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HandbuchdesKorrosionsschutzes
durchorganischeBeschichtungen
fürStahlimWasserbau
Hafentechnische
Gesellschafte.V.,Hamburg
Fachausschussfür
Korrosionsfragen
1.Auflage2015
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 1
Praktischer WegweiserHandbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen
für Stahl im Wasserbau„Der kleine Hiller“
0. EINFÜHRUNG .......................................................................................................... 6
1. LITERATUR ............................................................................................................. 9
1.1 Korrosionsschutz durch Beschichtung........................................................................................ 9
1.2 Kathodischer Korrosionsschutz ................................................................................................. 12
1.3 Korrosionsschutz Offshore ......................................................................................................... 12
1.4 Korrosionsschutz durch Feuerverzinken ................................................................................... 13
1.5 Korrosionsschutz durch thermisches Spritzen ......................................................................... 14
1.6 Stahlbau, Schweißen und Schneiden ......................................................................................... 15
1.7 Oberflächenvorbereitung ............................................................................................................ 16
1.8 Allgemeine Normen und Regelwerke bezogen auf den Korrosionsschutz............................... 18
2. KORROSIONSMECHANISMEN UND SCHUTZ .................................................... 19
2.1 Korrosionsprinzip ........................................................................................................................ 19
2.2 Metallpaarungen .......................................................................................................................... 20
2.3 Beanspruchungen im Wasser - Korrosionsgefährdung von Stahlwasserbauten .................... 27
3. KONSTRUKTIVER SCHUTZ ................................................................................. 32
3.1 Allgemeines ................................................................................................................................. 32
3.2 Grundregeln zur korrosionsschutzgerechten Gestaltung ......................................................... 35
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 2
3.3 Zugänglichkeit und Erreichbarkeit ............................................................................................. 36
3.4 Spalten ......................................................................................................................................... 41
3.5 Vorkehrungen gegen Ablagerungen und Wasseransammlungen ............................................ 42
3.6 Kanten .......................................................................................................................................... 42
3.7 Oberflächenfehler an Schweißstellen ......................................................................................... 44
3.8 Schraubenverbindungen ............................................................................................................. 483.8.1 Gleitfeste Verbindungen mit hochfesten Schrauben (GV, GVP) ........................................ 48
3.8.2 Vorgespannte Verbindungen (SLV, SLVP) .......................................................................... 49
3.8.3 Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben ......................................................................... 49
3.8.4 Pulverbeschichtung ............................................................................................................. 50
3.8.5 Oberflächenvergütung von Baustählen............................................................................... 51
3.8.6 Hohlkästen und Hohlbauteile ............................................................................................... 52
3.8.7 Aussparungen ...................................................................................................................... 53
3.8.8 Aussteifungen....................................................................................................................... 54
3.8.9 Vermeiden von Bimetallkorrosion ....................................................................................... 55
3.9 Handhabung, Transport und Montage ........................................................................................ 61
3.10 Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials .................................................................... 62
3.11 Schutz der Beschichtung durch Gestaltung ........................................................................... 633.11.1 Grundsatz ............................................................................................................................. 63
3.11.2 Schutzorientierte Gestaltung von Brustdichtungssystemen an Segmentwehren ............. 63
3.12 Literaturverzeichnis ................................................................................................................. 73
4. KORROSIONSSCHUTZSYSTEME FÜR DEN „SCHWERENKORROSIONSSCHUTZ“ ................................................................................................ 75
4.1 Stoffentwicklung der letzten hundert Jahre ............................................................................... 75
4.2 Stoffgruppen ................................................................................................................................ 77
4.3 Schutzsysteme – Systemaufbau ................................................................................................. 78
4.4 Zulassungsprüfung und Systemauswahl in der Praxis ............................................................. 82
4.5 Literatur ....................................................................................................................................... 85
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 3
5. OBERFLÄCHENVORBEREITUNG ....................................................................... 85
6. APPLIKATION ....................................................................................................... 92
7. ENTSCHICHTUNG KONTAMINIERTER FLÄCHEN ............................................. 96
8. ÜBERWACHUNG BEI DER AUSFÜHRUNG......................................................... 96
8.1 Normen und Regelwerke ............................................................................................................. 96
8.2 Überwachung vor der Applikation .............................................................................................. 968.2.1 Allgemeines .......................................................................................................................... 96
8.2.2 Vertragliche Vereinbarungen ............................................................................................... 98
8.2.3 Erarbeiten von Spezifikationen ............................................................................................ 99
8.2.4 Qualifikationen des ausführenden und überwachenden Personals .................................. 99
8.2.5 Kontrolle des Oberflächenvorbereitungsgrades ................................................................. 99
8.2.6 Kontrolle des Rauheitsgrades ........................................................................................... 100
8.2.7 Prüfung auf nicht sichtbare Verunreinigungen (i. W. Salze, Staub) ................................. 103
8.2.8 Anlegen von Kontrollflächen ............................................................................................. 105
8.2.9 Beschichtungsstoffe .......................................................................................................... 106
8.2.10 Besonders zu beachtende Bereiche des zu beschichtenden Objekts ............................. 107
8.2.11 Allgemeine Hinweise zur Überwachung vor Beginn der Applikation ............................... 107
8.3 Überwachung während der Applikation ................................................................................... 1088.3.1 Eigenüberwachung der ausführenden Firma .................................................................... 108
8.3.2 Fremdüberwachung durch den Auftraggeber (Kontrollprüfung) ..................................... 109
8.3.3 Schutzmaßnahmen bei der Ausführung ............................................................................ 110
8.3.4 Verarbeitung der Beschichtungsstoffe.............................................................................. 110
8.3.5 Bestimmung der klimatischen Bedingungen .................................................................... 111
8.3.6 Bestimmung der Nassfilmdicke ......................................................................................... 114
8.4 Überwachung nach der Applikation ......................................................................................... 1158.4.1 Bestimmung der Trockenschichtdicke .............................................................................. 115
8.4.2 Prüfung der Haftung ........................................................................................................... 122
8.4.3 Porenprüfung ...................................................................................................................... 125
8.4.4 Sichtprüfung ....................................................................................................................... 126
8.4.5 Bauwerksdokumentation ................................................................................................... 126
8.5 Ausbesserung von (mechanischen) Schäden bzw. Teilflächen .............................................. 127
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8.5.1 Allgemeines ........................................................................................................................ 127
8.5.2 Schäden bis zum Stahl ....................................................................................................... 131
8.5.3 Schäden innerhalb der Beschichtung ............................................................................... 135
8.5.4 Schäden an Duplex-Systemen (Kombination Feuerverzinkung und Beschichtung)....... 135
8.5.5 Ausbesserung von Altbeschichtungen ............................................................................. 136
9. SCHÄDEN ............................................................................................................ 141
9.1 Schadenssystematik und Schadensbeispiele .......................................................................... 141
9.2 Korrosionsschutzschäden ........................................................................................................ 142
9.2.1 Fehler in der Planung und der korrosionsschutzgerechten Gestaltung ............................. 142
9.2.2 Ausführungs- und Verarbeitungsfehler ................................................................................ 142
9.2.3 Osmose .................................................................................................................................. 143
9.2.4 Stoffmängel ............................................................................................................................ 143
9.2.5 Nutzung und Verschleiß ........................................................................................................ 143
9.2.6 Optische Erscheinung ........................................................................................................... 144
9.2.7 Kathodenschutz Anlagen (KKS) ............................................................................................ 144
9.3 Korrosionsschäden ................................................................................................................... 144
9.3.1 Spalt- und Kontaktkorrosion; Spannungsrißkorrosion ........................................................ 145
9.3.2 Atmosphäre ............................................................................................................................ 146
9.3.3 Immersionsmedien ................................................................................................................ 146
9.3.4 Mikrobiell induzierte Korrosion (MIC (engl.)) ........................................................................ 147
9.3.5 Sonderfälle der Korrosion ..................................................................................................... 147
9.4 Ausgewählte Schadensfälle ...................................................................................................... 147
9.4.1 Schadensfall Blasenbildung und Entschichtung ................................................................. 147
9.4.2 Enthaftung der Beschichtung ............................................................................................... 148
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9.4.3 Entschichtung an einem Sektorwehr .................................................................................... 150
9.4.4 Korrosion an Ankerstählen ................................................................................................... 150
9.5 Literaturverzeichnis................................................................................................................... 151
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 6
0. Einführung
Die Verwendung von Stahl ist aus vielerlei Hinsicht eine der günstigsten Konstruktions-
möglichkeiten im Wasserbau. Sie erfüllt z.B. die statischen und rammtechnischen Bedin-
gungen sowie die möglichen mechanischen Angriffe, insbesondere in Häfen, optimal.
Auch bei Betrachtung weiterer Anforderungen, wie der Dichtigkeit von Spundwänden,
dem Auftreten von Überlastungen oder der Abtragung sehr hoher Belastungen (bes. Bie-
ge- und Zuglasten) erweist sich das Baumaterial oftmals als wirtschaftlichste technische
Lösung.
