Korrosionsschutz im Stahlwasserbau Regelwerke und Praxis

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1 Korrosionsschutz im Stahlwasserbau Regelwerke und Praxis Korrosionsschutz im Stahlwasserbau Regelwerke und Praxis Dipl.-Ing. Axel Petrikat 1 Einleitung Stahlwasserbauten wie Schleusen, Wehranlagen, Kanalbrücken, Schiffshebewerke und Spundwände prägen weithin unsere Wasserstraßen, Küstenbefestigungen und Hafeneinrichtungen. Sie sind hohem korrosivem Angriff ausgesetzt: neben Wind und Wetter setzen ihnen besonders das Wasser, ständige Wasserwechsel sowie Salze und andere aggressive Stoffe zu. Da diese Bauwerke vielfach Jahrhundertinvestitionen darstellen, ist ihr Erhalt, Nutzung und Standsicherheit über Generationen eine volkswirtschaftliche Notwendigkeit. 2 Regelwerke 2.1 DIN EN ISO Betrachtet man die drei Hauptanwendungsgebiete für Korrosionsschutz in Deutschland Verkehrsbau Stahlwasserbau Stahlhochbau, wird einem gegenwärtig, dass prinzipiell ein zentrales Regelwerk der Branche existiert, die DIN EN ISO Sie umfasst ganz allgemein den Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme. Wichtige Eckpfeiler dieser Norm sind zum einen die darin beschriebenen Korrosivitätskategorien C1 C5, in Teil 1 3, wobei diese Zuordnung den Standort und die zu erwartende Belastung eines zu beschichtenden Objektes beschreibt. Zum anderen werden für festgelegte Beschichtungssysteme drei Schutzdauerklassen: kurz 2 5 Jahre mittel 5 15 Jahre lang über 15 Jahre festgelegt und beschrieben. Dieser technische Begriff Schutzdauer soll Auftraggebern helfen, Instandsetzungsprogramme einzuplanen oder festzulegen, wobei diese o. g. Klassen eindeutig keine Gewährleistungszeiten im juristischen Sinn sind. 2.2 ZTV-KOR-Stahlbauten Die ZTV-KOR-Stahlbauten wurde unter Leitung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), der obersten Straßenbaubehörde, erarbeitet und vom Bundesminsterium für Verkehr, Bauund Wohnungswesen in Kraft gesetzt. Der Geltungsbereich ist klar umschrieben: Stahlbauten im Verkehrswegebereich ; in erster Linie also Brücken und deren Anbau- und Zubehörteile (z. B. Lärmschutzwände oder Geländer), im Bereich der Straßen-, Eisenbahn- und Wasserstraßenwege. Die ZTV (Zusätzliche Technischen Vertragsbedingungen) ist Planungshilfe für die öffentliche Hand, aber auch Leitfaden für Beschichtungsstoffhersteller und Verarbeiter. Sie behandelt die Themengebiete Oberflächenvorbereitung, Strahlschuttentsorgung, Auswahl der geeigneteten Beschichtungssysteme sowie Ausführung und Kontrolle der Beschichtungsarbeiten. Für jede Baugruppe einer Brücke ist der optimale Korrosionsschutzaufbau festgelegt. Seien es Fahrbahnbleche, Vollwandträger, Hohlkästen, Pylone, bis hin zu Schilderbrücken und Geländern. Als technische Basis gelten die Vorgaben der DIN EN ISO Auf die Charakterisierung der Beschichtungssysteme sowie deren Qualitätssicherung und Güteüberwachung wird besonderer Wert gelegt. Zu diesem Zweck wurden die früher angewendete TL der Deutschen Bahn komplett integriert sie finden sich dort als technische Lieferbedingungen und Prüfvorschriften, kurz TL/TP-KOR-Stahlbauten, wieder. Produktzulassung spricht die BASt selbst aus, nachdem akkreditierte Prüfinstitute die Beschichtungsstoffe je nach spezifischer Blattvorgabe auf Herz und Nieren geprüft haben. So wird einigen Beschichtungsaufbauten eine Schutzdauer von mind. 25 Jahren abverlangt. Eine regelmäßige und optional objektbezogene Güteüberwachung schließt den Kreis der Qualitätssicherung. Auch die Verarbeiter werden stärker in die Pflicht genommen. Die Anforderungen an die Qualifikation der Ausführungsfirmen und deren Personal ist klar definiert. Die ZTV-KOR-Stahlbauten hat gegenüber dem Vorgängerregelwerk auch EU-weit deutlich an Bedeutung gewonnen. 75

