P 1200 – Innovationen zum optimalen Einsatz des wetterfesten Baustahls im Stahl- und Verbundbrückenbau

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ISBN: 978-3-96780-006-7 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1200 – Innovationen zum optimalen Einsatz des wetterfesten Baustahls im Stahl- und Verbundbrückenbau

Wetterfester Baustahl zeichnet sich im Vergleich zu unlegiertem Baustahl durch eine wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeit aus. Auf der Oberfläche des ungeschützten wetterfesten Baustahls bildet sich infolge natürlicher Korrosionsvorgänge eine fest haftende, dichte Deckschicht aus, die die weitere Korrosion verlangsamt. Durch die verlangsamte Korrosionsreaktion des wetterfesten Baustahls ist der Einsatz unter natürlichen Korrosionsbedingungen auch ohne ein zusätzliches Korrosionsschutzsystem möglich und zulässig. Da in Deutschland viele Stahl- und Verbundbrücken alters- und bauartbedingte Schäden aufweisen, ist großer Bedarf an langlebigen und wartungsarmen Ersatzneubauten vorhanden. Aufgrund seines natürlich entstehenden, wartungsfreien Korrosionsschutzes kann dies der korrosionsträge wetterfeste Baustahl als Konstruktionswerkstoff im Brückenbau leisten. Trotz geringfügig höherer Materialkosten und erforderlicher Wanddickenzuschläge bietet der wetterfeste Baustahl eine wirtschaftliche und nachhaltige Alternative. Die wirtschaftlichen Vorteile des wetterfesten Baustahls gegenüber dem unlegierten Baustahl liegen im Entfallen der Kosten und aller Folgekosten für die Erstbeschichtung und standardmäßige, mehrmalige Erneuerung eines üblichen organischen Korrosionsschutzsystems, sowie einer damit verbundenen geringeren Umweltbelastung.
Die Bildung der kompakten fest haftenden Deckschicht, die für das deutlich verlangsamte Korrosionsverhalten des wetterfesten Baustahls verantwortlich ist, wird durch Schwefeldioxid bei der natürlichen Korrosionsreaktion beeinflusst. Durch den industriellen Strukturwandel ist die Schwefeldioxidkonzentration in der heutigen Atmosphäre in Deutschland sehr gering, was die Ausbildung einer korrosionshemmenden oxidischen Deckschicht unter natürlicher atmosphärischer Bewitterung verändert hat. Die Untersuchungen zeigten, dass sich in der veränderten schwefeldioxidarmen Atmosphäre immer noch kompakte und unauffällige Oxidschichten auf wetterfestem Stahl bilden, die konstruktiv keine Veränderungen beim Bau mit wetterfestem Baustahl nötig machen.
Die im Rahmen von Brückenprüfungen notwendige visuelle Detektion selten vorkommender Ermüdungsrisse ist für den wetterfesten Baustahl wegen der dichten und fest haftenden oxidischen Deckschicht schwierig bis unmöglich, da die korrosionshemmende Deckschicht wegen ihrer Korrosionsschutzeigenschaft nicht von der Bauteiloberfläche entfernt werden sollte. Im diesem Forschungsprojekt wurden daher ein Verfahren zur geometrieunabhängigen, berührungslosen Detektion von Rissen für Brücken aus wetterfestem Stahl entwickelt und an realen Brückenbauwerken verifiziert.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass dieses Verfahren praxistauglich ist und an Stahlkonstruktionen ohne Beschichtung, wie beim unbeschichteten wetterfesten Baustahl, aber auch bei einer oberflächlichen Deckschicht erfolgreich angewendet werden kann. Dabei können auf ebenen Oberflächen Risse und Kratzer bereits ab einer Tiefe von 0,3 mm erkannt werden.

Veröffentlichung:
Januar 2021

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. D. Ungermann, P. Hatke M.Sc., Prof. Dr.-Ing. habil. F. Walther, Dr.-Ing. M. Knyazeva, Dr.-Ing. S. Friedrich, Dipl.-Ing. (FH), SFI P. Lebelt