Da aber Stahl dem chemischen Zerfall, bzw. der elektrochemischen Reaktion mit ande-
ren Metallen unterliegt, ist er nicht beständig. Der natürlichen Korrosion des Stahls sollte -
insbesondere beim Einsatz im Salz- und Brackwasserbereich - durch Korrosionsschutz-
maßnahmen Einhalt geboten werden.
Neben den sachlichen und technischen Begründungen überzeugen die volkswirtschaftli-
chen und Nachhaltigkeitsgründe:
· Volkswirtschaftlicher Schaden in Milliardenhöhe: > 1 % des BSP der BRD; (3,3 Bil-lionen € (2013),
· Korrosionsschutz sorgt für langfristige Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit einesBauwerkes,
· Ressourcen- und Umweltschutz durch lange Standzeiten
„Man kann sich gar nicht genug das Prinzip einprägen, dass der Farbanstrich das
Grundelement des Haltbarmachens einer Metallkonstruktion ist und dass die Sorgfalt,
die darauf verwandt wird, die einzige Haltbarkeitsgarantie ist!“
(Gustav Eiffel, Paris 1900)
Eine Standard-Korrosionsschutzmaßnahme ist die Beschichtung der Oberfläche. Da es je
nach Anforderung des Korrosionsschutzes bzw. der Art der Beschichtung unterschiedli-
che Materialien, Schichtdicken sowie Schichtaufbauten und daraus erforderliche Ver- und
Bearbeitungsverfahren gibt, wird mit diesem Handbuch dem interessierten Leser eine
Broschüre an die Hand gegeben, die eingeht auf:
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 7
· die Grundlagen sowie die Schutzmechanismen,
· mögliche Korrosionsschutzsysteme mit Anwendungsbeispielen,
· die Oberflächenvorbereitung der Stahlbaustoffe,
· die Applikation und die Verarbeitung von Beschichtungsstoffen,
· die Ausführung und Überwachung,
· sowie den Arbeits- und Umweltschutz beim Umgang mit Beschichtungsstoffen und
bei der Durchführung von Beschichtungsmaßnahmen.
· Schadensfälle, Untersuchungen und Hinweise zu deren Vermeidung
Zum Stahlwasserbau werden Anlagen gerechnet, welche sich einerseits grundsätzlich in
wasserberührter Umgebung befinden und gleichzeitig eine Verschlussfunktion erfüllen.
Hierzu zählen zunächst Schleusentore, Wehrverschlüsse, Kanalbrücken, Hafenanlagen
und Sperrwerke. Daneben sind sinngemäß auch Spundwandbauwerke, Offshore-
Anlagen, wasserführende Stahlrohre und Stahlbehälter zur Wasseraufbereitung dazuzu-
zählen. Diese Bauwerke und Bauteile können nahezu unterschiedslos mit den dafür ge-
testeten Beschichtungssystemen des Stahlwasserbaus geschützt werden. Spezifische,
vom Bauwerk und Einsatzort abhängige Eignungsparameter können bei der Auswahl der
Schutzsysteme eine entscheidende Rolle spielen.
Die Broschüre wendet sich an Einsteiger in diese Thematik und möchte planende Ingeni-
eure, Architekten, Bauaufseher, Ausführende und Betreiber von korrosionsgefährdeten
Anlagen ansprechen.
Die Beschichtungsstoffe, sowie die damit verbundene Technik, haben sich in den letzten
Jahrzehnten stark geändert und speziell weiter entwickelt, so dass dies noch nicht zum
„Schulwissen“ werden konnte. Besonders die Entwicklung zu umweltschonenden Be-
schichtungsstoffen sowie deren Chemismus und Verarbeitungsverfahren führte zu erheb-
lichem Fortbildungsbedarf und erfordert Spezialwissen und Erfahrungen bei der Durch-
führung von Beschichtungsarbeiten.
Die Broschüre ist von ihrem Ansatz als Fibel aufgebaut, um sie möglichst leicht lesbar zu
machen und schnell Antworten auf praktische Fragen zu erhalten.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 8
Sie stellt die Vielfalt der praktischen Anwendungsbreite von Beschichtungsstoffen und –
verfahren dar und gibt Hilfestellung bei Problemen auf der Baustelle. Sie soll Wissenslü-
cken zwischen Theorie und Praxis schließen.
Erarbeitet wurde die Broschüre von dem Fachausschuss der hafentechnischen Gesell-
schaft für Korrosionsfragen (HTG-FA KOR), der sich aus Fachleuten verschiedener Fach-
richtungen sowie Hersteller, Prüfer, Verarbeiter und Anwender zusammensetzt.
Im Einzelnen haben mitgearbeitet:
Dr.rer.nat. Günter Binder (Vorsitzender) Karlsruhe
Dr.-Ing. Christoph Bosch Duisburg
Dr.rer.nat. Matthias Graff Flensburg
Dipl.-Ing. Oliver Heins Hamburg
Dipl.-Ing. Bernhard Hiller Asberg
Dipl.-Ing. Hermann Jonetzki Hamburg
Dipl.-Ing. Ole Kiegeland Hamburg
Dipl.-Ing. Torsten Krebs Essen
Dipl.-Ing. Joachim Pflugfelder Stuttgart
Dipl.-Ing. Hans-Joachim Uhlendorf Oldenburg
Dipl.-Ing. Norbert Fischer Trier
Dipl.-Ing. Andreas Wachholz Hamburg
Mit dieser Broschüre trägt der FA-KOR der Arbeitsweise Rechnung, Schwerpunktthemen
aufzubereiten, mögliche Fehlerquellen und kostspielige Schäden vermeiden zu helfen. Er
schöpft dabei auch aus den Erfahrungen, die er aus der Schadensanalyse einschlägiger
Korrosionsschäden bzw. Korrosionsschutzschäden zieht. Dabei ist eine häufig auftreten-
de Schadensursache die unzureichende Qualität der Beschichtungen hinsichtlich ihrer
Ausführung (z.B. Oberflächenvorbereitung, Sauberkeit und Geschlossenheit der Be-
schichtung, Haftung) bzw. in der falschen Auswahl (Schichtdicke, Härte, Abriebfestigkeit,
Farbbeständigkeit). Die Qualität zu sichern hängt wesentlich vom Wissen und der Erfah-
rung im Umgang mit den Beschichtungsstoffen und dem Verarbeitungsverfahren ab.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 9
Hinweis: Der FA KOR hat bereits zu anderen Schwerpunktthemen Broschü-
ren/Handbücher erarbeitet:
· Handbuch für den kathodischen Korrosionsschutz von Stahlbeton (KKSB), 2004· Handbuch für den kathodischen Korrosionsschutz (KKS), 3.Auflage, 2009
Außerdem hat der FA KOR mehr oder weniger regelmäßig über neue Entwicklungen im
Korrosionsschutz sowie über die Analyse von Schadensereignissen in Fachartikeln be-
richtet.
Darüber hinaus führt er regelmäßige Workshops mit Vorträgen zum Korrosionsschutz für
die Fachwelt durch.