2 Stahlspundwände (7) Planung und Anwendung 2.3 ZTV-W Weniger umfangreich hinsichtlich Vorschlägen zur chemischen Zusammensetzung von Beschichtungsstoffen, sondern mehr auf technische Leistungsfähigkeit und deren Überprüfung ausgelegt, ist die ZTV-W, das Pendant zur ZTV-KOR- Stahlbauten, das Regelwerk für die öffentliche Hand im Hinblick auf den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau. Die ZTV-W gilt für alle festen und beweglichen Teile von Stahlwasserbauten und für stählerne Ausrüstungsgegenstände von Wasserbauwerken. Sie sind sinngemäß auch für den Korrosionsschutz von Schiffen, schwimmenden Geräten und Schifffahrtszeichen anzuwenden. Korrosionsschutzprodukte werden hierbei gem. den Richtlinien für die Prüfungen von Beschichtungsstoffen im Stahlwasserbau, RPB, geprüft und anschließend durch die Bundesanstalt für Wasserbau BAW in zwei Listen zugelassen: Liste der zugelassenen Systeme I, für Binnengewässer, in Teil 1 Liste der zugelassenen Systeme II, für Meerwasser und Böden, in Teil 2 und 3. Diese Listen spiegeln auch den Entwicklungsfortschritt in der Beschichtungstechnologie wider, d.h., sukzessive werden veraltete Systeme wie Teerersatz-Epoxidharzbeschichtungen durch modernere Teer/Teerersatz- und PAK-freie Beschichtungen ersetzt. Der Korrosionsschutzmarkt erfährt so eine Veränderung, die sich seit Jahren nachverfolgen lässt. So werden einerseits aufgrund von Anforderungen des Umwelt- und Gesundheitsschutzes und deren Auflagen Gefahrstoffe aus den Beschichtungsstoffen eliminiert, andererseits steigen die Gesamtkosten durch Umweltauflagen (Strahlschuttentsorgung, VOC-Richtlinie) stark an. Das dieser Entwicklungsfortschritt Erfolge und positive Ergebnisse aufzuweisen hat, lässt sich an den nachfolgenden Beispielen aus der Praxis nachvollziehen. 3 Ausgeführte Beispiele 3.1 Schiffshebewerk Niederfinow Das Schiffshebewerk Niederfinow stellt mit seiner interessanten, genieteten (aus ca. fünf Millionen Stahlnieten zusammengefügt) Stahlkonstruktion ein außergewöhnliches technisches Denkmal aus dem Jahre 1934 dar, das von April 1997 bis August 1998 korrosionsschutzmäßig saniert wurde. Es dient zur Überbrückung von 36 Höhenmetern im Zuge des Oder-Havel-Kanals und ist ein beliebtes touristisches Ausflugsziel. 2.4 Anforderung an den Korrosionsschutz Dies alles resultiert in einem neuen Produktprofil, das sämtliche Parameter modernen Korrosionsschutzes nach heutigem Stand der Technik beinhaltet: ungefährlich für Umwelt und Gesundheit PAK-frei geringer Lösemittelgehalt bzw. lösemittelfrei auch bei niedrigen Temperaturen leicht verarbeitbar gute Frühwasserbeständigkeit schnelle Überarbeitbarkeit und Reaktion lange Standzeiten mit hervorragendem Korrosionsschutzleistungsvermögen. Bild 1: Schiffshebewerk Niederfinow Das auf der äußeren