Düsseldorf (ABZ). – Beton ist einer der ältesten und aufgrund seiner Vielseitigkeit weltweit am meisten verwendeten Baustoffe. Laut Deutscher Gesellschaft für nachhaltiges Bauen (DGNB) entsteht rund ein Drittel aller Treibhausgasemissionen eines Gebäudes bei Herstellung und Errichtung. Der im Beton enthaltene Zement nimmt dabei herstellungsbedingt eine unrühmliche Rolle ein, erläutert der Warenzeichenverband Edelstahl Rostfrei (WZV).
Strenge Nachhaltigkeitsanforderungen gelten heute für Bauweise, Bauteile und Nutzungsdauer der eingesetzten Materialien. Diese Nachhaltigkeit ist nicht nur bei Neubauprojekten oberstes Gebot für Planung, Betrieb, Wartung und Recycling. Auch bei Bestandsbauten senken lange Nutzungsdauer, regelmäßige Wartung und erforderliche Reparaturen oder Sanierungen mit zukunftssicherer Aufrüstung der verbauten Einzelbestandteile die CO2-Bilanz. Großes Potenzial bietet hierfür eine Betonbewehrung. Überall dort, wo Stahl als Bewehrungsmaterial durch Chloridbelastung oder Karbonisieren des Betons an seine Grenzen kommt, spielen nichtrostende Stähle ihre Stärke aus.
Nichtrostende, bauaufsichtlich durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) zugelassene Stähle trotzen Feuchtigkeit, Kohlensäure und Chloriden. Erreicht wird dies durch Legierungsanteile, die auf die zu erwartenden Umweltbedingungen und den konkreten Einsatzzweck ausgelegt sind. Eine zusätzlich zum gewählten Legierungsgehalt gebeizte Oberfläche erhöht die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion zusätzlich. Nichtrostende hochlegierte Stähle enthalten mindestens 10,5 % Chrom und maximal 1,2 % Kohlenstoff. Bauaufsichtlich im Bereich Betonstahl zugelassen und empfohlen sind die ferritische Basissorte Sorte 1.4003 sowie die Sorten 1.4571, 1.4362, und 1.4482. Der austenitische nichtrostende Edelstahl 1.4571 ist auch nach dem Schweißen gegen interkristalline Korrosion beständig.
Die austenitische Sorte 1.4362 ist ein Lean-Duplex Stahl, der aufgrund seiner hohen Streckgrenzen dünnere Wandstärken erlaubt. Die Variante 1.4482 ist ein nichtrostender Lean-Duplex-Stahl mit austenitisch-ferritischem Gefüge. Duplex-Stähle kommen dort bevorzugt zum Einsatz, wo besondere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gefordert sind. Für entmagnetisierte Bauteile, beispielsweise bei Forschungszentren oder für MRT-Räume in Kliniken, stehen zudem ausgewählte Werkstoffgüten als nichtrostender Bewehrungsstahl zur Verfügung.
Anfänglicher Mehrpreis wird ausgeglichen
Zum Verbinden oder Flechten nichtrostender Bewehrungsstähle ist auch rostfreier Bindedraht erforderlich. Edelstahlbewehrungen sind durch die höheren Legierungsanteile teurer als üblicher Baustahl. Über die Lebensdauer betrachtet, wird der anfängliche Mehrpreis jedoch ausgeglichen, betont der WZV. Deshalb sind nichtrostende Bewehrungsstähle für Stahlbetonkonstruktionen, bei denen mit Korrosion aufgrund von Karbonisieren oder Chlorideintrag zu rechnen ist, die erste Wahl.
Besonders korrosionsgefährdete Konstruktionen sind Brücken, Tunnel, Parkhäuser sowie Bauwerke in maritimer Umgebung. Bei Brücken sind insbesondere Brückenkappen, Konsolenköpfe, Mittelpfeiler und Überbauten stark belastet. Am Autobahnkreuz München-Ost war deshalb bereits 40 Jahre nach Inbetriebnahme statt einer strukturellen Sanierung ein Ersatzneubau des Überbaus der Brückenkonstruktion notwendig. Neben einer optimierten Betonzusammensetzung erhielt der Lagersockel eine Bewehrung aus dem korrosionsbeständigen ferritischen Stahl 1.4003 mit einem Chromanteil von mehr als 12 %.