1. Literatur
Nachfolgend weiterführende Literatur, Normen und Regelwerke jeweils gültig in der aktu-
ellsten Fassung oder Revision
1.1 Korrosionsschutz durch Beschichtung
DIN EN ISO 2808 Beschichtungsstoffe - Bestimmung der Schichtdicke
DIN EN ISO 2178 Nichtmagnetische Überzüge auf magnetischen Grundmetallen -
Messen der Schichtdicke – Magnetverfahren
DIN EN ISO 4624 Beschichtungsstoffe - Abreißversuch zur Beurteilung der Haftfestig-
keit
DIN EN ISO 4628 Beschichtungsstoffe - Beurteilung von Beschichtungsschäden - Be-
wertung der Menge und der Größe von Schäden und der Intensität
von gleichmäßigen Veränderungen im Aussehen
Teil 1: Allgemeine Einführung und Bewertungssystem
Teil 2: Bewertung des Blasengrades
Teil 3: Bewertung des Rostgrades
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 10
Teil 4: Bewertung des Rissgrades
Teil 5: Bewertung des Abblätterungsgrades
Teil 6: Bewertung des Kreidungsgrades nach dem Klebebandverfahren
Teil 7: Bewertung des Kreidungsgrades nach dem Samtverfahren
Teil 8: Bewertung der von einem Ritz oder einer anderen künstlichen Verletzung
ausgehenden Enthaftung und Korrosion
Teil 10: Bewertung der Filiformkorrosion
DIN EN ISO 12944 Beschichtungsstoffe - Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Be-
schichtungssysteme
Teil 1 Allgemeine Einleitung
Teil 2: Einteilung der Umgebungsbedingungen
Teil 3: Grundregeln zur Gestaltung
Teil 4: Arten von Oberflächen und Oberflächenvorbereitung
Teil 5: Beschichtungssysteme
Teil 6: Laborprüfungen zur Bewertung von Beschichtungssystemen
Teil 7: Ausführung und Überwachung der Beschichtungsarbeiten
Teil 8: Erarbeiten von Spezifikationen für Erstschutz und Instandsetzung
DIN EN ISO 15711 Beschichtungsstoffe - Bestimmung des Widerstandes gegen kathodi-
sche Enthaftung von Beschichtungen in Meerwasser
ISO 20340 Beschichtungsstoffe - Leistungsanforderungen an Beschichtungssys-
teme für Bauwerke im Offshorebereich
DIN EN ISO 2813 Beschichtungsstoffe - Bestimmung des Glanzwertes unter 20°, 60°
und 85°
DIN EN 14879 Beschichtungen und Auskleidungen aus organischen Werkstoffen
zum Schutz von industriellen Anlagen gegen Korrosion durch ag-
gressive Medien
Teil 1: Terminologie, Konstruktion und Vorbereitung des Untergrundes
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 11
Teil 2: Beschichtungen für Bauteile aus metallischen Werkstoffen
DIN 55670 Beschichtungsstoffe - Prüfung von Beschichtungen auf Poren und
Risse mit Hochspannung
DIN EN ISO 2409 Beschichtungsstoffe - Gitterschnittprüfung
DIN EN ISO 16276 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme -
Beurteilung der Adhäsion/Kohäsion (Haftfestigkeit) einer Beschich-
tung und Kriterien für deren Annahme
Teil 1: Abreißversuch
Teil 2: Gitterschnitt- und Kreuzschnittprüfung
DIN Fachbericht 28 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen - Prüfung
von Oberflächen auf visuell nicht feststellbare Verunreinigungen vor
dem Beschichten
STG- Richtlinie 2215 Korrosionsschutz für Schiffe und Seebauwerke
Teil 1: Schiff, Seebauwerk und Ausrüstung - Neubau
STG –Richtlinie 2220 Prüfung und Beurteilung der Verträglichkeit von Unterwasserbe-
schichtungssystemen für Schiffe und Seebauwerke mit dem kathodischen Korrosions-
schutzverfahren
BGR 181 DGUV Regel 108-003 BG-Regel - Fußböden in Arbeitsräumen und Arbeitsbe-
reichen mit Rutschgefahr
BAW Liste der zugelassenen Systeme,
http://www.baw.de/de/die_baw/publikationen/qualitaetsbewertung/index.php.html
BAW RPB Richtlinie für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den Korro-
sionsschutz im Stahlwasserbau
ZTV-W LB 218 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Wasserbau – für
Korrosionsschutz im Stahlwasserbau (Leistungsbereich 218)
ZTV-W LB 216/1 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen - Wasserbau (ZTV-W)
für Stahlwasserbau (Leistungsbereich 216/1)
TL/TP-KOR Stahlbauten Technische Lieferbedingungen und Technische Prüfvorschrif-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 12
ten für Beschichtungsstoffe für den Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten (TL/TP-KOR-Stahlbauten)
1.2 Kathodischer Korrosionsschutz
DIN EN 12473 Allgemeine Grundsätze des kathodischen Korrosionsschutzes in
Meerwasser
DIN EN 13174 Kathodischer Korrosionsschutz für Hafenbauten
DIN EN 12496 Galvanische Anoden für den kathodischen Schutz in Seewasser und
salzhaltigem Schlamm
DIN EN 15257 Kathodischer Korrosionsschutz - Qualifikationsgrade und Zertifizie-
rung von für den kathodischen Korrosionsschutz geschultem Perso-
nal
NACE CP 4 Cathodic Protection Specialist Marine
Handbuch des kathodischen Korrosionsschutzes, Wiley-VCH Verlag, Weinheim
VG 81257 Kathodischer Korrosionsschutz von Schiffen - Galvanische Anoden -
Maße, Massen, Kennwerte und Werkstoffe
HTG FAKOR Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau
1.3 Korrosionsschutz Offshore
BSH-Standard: Konstruktive Ausführung von Offshore-Windenergieanlagen, ein-
schließlich Anwendungshinweise
BSH Mindestanforderungen für den Korrosionsschutz an Offshore-
Anlagen in der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) von Nord-
und Ostsee, dated 09.08.2013
DNVGL Guidelines for the certification of offshore wind turbines
DNVGL Rules for Classification and Construction, IV Industrial Services, Part
6, Section 6, Corrosion Protection
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 13
DNV–OS–J101 Design of offshore wind turbine structures
DNV–RP–B401 Cathodic protection design
DIN EN 12495 Kathodischer Korrosionsschutz von ortsfesten Offshore-Anlagen aus
Stahl
DIN EN 12954 Kathodischer Korrosionsschutz von metallischen Anlagen in Böden
und Wässern - Grundlagen und Anwendung für Rohrleitungen
NORSOK M-501 Surface preparation and protective coating
NORSOK M–503 Cathodic protection
NACE SP0176 Corrosion control of submerged areas of permanently installed steel
offshore structures associated with petroleum production
NACE SP0178 Design, Fabrication, and Surface Finish Practices for Tanks and Ves-
sels to Be Lined for Immersion Service
GDWS Rahmenvorgaben zur Gewährleistung der fachgerechten Umsetzung
verkehrstechnischer Auflagen im Umfeld von Offshore-Anlagen hier:
Kennzeichnung
GDWS Richtlinie „Offshore-Anlagen“ zur Gewährleistung der Sicherheit und
Leichtigkeit des Schiffsverkehrs, Version 2.0, Stand 01.07.2014
IMO/MSC/82/24 PERFORMANCE STANDARD FOR PROTECTIVE COATINGS FOR
DEDICATED SEAWATER BALLAST TANKS IN ALL TYPES OF
SHIPS AND DOUBLE-SIDE SKIN SPACES OF BULK CARRIERS
1.4 Korrosionsschutz durch Feuerverzinken
DIN EN ISO 1461 Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stück-
verzinken) - Anforderungen und Prüfungen
DIN EN ISO 14713 Zinküberzüge - Leitfäden und Empfehlungen zum Schutz von Eisen-
und Stahlkonstruktionen vor Korrosion
Teil 1: Allgemeine Konstruktionsgrundsätze und Korrosionsbeständigkeit
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Teil 2: Feuerverzinken
Verbände Richtlinie Duplex-Systeme Feuerverzinkung plus Beschichtung, Auswahl,
Ausführung, Anwendung
DASt 022 DASt-Richtlinie - Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen
1.5 Korrosionsschutz durch thermisches Spritzen
DIN EN ISO 12690 Metallische und andere anorganische Überzüge - Aufsicht für das
thermische Spritzen - Aufgaben und Verantwortung
DIN EN 657 Thermisches Spritzen - Begriffe, Einteilung
DIN EN ISO 14918 Thermisches Spritzen - Prüfung von thermischen Spritzern
DIN EN ISO 14919 Thermisches Spritzen - Drähte, Stäbe und Schnüre zum Flammsprit-
zen und Lichtbogenspritzen - Einteilung - Technische Lieferbedin-
gungen
DIN EN ISO 14921 Thermisches Spritzen - Vorgehen für das Anwenden thermischer
Spritzschichten für Bauteile im Maschinenbau
DIN EN ISO 14922 Thermisches Spritzen - Qualitätsanforderungen an thermisch ge-
spritzte Bauteile
Teil 1: Richtlinien zur Auswahl und Verwendung
Teil 2: Umfassende Qualitätsanforderungen
Teil 3: Standard-Qualitätsanforderungen
Teil 4: Elementar-Qualitätsanforderungen
DIN EN ISO 14923 Thermisches Spritzen - Merkmale und Prüfung von thermisch ge-
spritzten Schichten
DIN EN ISO 14924 Nachbehandeln und Nachbearbeiten von thermisch gespritzten
Schichten
DIN EN ISO 2063 Thermisches Spritzen - Metallische und andere anorganische Schich-
ten - Zink, Aluminium und ihre Legierungen
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 15
DIN EN 1395 Thermisches Spritzen - Abnahmeprüfungen für Anlagen zum thermi-
schen Spritzen
Teil 1: Allgemeine Anforderungen
Teil 2: Flammspritzen einschließlich HVOF
Teil 3: Lichtbogenspritzen
Teil 4: Plasmaspritzen
Teil 5: Plasmaspritzen in Kammern
Teil 6: Handhabungssysteme
Teil 7: Pulverfördersysteme
