Kolloquium Forschung & Entwicklung für Zement und Beton 2014 Forschung "on Demand" beim längsten Tunnel der Welt

Wien (OTS) - "Veränderungen von Anforderungen erfolgen immer rasanter und immer öfter direkt auf der Baustelle", skizziert DI Dr. Johannes Steigenberger, Leiter Forschungsinstitut der Österreichischen Zementindustrie (VÖZfi), die Entwicklung am Bau. Mit 57 Kilometern ist der Schweizer Gotthard Basistunnel ein europäisches Rekordprojekt. Nach seiner Fertigstellung (geplant Sommer 2016) wird dieser der längste Eisenbahntunnel der Welt und eines der größten Umweltprojekte Europas sein. "Neue technische Fragestellungen führten dazu, dass vorgegebene Betonmischungen nicht eingesetzt werden konnten und während des Baus laufend neue Betonrezepturen entwickelt werden mussten", berichtete Keynotespeaker DI Peter Wellauer, Geschäftsführung Holcim Schweiz, über die Herausforderungen. Die Erforschung einer Sicherheitstechnologie, die Beton als "Knautschzone" fungieren lässt, und die einer neuen Betonsorte, die höchste chemische Angriffe abwehrt, waren weitere Highlights des Kolloquiums.

Infrastruktur und Beständigkeit des Baustoffs sowie angewandte Forschung am Beispiel gelungener Prototypen standen im Fokus des Kolloquiums Zement und Beton am 5. November. Wissenschaftler und Experten präsentierten neueste Erkenntnisse aus Theorie und Praxis vor rund 300 Führungskräften der Bauindustrie.

Technisches Neuland bei europäischem Rekordprojekt

Am 57 km langen Gotthard Basistunnel (entspricht etwa Strecke Wien-St. Pölten) sind unterschiedliche petrografische Verhältnisse anzutreffen. Da erprobte, zugelassene Betonsysteme allein nicht zu den gewünschten Ergebnissen führten, starteten Holcim Schweiz und Sika eine neue Entwicklungsoffensive "on Demand". Um die richtigen Betone und Spritzbetone herstellen zu können, wurden sowohl im Labor als auf der Baustelle neue Fließmittel und Mischungen erprobt und ausgewertet. "Für den Bau des Gotthard Tunnels müssen die Betone eine weiche Konsistenz, lange Verarbeitungszeit und eine schnelle Festigkeitsentwicklung vorweisen", präzisierte Peter Wellauer.

Unvergleichlicher logistischer Aufwand

Im feucht-warmen Klima im Berg mussten Transportdistanzen bis 30 Kilometer überwunden werden. Damit waren mehr als sechs Stunden zwischen Mischvorgang und Verarbeitung einzuplanen. Wiederverwendbarkeit des Ausbruchmaterials, gute Verarbeitbarkeit trotz überaus langer Offenzeit und hohe Umgebungstemperaturen bis zu 45 Grad Celsius stellten die Rahmenbedingungen für Betonproduktion und Logistik dar. Weiters die rasche Zunahme der Frühfestigkeit nach dem Betoneinbau, Resistenz gegen Sulfatangriff und eine 100-jährige Lebensdauer. "Im Gotthard Tunnel entsteht die erste Flachbahn der Alpen", erklärte Wellauer. Die gesamte Bahnstrecke ist eben und für Hochgeschwindigkeitszüge geeignet, da keine signifikanten Höhenunterschiede und engen Kurvenradien zu überwinden sein werden.

