Ingenieurbau

Die häufigste Bauweise ist die Spannbetonbauweise. Dabei wird Beton in Kombination mit Stahl eingesetzt, wodurch sich eine hohe Druck- und Zugfestigkeit erreichen lässt. Zudem erlaubt diese Art zu bauen schlanke und materialsparende Konstruktionen.

Ebenso wichtig wie das Material ist die Methodik. Welche Bauweise zum Zug kommt, richtet sich nach den äußeren Bedingungen, etwa der Geländebeschaffenheit, der Brückenlänge und der Spannweite.

• Kleine Brücken mit geringer Spannweite und niedrigen Höhen werden häufig mit Traggerüsten ausgeführt.
• Mittlere Mehrfeldbrücken ab circa acht Feldern und einer Spannweite bis etwa 60 m werden häufig im Taktschiebeverfahren gebaut.
• Brücken mit großen Spannweiten, die über weite Täler, Flüsse oder Meeresarme führen, werden häufig im Freivorbau erstellt.

Beton altert aufgrund von Belastungen, vor allem aber durch die schleichende Korrosion der Bewehrung sowie durch physikalische und chemische Zersetzungsprozesse. Je nach Bauteil ist der Beton unterschiedlichen Umweltbelastungen ausgesetzt, die in Expositionsklassen eingeteilt werden. Diese Klassen definieren die Anforderungen an den Beton und die Betondeckung, woraus sich die jeweiligen Betonzusammensetzungen ableiten.

Brückenträger bilden das Rückgrat vieler Brücken, insbesondere bei Balkenbrücken. Dabei übertragen sie die Lasten der Fahrbahn auf Pfeiler und Widerlager. Entsprechend hohe Anforderungen werden an die Materialien gestellt. Erforderlich sind hochfeste Betone oder sogar ultrahochfeste Betone.

Hochfeste Betone sind Leichtbetone mit einer Druckfestigkeitsklasse höher als C50/60 oder LC50/55. Dabei steigt die Druckfestigkeit des Betons mit der Festigkeit des Zementsteins und der Gesteinskörnung. Durch optimierte Zusammensetzungen lassen sich Zementsteinfestigkeiten erreichen, die sogar die Festigkeit von Basalt, Quarzit und Granit übertreffen. 

Bei ultrahochfesten Betonen (UHFB) handelt es sich um Betone > C100/115. Damit lassen sich Druckfestigkeiten bis zu 800 N/mm² erreichen, im Bereich von Transportbeton bis 200 N/mm². Durch die Zugabe von Fasern ist auch die Herstellung von UHFB mit duktilem Verhalten möglich.

Als Brückenkappen werden die seitlichen Aufbauten am Rand einer Brücke bezeichnet. Unter anderem schützen sie den Rand des Brückenüberbaus vor Frost-Tausalz-Angriffen und fungieren als Rad- und Gehweg. 

Vorteilhaft für deren Bau sind vergleichsweise leichte Betone, die gut zu verarbeiten sind und obendrein die nichttragenden Bauteile schützen. Mit Aircrete®, einem speziellen Luftporenbeton, bietet Heidelberg Materials den idealen Baustoff an.

Die Widerlager bilden den Übergang zwischen der Brückenkonstruktion und dem Erddamm. Als tragendes Endbauwerk einer Brücke leiten sie vertikale und horizontale Lasten in den Baugrund ab. 

Der Beton von Heidelberg Materials in Kombination mit der nötigen Bewehrung (Stahlbauweise) bringt die geforderten Eigenschaften mit: 

• Hohe Druckfestigkeit
• Dauerhaftigkeit gegenüber Erd- und Umwelteinflüssen
• Aufnahme von Zugkräften und sichere Ableitung der Lasten in den Baugrund

Die Gründung sorgt für eine lange Lebensdauer, in dem sie die bei einer Brücke wirkenden statischen und dynamischen Kräfte sicher ableitet. 

