Projekte | 13. September 2023 ZIM-Projektstudie belegt Potenzial des duroplastischen Spaltausgleichsmaterials MM1018 in vorgespannten geschraubten Verbindungen

Mönchengladbach, 13.09.2023 – Im Stahlbau werden Schraubverbindungen aus Gründen der Tragfähigkeit oder der Gebrauchstauglichkeit vorgespannt. Fertigungs- oder montagebedingte Spaltbildungen sind ein Risiko für das Aufbringen des erforderlichen Vorspannkraftniveaus und begünstigen die Entstehung von Spaltkorrosion. Eine mögliche, umweltverträgliche Alternative zum Spaltausgleich mit Futterblechen wurde im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts „Bri-San-T – DuroFüllSta“ untersucht: das Flüssige Futterblech® MM1018. Die im Rahmen der zweijährigen Studie durchgeführten Gleitfaktortests zeigen ein erfreuliches Potenzial im Hinblick auf den möglichen Einsatz in rutschhemmend vorgespannten Verbindungen. Dabei wird bereits nach 24 Stunden eine ausreichend hohe Festigkeit des Materials erreicht.

Fertigungs- und montagebedingte Unvollkommenheiten können im Stahlbau nicht ausgeschlossen werden, so dass sich zwischen den verschraubten Bauteilen von Brücken, Funkmasten oder Turmbauwerken Lücken bilden können. Diese Spalte können die dauerhafte Tragfähigkeit der vorgespannten Schraubverbindung erheblich beeinträchtigen und sogar zu vorzeitigem Versagen führen. Sie sind deshalb nach EN 1090-2 auf ein Minimum zu begrenzen.

Da Spalte oft nicht vollständig durch Versteifungen ausgeglichen werden können, befasste sich das ZIM-Kooperationsprojekt „Bri-San-T – DuroFüllSta“ mit der Entwicklung umweltverträglicher, Spaltausgleichsmaterialien, welche die Spalte form- und kraftschlüssig verbinden und in vorgespannten geschraubten Verbindungen des Stahlbaus eingesetzt werden können.

Das vom BMWK geförderte Projekt wurde vom Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Essen in Kooperation mit der DIAMANT Polymer GmbH durchgeführt. Dabei wurden erstmals sowohl die Vorspannkraftverluste als auch der Gleitwiderstand analysiert und bei der Entwicklung eines Bemessungskonzepts berücksichtigt. Bei der Rezeptur der Spaltausgleichsmaterialien wurden verschiedene, umweltverträgliche Materialien eingesetzt.

Das im Rahmen des Projekts untersuchte Metallpolymer MM1018 ist ein mit speziellen metallischen Werkstoffen gefülltes Zweikomponenten-Reaktionsharzsystem, das sowohl in flüssiger (MM1018 FL) als auch in pastöser Konsistenz (MM1018 P) geliefert werden kann. Die Anwendbarkeit des Metallpolymers ist durch die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ Z-3 82-2042) in Deutschland nachgewiesen und hat sich in der Praxis bereits tausendfach bewährt.

Die in experimentellen Untersuchungen durchgeführten Gleitfaktortests in Anlehnung an EN 1090- 2, Anhang G, zeigten ein erfreuliches Potenzial im Hinblick auf den möglichen Einsatz des Flüssigen Futterbleches® MM1018 in rutschhemmend vorgespannten Verbindungen. Eine weitere Untersuchung zeigte, dass bereits nach 24 Stunden eine hohe Festigkeit des Materials erreicht wird.

Mit den durchgeführten experimentellen Untersuchungen wurde eine grundlegende Basis für die zukünftige Konzeption der rutschhemmend vorgespannten Verbindung unter Verwendung der Spaltfüllstoffe MM1018 FL und MM1018 P in Bezug auf Dimensionierung und Ausführung geschaffen.