DIN EN 13507 Thermisches Spritzen - Vorbehandlung von Oberflächen metallischer
Werkstücke und Bauteile für das thermische Spritzen
1.6 Stahlbau, Schweißen und Schneiden
DIN EN 14399 Hochfeste planmäßig vorspannbare Schraubenverbindungen für den
Metallbau
Teil 1: Allgemeine Anforderungen
Teil 2: Eignung zum Vorspannen
Teil 3: System HR
Teil 4: System HV - Garnituren aus Sechskantschrauben und –muttern
DIN 19704 Stahlwasserbauten
Teil 2: Bauliche Durchbildung und Herstellung
BAW Merkblatt MNIS Einsatz von nichtrostendem Stahl im Stahlwasserbau
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-30.3-6 „Erzeugnisse, Verbindungsmittel
und Bauteile aus nichtrosten den Stählen“
DIN EN 1090 Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 16
Teil 1: Konformitätsnachweisverfahren für tragende Bauteile
Teil 2: Technische Regeln für die Ausführung von Stahltragwerken
Teil 3: Technische Regeln für die Ausführung von Aluminiumtragwerken
Teil 4: Technische Anforderungen an tragende, dünnwandige, kaltgeformte Bau-
elemente und Bauteile für Dach-, Decken-, Boden- und Wandanwendungen aus
Stahl
Teil 5: Technische Anforderungen an tragende, dünnwandige, kaltgeformte Bau-
elemente und Bauteile für Dach-, Decken-, Boden- und Wandanwendungen aus
Aluminium
1.7 Oberflächenvorbereitung
DIN EN ISO 5817 Schweißen - Schmelzschweißverbindungen an Stahl, Nickel, Titan
und deren Legierungen (ohne Strahlschweißen) - Bewertungsgruppen von Unregelmä-
ßigkeiten
DIN EN ISO 8501 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Visuelle Beurteilung der Oberflächenreinheit
Teil 1: Rostgrade und Oberflächenvorbereitungsgrade von unbeschichteten Stahl-
oberflächen und Stahloberflächen nach ganzflächigem Entfernen vorhande-
ner Beschichtungen
Teil 2: Oberflächenvorbereitungsgrade von beschichteten Oberflächen nach örtli-
chem Entfernen der vorhandenen Beschichtungen
Teil 3: Vorbereitungsgrade von Schweißnähten, Kanten und anderen Flächen mit
Oberflächenunregelmäßigkeiten
DIN EN ISO 8502 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit
Teil 3: Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereiteten Stahloberflä-
chen (Klebeband-Verfahren)
Teil 6: Lösen von wasserlöslichen Verunreinigungen zur Analyse - Bresle-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 17
Verfahren
Teil 9: Feldverfahren zum Bestimmen von wasserlöslichen Salzen durch Leitfähig-
keitsmessung
DIN EN ISO 8503 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Rauheitskenngrößen von gestrahlten Stahloberflächen
Teil 1: Anforderungen und Begriffe für ISO-Rauheitsvergleichsmuster zur Beurtei-
lung gestrahlter Oberflächen
Teil 2: Verfahren zur Prüfung der Rauheit von gestrahltem Stahl – Vergleichsmus-
terverfahren
Teil 4: Verfahren zur Kalibrierung von ISO-Rauheitsvergleichsmustern und zur Be-
stimmung der Rauheit – Tastschnittverfahren
DIN EN ISO 8504 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Verfahren für die Oberflächenvorbereitung
Teil 1: Allgemeine Grundsätze
Teil 2: Strahlen
Teil 3: Reinigen mit Handwerkzeugen und mit maschinell angetriebenen Werkzeu-
gen
DIN EN ISO 11124 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Anforderungen an metallische Strahlmittel
Teil 1: Allgemeine Einleitung und Einteilung
DIN EN ISO 11125 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Prüfverfahren für metallische Strahlmittel
Teil 6: Bestimmung der Fremdbestandteile
Teil 7: Bestimmung der Feuchte
DIN EN ISO 11126 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Anforderungen an nichtmetallische Strahlmittel
Teil 1: Allgemeine Einleitung und Einteilung
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 18
DIN EN ISO 11127 Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschich-
tungsstoffen - Prüfverfahren für nichtmetallische Strahlmittel
Teil 6: Bestimmung der wasserlöslichen Verunreinigungen durch
Messung der Leitfähigkeit
DIN EN 10029 Warmgewalztes Stahlblech von 3 mm Dicke an - Grenzabmaße und
Formtoleranzen
DIN EN 10163-1 Lieferbedingungen für die Oberflächenbeschaffenheit von warmge-
walzten Stahlerzeugnissen (Blech, Breitflachstahl und Profile)
Teil 1: Allgemeine Anforderungen
ASTM D 4285 Standard test method for indicating oil or water in compressed air
ASTM D 7393 Standard practice for indicating oil in abrasives
SSPC–SP 1 Solvent cleaning
SSPC-PA 2 Measurement of Dry Coating Thickness with Magnetic Gages
DIN-Fachbericht 28 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen - Prüfung
von Oberflächen auf visuell nicht feststellbare Verunreinigungen vor dem Beschichten
1.8 Allgemeine Normen und Regelwerke bezogen auf den Korrosionsschutz
DIN EN ISO 9001 Qualitätsmanagementsysteme - Anforderungen
DIN EN ISO 14001 Umweltmanagementsysteme - Anforderungen mit Anleitung zur An-
wendung
DIN EN 573 Aluminium und Aluminiumlegierungen - Chemische Zusammenset-
zung und Form von Halbzeug
Teil 1: Numerisches Bezeichnungssystem
Teil 2: Bezeichnungssystem mit chemischen Symbolen
Teil 3: Chemische Zusammensetzung und Erzeugnisformen
Teil 5: Bezeichnung von genormten Kneterzeugnissen
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 19
DIN EN 10204 Metallische Erzeugnisse - Arten von Prüfbescheinigungen
DIN 81249 Korrosion von Metallen in Seewasser und Seeatmosphäre
Teil 1: Begriffe, Grundlagen
Teil 2: Freie Korrosion in Seewasser
Teil 3: Kontaktkorrosion in Seewasser
Teil 4: Korrosion in Seeatmosphäre
ZTV-ING Teil 4, Stahlbau und Stahlverbundbau, Abschnitt 3 Korrosionsschutz von
Stahlbauten, KOR-Schein
FROSIO NS 476 Inspector Level III- Certified
NACE SP 0108 Corrosion control of offshore structures by protective coatings, coat-
ing inspector level 3
BS-OHSAS 18001 Arbeitsschutzmanagementsysteme. Forderungen
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Abteilung Wasserstra-ßen, Schifffahrt Merkblatt Kontrollprüfungen bei Stahlwasserbauten (MeKS)
2. Korrosionsmechanismen und Schutz
Zur Auswahl der passenden Schutzmethode ist es wichtig, bereits im Vorfeld die Gefahrbzw. Ursache der Korrosion für ein Bauwerk zu erfassen. Einige Grundsätze dazu wer-den im Folgenden beschrieben.
2.1 KorrosionsprinzipDie elektrochemische Reaktion ist die häufigste Ursache der Korrosion von Metallen.Kennzeichnend sind einerseits die Bewegung bzw. der Transport von elektrischer La-dung und andererseits die chemische Umsetzung zwischen den beteiligten Phasen bzw.Elementen am Bauteil. Grundsätzlich spricht man von anodischer Eisenauflösung (Gl. 1)und kathodischem Elektronenverbrauch bzw. Sauerstoffreduktion (Gl. 2). NeugebildeteEisenverbindungen (Hydroxide bzw. Oxide; z.B. Fe3O4) vermindern auf der Metalloberflä-che die Reaktionsgeschwindigkeit wiederum erheblich, wobei im Extremfällen die Korro-sion sogar zum Stillstand kommen kann.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 20
Anodische Reaktion: Meoà Me++ + 2e- Gl. 1Kathodische Reaktion: 1/2 O2 + H2O +2e- à 2(OH)- Gl. 2
2.2 MetallpaarungenDie Korrosion wird im Wesentlichen von physiko-chemischen Reaktionen in Grenzflä-chenbereichen bestimmt. Häufig stehen Erscheinungsform und Ursache im Zusammen-hang, wodurch sich die verschiedenen Korrosionstypen ableiten lassen:Die Flächenkorrosion erstreckt sich über große Areale und ist relativ gut in der Vorher-sage bestimmbar. Der Abtrag erfolgt flächig und gleichmäßig. Indem Anode und Kathoderäumlich eng miteinander verknüpft sind (z.B. Korngrenzen des Baustahlgefüges), unddiese Beziehung zudem eine ständige Platzänderung mit sich zieht, wird die korrodierteFläche gleichmäßig abgetragen.Bei der Lochkorrosion liegen Anode und Kathode mehr (Makroelement) oder wenigerweit (Mikroelement) voneinander getrennt. Die Ursachen der Entstehung von so genann-ten Lokalelementen können einerseits in der unterschiedlichen Beschaffenheit der vorlie-genden Oberfläche liegen. Aufzuzählen sind hierzu- Verunreinigungen und Oxidation,- heterogene Legierung (Zementit: elektropositiv, Ferrit: elektronegativ) und- homogene Legierung mit unterschiedlicher Kristallkorngröße- Deformationen durch Schweißen und mechanische Bearbeitung.Andererseits treten Konzentrationsgefälle durch das korrodierende Medium auf, was z.B.zu einem Belüftungselement (sauerstoffreiches Areal wird Kathode) führt.Die Spaltkorrosion hat als Ursache ein Konzentrationsgefälle im Sauerstoffgehalt an
den betreffenden Metallteilen. Der meist relativ sauerstoffreiche Metallrandbereich ist
prädestiniert Ort der kathodischen Reaktion zu sein. Zugleich ist der sauerstoffarme Be-
reich der benetzten Metalloberfläche Ort der Metallauflösung. Im Handbuch „Kathodi-
scher Korrosionsschutz im Wasserbau“ (HTG 2009) sind in Abschnitt 5.4 weitere Erklä-
rungen und Bebilderungen z.B. zur Spaltkorrosion zu finden.
