Das zwanzigste Jahrhundert ist auf Stahlbeton gebaut. Die solide Konstruktion hat sich millionenfach bewährt. Inzwischen setzen Bauingenieure jedoch laufend feinere Methoden ein, um Betonbauten zu verstärken. Anstelle von armdicken Armierungen kommen immer öfter haarfeine Fasern zum Einsatz – sogar im Tunnelbau, wo besonders hohe Anforderungen gelten.
Safety first: Unter dem Eindruck einiger schwerer Unfälle erhöhten die Schweizer Behörden in den letzten Jahrzehnten die Sicherheitsstandards von Tunnels deutlich. Aufgrund solcher Anstrengungen erhielt Implenia den Auftrag, den Strassentunnel «Crapteig» zwischen Chur und San Bernardino mit einem neuen Sicherheitsstollen nachzurüsten.
Vortriebe im Gestein sind anspruchsvoll. Es ist äusserst wichtig, dass die Arbeiter den frisch in den Fels getriebenen Hohlraum rasch sichern. Bislang tun sie dies meistens mit Stahlmatten und Spritzbeton. Doch im rund zwei Kilometer langen Stollen in den Schweizer Alpen setzte Implenia erstmals ein innovatives Verfahren ein: Um die gewaltigen Kräfte des Bergs zu bändigen, benutzte das Unternehmen haarfeine Fasern aus Kunststoff.
Mitte 2022 waren die Arbeiten im Gebirge fristgerecht beendet. «Das neue Bauverfahren mit den Kunststoffasern bringt mehrere Vorteile», so die positive Bilanz von Heinz Berni. «Zunächst ist es dauerhafter, weil Kunststoff nicht korrodiert.» Darüber hinaus ist es auch sicherer, weil das Montieren von Bewehrungsmatten entfällt und das Personal daher weniger Steinschlag ausgesetzt ist. Aus diesen Gründen ist der Tunnelbauingenieur von Implenia überzeugt von der neuen Methode.
Einen bedeutenden Fortschritt für die Umwelt stellt zudem die Materialeinsparung dar. Denn die Fasern ersetzen schwere Armierungen aus Stahl, der in der Herstellung viel Energie verbraucht. Dank dem Faserbeton sparte Implenia zur Sicherung des Crapteig-Tunnels zwei Drittel der CO2-Emissionen ein, die bei der üblichen Bauweise entstanden wären.
Dieser Klimavorteil zeigt sich auch bei der Fertigung von Tunnelbausegementen. In Frankreich errichtete Implenia zur Belieferung der ausgedehnten Metro-Baustellen in Paris eigens eine Produktionshalle zur Vorfertigung von sogenannten Tübbingen. In der Produktion der passgenauen Betonelemente kommen statt armdicken Armierungen bloss feine Stahlfasern zur Anwendung.
Berechnungen zeigen, dass für die Produktion eines herkömmlichen Tübbings über hundert Kilogramm CO2-Emissionen anfallen. Bei einem faserverstärkten Bauteil sind es bloss rund 40 Kilogramm. So fein die Fasern auch sein mögen, für die Nachhaltigkeit von Bauwerken können sie also viel bewirken.
Je dünner desto stärker
Bereits in den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts entdeckten Materialwissenschafter, dass Werkstoffe in Form von Fasern in Faserrichtung eine vielfach grössere Festigkeit aufweisen als das gleiche Material in anderer Form. Erstaunlicherweise stellten sie auch fest, dass je dünner eine Faser, desto grösser ihre Festigkeit ist. Diese Erkenntnis findet mit neuen Technologien und einer Vielzahl von verwendeten Materialien auch in der Bauwirtschaft immer breitere Anwendung.
