Premiere
Carbonbeton für die Sanierung der Carolabrücke in Dresden eingesetzt
Die Carolabrücke wurde 1971 in der ehemaligen DDR errichtet. Sie ist insgesamt 32 m breit und besteht aus drei getrennten Brückenzügen. Auf ihr verlaufen vier Fahrspuren der Bundesstraße 170, zwei Straßenbahngleise und zwei Fuß- und Radwege. 2018 ermittelte die Stadtverwaltung, dass täglich rund 38.000 Fahrzeuge und 4600 Fahrräder über die Brücke fahren. Dies veranschaulicht, wie wichtig sie für Dresden ist. Der Überbau wurde 1996 letztmalig saniert. Eine Vielzahl von Vorschäden, resultierend aus der mangelhaften Unterhaltung zu DDR-Zeiten. Zusätzlich führte der übliche Verschleiß dazu, dass die gesamte Brücke grundlegend instandgesetzt werden muss. Die Instandsetzung soll in drei Bauabschnitten geschehen. Begonnen wurde mit dem Brückenzug A, der den schlechtesten Erhaltungszustand aufwies. Um den geänderten Vorschriften und dem erhöhten Radverkehrsaufkommen Rechnung zu tragen, war das Ziel in diesem Zusammenhang, den Geh- und Radweg auf der Oberstromseite von 3,6 auf 4,25 m zu verbreitern.
Der Auftrag ging an die Firma Hentschke Bau mit Stammsitz in Bautzen. Das Unternehmen hat in den vergangenen Jahren bewiesen, dass es im Betonbau immer wieder neue Verfahren und innovative Produkte einsetzt und dabei bemerkenswerte Objekte schafft. Bei der Carolabrücke gehörte es zu den Aufgaben des Bauunternehmens, den Fahrbahnbelag einschließlich der Brückenabdichtung zu erneuern, schadhafte Stellen am Spannbetontragwerk instand zu setzen, die Fahrbahnübergangskonstruktionen auszutauschen und die Brückenentwässerung funktionsfähig zu machen. Besonderes Augenmerk lag jedoch auf der neuen, deutlich verbreiterten Brückenkappe auf der Oberstromseite. Bei ihnen handelt es sich üblicherweise um nicht tragende Elemente, die auf dem tragenden Brückenquerschnitt aufliegen. Sie schützen die tragende Brückenkonstruktion an den Bauwerksrändern und dienen beispielsweise als Fahrrad- und Fußweg. Auf ihnen werden meist die Brückengeländer und die Beleuchtung montiert.
Bei dem Dresdner Ingenieurbau waren die Brückenkappen besonders in Mitleidenschaft gezogen, da sie bei der letzten Brückensanierung nicht mit erneuert worden waren. Sie wurden ausgetauscht und durch breitere ersetzt. Durch die Verbreiterung kragt die neue Kappe stark aus und wird selbst zur tragenden Konstruktion. Die Herstellung auf einem üblichen Schalgerüst war aufgrund der Lage über der Elbe und der relativ großen neu herzustellenden Auskragung nicht möglich. Als Lösung sah die Planung daher eine Halbfertigteillösung vor. Die Unstetigkeiten im Kappenquerschnitt, die auf den vielen Stoßfugen der Fertigteile basieren, stellten ein hohes Risiko bezüglich der Rissbildung in der fertigen Kappe dar. Dies könnte zur Reduzierung der Dauerhaftigkeit führen. Um dem entgegen zu wirken, wurde oberflächennah eine zusätzliche Nichteisenbewehrung angeordnet.
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Da es sich hier um einen ersten Großversuch handelt, wurden zwei verschiedene Materialien, Carbon- und Basaltbewehrungen, eingebaut. Hierbei soll geprüft werden, wie gut sich die Materialien verarbeiten lassen und wie sie sich langfristig verhalten. Um einen objektiven Vergleich zu ermöglichen, bestand der Auftraggeber auf der Verarbeitung eines üblichen Kappenbetons. Versuche, die die TU-Dresden an Probekörpern durchführte, haben gezeigt, dass im Vergleich zu konventionell bewehrten Bauteilen die Rissweite etwa halbiert werden kann. Dadurch verringert sich das Korrosionsrisiko und die Lebensdauer des Bauteils wird verlängert. Im Folgenden werden speziell die Erfahrungen mit der Carbonbewehrung vertieft.