Einflussgrößen für den Ablauf der KorrosionDie Korrosionserscheinung und das Maß des korrosiven Abtrages an einem Metallteil(Elektrode) hängen von verschiedenen Randbedingungen ab. Die Hauptursachen liegenzunächst im Baumaterial selbst, wie auch in dem umgebenden Elektrolyten begründet.Unter Passivität versteht man einen Zustand der Metalloberfläche, bei dem die Auflö-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 21
sungsgeschwindigkeit sehr gering ist. Sie wird durch Passivschichten bewirkt, die sehrdicht und edler als das Metall selbst sein können (Beispiele: Al2O3, Fe3O4). Insgesamtbetrachtet wirkt daher eine Passivschicht dem zu erwartenden korrosiven Abtrag an ei-nem Metall entgegen. Die Passivierung kann als Konkurrenzreaktion zur (aktiven) anodi-schen Auflösungsreaktion verstanden werden (Gl. 3). Die Passivierung des Metalls ge-schieht durch die Entstehung dünner, festhaftender Oxid- bzw. Salzschichten, welchedas Metall porenfrei bedecken. Die oftmals gewünschte spontane Passivierung kann z.B.durch gezieltes Legieren von Metallen hervorgerufen werden. Damit ist kein Durchtritt vonMetallionen in den Elektrolyten mehr möglich.
Me + xH2Oà MeOx + H2 Gl. 3
Dabei bilden sich, je nach Metall und Wertigkeit der Oxidation, unterschiedlich dichte Fil-me (siehe oben) mit entsprechend unterschiedlicher Schutzwirkung aus. Die Passivie-rungsschichten haben gewöhnlich einen begrenzten Stabilitätsbereich und sind häufiggegen chemische Einflüsse (spezifische Anionen, pH-Wert-Änderungen) äußert labil. Be-kanntestes Beispiel ist der Zusammenbruch der Fe3O4-Passivierungsschicht (Magnetit)am Bewehrungsstahl bei der pH-Wert-Absenkung (z.B. durch Karbonatisierung) im Be-ton. Zusätzlich sind selbstverständlich die Leitfähigkeit des Elektrolyten, wie auch dieKonzentration der unmittelbar angreifenden Ionen (Chlorid, Sulfat), von maßgeblicherBedeutung für die Korrosionsgeschwindigkeit.
Elektrochemische Spannungsreihe - Metalle und MetallpaarungenDen Vorgang der elektrochemischen Korrosion hat W. Nernst mit der Wechselbeziehungdes Lösungsdruckes des eingetauchten Metalls und dem osmotischen Druck des Elektro-lyten erklärt. Ist der Lösungsdruck des Metalls größer als der konkurrierende osmotischeDruck löst sich das Metall; andernfalls kommt es zur Metallabscheidung. Damit ergibt sichein Zusammenhang von Metall und Elektrolyt (ionenleitende Phase) der sich in einer Po-tentialdifferenz äußert.Elektrochemische Spannungsreihen werden vor allem für reine Metalle erstellt. Die Stel-lung eines Elements bzw. Metalls in der Spannungsreihe gibt Auskunft darüber, wie ihrerelative Stabilität jeweils zueinander liegt. Bei der Erstellung von (theoretischen) elektro-chemischen Spannungsreihen sind folgende Einschränkungen für die praktische An-wendbarkeit zu berücksichtigen: Zunächst wurden diese für reine Metalle in bestimmten
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 22
Elektrolytlösungen erstellt. Metalle bzw. Legierungen bilden jedoch häufig Oxidschichten,welche passivierend wirken und eine Verschiebung in Richtung positiveren Potentials zurFolge haben. Deshalb haben Elze & Oelsner [1] eine praktische Spannungsreihe aufge-stellt, in der diese Faktoren berücksichtigt sind. In Tabelle 3.1 sind die Potentialwerte vonmetallischen Werkstoffen mit zwei unterschiedlichen Elektrolyten aufgelistet.
Tabelle 2.2.-1: Praktische Spannungsreihe (Ruhepotentiale) gegen SWE [mV]Metall Phtalatpuffer (pH=6) MeerwasserTitan (+ 181) (- 111)Messing Ms63 + 145 + 130Kupfer + 140 + 100Nickel 99,6 + 118 + 460X12CrNi 18 9 („V2A“; 1.4301) (- 84) - 45Aluminium 99,5 (-169) - 667Hartchromüberzug auf Stahl (- 249) - 291GG 22 - 346 - 347Stahl St 38 - 350 - 335Stahl 1,26 M% C - 377Zink 98,5 - 823 - 28425oC, luftgesättigt; ( ) = Tendenz zu positiveren Werten
Als Bezugselektrode wird häufig die Standardwasserstoffelektrode (SWE) eingesetzt,welche praktisch identisch mit einer Platinelektrode ist. Weitere oftmals genutzte Halbzel-len sind die Cu/CuSO4 -, Ag/AgCl - und Kalomel (Hg) - Elektroden, wobei bei der Interpre-tation von Potentialmesswerten die Verschiebung der Potentiale zu berücksichtigen ist.Der korrosive Abtrag des betreffenden Metalls im Elektrolyten ist umso geringer, je positi-ver der Potentialwert (Ruhepotential, bzw. freies Korrosionspotential) ist. Aus den Wertender Tabelle 2.2.-1 ist deutlich erkennbar, dass die Potentiale im Meerwasser meist nega-tivere Werte annehmen. Gleichzeitig zeigen die Werte, dass die Ruhepotentiale der prak-tischen Spannungsreihe von denen der reinen Metalle der elektrochemischen Span-nungsreihen oftmals deutlich abweichen (vergleiche reines Eisen (Literaturwert: -440 mV)mit Stahl (-350 mV) bzw. reines Al (Literaturwert: -1660 mV) zu Al 99,5 (-169 mV) in jew.chemische neutralem Medium).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 23
Bei Werkstoff- bzw. Metallpaarungen kann die Lage der Potentialwerte über die Gefahreiner Kontaktkorrosion bzw. galvanischen Elementbildung informieren. Dabei wird häufigauch das edlere Metall von der Auflösung im Elektrolyten (hier: 1%ige NaCl-Lösung) be-troffen (s. Tab. 2.2.-2). Zudem ist zu bedenken, dass es in seltenen Fällen zur Potenti-alumkehr kommen kann. Z.B. wird das Ruhepotential von Zink in neutralem Medium beica. 63oC auf über -440 mV angehoben, womit Zink z.B. edler als Stahl wird. Dies ist vorallem bei feuerverzinkten Stahlrohren für Warmwasserleitungen zu beachten. WeitereVeränderungen treten z.B. bei Deckschichtenbildung (Passivierung) ein, wie es typi-scherweise bei Aluminium der Fall ist.
Einfluss des ElektrolytenDas Immersionsmedium (Elektrolyt) beeinflusst das Korrosionsverhalten von Stahl aufvielfältigste Weise. Zunächst wirken darin vorkommende Anionen (Chlorid, Sulfat) direktkorrosiv, indem sie dieRostschicht angreifen bzw. Eisen in leicht lösliche Verbindungen überführen. Mit Zunah-me der elektrischen Leitfähigkeit aufgrund der Ionenkonzentration der wässrigen Lösungnimmt auch die Leitfähigkeit zu, bzw. der elektrische Widerstand ab. Damit ist ein höhererStromfluss zwischen Kathode und Anode und somit ein erhöhter Abtrag an der Anodemöglich. Maßgeblich ist selbstverständlich auch der Sauerstoffgehalt des Elektrolyten.Bei zonierten O2-Konzentrationen treten Belüftungselemente auf (s. oben). Erhöhte Ge-halte an Alkalien tragen zur Schutzschichtbildung am Stahl und zur Erhöhung des pH-Wertes und der Säurekapazität und somit insgesamt zur höheren Stabilität des Stahlbau-teiles bei. Daneben sind noch Gewässertyp (fließend, stehend etc.) bzw. Erdreich, Lagedes Bauteils (eingetaucht, Wechselzone) und elektrochemische Einflüsse der Umgebung(s. Fremdkathoden) von Bedeutung.Eine Möglichkeit der vorhersagenden Berechnung für Immersionsmedien bietet die DIN50929, Teil 3, für Erdböden bzw. Wässer an. Aufgrund von Algorithmen kann sogar Flä-chen- und Lochfraßpotential für Stahl- und feuerverzinkte Oberflächen abgeschätzt wer-den. Im Beiblatt dieser Norm kann mit Hilfe der chemischen Zusammensetzung (Kennzif-fer W0; Anmerkung: der Sauerstoffgehalt geht hierbei ebenso ein!) des Immersionsmedi-ums die Abrostungsrate (in µm/Jahr) für Baustahl vorhergesagt werden.Eine exakte Berechnung des Abtrages bietet die Anwendung des Faraday'schen Geset-zes, wobei die abgeschiedene Masse an Metall proportional zum Unterschied des Ruhe-potentials zwei Metalle, zur Einwirkungsdauer und zur Leitfähigkeit steht. Dieser berech-nete Metallabtrag im "kurzgeschlossenen Kontaktkorrosionselement" gilt bei etwa gleich
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 24
großen Anoden- und Kathodenflächen. Zur Berücksichtigung der Flächenverhältnisse istdie Flächenregel (i = Stromdichte, a = Fläche) anzusetzen:
iAnode · aAnode = iKathode · aKathode Gl. 4
Wird die Fläche der Kathode gegenüber jener der Anode (z.B. durch Beschichten) auf1/10 reduziert, verkleinert sich die Anodenstromdichte und letztlich der Materialabtrag ander Anode auf 1/10.