Stahlkonstruktion befindliche alte Anstrichsystem auf Alkydharzbasis des 94 m langen, 27 m breiten und 60 m hohen Hebewerks wurde partiell handentrostet und anschließend mittels Hochdruckwaschen vorbereitet. Anschließend wurde mit einer oberflächentoleranten 2-K-EP Grundbeschichtung ausgefleckt und zwischenbeschichtet, abschließend erhielt das Ganze dann eine 2-K-PUR-Eisenglimmer Deckbeschichtung, jeweils mit einer Trockenschichtdicke von 80 µm. Ein derartiges Beschichtungssystem entspricht technisch ge- 76

3 Korrosionsschutz im Stahlwasserbau Regelwerke und Praxis sehen dem heutigen Blatt 94 der TL-/TP-KOR Stahlbauten und wurde damals zukunftsweisend ausgewählt, da es von den Anforderungen her dem Blatt 87 entsprach. Insgesamt wurde eine Fläche von ca m 2 beschichtet. (Eingesetzte Beschichtungen: Icosit-Poxicolor Primer HE, Icosit-Poxicolor Primer, Icosit EG 4) Die m 2 der Innenfläche des 85 m langen, 12 m breiten, 2,50 m wassertiefen und, wenn mit Wasser gefüllt, t schweren Troges wurde komplett gem. SA 2 1 /2 feuchtgestrahlt, und mit einer 2-K-EP-Zinkstaubbeschichtung in einer Trockenschichtdicke von 60 µm grundiert. Anschließend wurden die Korrosionsschutzmaßnahmen mit 500 µm einer lösemittelfreien EP-Deckbeschichtung abgeschlossen. Voraussetzungen für dieses System war eine entsprechende Zulassung der Bundesanstalt für Wasserbau BAW und die Tauglichkeit bei Einsatz von kathodischen Schutzanlagen. (Eingesetzte Beschichtungen: Friazinc R, Icosit SW 500) Im Innenbereich wurde ebenfalls aufgrund der vorhandenen Systemzulassungen mit den bereits am Schiffshebewerk Niederfinow eingesetzten Beschichtungen gearbeitet, wobei wesentlich höhere Schichtdicken ausgeführt wurden (bis µm); im Bereich der Anoden gar 3 x µm. (Eingesetzte Beschichtungen: Friazinc R, Icosit SW 500) 3.3 Kanalbrücke am Wasserstraßenkreuz Magdeburg Eindrucksvolle Projekte, wie die Kanalbrücke am Wasserstraßenkreuz Magdeburg mit den dazugehörenden Schleusen, sind weitere Referenzen für moderne Beschichtungssysteme. 3.2 Kanalbrücke über die Leine am Mittellandkanal Ebenso wie das Schiffshebewerk Niederfinow wurde für den Neubau ( ) der Kanalbrücke über die Leine am Mittellandkanal durch den Nachweis gem. Blatt 87 der damals noch gültigen TL im atmosphärischen Bereich ein langzeitig bewährtes Beschichtungssystem aus 2-K-Epoxidharzgrund- und zwischenbeschichtungen mit den passenden 2-K-PUR Deckbeschichtungen gewählt. (Eingesetzte Beschichtungen: Friazinc R 70 µm, Icosit EG-Phosphat als Kantenschutz, Icosit EG 1 und Icosit EG 5 jeweils 80 µm Trockenschichtdicke.) Bild 2: Kanalbrücke über die Leine am Mittellandkanal Bild 3: Kanalbrücke am Wasserstraßenkreuz Magdeburg Dieses Kernstück des Verkehrsprojektes Deutsche Einheit Nr. 17 Ausbau der Wasserstraßenverbindung Hannover Berlin ist die Überführung des Mittelland-Kanals über die Elbe. Mit den Planungen und dem Bau des Wasserstraßenkreuzes Magdeburgs wurde bereits in den dreißiger Jahren begonnen. Kriegbedingt wurden die Baumaßnahmen eingestellt. Der Schiffsverkehr musste daher große Umwege in Kauf nehmen. Durch den Bau der Kanalbrücke ist die Fahrt nun nur noch durch die Schleusung in der Doppelschleuse Hohenwarthe unterbrochen, vom Wasserstand in der Elbe unabhängig. Einige technische Daten dieses weithin sichtbaren Bauwerks: Gesamtlänge: 918,00 m Länge Vorlandbrücke: 690,00 m Länge Strombrücke: 228,00 m Trogbreite: 34,00 m Wassertiefe: 4,25 m Max. Stützweite: 106,00 m Stahlgewicht: t 77

