Christian Große, Professor an der Technischen Universität München. Ginge es nach ihm, wären Abriss und Neubau vieler Betonkonstruktionen in Zukunft überflüssig

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Es ist nur eines von vielen Beispielen. Auf der wichtigsten Verbindungsstrecke von München aus Richtung Schweiz ging in diesem Frühjahr auf Monate nichts mehr. Tägliche Staus auf viele Kilometer, genervte Autofahrer, eine gesperrte Autobahnanschlussstelle. Der Grund: eine marode Autobahnbrücke.

Das Bauwerk bei Gräfelfing über die Autobahn A 96 zwischen München und Lindau, auf der täglich knapp 100.000 Autos unterwegs sind, musste ersetzt werden. Nach nur 40 Jahren war die Brücke so kaputt, dass eine Sanierung laut Autobahndirektion unwirtschaftlich gewesen wäre.

Marode Leverkusener Rheinbrücke wird gesperrt Vollsperrung: Die marode Leverkusener Rheinbrücke bekommt eine Auszeit verdonnert. Bis zu 40 Zentimeter lange Risse müssen repariert werden. Ein Desaster für täglich 120.000 Autofahrer. Quelle: Die Welt

Ginge es nach dem Münchner Professor Christian Große von der Technischen Universität München, wären Abriss und Neubau vieler Betonkonstruktionen in Zukunft überflüssig. Der Materialforscher und sein Team testen Beton, der sich selbst heilt. Noch stehen die Forscher am Beginn ihres Projektes, doch die ersten Ergebnisse sind viel versprechend.

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Die Methode der Münchner könnte viel Geld einsparen helfen. Mehr als 264 Milliarden Euro etwa sollen in den kommenden 15 Jahren bundesweit in den Ausbau der Verkehrswege fließen. Tatsächlich sicher sind im Rahmen des Bundesverkehrswegeplans 2030 die Haushaltsmittel für rund 125 Milliarden Euro. Das kosten die Projekte, die schon angefangen wurden oder in die oberste Kategorie des „vordringlichen Bedarfs“ eingeordnet sind. Knapp 18,5 Milliarden Euro davon sollen in bayerische Projekte fließen.

Bei vielen dieser Maßnahmen handelt es sich um nötige Sanierungsarbeiten, denn bei den meisten Straßenprojekten kam und kommt Beton zum Einsatz. Aber der hält nicht ewig, wie zerbröselnde Straßen und marode Brücken zeigen. Und auch die Tatsache, dass immer mehr Verkehr über bayerische Straßen rollt, trägt nicht dazu bei, dass die Bauwerke länger halten.

In drei Wochen ist der Riss im Beton wieder dicht

TU-Forscher Große setzt bei seiner Methode auf Bakterien. Diese werden in Sporenform dem Beton beigemischt. Wenn der Beton nach einer gewissen Zeit, je nach Belastung, Beanspruchung und Temperaturschwankungen, Risse bekommt und Feuchtigkeit eindringt, erwachen die Bakterien zum Leben und produzieren Calciumcarbonat, den Grundbestandteil von Beton und verschließen so die Risse wieder.

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„Dass diese Lebewesen in so einem stark alkalischen Milieu wie Beton überleben können, fasziniert mich immer wieder“, sagt Materialforscher Große. Und sie überleben sogar recht lange: mindestens 100 Jahre, viel länger als die meisten Beton-Bauwerke bislang halten. Rund drei Wochen brauchen die Heilbakterien, um einen durchschnittlichen Riss wieder zu verschließen.

Eigentlich sind Brücken auf eine Gesamtlebensdauer von 70 Jahren ausgelegt. Viele werden jedoch schon viel früher zu Sanierungsfällen Quelle: pa/dpa

Bislang werden Risse im Beton aufwendig in Handarbeit mit Mörtel verfüllt. Das dauert und kostet viel Geld. Häufig aber ist das Bauwerk bereits so angegriffen, dass eine Sanierung teurer käme als ein Neubau.

Die Autobahnbrücke der A93 am Inntaldreieck ist so ein Beispiel. Korrosionsschäden, Betonabplatzungen, korrodierte Bewehrungen und Hohlstellen: Die nötige Generalsinstandsetzung lohnt nicht. Zudem gehört sie mit 57 Jahren zu den ältesten unter den Brücken und hat statistisch gesehen ohnehin nur noch eine Restlebensdauer von 15 Jahren.

