringen Rissweiten ausbilden, die im Allgemeinen nicht dauerhaftigkeitsrelevant sind. Als direkte Folge der Begrenzung der Betonfestigkeit – und der dazu nötigen Anhebung des Wasserzementwertes – weisen Brückenkappen oftmals jedoch einen nicht ausreichenden Frost-Taumittelwiderstand auf. Durch die Verwendung einer im Vergleich zur klassischen Stahlbewehrung dünneren, engmaschigeren und korrosionsunempfindlichen Carbonbewehrung könnten die bisherigen Schwachstellen in Brückenkappen weitgehend entschärft und damit erheblich dauerhaftere Bauteile hergestellt werden. Damit der Einsatz von Carbonbewehrung anstelle von Stahlbewehrung aber gelingen kann, müssen als erstes Teilziel zunächst die nötige Verankerungslänge der Carbonfasergewebe ermittelt und der Verbund der Carbonfasern mit dem modifizierten Kappenbeton optimiert werden. Darüber hinaus ist zu überprüfen, ob bzw. inwieweit der Verbund zwischen Bewehrung und Beton unter den typischen Frost-Taumitteleinwirkungen und den speziellen Randbedingungen in einer gerissenen Brückenkappe beeinträchtigt wird. Auf Grundlage dieser Parameter besteht das zweite Teilziel darin, die Carbonbewehrung optimal auf den geplanten Anwendungsfall einzustellen. Dies beinhaltet insbesondere die praktische Überprüfung der rechnerisch auf Grundlage von Ausziehversuchen ermittelten Verankerungslänge am Verbund- und am Dehnkörper. Durch Anwendung bestehender Modelle soll ferner die Genauigkeit der durch Schlussbericht 03ZZ0376A Seite 2 das jeweilige Modell generierten Prognose zur Ausbildung von Rissen (Rissabstand und Riss-breite) überprüft werden.