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Korrosionsschutz von Stahl- und Stahlverbundbrücken

Im Zuge der Bundesfernstraßen gibt es rund 1.200 Stahl- und Stahlverbundbrücken mit einer Stahlfläche von mehr als 15 Millionen Quadratmetern, die vor Korrosion geschützt werden müssen. Dazu kommen noch andere Verkehrsbauten aus Stahl, wie beispielsweise Verkehrszeichenbrücken, Spundwände und Bauteile wie Geländer, Lärmschutzwände, passive Schutzeinrichtungen, Fahrbahnübergänge, Lager.

Foto zeigt die Talbrücke Sankt KilianTalbrücke Sankt Kilian (Foto: BASt)

Der Korrosionsschutz von Stahlbauten und Stahlbauteilen wird hauptsächlich durch Korrosionsschutzsysteme gewährleistet, welche die sich aus einem Zinküberzug und/oder Beschichtungen (organische Schichten) zusammensetzen. Nur vereinzelt werden Bauwerke aus sogenanntem wetterfesten Baustahl errichtet, der zwar keinen weiteren Korrosionsschutz benötigt und damit sehr nachhaltig ist, aber hauptsächlich wegen des rostigen Aussehens leider häufig abgelehnt wird.

Normen und Regelwerke

Grundlage für Planung des Korrosionsschutzes und Durchführung von Korrosionsschutzmaßnahmen bildet eine umfangreiche Regelsammlung, die aus DIN-Normen und ergänzenden Regelwerken besteht. Die achtteilige DIN EN ISO 12944 legt Grundsätze beim Korrosionsschutz durch Beschichtungen fest. Bei den Überzügen handelt es sich um Zinküberzüge gemäß DIN EN ISO1461 (Stückverzinkung) und DIN EN ISO 2063 (Spritzverzinkung).

Die ergänzenden Regelwerke zum Thema Korrosionsschutz für den Bereich der Bundesverkehrswege sind:

Bei der BASt erfolgt die Fortschreibung dieser Regelwerke auf der Grundlage der Weiterentwicklung des Stands der Technik, Erfahrungen der Fachkreise und eigener Untersuchungen.

Korrosionsschutzbeschichtung

Die Korrosionsschutzbeschichtung wird im Wesentlichen in zwei Arbeitsgängen hergestellt: Im ersten Arbeitsschritt wird die Stahloberfläche vorbereitet (gereinigt und aufgeraut), indem Rost, alte Beschichtungsstoffe und Verschmutzungen entfernt werden. Im zweiten Arbeitsschritt werden die Korrosionsschutzstoffe auf die vorbereite Stahloberfläche in der Regel durch Airless-Spritzen, in Ausnahmen durch Rollen oder Streichen aufgebracht (appliziert).

Oberflächenvorbereitung

Die Oberflächenvorbereitung der Stahloberfläche erfolgt überwiegend durch das sogenannte trockene Druckluftstrahlen, in der Regel mit mineralischen Einweg- oder in Ausnahmen mit metallischen Mehrwegstrahlmitteln. Bei der Verwendung von Mehrwegstrahlmitteln wird im Vergleich zu den Einwegstrahlmitteln deutlich weniger vom Abfall (Stahlschutt) erzeugt. Die Konzentration an Verunreinigungen und gegebenenfalls. Schadstoffen in dem Strahlschutt ist jedoch deutlich größer. Die mit Mehrwegstrahlmittel vorbereitete Oberfläche benötigt in der Regel eine Nachbehandlung durch Druckwasserstrahlen.

Foto von eingehausten Arbeitsbereichen einer BrückeEingehauste Arbeitsbereiche einer Brücke

Korrosionsschutzsystem

Die Wahl des Korrosionsschutzsystems hängt von vielen Faktoren ab: unter anderem wie unter anderem korrosive Belastungen (zum Beispiel Tausalzeinwirkung, Splittanprall, Feuchte bei erdberührten Bauteilen), geplante Lebensdauer des Bauteils und damit verbundene Überlegungen zu den Instandhaltungsintervallen des Korrosionsschutzes (Schutzdauer), Größe des Bauteils, Erreichbarkeit der Flächen oder Zugänglichkeit.

