Basalt statt Stahl: Nachhaltige Instandsetzung von Betonfassaden

Im Projekt FASALT – «Instandsetzung vorgehängter Sichtbetonfassaden durch dünnwandige Fassadenergänzungen aus basaltbewehrtem Beton» – hat das Team um die Professoren Andrea Kustermann, Christoph Dauberschmidt und Christian Schuler von der Fakultät für Bauinge-nieurwesen der Hochschule München die Materialeigenschaften des neuen Baustoffs erforscht, optimiert und für die Eignung von Fassaden geprüft. Heraus-gekommen ist ein Instandsetzungs-konzept für geschädigte vorgehängte Stahlbetonfassaden und tragende Betonelemente, wie man sie beispiels-weise von Brüstungen kennt. Die neuen, aus Basalt bestehenden Verstärkungs-elemente im Beton – in der Fachsprache Bewehrung genannt – haben mehrere Vorteile: Sie sind leicht, verfügen über eine hohe Zugfestigkeit, rosten nicht und kosten nicht viel, weil das Ausgangs-material – der Basalt, ein vulkanisches Gestein – reichlich vorhanden ist.

Ergänzung statt Abriss

Kustermann erläutert: «Bei einer Sanierung von herkömmlichen Betonfas-saden müssen die von der Schädigung betroffenen Elemente häufig komplett entfernt und durch neue ersetzt werden. Das ist aufwendig und sehr teuer.» In einem Grossversuch in der Hochschule München wies das Team jetzt nach, dass vorgehängte Betonfassadenelemente mit Basaltstabbewehrung alle Ansprüche an Tragfähigkeit, Haltbarkeit und Ästhetik erfüllen können, die für eine Instand-setzung notwendig sind. Zur Erprobung testeten die Forscher das Instandset-zungskonzept mit Basaltbewehrung an einem bestehenden Fassadenelement. Nach Einbau der neuen Bewehrung wurde durch Aufbringen eines hochalka-lischen Spritzmörtels der Altbeton «realkalisiert», um den Stahl wieder vor Korrosion zu schützen. Zur Bearbeitung der Sichtbeton-Oberflächen entwickelte und testete das Team neue, mit Basalt-fasern verstärkte Mörtelrezepturen. Begleitend zu allen empirischen Unter-suchungen wurde die Konstruktion mithilfe numerischer Simulation nachge-rechnet und die Tragfähigkeit der Konstruktion nachgewiesen. Auch in der Praxis gibt es bereits erfolgreiche Anwendungsbeispiele, vor allem in Bereichen, in denen eine hohe Chlorid-Exposition durch Streusalz vorliegt, z.B. auf Brücken an viel befahrenen Strassen oder im Tunnel an der A96 bei Gräfelfing bei München.

Alternative zu Stahlbewehrung

Die in Tests nachgewiesene Zugfestigkeit ermöglicht eine hohe Tragfähigkeit bei der Instandsetzung und auch beim Neubau. Schon jetzt wird die neue Materialkombination mittels Basalt-bewehrung und einer dünnen Spritz-betonschicht in der Praxis erprobt, z.B. bei der Instandsetzung einer Brücke in Dresden. Eine weitere Anwendung könnten Schwellen an Bahntrassen mit Basaltbewehrung sein, die gerade auf ihre Eignung untersucht werden. Auch hier erweisen sich die hohe Trag-und Zugfestigkeit sowie die Langlebigkeit als Vorteile.

Machbarkeit erwiesen

Die Machbarkeit für den Einsatz der Fassadenergänzungen aus basaltbewehr-tem Beton wurde in umfangreichen Tests erwiesen. Im nächsten Schritt gilt es den Verbund zwischen Basaltbewehrung und Betonmatrix auch von der betontech-nischen Seite her zu optimieren. Die Forscher sind zuversichtlich, dass das Konzept bis hin zu einer marktreifen Lösung weiterentwickelt werden kann und überall dort zum Einsatz kommt, wo Langlebigkeit gefragt ist und die bisheri-gen Konstruktionen aus Stahl und Beton an ihre Grenzen stossen.

Das Projekt wurde von der Fakultät für Bauingenieurwesen an der Hochschule München durchgeführt und im Rahmen des Programms «Forschung an Fach-hochschulen» vom deutschen Bundes-ministerium für Bildung und Forschung gefördert. ■