4 Stahlspundwände (7) Planung und Anwendung Bild 4: Kanalbrücke Magdeburg; Innenansicht Bild 5: Emssperrwerk bei Gandersum Folgende Beschichtungen kamen jeweils nach Oberflächenvorbereitungsgrad Sa 2 1 /2 zum Einsatz: Aussen m 2 1 x 2-K-EP-Zinkstaub, Friazinc R, 70 µm 2 x 2-K-EP-Eisenglimmer, Icosit EG 1, 80 µm 1 x 2-K-PUR-Eisenglimmer, Icosit EG 4, 80 µm, zugelassen nach TL-/TP-KOR Stahlbauten, Blatt 87 Innen m 2 1 x 2-K-EP-Zinkstaub, Friazinc R, 60 µm 1 2 x 2-K-EP-lösemittelfrei, Icosit SW 500, µm, zugelassen durch BAW + KKS- Verträglichkeit gegeben 3.4 Emssperrwerk bei Gandersum Das Emssperrwerk bei Gandersum ist eines der modernsten Sperrwerke in Europa und seit September 2002 in Betrieb, Bilder 5 und 6. Das 476 m lange Bauwerk erfüllt zwei Hauptaufgaben. Zum einen verbessert es den Sturmflutschutz erheblich. Die Staufunktion des Sperrwerkes sichert zum anderen die Flexibilität des Schifffahrtsweges Ems zwischen Papenburg und Emden und damit den Erhalt der Wirtschaftskraft der Region. Das maximale Stauziel von 2,70 m über Normal Null erlaubt die Überführung von Schiffen mit einem Tiefgang von bis zu 8,50 m bei einer Breite von bis zu 38 und einer Länge von bis zu 300 m. Folgende Beschichtungen kamen jeweils nach Oberflächenvorbereitungsgrad Sa 2 1 /2 zum Einsatz: Bauteil Fläche Beschichtungssystem Spundwände m 2 1 Drehsegmenttor m 2 Friazinc R, Icosit SW 500 Rechen m 2 1 Segmenttor m 2 5 Hubtore m 2 Friazinc R, Icosit-Poxicolor SW 1 Pumpenschütze m 2 Betriebsbrücken m 2 Icosit EG-System m 2 Icosit Elastomastic TF 78

5 Korrosionsschutz im Stahlwasserbau Regelwerke und Praxis Bild 6: Emssperrwerk bei Gandersum 3.5 Fischereihafenschleuse Bremerhaven Der Bremerhavener Fischereihafen hat sich im Laufe seines hundertjährigen Bestehens zu einem der größten Seefischmärkte Europas entwickelt und ist jetzt das wichtigste Industriegebiet der Stadt Bremerhaven. Da die alte Doppelschleuse als Zufahrt zum Fischereihafen mehr und mehr zu einem Engpass wurde, beschloss man, durch einen Schleusenneubau den Standort Bremerhaven zu festigen. Im Zuge dieses Neubaus wurden folgende Schleusenbauteile neu gebaut und anschließend korrosionsschutzgerecht beschichtet: 3 Schiebetore à 36 m Länge je m 2 Icosit SW m 2 Icosit-Poxicolor SW 400 m 2 Icosit Elastomastic TF 2 Schiebetore à 13 m Länge je m 2 Inertol-Poxitar SW 2 Klappbrücken à 20 m Länge je m 2 Icosit EG-System 200 m 2 Icosit Elastomastic TF 1 Inspektionsschacht m 2 Icosit SW Tor Kammerverschluss m 2 Icosit SW Hubdecken je m 2 Icosit SW 500 Im Juli 2001 wurde die Schleuse in Betrieb genommen. Bild 7: Fischereihafenschleuse Bremerhaven Anhand der o.g. Praxisbeispiele ist eindrucksvoll und nachvollziehbar festzustellen, wie moderner, regelwerkkonformer Korrosionsschutz zum Einsatz kommt und markanten Bauwerken sicher und auftraggebergerecht langjährige Nutzungsdauer gewährleistet. 79

6 Stahlspundwände (7) Planung und Anwendung Diese Seite ist zurzeit noch frei. Wir könnten noch ein Bild zeigen, z. B. Fischereihafenschleuse Bremerhafen (s. o, wenn es noch in höherer Auflösung zur Verfügung steht). 80