8.5.4 Stahlbetonmaste
Stahlbetonmaste werden schon seit langem für Freileitungen in unterschiedlichen Ausführungsformen verwendet [8.40] und haben heute vor allem in Form von Schleuderbetonmasten [8.41-8.43] eine weite Verbreitung für Nieder- und Mittelspannungsanlagen gefunden. Dort ist der Schleuderbetonmast in der Bundesrepublik Deutschland die am häufigsten verwendete Stützpunktart. Aber auch für 110-kV-Doppelleitungen wurden in neuerer Zeit Betonmaste eingesetzt [8.44, 8.45]. Voraussetzung für die Anwendung von Schleuderbetonmasten auch für 110-kV-Doppelleitungen war die Möglichkeit, auch die für Abspannmaste erforderliche hohe Tragfähigkeit mit Schleuderbeton zu verwirklichen. Rüttelbetonmaste werden in der Bundesrepublik Deutschland nur noch sehr selten und im Ausland gelegentlich eingesetzt, wenn sich der Aufbau einer Schleuderbetonanlage nicht lohnt und andererseits der Transport von solchen Masten aufwendig ist [8.46, 8.47].
Bei sachgemäßer Ausführung haben Betonmaste eine lange Lebensdauer ohne Aufwendungen für Instandhaltung. Insbesondere entfallen die bei Stahlmasten erforderlichen Anstricharbeiten. Wie Beispiele zeigen, haben Betonmaste auch nach über 50jährigen Einsatz noch eine unverminderte Gebrauchstüchtigkeit. Betonmaste zeichnen sich durch ein ansprechendes Aussehen aus, was insbesondere in der Nähe bebauter Gebiete wichtig sein kann. Wegen des wesentlich geringeren Stahlbedarfs sind sie preislich konkurrenzfähig. Der geringere Stahlbedarf hat sich bei Stahlknappheit in Krisenzeiten als besonderer Vorzug erwiesen. Dies gilt auch für Projekte in Entwicklungsländern, wo Stahlprofile eingeführt werden müssen, aber Zement und Betonbaustoffe zur Verfügung stehen. Nachteilig ist bei den Betonmasten das große Gewicht, wodurch die Kosten für Transport und Errichten ungünstig beeinflusst werden. Das hohe Gewicht beschränkt auch den Einsatzbereich üblicherweise auf geringe Masthöhen. Zum Errichten sind entsprechend schwere Geräte erforderlich, die nicht in jedem Gelände eingesetzt werden können. Bei unsachgemäßem Transport können Risse auftreten, die den Mast unbrauchbar machen. Des großen Gewichts wegen kommt Transport nur über kürzere Strecken infrage; der Transport bestimmt neben den Möglichkeiten der Herstellung die maximal zu verwirklichenden Mastlängen.
8.5.4.1 Schleuderbetonmaste
Schleuderbetonmaste haben kreisringförmigen Querschnitt und im Inneren einen durchlaufenden Hohlraum. Die Maste sind konisch mit einer Zunahme des Durchmessers von der Mastspitze bis zum Fuß von mindestens 15 mm/m. Das Schleudern erfolgt in zweiteiligen liegenden Formen, die in Rotation um die Längsachse versetzt werden. Durch den Schleudervorgang lassen sich hohe Betonfestigkeiten bis 70 N/mm² entsprechend B65 erreichen. Das entstehende dichte Gefüge schützt die Bewehrung von Korrosion und verhindert Risse. Schleuderbetonmaste sind daher am wenigstens korrosionsgefährdet.
Die Bewehrung kann entweder schlaff mit allgemein üblichen Bewehrungsstählen oder vorgespannt ausgeführt werden. Bei vorgespannten Konstruktionen wird die Vorspannung bereits vor dem Schleudern auf die Stähle aufgebracht. Nach dem Erhärten des Betons und Erreichen einer entsprechenden Festigkeit wird die Zugkraft in den Stahleinlagen auf den Betonquerschnitt übertragen und erzeugt dort eine Druckvorspannung. Diese muss bei der Belastung durch Biegung erst überwunden werden, ehe der Beton auf Zug belastet wird. Dies verhindert die bei starker Belastung auftretenden Querrisse im Beton. Bild 8.62 zeigt den Aufbau eines Schleuderbetonmastes. Für Schleuderbetonmaste ist anzustreben, auch die Traversen aus Beton herzustellen. Schleudern kommt hierfür wegen der Formgebung nicht infrage. Traversen werden werkmäßig auf Rütteltischen gefertigt, wobei sich Betonfestigkeiten bis B55 erreichen lassen.
Bei allen Arten von Schleuderbetonmasten und auch bei anderen Betonmastenarten wurden in jüngster Zeit umfangreiche Schäden festgestellt [8.48-8.50]. Diese Schäden waren Anlass zu umfangreichen Untersuchungen. Sie äußerten sich in Rissen an den Formtrennähten, in Längsrissen unterschiedlicher Länge und Breite, in Querrissen vor allem bei schlaff armierten Masten, in Betonabplatzungen am Schaft und an den Querträgern sowie in Torsionsrissen. Die Ursachen liegen sowohl in ungenügender konstruktiver Ausbildung mit zu geringen Wandstärken, zu geringen Spiralbewehrungen und zu geringer Betonüberdeckung als auch in Fehlern bei der Herstellung. Entsprechende Änderungen der Normen und Maßnahmen bei den Herstellern lassen erwarten, dass zukünftig solche gravierenden Schäden vermieden werden.
8.5.4.2 Rüttelbetonmaste
Rüttelbetonmaste werden wie die Querträger für Schleuderbetonmaste auf Rütteltischen meist mit Vollquerschnitt hergestellt. Wegen des damit verbundenen hohen Gewichtes sind die Längen allerdings beschränkt. Da sich die Einrichtung von Schleuderanlagen nicht lohnte, wurde bei einzelnen Projekten in Entwicklungsländern auf diese Form zurückgegriffen. Bild 8.63 zeigt eine Fertigungsanlage für Rüttelbetonmaste in Nigeria. Die Bewehrung wird in rechteckige Stahlschalungen eingelegt, der Beton wird eingefüllt und mit Außenrüttlern entsprechend verdichtet. Mit Rücksicht auf die unterschiedlichen Qualitäten für Zuschlagstoffe und Zement sollte die rechnerische Betongüte in Entwicklungsländern unbeschadet deutscher Normen auf B25 begrenzt werden. Mastlängen bis zu 12 m lassen sich aber auch mit diesen Materialgüten beherrschen. (siehe [8.46, 8.47]).