Bei der Kombination von zwei verschiedenen Metallen, z.B. aus konstruktiven Gründen,stehen diese gewöhnlich in elektrisch leitenden Kontakt zueinander. Der Stromkreis wirdbeim Eintauchen in einen Elektrolyten geschlossen, wodurch Kontaktkorrosion (galva-nisches Element) entsteht. Da zwei Metalle meist auch unterschiedliche Korrosionspoten-tiale besitzen, ist die Korrosion des unedleren Metalls vorhersehbar. Die Stromdichte istdabei unmittelbar an der Kontaktstelle am größten. In Tabelle 2.2.-2 sind Massenverlustevon Metallen im Kontakt mit Eisen in Kochsalzlösung aufgelistet (Bauer & Vogel in [2]).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 25
Zweites Metall Korrodiertes Fe [mg] Korrodiertes zweites Metall [mg]Magnesium 0,0 3104,3Zink 0,4 688,0Aluminium 9,8 105,9Blei 183,2 3,6Nickel 180 1,6Kupfer 183,1 0,0Tabelle 2.2.-2: Massenverluste von Metallen im Kontakt mit Eisen (in 1%iger NaCl-Lösung)
Die korrosive Zersetzung kann durch elektrische Isolierung der beiden Metalle oder durchKleinhalten der Kathodenfläche unter Beachtung der Flächenregel vermieden, bzw. redu-ziert werden. Durch „Abdichten“ wird andererseits der für die Korrosion notwendige Aus-tausch unterbunden.
Beschichtungen und Zusammenwirken mit dem Kathodischen KorrosionsschutzMit Beschichtungen wird der von Korrosion betroffene (aktive) Stahl derart isoliert, sodass Bereiche der Eisenauflösung (Anode) und des Elektronenverbrauchs (Kathode)elektrochemisch betrachtet getrennt werden. Ein Ionentransport ist grundsätzlich ehernicht zu erwarten, da Ionen eine so genannte Hydrathülle bilden, welche dann durch ihreGröße gewöhnlich die (immanenten) Strukturporen der Beschichtung nicht durchdringenkönnen. Ein Transport von Wasser und Sauerstoff ist andererseits nicht gänzlich auszu-schließen, vor allem wenn eine starke Kathode (CrNi-Stahl z.B.) anliegt und die Be-schichtung hinsichtlich ihrer Struktur einen Ionentransport ermöglicht. Als vereinfachtesModell, bei Vordringen von Wasser und Sauerstoff, kann Abbildung 2.2.-1 dienen, wel-chem eine Umsetzung gemäß Gleichung 1 bzw. 4 zu Grunde liegt. Das an der Stahlober-fläche gebildete OH- bedeutet für die Grenzfläche bzw. Beschichtung eine zusätzlichestarke alkalische Beanspruchung.Mit dem elektrochemischen Schutz stellen sich ähnliche Verhältnisse ein:Auf der Stahlsubstratseite wird durch Elektronenzufuhr eine elektrisch negative Span-nung aufgebaut, die eine Oxidation des Eisens und damit Korrosion verhindert. Das Bau-teil wird sozusagen kathodisch geschaltet (daher der Begriff Kathodischer Korrosions-schutz). Gleichzeitig wird nach obigem Muster an der Grenzfläche zur BeschichtungWasser und Sauerstoff in Hydroxyl umgesetzt, was eine Gefährdung der Stabilität des
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 26
Polymers der Beschichtung darstellt. Aus diesem Grund sind bei kombiniertem Schutz(passiv und aktiv) Beschichtungsstoffe einzusetzen, welche hinsichtlich dieser Belastunggeeignet und entsprechend getestet sind (Liste der zugelassenen Systeme [3];www.baw.de).Offene Poren lassen Wasser an den Stahl herantreten wodurch das Korrosionsselementaktiviert wird und in der Praxis deutliche Auswirkungen zeigt (Abbildung 2.2.-2).
Abbildung 2.2.-1: Korrosion durch Porenbildung - Theorie
Abbildung 2.2.-2: Korrosion durch Porenbildung der Beschichtung [4]
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2.3 Beanspruchungen im Wasser - Korrosionsgefährdung von Stahlwasser-bauten
Die korrosive Belastung von Stahlbauteilen im eingetauchten Zustand ist u.a. abhängigvon der Lage zum Wasserspiegel. Ein typisches Beispiel hierfür sind die oftmals unter-suchten Stahlspundwände hinsichtlich ihrer Restwanddicken nach längerer Standzeit imWasser: Mit dem Tiefenverlauf bilden sich verschieden starke Korrosionszonen aus, dieu.a. vom Sauerstoffgehalt abhängen. Am ausgeprägtesten ist dabei die Zone der Nied-rigwasserkorrosion, knapp unter dem Wasserspiegel bzw. unter dem Niedrigwasserspie-gel tidebeeinflusster Gewässer (siehe Abb. 2.3.-1). Sieht man von mikrobiellen Belastun-gen ab, so ist im Bereich der tiefsten und saustoffärmsten Bereiche eine deutliche Ab-nahme der Korrosion zu erwarten.Stahlwasserbauten sind aufgrund ihrer komplexen Gestaltung, Exposition und Beanspru-chung extrem anfällig für korrosiven Angriff. Der Korrosionsschutz im Stahlbau wird ge-meinhin als „schwerer Korrosionsschutz“ bezeichnet. Dies liegt zum einen an den gene-rell hohen Belastungen und zum anderenan den hohen Filmdicken der eingesetzten Korrosionsschutzstoffe, die sich bereitsdadurch von sonstigen Anstrichen und Lacken unterscheiden. Man spricht hier deshalbauch von Beschichtungsstoffen. Diese sind im Stahlwasserbau grundsätzlich vielfältigenund oftmals speziellen Belastungen ausgesetzt. An zu schützenden Bauwerken sindSchleusen- und Wehranlagen, Sperrwerke wie auch Bauwerke im Offshore-Bereich mitoftmals erheblichen Investitionswerten zu nennen. Diese sind sowohl in der Unterwasser-und in der Wasserwechselzone als auch im atmosphärischen Bereich mit einem Korrosi-onsschutz zu versehen. Neben dem ständigen Wechsel nass/trocken ist dadurch u.a.auch ein erheblicher Temperaturwechsel gegeben. Die Korrosionsschutzstoffe werdenzudem im Küsten- wie im Binnenbereich eingesetzt und sind somit einerseits dem Salz-wasser, andererseits dem Süßwasser ausgesetzt. Gemeinsam ist allen konserviertenBauteilen eine mehr oder weniger ausgeprägte mechanische Belastung, sei es z. B.durch Schiffsstoß oder Abrasion durch Sandschliff und Geschiebetransport der Wässer.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 28
Abbildung 2.3.-1: Korrosionszonen entlang einer Spundwandbohle im Wasser
Das Schutzbedürfnis ist darüber hinaus wesentlich vom Immersionsmedium bestimmt.Dabei sind einige Beschichtungen durchaus verschiedenen Medien und Angriffen gleich-zeitig ausgesetzt, wenn man z.B. an Bauwerken im Tidebereich bzw. an Bauwerke wieSchleusen denkt, die ständigen Wasserspiegelschwankungen ausgesetzt sind. Kenn-zeichnend ist darüber hinaus auch die Widerstandsfähigkeit bzw. das mehr oder mindergleichzeitige Einwirken von Atmosphäre, (UV-)Licht und Immersionsmedium. Über diegenerelle Wasserbeständigkeit (u.a. gegen Osmose und Transport von Korrosionsstimu-latoren) hinaus ist eine Resistenz gegen Bewuchs (Mikroorganismen, Schwämme, Pflan-zen) erforderlich. Gerade Bewuchs und mikrobielle Aktivität (Mikrobiell Induzierte Korro-sion; englisch: MIC) haben in letzter Zeit an Bedeutung gewonnen [5].Die Form der Konstruktion und der Materialkombinationen (z.B. Baustahl/Cr-Ni-Stahl)bestimmen die Korrosionsschutzdauer entscheidend mit. Wegen der Aufrechterhaltungdes Schiffsverkehrs, oder auch durch schwere Zugänglichkeit der Bauwerke, ist eineausgeprägte Langzeitbeständigkeit des Korrosionsschutzes notwendig. Nicht ungewöhn-lich sind Standzeiten von über 15 Jahren. Optional, bei Einsatz von ElektrochemischenKorrosionsschutz (EKS bzw. KKS) ist optimaler Weise die Beständigkeit gegen die Wir-kung von elektrischen Strömen erforderlich. Die Schutzdauer für das Bauteil insgesamtkann durch EKS allerdings beträchtlich erhöht werden.Darüber hinaus stellen sich generell Anforderungen an die Robustheit der Verarbeitbar-keit unter den rauen Bedingungen eines Baustellenbetriebes. Lediglich beim Erstschutzkann der überwiegende Teil der Beschichtungsarbeiten unter günstigen Werksbedingun-gen durchgeführt werden.