Tunnelkonstruktionen sind enormen Korrosionsangriffen ausgesetzt: Hauptgefährder sind chloridhaltige Taumittel, hohe Schwefeldioxidgehalte durch Autoabgase und Spannungsrisskorrosion durch dynamische Belastungen. Insbesondere Portale, Innenwände, Stützmauern, Decken und Notgehwege sind davon vielerorts betroffen. Einer der wichtigsten Korridore durch die Alpen ist beispielsweise der von 1970 bis 1980 erbaute Gotthard-Straßen-Tunnel.
Mehr als 750.000 Lkw und fünf Millionen Pkw durchfahren ihn jährlich. Auf ganzer Länge ist das Tunnelgewölbe beidseitig durch vorgestellte Beton-Wandplatten gegen Fahrzeugaufprall oder Schäden an der Tragstruktur im Brandfall geschützt. Im Portalbereich Süd, in Airolo im Kanton Tessin, war auf den ersten Kilometern der komplette Ersatz von 1018 stark beschädigten Wandplatten erforderlich. Neben einer verbesserten Betonqualität erhielten die vorgefertigten Betonplatten eine Bewehrung mit nichtrostendem Stahl der Werkstoffgüten 1.4362 und 1.4003. Die Betonüberdeckung auf der Fahrraumseite wurde zudem auf 3 cm erhöht und erhielt zusätzlich eine Oberflächenbeschichtung, da die gewählte Betondeckung trotz der aggressiven Umgebung relativ dünn dimensioniert werden musste.
Vor aggressiven Umgebungseinflüssen schützen
Der 1580 m lange Söderledstunnel in Stockholm wurde ab 1944 erbaut und ist für die skandinavische Metropole eine der wichtigsten Verkehrsverbindungen. Er durchquert die Insel von Norden nach Süden in je zwei Röhren mit je zwei Fahrspuren. Um die Wände der Weströhre künftig besser vor den aggressiven Umgebungseinflüssen zu schützen, erhielt er im Rahmen einer Komplettsanierung beidseitig auf ganzer Länge Anprallelemente mit einer Bewehrung aus Edelstahl der Güte 1.4362. Mehr als 700 dieser Betonfertigteile mit 1,7 m Höhe und 3,8 m Länge wurden zur strukturellen Verstärkung der Wände installiert. Nach nur 20 Jahren benötigte der Etterschlag-Eching-Tunnel auf der Auto-bahn 96 Lindau-München eine Instandsetzung und teilweise sogar eine Erneuerung der bestehenden Notgehwege. Ausgelöst durch hohe Chloridgehalte zeigten freigelegte Bewehrungsstähle bereits erhebliche Querschnittsverluste.
Für die Bewehrung der Notgehwände und Schlitzrinnen fiel die Wahl auf den korrosionsbeständigen ferritischen Stahl der Güte 1.4003. Betonbewehrungen aus anwendungsbezogen legiertem Edelstahl gewährleisten in aggressiven Umgebungen jahrzehntelangen Korrosionsschutz für kritische Komponenten, erklärt der Verband. Dabei ist eine kostengünstige Mischbewehrung ohne Risiko einer Kontaktkorrosion im gleichen Bauteil möglich: Chloridbelastete Bereiche werden durch nichtrostende Stähle in objektbezogener Legierung bewehrt, während in weniger kritischen Bereichen üblicher Betonstahl zum Einsatz kommt. Ein entsprechend intelligent erstellter Bewehrungsplan wirkt sich positiv auf die gesamten Baukosten und Baustoffmengen aus, ohne die Korrosionsbeständigkeit des Projektes zu beeinträchtigen. Nichtrostende Stähle erschließen durch ihre hohe Festigkeit und die dadurch gegebene Möglichkeit einer weniger dicken Betondeckung nahezu unbegrenzte Konstruktionsvielfalt.
Zugleich ermöglichen sie im Vergleich zu üblicher Stahlbewehrung erhebliche Kostensenkungen, wenn nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die gesamten Betriebskosten für Instandhaltung, Reparaturen, Erneuerung korrodierter Stähle oder Beschichtungssysteme während der angestrebten Lebensdauer eingerechnet werden. Durch das Zusammenspiel von Dauerhaftigkeit, geringerem Materialeinsatz und damit auch geringerem Transportvolumen leistet nichtrostende Betonbewehrung nicht zuletzt einen wichtigen Beitrag zu nachhaltigem Bauen, schließt der WZV.
