Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau Die aktuelle Ausgabe (2009) des Handbuches "Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau"

Die Schleusenbrücken in Iffezheim (Rhein) weisen 30 Jahre nach ihrer Herstellung an den Wand- und Bodenflächen im Inneren der Hohlkästen teilweise bereits erhebliche Schäden infolge chloridinduzierter Korrosion auf. Statische Untersuchungen zeigten, dass Tragwerksreserven im Bauwerk aktivierbar und zusätzliche Ertüchtigungen durch Verstärkungsmaßnahmen relativ einfach möglich sind.
Eine herkömmliche Instandsetzung mittels Abtrag und Reprofilierung des chloridbelasteten Betons ist aufgrund der geringen Hohlkastenabmessungen praktisch nicht durchführbar. In einem der Hohlkästen wurde daher eine KKS-Probeinstallation durchgeführt, mit der die Anwendbarkeit des KKS in diesem Fall anhand vonn zwei Anodensystemen (leitfähige Beschichtung und Titanmischoxid-Kernanoden) überprüft werden sollte.
Die Testinstallation zeigte, dass der Schutz der Bewehrung durch den Einsatz von Kernanoden (Abb. 1) sicher erreicht werden kann. Auf Grundlage der KKS-Probeinstallation beantragte der Bauherr (WSA Freiburg) eiine Zustimmung im Einzelfall für die KKS Installation mit Kernanoden bei dem zuständigen Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS). Trotz der Tatsache, dass für die Gesamtmaßnahme etwa 2050 Kernanoden erforderlich werden ist auch bei konservativen Kostenansätzen eine Sanierung im Vergleich zum Neubau überaus wirtschaftlich.
Im Herbst 2010 wurde mit dem Einbau der Anoden durch eine Fachfirma begonnen (Abb. 2) und im Früjahr 2011 wurde die Anlage angeschlossen und eingeschaltet.

Literatur: Bruns, M., Becker, H., Tritschler, C., Binder, G.: Kathodischer Korrosionsschutz im Beton - Erfahrungen an der Straßenbrücke Iffezheim; Beton- und Stahlbetonbau, 104  (2009) 11, 763-772
  
                     
Abb. 1: Querschnitt einer Kernanode                                   Abb. 2: Ausschnitt aus der Anlage
                                                                                                                  mit Kernanoden und deren
                                                                                                                  Verbindungskabeln

In der Vergangenheit wurde der Zusammenhang der abnehmenden Abrostung der Spundwandbauwerke mit zunehmender Standzeit hergestellt (Abb.1 nach [1]). In einer Forschungsarbeit der Bundesanstalt für Wasserbau wurde untersucht, inwieweit sich Abrostungsraten wiederum mit der Aggressivität der die Spundwand umgebenden Gewässer in statistisch begründeter Abhängigkeit stehen lasssen.
Unter Verwendung der Bewertungszahl Wo für die Korrosivität von Gewässern nach DIN 90929 wurde die Möglichkeit geprüft, die Abrostungsraten (nach [2]) unterschiedlichster Spundwände mit unterschiedlichen Gewässertypen in ein Variationsdiagramm zu fassen, wobei signifikante Korrelationen für verschiedenen Tiefenbereiche (Zonen nach Gewässertiefe) gefunden werden konnten.
Weitere Untersuchungen zeigen, dass unberuhigt vergossene Stähle kein abweichendes Korrosionsverhalten gegenüber beruhigt Vergossenen (hoher Si- und niedriger P-Gehalt) haben (Abb.2). Darüber hinaus wird noch untersucht inwieweit des Zulegieren von Cu einen Vorteil hinsichtlich des Abrostungswiderstandes bringt.

 [1] Hein, W.: Zur Korrosion von Stahlspundwänden; Mittbl.d.BAW 67 (1990) 1-40
 [2] Design Method for Steels Structures in Marine Environment including the Corrosion Behaviour,
      ECSC-Nr. 7210

Abb.1: Beziehung der Abrostung von Spundwänden zur Standzeit nach [1]




Abb.2: Korrosionsraten in Abhängigkeit vom Wo x O2-Wert (UWZ, >21 Jahre)
            (Dreiecke: Beruhigt vergossene "moderne" Stähle)

Bei Sanierungsarbeiten an einer Doppelschleuse am Main sind im Bereich der Schleuseninsel gravierende Korrosionsschäden an Zugankern sichtbar geworden. Die Querschnittsreduzierungen betrugen dabei z.T. über 50% (Abb. 1). Die Ursachen sind Ausbildungen anodischer Bereiche an Stellen der beschädigten Beschichtung (Abb. 2). Verstärkt wird die Lochfraßerscheinung zudem durch im Wasser vorhandene Chloride sowie den Eintrag von Sauerstoff durch Hebung und Senkung des Wasserstandes (Pumpwirkung) über Schleusungsvorgänge.
(Binder, G.: Korrosionsschäden an Spundwandankern; Hansa 141 (2004) 4, 56-57)

Abb.1: Querschnittsreduzierung durch Korrosion

Abb.2: Schematische Darstellung eines Belüftungselementes

Die Kontrolle der Qualität von Beschichtungen für den Korrosionsschutz beinhaltet die Bestimmung der Schichtdicke. Bei dem üblicherweise eingesetzten magnetinduktivem Verfahren gibt es noch Unsicherheiten hinsichtlich der Interpretation der Messergebnisse. Die Untersuchungen einer Arbeit (Binder, G.: Einfluss der Rautiefe bei der Schichtdickenmessung; JOT 10 (2006) 114-120) haben gezeigt, dass die Rautiefe des Stahlsubstrats auch nach der Beschichtung in den Messwert mit eingeht. Verschiedenen Modelle der Messwertumsetzung werden derzeit diskutiert. In Abb.1 ist die Maßgabe nach den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen (ZTV-ING, T4/A5) dargestellt: Die magnetinduktive Messgröße für die Rautiefe beträgt 20 µm, die nominelle Trockenfilmdicke ist 50 µm, so dass sich ein Messwert von 70 µm ergibt. Mit der (erlaubten) Verdoppelung der nominellen Trockenfilmdicke um weitere 50 µm ergibt sich ein oberer Grenzwert von 120 µm.

Abb.1: Schichtdickenmessung nach ZTV (in [µm])