Im Rahmen von Baugrund- und Gründungsgutachten wird ermittelt, welche Gründung passend ist. Man unterscheidet

• Flachgründungen: Die Brücke steht auf einem Fundament mit geringer Tiefe.
• Pfahlgründungen: Belastungen werden über Betonpfähle ins Erdreich geleitet.
• Senkkastengründung: Nach der Versenkung wird der Kasten mit Beton aufgefüllt.

Beton als Baustoff ist ideal, weil er lastverteilend, tragfähig, dauerhaft und verformungsstabil ist. Welcher Betontyp eingesetzt wird – Stahlbeton, Unterwasserbeton, Bohrpfahlbeton oder sulfatbeständiger Beton – hängt vom Baugrund und der Belastung ab. 

Stützen und Pfeiler dienen als Lastträger und gleichen Verformungen aus. Dafür ist der Einsatz besonders hochfester Betone üblich – besonders wenn höhere Belastungen zu erwarten sind oder die Bauteile insgesamt schlanker sind. 

Spritzbeton ist ein Hochleistungsbeton, der in Transportbetonwerken hergestellt wird. Seine Rezeptur basiert auf reaktiven Spritzbetonzementen der Festigkeitsklassen 42,5 oder 52,5. Mithilfe hochwertiger Fließmittel lässt sich der Spritzbeton auf gute Verarbeitbarkeit und Pumpbarkeit einstellen. Durch Zugabe von Fließmitteln und speziellen verzögernden Zusätzen ist Spritzbeton sogar über mehrere Stunden verarbeitbar.  

Zum flächigen Auftragen auf die Wand dient eine Spritzmaschine. An der Spritzdüse werden alkalifreie Erstarrungsbeschleuniger zudosiert, wobei das Verhältnis von Spritzbeton und Erstarrungsbeschleuniger gut abgestimmt sein muss. Nur so lassen sich ein geringer Rückprall, eine gute Frühfestigkeit und hohe Endfestigkeit des Betons erreichen. 

Um den komplizierten und zeitintensiven Einbau der Bewehrung zu umgehen, bietet die Heidelberg Materials Beton den Stahlfaserbeton Steelcrete® an.  

Der Innenschalenbeton für die finale Tunnelsicherung, der den Regelbetrieb erst ermöglicht, wird in Transportbetonwerken gemischt, angeliefert und mithilfe von Pumpen in die vorbereitete Schalung eingebracht. Wie beim Spritzbeton ist eine gute Verarbeit- und Pumpbarkeit des Betons wichtig. Wasserabsonderungen und eine Entmischung sind unbedingt zu vermeiden.

Um die Oberflächenqualität sicherzustellen – diese entspricht Sichtbetonqualität – und um Rissbildung zu vermeiden, hat Heidelberg Materials Zemente mit niedriger oder begrenzter Hydrationswärmeentwicklung im Portfolio. Auch spezielle SR-Zemente, die bei sulfathaltigem Baugrund erforderlich sind. Kurzum: Heidelberg Materials liefert die Materialien, sorgt mit seinen akkreditierten Prüfstellen für die erforderliche Qualität und stellt auch die Betonpumpen zur Verfügung. 

Tübbinge sind vorgefertigte Betonsegmente zur Auskleidung und Sicherung der Tunnelaußenschale beim Vortrieb mit Tunnelbohrmaschinen. Auf der Maschine werden die Tübbinge zu einem geschlossenen Ring montiert. Hierzu werden die Segmente mit Dichtungen und Bolzen verbunden und der Spalt zwischen Tübbingring und Felswand mit Mörtel gefüllt. Nach dem Aushärten entsteht auf diese Weise ein fester Verbund zwischen Tübbingen und Fels. Die Tübbinge werden mit hoher Präzision in Fertigteilwerken oder Feldfabriken hergestellt. Hierfür werden Zemente verwendet, die sehr schnell hohe Anfangsfestigkeiten erreichen.

Fahrbahnbelage in Straßentunnel werden in der Regel aus Beton gefertigt. Betondecken sind hell, griffig und im Brandfall sicherer als etwa Asphalt, da sich kein zusätzlicher Rauch bildet. Eingebaut wird der Belag mithilfe eines Gleitschalungsfertigers. Zur Betonherstellung dienen Fahrbahndeckenzemente gemäß TL Beton-StB.