Konservierung von Stahlspundwänden

Konservierung

Die Lebensdauer von Stahlspundwänden lässt sich durch Konservierung verbessern. Da die Spundwände aus Stahl bestehen, können sie nach einiger Zeit zu rosten anfangen. Dieser Korrosionsprozess wirkt sich logischerweise ungünstig auf die Lebensdauer der Wand aus. Eine Spundwand muss dick und stark genug zur Aufnahme der Kräfte sein, für die die Spundwandkonstruktion ausgelegt ist. Diese Mindestdicke wird als „kritische Dicke“ bezeichnet. Bei fortschreitender Korrosion, wodurch die Spundwandelemente noch dünner werden würden, könnte die Spundwand versagen.

Die Stärke der Spundbohlen hat sich zwar nicht verändert (sondern ist durch Anpassungen in der Geometrie der Bohlen gleich geblieben oder sogar größer geworden), jedoch sind die Bohlen in den letzten Jahren immer dünner geworden. Dies wirkt sich auch erheblich auf den Korrosionsprozess und die Lebensdauer der Spundwand aus. Durch die Verdünnung hat die Korrosionsgeschwindigkeit der Bohlen nämlich relativ zugenommen. Eine Korrosion von 1 mm bei einer Stahldicke von 6 mm wirkt sich schließlich stärker auf die Konstruktion aus als dieselbe Korrosion bei einer Stahldicke von 10 mm.

Der Spundwandstahl rostet nicht an jeder Stelle gleich schnell. Es lassen sich die folgenden Korrosionsarten unterscheiden:

Die Korrosionsgeschwindigkeit je Spundwandseite beträgt:

1. Atmosphärische Zone
2. Wasserwechsel- und Spritzwasserzone
3. Unterwasserzone
4. Sohle

bei Süßwasser
0,012 mm/Jahr
0,012 mm/Jahr
0,012 mm/Jahr
0,012 mm/Jahr

bei Salzwasser
0,050 mm/Jahr
0,120 mm/Jahr
0,026 mm/Jahr
0,014 mm/Jahr

In der CUR-Publikation 211 zu Kaimauern werden für die einheitliche Korrosion höhere Werte angegeben:

1. Atmosphärische Zone
2. Spritzwasserzone
3. Wasserwechselzone
4. Niedrigwasserzone
5. Unterwasserzone
6. Sohle

0,050 à 0,100 mm/Jahr
0,150 à 0,400 mm/Jahr
0,100 à 0,250 mm/Jahr
0,100 à 0,250 mm/Jahr
0,050 à 0,200 mm/Jahr
0,020 à 0,050 mm/Jahr

Obwohl nicht ausdrücklich angegeben, beziehen die oben genannten Werte sich auf Korrosion in salzhaltigen Umgebungen (Seehäfen).
[Quelle: CUR 166 Damwandconstructie, 6. Druck, Teil 2]

Um dem Korrosionsprozess so weit wie möglich entgegenzuwirken, wurden im Laufe der Zeit Methoden zur Verzögerung der Korrosion entwickelt. Mit diesen Methoden lässt sich die Lebensdauer der Spundwand verlängern, wodurch die Kosten langfristig auch niedriger ausfallen.

Dabei unterschieden wir die folgenden Möglichkeiten:

A. Anbringen einer Beschichtung
Aus Erfahrung wissen wir, dass der Korrosionsbeginn durch Anbringen einer Beschichtung um bis zu 20 Jahre verzögert werden kann. Auf die Beschichtung wird eine lineare Garantie von maximal 5 Jahren gewährt.

