Sanierung von Stahlbrücken durch Verzinken an Ort und Stelle

Korrosionsschutzsysteme basierend auf einer thermisch gespritzten Zinkoberfläche werden seit Langem erfolgreich eingesetzt – auch bei der Waldschlösschen-Brücke in Dresden. Die Bogenfüße, Rückstreben und V-Stützen wurden aufgrund der möglichen Überflutung spritzverzinkt und dann beschichtet / Bildquelle: pureshot – Fotolia

Rund 150 000 Brücken gibt es in Deutschland – und immer mehr dieser Bauwerke werden zum Sanierungsfall. Eigentlich wären sie für Konstruktionen, deren Lebensdauer auf 100 Jahre kalkuliert ist, gerade im besten Alter. Jedoch überholt die rasante Verkehrsentwicklung die damaligen Erwartungen schneller als erwartet – ganz abgesehen von der erwarteten Verdoppelung des Verkehrsaufkommens bis zum Jahr 2050. Vor allem aber sind Brücken durch Korrosion gefährdet, wenn sie speziellen Einwirkungen durch Wetter und Frost-Tausalz-Zyklen ausgesetzt sind. Die notwendigen Maßnahmen kosten Milliarden. Allein in Nordrhein-Westfalen wird in den nächsten zehn Jahren mit rund 4,5 Milliarden Euro Sanierungskosten gerechnet. Die Forderung nach einem zuverlässigen Schutz gegen Korrosion und geeigneten Präventivmaßnahmen gewinnt deshalb ständig an Bedeutung. Durch geeignete Verzinkungsverfahren kann eine Brückensanierung nicht nur gelingen, die Brücke bleibt der Infrastruktur auch langfristig erhalten. Teure Neubauten und lange Ausfallzeiten im ohnehin bis an die Belastungsgrenze ausgereizten Verkehrssystem werden damit vermieden.

Thermisches Aufspritzen einer Zinkschicht / Bildquelle: Grillo-Werke AG

Der wichtigste Werkstoff zum Bau von Brücken ist aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften wie Beständigkeit, Belastbarkeit und Formbarkeit nach wie vor Stahl. Er wird entweder direkt als Konstruktionswerkstoff im Brückenbau oder aber als verstärkendes Gerüst in Stahlbeton eingesetzt. Ist der Stahl Wind und Wetter ausgesetzt, kommen korrosive Bedingungen hinzu, ist die Lebensdauer auch der besten Stahlkonstruktion begrenzt, wenn kein ausreichender Korrosionsschutz vorliegt. Werden dann Korrosionsschäden festgestellt, muss abgerissen oder saniert werden – und das möglichst so, dass die Zeit bis zur nächsten Wartung weit in der Zukunft liegt.

Beim Neubau einer Brücke stehen mehrere Korrosionsschutzsysteme zur Verfügung, die eingesetzt werden können, solange die einzelnen Teile des Bauwerks noch nicht montiert sind. Feuerverzinken und Spritzverzinken sind hierbei bewährte Verfahren. Die lange, wartungsfreie Haltbarkeit von Brücken, deren Stahlbauteile bereits vor der Montage feuerverzinkt wurden, ist durch zahlreiche Beispiele belegt. Die Sanierung einer Brücke erfolgt jedoch idealerweise vor Ort und ohne Demontage einzelner Konstruktionselemente. Thermisches Spritzen mit Zink hat sich hierfür als geeignetes und über die Lebensdauer der Brücke wirtschaftliches Verfahren erwiesen.

Unter Spritzverzinken versteht man das Aufsprühen einer Zinkschicht auf Stahl mit einer Schichtdicke von typischerweise 100 bis 150 Mikrometern. Dazu wird ein Zinkdraht in einem mobilen Gerät ähnlich einer Lackspritzpistole aufgeschmolzen und durch einen Druckluftstrahl gezielt auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht. Durch den direkten Kontakt mit der Zinkschicht wird Stahl mittels des kathodischen Korrosionsschutzes geschützt. Außerdem wirkt die Zinkschicht als Barriere, die den Kontakt des Stahls mit seiner korrosiven Umgebung verhindert. Idealerweise wird auf die Zinkschicht eine zusätzliche Farbbeschichtung aufgebracht. Dieses Duplexsystem erhält die Funktionalität der Stahlkonstruktion über viele Jahre.

Im norwegischen Brückenbau wird dieses Korrosionsschutzverfahren seit gut 50 Jahren standardmäßig eingesetzt. Ein gut dokumentiertes Beispiel ist die Rombak-Brücke, eine Hängebrücke über den Rombakfjord nahe Narvik in Norwegen. Mit einer Länge von 765 Metern und einer Höhe von 41 Metern über dem Meeresspiegel ist sie ein beeindruckendes Bauwerk in malerischer Umgebung. Für den Verkehr freigegeben wurde die Brücke im Jahr 1964. Nachdem sich der ursprüngliche Korrosionsschutz nicht bewährt hatte, wurde die Brücke zu Beginn der 1970er-Jahre saniert: Vor Ort wurde die blanke Stahloberfläche freigelegt und eine etwa 100 Mikrometer starke Zinkschicht aufgespritzt, bevor eine Farbbeschichtung das Duplexsystem abgerundet hat. Mehrfach wurde die Funktionsfähigkeit der Brücke seitdem speziell im Hinblick auf Korrosionsschäden geprüft – zuletzt 2009 und damit 39 Jahre nach Aufbringen der Zinkschicht. Erneut wurden keine Korrosionsschäden festgestellt.

Ein Spezialfall bei der Brückensanierung sind die sogenannten Brückenkappen. Brückenkappen werden meist nicht repariert, sondern ersetzt, auch wenn der Rest der Brücke erhalten werden kann. Beim Anbringen neuer Brückenkappen aus Stahlbeton kann durch das Feuerverzinken des Bewehrungsstahls vor dem Eingießen in das Betonbett die Haltbarkeit der Brückenkappen nachhaltig verlängert werden.

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