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Heilungskräfte aktivieren, Erholungsprozess fördern, Lebenserwartung steigern – wenn Materialforscher Große von seinem Heil-Beton spricht, dann ist der Gedanke an toten Stein weit weg. Trotz aller Begeisterung für die bakteriellen Überlebenskünstler ist es Große wichtig, unangenehme Nebenwirkungen auszuschließen. „Das klären wir so sicher ab wie möglich, damit wir da nicht in Probleme reinrennen.“ Er spricht denn auch lieber von biomodifiziertem Beton als von Bakterien.

Immer häufiger müssen Brücken komplett ersetzt werden

Auf den Bio-Beton wartet jede Menge Nahrung. 1900 Brücken gibt es allein im Gebiet der Autobahndirektion Süd. Viele davon müssen in der nächsten Zeit saniert oder ganz erneuert werden. Ob und wann die Heilbakterien ihren Weg in den Beton finden, steht allerdings noch in den Sternen. Den Praktikern kommt es nämlich vor allem auf Robustheit an.

„Wir müssen schnell und pragmatisch arbeiten, möglichst ohne Verkehrsbehinderungen“, sagt Josef Seebacher von der Autobahndirektion Südbayern. Zudem ändern sich die Anforderungen. Vor 50 Jahren rechnete niemand mit Giga-Linern, steigenden Achslasten und der rasanten Entwicklung des Verkehrsaufkommens.

Die Tragreserven älterer Brücken sind aufgebraucht

Die teuersten Teile im Straßenbau sind Brücken und Tunnel. Immer häufiger müssen Brücken vollständig ersetzt werden. Wie die fünf Brücken über die A95 zwischen München und Starnberg. Auch die 70 Brücken auf der A92 zwischen München und Dingolfing stehen auf dem Prüfstand und müssen möglicherweise komplett erneuert werden.

Das liegt daran, dass Richtlinien verschärft wurden und gerade bei vielen älteren Brücken die Tragreserven aufgebraucht sind. In und um München kommt noch ein besonderer Faktor dazu. Im Zuge der Olympischen Spiele in der Landeshauptstadt 1972 wurde viel gebaut. Dabei wurde ein Armierungsstahl in den Beton eingefügt, der zwar extrem zugfest war, aber den Nachteil hatte, schneller zu brechen. Das rächt sich nun, viele Beton-Bauten aus den 60er- und 70er-Jahren werden auf einen Schlag zu Sanierungsfällen, so wie das Bauwerk bei Gräfelfing.

Baustelle einer Brücke über die Autobahn A94 bei Feldkirchen in Bayern. 1900 Brücken gibt es allein im Gebiet der Autobahndirektion Süd. Viele davon müssen in der nächsten Zeit san ... iert oder ganz erneuert werden Quelle: pa/Sven Simon

Eigentlich sind Brücken auf eine Gesamtlebensdauer von mindestens 70 Jahren ausgelegt. Das Problem ist allerdings die Gewährleistung. Von den Unternehmen, die die Brücken gebaut haben, existieren viele gar nicht mehr, wenn Probleme auftauchen. „Wir müssen mehr in der Vorsorge tun, bevor wir bauen“, mahnt deshalb Materialforscher Große. Nachträgliches Herumdoktern sei auch am Bau kostenintensiv. Dreimal teurer als der ursprüngliche Bau kann die Instandsetzung eines Brückenpfeilers aus Beton werden, so die Berechnung von Fachleuten. Hier sieht Professor Große Chancen für seinen mit Bakterien versetzten Heilbeton.

Doch nicht nur Bakterien im Beton sind eine Möglichkeit. Daneben bietet die Forschung noch weitere Verfahren an, die Beton sanieren können. Beispielsweise Hydrogele, die ähnlich wie Windeln Wasser aufsaugen und aufquellen. Oder Epoxidharze in Mikrokapseln, die zerplatzen, wenn unter der Verkehrslast Risse entstehen. Die Harze verkleben die Schäden dann von innen.

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Möglich wäre auch eine Kombination der drei Verfahren. Bakterien und Gele verschließen Risse, die teureren Kapseln kleben Lücken wieder zusammen, sodass wieder Last darauf gegeben werden kann. „Das wäre dann kein kurzfristiges Provisorium mehr“, ist Materialforscher Große überzeugt.

Bislang ist Bio-Beton noch zu teuer für den konventionellen Einsatz, räumt TU-Forscher Große ein. Er und sein Team lassen sich davon nicht entmutigen. Viel darf Große nicht sagen, aber das verrät er: Man sei schon in Gesprächen mit der Industrie und die Technologien werden demnächst an realen Bauteilen auf der Straße getestet.