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Spezielle Belastungen durch Immersionsmedien - Übersicht
In Tabelle 2.3.-1 sind häufig Belastungen, die oftmals gleichzeitig vorkommen, und derenUrsachen aufgelistet. Wie die Auflistung zeigt, sind die Ursachen der Belastung unter denEinsatzbedingungen prinzipiell nicht zu vermeiden. Daher werden Beschichtungsstoffemit dementsprechenden Eigenschaften bevorzugt eingesetzt. In der dritten Spalte derTabelle 2.3.-1 sind verschiedene, zumeist genormte Prüfverfahren aufgeführt, die einenGroßteil der Belastungen im Test simulieren. Im Teil 6 der DIN EN ISO 12944 sind fürdie Beanspruchung in Immersionsmedien (Im1: Binnenwasser, Im3: Meerwasser) dieTestverfahren nach ISO 2812-2 und ISO 6270 bzw. ISO 2812-2 und ISO 9227 bzw.
ISO 20340 verlangt. Verschiedene weitere Testverfahren, welche Wechselklimata (Zyk-lustest nach ISO 20340 oder Langzeitauslagerung in der Natur), mechanische Belastung(Abriebwiderstandsbestimmung) undStrombelastung (KKS-Test) beinhalten sind letztlich erforderlich, um den Umfang der vor-kommenden Belastungen für das Produkt nahezu lückenlos abzusichern.Bei der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) wird jährlich eine „Liste der zugelassenenSysteme für den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau“ [4] herausgegeben(www.baw.de). Die aufgelisteten Produkte der Herstellerfirmen wurden dabei nach den„Richtlinien zur Prüfung von Beschichtungsstoffen – RPB“ der BAW [6] geprüft und habendabei im Testverfahren positiv abgeschnitten. Damit werden diese aufgeführtenSchutzsysteme für den Schutz von Stahlwasserbauten als geeignet eingestuft. SolltenBeschichtungen mit einer KKS-Anlage kombiniert werden (siehe [7]) so sind gemäß [6]spezielle Eignungsprüfungen erforderlich.
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Tabelle 2.3.-1: Belastungen, verursacht durch Umwelt oder Betrieb, mit entsprechenden
Prüfverfahren
Wesentliche Belas-tungen
Ursache der Belastung Prüfverfahren
Mechanische Belas-
tung I
Treibgut, Eisgang Taber abraser, Abriebwiderstand*
Mechanische Belas-
tung II
Schiffsstoß, mechanische
Beschädigungen
Impakt Test (ISO 6272) mit Unter-
rostung der Verletzung
Umgebung (Feuchtig-
keit)
Unterschiedliche Eintauch-
zonen bzw. Atmosphäre
Kondensatwasserwechsellage-
rung*
Kontinuierliche Kondensation
(ISO 6270)
Neutraler Salzsprühnebel
(ISO 7253)
Atmosphäre Temperatur- und Klima-
wechsel
Kondensatwasserwechsellage-
rung*
Wechselbeanspru-
chung
Eintauchen, Trockenfallen,
Temperatur
Zyklustest (EN ISO 20340; ISO
11997); Langzeitauslagerung*
Wasserwechsel Salzanreicherung durch Be-
netzung und Trocknung
Kondensatwasserwechsellage-
rung*
Langzeitauslagerung*
Lange Nutzungsdauer,
u. Reparaturintervalle
Standzeit des Bauwerks,
vor-Ort Reparatur
Langzeitauslagerungstest*
Testflächen am Objekt*
Chemikalieneintrag Salze, SO2, Öl, organische
Lösemittel
Eintauchen in Wasser
(ISO 2128-2)
Biologische Aktivität Stoffwechselprodukte von
Tieren und Pflanzen
Langzeitauslagerungstest*
Elektrische Ströme
Potentialabsenkung
Kathodenschutzanlage,
galvanische Elemente
Entschichtungstest
Kathodischer Korrosionsschutz
unter simulierten Bedingungen*
Delaminationtest (ASTM G8)
* Prüfverfahren gemäß [6]
Literatur:
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 31
[1] Elze, J. & Oelsner, G: Metalloberfläche 5 (1958) 129-133[2] Evans: Einführung in die Korrosion der Metalle, Weinheim 1965; Bauer & Vogel[3] Liste der zugelassenen Systeme für den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau,www.baw.de[4] Binder, G.: Korrosionsschäden an Spundwandankern, HANSA, 141, 2004, Nr. 4, 56-57[5] Binder, G. & Graff, M.: Mikrobiell verursachte Korrosion an Stahlbauteilen, 46 Materialand Corrosion (1995) 639-648
[6] Richtlinie zur Prüfung von Beschichtungsstoffen für den Stahlwasserbau (RPB);www.baw.de
[7] Kathodischer Korrosionsschutz im Wasserbau; Handbuch des FA für Korrosionsfra-gen der HTG, dritte Auflage, Hamburg (2009)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 32
3. Konstruktiver Schutz
Anforderungen/Gestaltungsregeln nach DIN EN ISO 12944-3:1998-07
Hinweis: die nachfolgenden Texte sind größtenteils Zitate aus der DIN EN ISO
12944-3:1998-07. Der besseren Übersichtlichkeit halber werden sie nicht geson-
dert gekennzeichnet.
3.1 Allgemeines
Die konstruktive Gestaltung eines Bauwerks soll sicherstellen, dass das Bauwerk
funktionsgerecht ist, eine ausreichende Standsicherheit und Dauerhaftigkeit be-
sitzt, zu annehmbaren Kosten hergestellt wird und in ästhetischer Hinsicht befrie-
digt.
Die Gestaltung muss insgesamt so geplant werden, dass Oberflächenvorberei-
tung, Beschichten, Überwachen und Instandsetzen erleichtert werden.
Die Form eines Bauwerks kann seine Korrosionsanfälligkeit beeinflussen. Stahl-
bauten sollten deshalb so gestaltet werden, dass Stellen, an denen Korrosion
leicht entstehen und sich ausbreiten kann, vermieden werden. Der Konstrukteur
sollte deshalb unbedingt schon in einem sehr frühen Entwurfsstadium einen
Sachkundigen für Korrosionsschutz hinzuziehen. Im Idealfall sollte bereits zu die-
sem Zeitpunkt das Korrosionsschutzsystem ausgewählt werden, wobei Nut-
zungsart des Bauwerks, Nutzungsdauer, Umgebungsbedingungen und Anforde-
rungen hinsichtlich der Instandsetzung angemessen zu berücksichtigen sind.
Die Formen der Bauteile und die Verfahren zum Verbinden der Bauteile sollten
so sein, dass Herstellung, Montage und nachfolgende Behandlungen die Korro-
sion nicht fördern. Ebenfalls sollte bei der Festlegung eines Beschichtungssys-
tems die Form des Bauwerks und seiner Bauteile neben den Umgebungsbedin-
gungen (siehe ISO 12944-2) berücksichtigt werden.
Die Konstruktionen sollten einfach sein, eine übermäßige Gliederung sollte ver-
mieden werden. Werden Stahlteile von anderen Baustoffen, z. B. Mauerwerk, be-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 33
rührt oder so eingebettet oder eingeschlossen, dass sie nicht mehr zugänglich
sind, müssen die Korrosionsschutzmaßnahmen über die Nutzungsdauer des
Bauwerks wirksam bleiben.
Zum Feuerverzinken vorgesehene Stahlteile müssen entsprechend den Anforde-
rungen in ISO 1461, ISO 14713 sowie der DASt-Richtline 022 gestaltet sein. Im
Wesentlichen gelten beim Feuerverzinken die gleichen konstruktiven Gestal-
tungsregeln wie bei Beschichtungssystemen. Zusätzlich ist jedoch zu beachten,
dass z.B.
– die Bauteilabmessungen aufgrund der Größe der Zinkbäder begrenzt sind
– die Bauteile im Zinkbad einer Temperatur von ca. 450°C ausgesetzt wer-
den
– Eigenspannungen zu Bauteilverzug oder Rissen führen können
– Be- und Entlüftungslöcher in Hohlprofilen vorzusehen sind
– Ablauföffnungen in Ecken und Kehlen vorzusehen sind.
Der Einsatz eines Duplexsystems muss im Bestell- und Herstellungsprozess be-
reits von Beginn an bekannt sein, da z.B. bereits in der Feuerverzinkerei eine
entsprechende Oberflächenvorbereitung für die weitere Beschichtung durchge-
führt werden muss.