Voraussetzung ist, dass der Stahl vor Aufbringen der Beschichtung bis zu einem Normreinheitswert von SA 2,5 gestrahlt wird. Auch dafür sind verschiedene Systeme möglich, aber meistens wird ein System mit zwei oder drei Schichten verwendet, zum Beispiel:

Primer
1 Schicht Primer

60 – 70 mu

– Phosphatprimer
– Zinkstaubprimer (gute Haftung am Stahl)

Beschichtung
1 Zwischenschicht

150 mu

– Auf der Basis von Epoxydharz

Beschichtung
1 Deckschicht

150 mu

– Auf der Basis einer DTM-Beschichtung
– Auf der Basis von Polyurethanharz
– Beide in allen RAL-Farben erhältlich
(NIET meer: teer- of bitumenprodukten i.v.m. de milieubelastbaarheid)

Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn die Beschichtung in einer speziell dazu eingerichteten Werkstatt unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen aufgebracht wird. Auf der Baustelle brauchen dann nur noch Beschädigungen repariert zu werden, die beim Transport oder durch das Einbringen der Spundwand entstanden sind.
Eine Beschichtung hat außerdem den Vorteil, dass die Spundwand damit schöner aussieht, vor allem, wenn sie nicht in langweiligem Schwarz beschichtet wird. Denn auch für Spundwände aus Stahl gilt, dass auch das Äußere zählt.

B. Metallische Schutzschicht
Für Anwendungen unter hochkorrosiven Bedingungen (salzhaltige Umgebung) kann die Stahlspundwand auch feuerverzinkt werden. Dazu wird die Stahlspundbohle in einem Bad aus heißem flüssigen Zink untergetaucht (Feuerverzinkung). Da die Länge der Zinkbäder begrenzt ist, können die Spundbohlen nicht allzu lang sein. Beim Verzinken von Spundwänden aus dünnem Kaltwalzstahl kann die Gefahr bestehen, dass sie sich verformen, da die Temperatur eines Zinkbads circa 800–900 °C beträgt. Außerdem kann zu viel Zink in das Schloss gelangen, was beim Einbringen übermäßig viel Reibung verursachen kann. Darum müssen die Schlösser vor dem Verzinken so gut wie möglich gereinigt werden.

C. Kathodischer Korrosionsschutz
Korrosion unterhalb der Wasserlinie kann durch Einbindung einer kathodischen Schutzkonstruktion mit Fremdstrom oder einer Opferanode durch elektrolytische Vorgänge unterbunden werden. Diese Methode wird oft mit einer Beschichtung kombiniert. Spundwände aus Stahl können durch das Anbringen von Aluminiumbarren geschützt werden. Dabei fungiert das Aluminium als Opferanode. Auch Zink und Magnesium werden zu diesem Zweck verwendet.

Ein kathodischer Korrosionsschutz eignet sich insbesondere für Spundwandbauwerke mit einer Gezeitenlinie und Bauwerke, bei denen Sanierung oder Austausch der Wände zu teuer wäre. Spundwände mit einem kathodischen Korrosionsschutz erfordern spezielle Konstruktionsmaßnahmen, die in der Entwurfsphase berücksichtigt werden müssen.

D. Zusatz von Legierungen
Die Erfahrung lehrt, dass der Zusatz von Kupfer zum Stahl für die Spundwandteile, die unter Wasser stehen, die Lebensdauer nicht verlängert. Der Zusatz von Kupfer in Kombination mit Nickel, Chrom, Phosphor und Silizium kann die Lebensdauer in der Spritzwasserzone jedoch verlängern, insbesondere in tropischen Gebieten mit salzreicher Luft.

Die verschiedenen Stahlsorten für Spundwände gemäß der EN 10248 und die in der EN 10025, EN 10028 und EN 10113 genannten Stahlsorten weisen keine Unterschiede in ihrem Korrosionsverhalten auf. Wird die höhere Zugfestigkeit des Stahl durch den Zusatz von Niobium, Titan und Vanadium erzielt, so wirkt sich dies positiv auf das Korrosionsverhalten auf.

E. Korrosionsschutz durch Überdimensionierung
Durch Verwendung eines Profils mit einem höheren Widerstandsmoment oder einer höherrangigen Stahlsorte kann – im Hinblick auf die Momententragfähigkeit – eine längere Lebensdauer erzielt werden. Auch Profile mit einer größeren Wanddicke bieten besseren Schutz vor Durchrosten. Meistens liegt die Stelle, an der das maximale Moment auftritt, nicht in der Zone, die am stärksten korrodiert. Das bedeutet, dass in dieser Zone im Allgemeinen eine gewisse Korrosionsreserve vorhanden ist.