Betonfabrik im Berg

Strengste Prüfverfahren und Aufbereitungsversuche filterten aus den anfallenden 28 Mio. Tonnen Ausbruchmaterial neun Mio. Tonnen für die Herstellung von Beton und Spritzbeton. "Die gesamte Tunnelstrecke wurde in fünf Teilabschnitte unterteilt, in jedem Abschnitt wurden die Spritzbeton- und Betonrezepturen den Gesteinskörnungen und den örtlichen Gegebenheiten angepasst", berichtete Wellauer vom Baugeschehen im Tunnel. Um an den bis zu sieben Untertage-Baustellen gleichzeitig arbeiten zu können, wurden zwei fixe Betonfabriken mit insgesamt 12 Zement- und 12 Kiessilos an den Tunnelportalen Bodio und Faido errichtet. Ein Betoneinbauzug wurde entlang der Baustrecke mitgezogen, welcher durch gleistransportierte Fahrmischer bedient wurde. Die gesamte Planungs- und Bauzeit des Gotthard Tunnels beträgt mehr als 25 Jahre, verbaut werden rund vier Mio. Kubikmeter Beton.

Knautschzone für Beton - neue Sicherheitstechnologie

Im Falle einer Kollision verformen sich die Teile eines Fahrzeuges und absorbieren dadurch Energie. Der Begriff "Knautschzone" wurde zuerst in der Automobiltechnik bekannt, später bei Schienenfahrzeugen oder beim Flugzeugbau. Seit 2011 forscht die Cooperative Leichtbeton mit der Porr AG und weiteren Partnern der Bauindustrie und Wissenschaft an einer "Knautschzone aus Beton, dem Absorptionsbeton". "Damit weniger passiert, wenn etwas passiert", erklärte DI Thomas Schönbichler, Cooperative Leichtbeton. Im Crashfall nimmt der Beton beim Anprall die kinetische Energie (Bewegungsenergie) auf und verformt sich. Um die Verformungsfähigkeit zu erhöhen, wurden spezielle Leichtbeton-zusammensetzungen entwickelt. Eine Prüfvorrichtung ermittelte mit Anpralltests die dynamischen Parameter, um mit einem Simulationsprogramm die absorbierenden Wirkungen berechnen zu können. So werden maßgeschneiderte Produktentwicklungen möglich, zum Einsatz als Aufprallschutz bei Tunnelportalen, Leiteinrichtungen oder Pfeilern bei Brücken sowie Steinschlag- und Lawinengalerien. "Wir sind erst am Beginn der Entwicklung dieser völlig neuen Sicherheitstechnologie, es liegt noch viel Arbeit vor uns, bis Standards zur Umsetzung verfügbar sind, aber die Vorteile dieser Innovation liegen schon jetzt auf der Hand", so Schönbichler.

Saubere Bahn - eine der modernsten Waschanlagen Europas

Bis zu 40 Mal im Jahr muss ein Zug gewaschen werden. In einer Eisenbahn-Waschanlage, vergleichbar mit einer herkömmlichen PKW-Waschanlage - nur in größerer Dimension. Eine der modernsten Zugreinigungsanlagen Europas ging kürzlich in Graz in Betrieb, die nächste folgt 2015 in Wien/Matzleinsdorf. Unterbau und Fundamente sind aus Beton. Die Reinigungsmittel haben darauf enorme Auswirkungen. Im Winter wird weniger oft gewaschen, es kommen saure Mittel zur Grundwäsche zum Einsatz. Von Mai bis Oktober werden die Züge mind. einmal pro Woche gewaschen, mit neutralen oder basisch/alkalischen Mitteln. DI Dr. Helmut Steiner, ÖBB Infrastruktur: "Um der chemischen Beanspruchung gerecht zu werden, wurde für die Gleistragplatten eine neue, spezielle Zusammensetzung des Betons und der Oberflächenbeschichtung entwickelt." "Mit der gewählten Betonsorte können überdurchschnittlich hohe chemische Angriffe abgedeckt werden. Die bisherigen Versuche lassen eine sehr lange Haltbarkeit erwarten. Damit könnte künftig eventuell auf eine Oberflächenbeschichtung verzichtet, und Kosten könnten reduziert werden", resümierte DI Alfred Hüngsberg, ÖBB Infrastruktur.

Download Kurzbeiträge Kolloqium:
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