Dieser relativ neue Baustoff bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Der wichtigste: Er korrodiert nicht. Um die Armierung bei einer herkömmlichen Stahlbetonkonstruktion vor dem Rosten zu schützen, ist es erforderlich, sie mit einer mindestens 5 cm dicken Betonschicht zu überdecken. Dies ist bei Carbon nicht nötig. Hier dient der Beton lediglich dazu, die Bewehrung mit dem restlichen Bauwerk kraftschlüssig zu verbinden. Dadurch kann die Betonmenge reduziert werden. Das bedeutet, es sind leichtere und schlankere Bauteile möglich. Infolgedessen werden unter anderem weniger Zuschlag, Zement und Wasser verwendet, was nicht nur die Baukosten reduziert, sondern sich auch positiv auf die Umwelt auswirkt. Zudem hat die Carbonbewehrung selbst ein wesentlich geringeres Gewicht als eine Bewehrung aus Stahl. Das erleichtert ihren Einsatz enorm. Und auch langfristig gesehen ist das Bauen mit Carbonbeton ein echter Gewinn. Da die Bewehrung nicht korrodiert, sind Gebäude oder Bauteile aus diesem Material äußerst wartungsarm. Zusammengefasst bedeutet dies: Die Verantwortlichen hatten zahlreiche gute Gründe, den innovativen Baustoff für die Sanierung der Dresdner Brücke einzusetzen. Einer davon war, die Rissbreiten im Beton deutlich zu verringern.
Risse im Stahlbeton sind normal. Bei auf Zug oder Biegung belasteten Stahlbetonbauteilen gehören sie sogar zum Prinzip der Lastabtragung. Doch zu viele und zu große Risse beeinträchtigen Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit der Betonelemente. Damit dies vermieden wird, sahen die Verantwortlichen vor, dünne Carbonbetonmatten in die obere Betonschicht einzuarbeiten. Um herauszufinden, welches Produkt sich am besten für diese Aufgabe eignet, führten sie mit mehreren Carbonbewehrungen Vorversuche im Maßstab 1:1 durch. Hier wurde untersucht, wie gut sich das jeweilige System einbauen lässt, wie viel Zeit dafür erforderlich ist, ob die Baustellenmannschaft besonders geschult werden muss und vieles mehr. Dabei schnitt die Bewehrungsmatte solidian REMAT besonders gut ab. Sie besteht aus einzelnen Carbonstäben, die mittels spritzgegossener Verbindungspunkte zu einem Gitter verknüpft werden. Da sie zahlreichen Chemikalien, Salzwasser und anderen Angriffen standhält, ist sie prädestiniert für den Einsatz im Brückenbau. Sie überzeugt überall dort, wo hohe Belastungen auftreten und Bauteile dauerhaft aggressiven Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Tausalzen ausgesetzt sind. Das bedeutet, sie ist für die Sanierung der Carolabrücke sehr gut geeignet. Der Hersteller bietet die solidian REMAT in einer Länge von 6 m und einer Breite von 2,3 m an. Die Standardmatten haben einen Stabdurchmesser von 4 bis 12 mm und einen Gitterabstand von 150 mm. Auf Wunsch fertigt solidian sie aber auch mit anderen Stabdurchmessern und Gitterabständen. Bei der Carolabrücke wurde sie mit einem Gitterabstand von 10 cm und ein Stabdurchmesser von 4 mm eingesetzt.
Bevor die neuen Brückenkappen montiert werden konnten, mussten die Mitarbeiter der Firma Hentschke Bau zunächst die alten vollständig rückbauen. Erst nach den erforderlichen Betonsanierungen und der Herstellung der neuen Abdichtungsebene war es möglich, die Fertigteile auf die äußeren Ränder der Brücke zu heben und die ergänzende Stahlbewehrung anzubringen. Auf dieser befestigten sie mithilfe von Abstandhaltern die Carbonbewehrung von solidian. Um die Rissbreite gering zu halten, sollte diese möglichst weit oben im Beton integriert werden. Ursprünglich war eine Betondeckung von lediglich 1 cm vorgesehen. Die Vorversuche ergaben, dass dies unter Berücksichtigung der erforderlichen Einbautoleranzen nicht realisierbar war. Daher einigte man sich auf eine planmäßige Betondeckung von nur 2 cm. Die Kappe auf der Oberstromseite ist bereits fertiggestellt, Geländer und Beleuchtung sind montiert.
Aktuell wird die Kappe auf der Unterstromseite erneuert. Verläuft alles nach Plan, soll dieser Brückenzug Mitte 2021 fertig sein und die Sanierung der beiden anderen Brückenzüge danach fortgesetzt werden. Dann wird diese wichtige Verkehrsader wieder vollständig für die Dresdner und Besucher zur Verfügung stehen.