In den ZTV-ING 4-3 sind Beispiele von geeigneten Korrosionsschutzsystemen für Bauwerke und Bauteile enthalten, die diese Faktoren berücksichtigen. In den TL/TP-KOR-Stahlbauten sind die Beschichtungsstoffe je nach Zusammensetzung bzwund. nach Eigenschaften in sogenannten TL-Blättern beschrieben, aus denen diese Korrosionsschutzsysteme hergestellt werden. Zurzeit gibt es 14 TL-Blätter. Beschichtungsstoffe, die die Anforderungen der TL/TP-KOR-Stahlbauten erfüllen, sind in einer von der BASt geführten "Zusammenstellung der zertifizierten Beschichtungsstoffe nach den TL/TP-KOR-Stahlbauten" eingetragen. Die Aufnahme in die Zusammenstellung erfolgt, wenn entsprechende Prüfzeugnisse sowie Nachweise zur Fremdüberwachung vorliegen. An den Bauwerken und Bauteilen der Bundesverkehrswege werden in der Regel die Beschichtungsstoffe aus dieser Zusammenstellung verwendet.

2-Komponenten-Stoffe

So werden zum Beispiel an großen Objekten mit einem hohen Gesamtaufwand für den Korrosionsschutz meist 2-Komponenten-Stoffe (Blatt 87, Blatt 94, Blatt 97) auf Epoxidharz-Basis mit einer zinkstaubpigmentierten Grundbeschichtung, einer oder zwei eisenglimmerhaltigen Zwischenschichten und einer abschließenden Deckbeschichtung aus lichtbeständigem 2K-Polyurethan verwendet. Die Beschichtungen gemäß dem Blatt 87 haben seit mehr als 30 Jahren an unseren Brücken sehr gut bewährt. Bei sachgerechter Ausführung haben solche Korrosionsschutzbeschichtungen eine Schutzdauer von mindestens 25 Jahren und gelten bei vergleichenden Untersuchungen neuer Beschichtungssysteme als Maßstab. Die Beschichtungsstoffe nach Blatt 94 sind eine Weiterentwicklung des Blattes 87 in Richtung weniger Lösemittel. Das Blatt 97 ist speziell für die Verwendung bei niedrigeren Temperaturen und der schnelleren Verarbeitung im Werk als das Blatt 87 entwickelt worden.

Diese Epoxidharz- und Polyurethan-Beschichtungsstoffe sind alle thermisch hoch belastbar und daher auch für den Einsatz an den Unterseiten der orthotropen Fahrbahnplatten von Straßenbrücken geeignet, die beim Einbau der heißen Gussasphalt-Beläge mit Temperaturen bis 150° C beansprucht werden können.

Personalqualifikation

Die Voraussetzung für eine gute Ausführung ist eine funktionierende Personalqualifikation bei Korrosionsschutzarbeiten und wird daher auch in den ZTV-ING 4-3 geregelt. Für die Qualifikationen müssen Nachweise erbracht werden. Als Führungspersonal vor Ort muss der Kolonnenführer während der Ausführung der Arbeiten ständig auf der Arbeitsstelle anwesend sein. Ab 2011 wird von ihm als Qualifikationsnachweis ein sogenannter KOR-Schein des Ausbildungsrates beim Bundesverband Korrosionsschutz e.V. verlangt.

Schutzeinrichtungen

Als Korrosionsschutz von Schutzeinrichtungen aus Stahl hat sich seit mehreren Jahrzehnten die Stückverzinkung bewährt. Alternativ zu stückverzinkten Schutzplankenholmen dürfen seit einigen Jahren unter dem Vorbehalt von Langzeiterfahrungen bandverzinkte Schutzplankenholme verwendet werden. Als ein Grund für diese Eignung wird die niedrige Schwefeldioxidkonzentration in der Luft über Deutschland angesehen. Die von der BASt untersuchten Strecken mit bandverzinkten Schutzplankenholmen zeigen innerhalb von 10 Jahren kaum visuelle und messbare Veränderungen.

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