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Forschungsprojekt Tunnel

Straßen.NRW verzeichnet Forschungserfolg im Tunnel: Innovatives Material soll Zeit und Geld sparen

Seit 2017 forscht Straßen.NRW gemeinsam mit mehreren Kooperationspartner an einem innovativen Material, das die Lebensdauer von Betriebsanlagen in Tunneln erhöhen soll.
Ziel sind weniger Verkehrsbehinderungen, geringere Betriebskosten und ein kleinerer personeller Aufwand.

In zwei Tunneln in Nordrhein-Westfalen, die für ihre „kritische atmosphärische Belastung“ besonders repräsentativ sind, laufen derzeit erfolgreiche Langzeitversuche mit dem sogenannten Duplexstahl: im Tunnel Wersten (Düsseldorf, A 46) und im Tunnel Burgholz (Wuppertal, L 418) testen der Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen, die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (ISER) und die Modersohn GmbH das Materialverhalten von verschiedenen Duplexstählen. Zu diesem Zweck werden seit Dezember 2017 Proben mit einer Vielzahl an verschiedenen Proben­racks in den Tunneln gelagert.

Wissenschaftlicher Hintergrund ist die Atmosphäre in Tunneln, die nicht nur deutlich aggressiver ist als an normalen Straßen, sondern sogar korrosiver als im Offshore-Bereich wie etwa auf Bohrinseln im Meer. Neben so genanntem „Tunneldreck“, der sich aus Staub sowie Reifen- und Bremsabrieb zusammensetzt, befinden sich auch Chemikalien aus den Abgasen in der Luft. Verstärkend wirken klimatische Umwelteinflüsse wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur sowie Immissionen durch Industrie (z. B. Schwefelsäure, Nitrat, Chlor) und ein stetig zunehmendes Verkehrs­aufkommen. Dies alles führt zu steigenden Anforderungen an die Bauteiloberflächen der betriebs- und sicherheitstechnischen Ausstattung in Straßentunneln.

Dazu gehören auch die Ventilatoren, die für die gute Luftqualität im Tunnel sorgen und bei etwaiger Brandbekämpfung einwandfrei funk­tionieren müssen. Ihre Oberfläche besteht heute meist aus rostfreien Edelstählen der so genannten austenitischen rostfreien Stähle (Chrom-Nickel-Molybdän Stahl) und muss zwingenderweise regelmäßig gereinigt werden: mit hohem zeitlichen und personellen Aufwand, da die Reinigung mit einer umweltfreundlichen Lauge bewusst von Hand durchgeführt wird. Diese „Wasch­aktionen“ können - je nach Anzahl der verbauten Ventilatoren - mehrere Nächte in Anspruch nehmen, was zu Beeinträchtigungen des Verkehrs führen kann, da die Fahrbahn dafür zumindest einseitig gesperrt werden muss.

Durch den Einsatz von Duplexstahl soll diesen Zeitaufwand zukünftig reduziert und gleichzeitig die Lebensdauer der betriebs- und sicherheitstechnischen Ausstattung erhöht werden, sofern sich der Werkstoff für den Einsatz in Tunneln tatsächlich qualifiziert. Denn
Duplexstähle verfügen neben einer hohen Korrosions­beständigkeit zusätzlich über deutlich verbes­serte mechanische Eigenschaften. Dank des erhöhten Chromgehalts sind sie beispielsweise widerstandsfähiger gegenüber Säure als andere nichtrostende Edelstähle, gleichzeitig aber auch unempfindlicher gegenüber Loch- und Spaltkorrosion. Dies in Kombination mit ihren hervorragenden mechanischen Eigenschaften, z.B. ihrer guten Schweißbarkeit und der hohen Festigkeit, macht sie zu einem idealen Material, wenn hohe Lebensdauer unter besonderen Bedingungen gefordert wird.

Voraussetzung ist allerdings, dass auch die Hersteller von betriebs- und sicherheitstechnischer Ausstattung zu einem Umdenken beim Materialeinsatz bewegt werden. Denkbar wäre dann beispielsweise ein zukünftiger Einsatz im Brückenbau oder für Tragwerke im Tunnel.

Aufgrund der aufschlussreichen ersten Zwischenbilanz ist geplant, das Forschungs­vorhaben mit den Kooperationspartnern bis Ende 2022 fortzuführen. 
Weitere Informationen zum Projektes in den Tunnel Wers­ten und Burg­holz können der Pressemitteilung von Öffnet externen Link in neuem FensterStraßen.NRW entnommen werden.

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