Ergänzende Bestimmungen zur Ausführung und Gestaltung sind auch der EN
1090-2 zu entnehmen. So wird dort in Kap. 4.3.1 für den Oberflächenvorberei-
tungsgrad von Bauwerken und Bauteilen eine Einstufung in P1, P2 oder P3 nach
ISO 8501-3 gefordert, wobei die Auswahl in Abhängigkeit der Schutzdauer und
der Korrosivitätskategorie zu treffen ist (EN 1090-2 Kap. 10.2 bzw. Tab. 22). So-
fern nichts anderes festgelegt wird, gilt P1 für EXC2, EXC3, EXC4. Die Anforde-
rungen an den Oberflächenvorbereitungsgrad nach ISO 8501-3 beziehen sich auf
die Ausführung von Kanten (Kapitel 3.6) und Schweißnähten (Kapitel 3.7) sowie
andere Flächen mit Oberflächenunregelmäßigkeiten (Kapitel 3.10).
Des Weiteren gibt die EN 1090-2 auch Ausführungsregeln für Bimetallkorrosion
(Kapitel 0) und Oberflächen in Kontakt mit Beton (Kapitel 3.3) vor.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 34
Wenn Bauteile so groß sind, dass sie nicht mehr in die Verzinkungsbäder passen
oder ihre Formgebung einen unzulässigen Verzug beim Verzinken befürchten
lässt, bietet sich die Spritzverzinkung nach EN ISO 2063 an. Bei der Spritzverzin-
kung wird im Allgemeinen ein Zinkdraht mittels Autogenflamme oder Lichtbogen
aufgeschmolzen und mit einem Druckluftstrahl auf die Oberfläche des Bauteils
gespritzt. Das Lichtbogenspritzen ist erheblich leistungsfähiger als das mit Auto-
genflamme. Im Gegensatz zur Feuerverzinkung entsteht an der Stahloberfläche
keine Eisen-Zink-Mischschicht. Zur Verankerung der gespritzten Zinktröpfchen ist
daher ein möglichst reines und raues Oberflächenprofil mit gerundeten Kanten
notwendig.
Im Allgemeinen wird ein Oberflächenvorbereitungsgrad P3 nach DIN EN ISO
8501-3 benötigt. Die Oberflächenreinheit nach DIN EN ISO 8501-1 soll dem
Strahlgrad Sa 3 (grob, G) entsprechen. Zwischen Oberflächenvorbereitung und
Zinkspritzen sollen maximal 4 Stunden liegen. Die Konstruktion soll zusätzlich
möglichst keine taschenförmigen Versprünge aufweisen, da es in derartigen Be-
reichen zu Verwirbelungen des Spritzstrahls und in Folge dessen zu Störungen
im Schichtaufbau kommen kann.
Die spritzverzinkten Flächen sind aus aneinander haftenden Zinktröpfchen auf-
gebaut, die man sich nicht als massive Schicht denken darf, da die dabei verblie-
benen Hohlräume in den Zwickeln der Tröpfchen bis zu 15% betragen können.
Diese hohlraumreiche, frisch gespritzte Oberfläche ist hoch reaktiv mit dem Um-
gebungsmedium. Es kann in kurzer Zeit zur Bildung von Zinkkorrosionsprodukten
kommen. Es ist daher erforderlich, möglichst bald, spätestens jedoch nach 4
Stunden eine für diesen Zweck nachweislich geeignete, penetrierende Versiege-
lung in ausreichender Menge zu applizieren.
Wenn Spritzverzinkungen im Zuge des Korrosionsschutzes an Bauteilen einge-
setzt werden, die nach DIN EN 1090 ausgeführt werden, ist der verantwortliche
Stahlbauer verpflichtet, nicht nur den Subunternehmer für den passiven Korrosi-
onsschutz auf seine Eignung und Konformität zu überprüfen, sondern auch den
Sub-Subunternehmer für das Zinkspritzen. Hierbei sind folgende Punkte im
Rahmen eines Audits zu überprüfen:
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 35
• Arbeitsplatzsicherheit, geeignete Hebezeuge, Arbeitshygiene, Lüf-
tung/Filterung
• Qualifikation des Personals, Allgemeiner Qualitätssicherungsplan
• Vorliegen der einschlägigen Vorschriften für das Spritzverzinken
• Detaillierte Eigenüberwachung und Dokumentation der Arbeitsschritte
Strahlen, Spritzen und Versiegeln.
• Ausbessern von Fehlstellen im Werk und später auf der Baustelle
• Lagern und Bereitstellen der fertigen Bauteile
• Transport der versiegelten Bauteile zum Beschichtungswerk ohne Kontami-
nation der Oberflächen.
• Übergabe der Dokumentation an den Beschichter/Stahlbauunternehmer
Abbildung 3.1.-1: Gespritzte, unversiegelte Zinkoberfläche 10-fach vergrößert
3.2 Grundregeln zur korrosionsschutzgerechten Gestaltung
Die Oberflächen von Stahlbauten, welche Korrosionsbelastungen ausgesetzt
sind, sollten möglichst klein sein. Das Bauwerk sollte möglichst wenige Unregel-
mäßigkeiten (z. B. Überlappungen, Ecken, Kanten) aufweisen. Um eine ebenere
Gesamtoberfläche zu erreichen, sollten Schweißverbindungen den Schrauben-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 36
oder Nietverbindungen vorgezogen werden. Unterbrochene Schweißnähte und
Punktschweißen sollten nur ausgeführt werden, wenn die Korrosionsgefahr un-
bedeutend ist. Eine Verfugung der unterbrochenen Bereiche sollte vermieden
werden, da die Dauerhaftigkeit des Fugenmaterials begrenzt ist und mögliche
Schäden verdeckt werden.
Abbildung 3.2,-1: Rost an unterbro-
chener Schweißnaht
Abbildung 3.2.-2: Verfugung unter-
brochener Schweißnähte
3.3 Zugänglichkeit und Erreichbarkeit
Stahlbauteile sollten zugänglich oder erreichbar gestaltet sein, damit das Be-
schichtungssystem aufgetragen, überwacht und instandgesetzt werden kann.
Dies kann z. B. durch feste Stege, bewegliche Arbeitsbühnen oder andere Hilfs-
einrichtungen erleichtert werden. Die für eine sichere Durchführung von Instand-
setzungsarbeiten notwendigen Hilfsmittel (z. B. Haken, Ösen und Verankerungen
für Einrüstungen, Laufschienen für Strahl- und Spritzwagen) sollten schon im
Entwurfsstadium vorgesehen werden.
Zu einem späteren Zeitpunkt den Zugang für Instandsetzungen herzustellen, ist
schwierig. Sind in der Entwurfsplanung keine Angaben enthalten, sollte der Kon-
strukteur angeben, wie für die Zukunft der Zugang sichergestellt wird.
Alle zu beschichtenden Oberflächen des Bauwerks sollten einsehbar sein und
vom Ausführenden sicher erreicht werden können. Strahl-, Beschichtungs- und
Überwachungspersonal sollte sich auf allen Teilen des Bauwerks sicher und
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 37
leicht bei guter Beleuchtung bewegen können. Die Ausführenden sollten über ei-
nen angemessenen Platz zum Arbeiten verfügen. Angaben über typische Ab-
stände und Winkel von Werkzeugen, die bei der Ausführung von Korrosions-
schutzarbeiten eingesetzt werden, sind dem Anhang A der ISO 12944-3 zu ent-
nehmen.
Besonderes Augenmerk sollte auf Öffnungen als Zugang zu Hohlkästen und
Tanks gerichtet werden. Die Öffnungen müssen ausreichend groß sein, damit ein
sicherer Zugang für die Ausführenden mit ihren Geräten und Sicherheitseinrich-
tungen gegeben ist. Ferner sollten zusätzliche Öffnungen so angeordnet und di-
mensioniert sein, dass sie eine ausreichende Belüftung während des Beschich-
tens ermöglichen. Empfehlungen über Mindestgrößen von Öffnungen sind dem
Anhang B der ISO 12944-3, zu entnehmen.
Abbildung 3.3.-1: Zugänglichkeit der Innenräume mittels Mannlöchern
Enge Abstände zwischen Bauteilen sollten möglichst vermieden werden. Wenn
dies aus konstruktiven und praktischen Gründen nicht möglich ist, sind im An-
hang C der ISO 12944-3 Mindestmaße für enge Abstände, angegeben. Alternativ
können enge Bereiche mit Futter- oder Abdeckblechen umlaufend verschlossen
werden, soweit dies konstruktionsbedingt möglich ist.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 38
Abbildung 3.3-2: Schwer erreichbarer
Zwischenraum
Abbildung 3.3.-3: Schwer erreichba-
rer Spalt
Abbildung 3.3.-4: Nicht erreichbarer
Bereich (Anschluss Treppenwange –
Podest)
Abbildung 3.3.-5: Nicht erreichbarer
Spalt
Abbildung 3.3.-6: Schwer erreichba-
rer Spalt
Abbildung 3.3.-7: Schwer erreichbare
L-Winkel auf Unterseite
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 39
Grundsätzlich führen Dauerbelastungen an Stahlbauwerken u.a. zur Ermüdung,
so dass ein Ermüdungsfestigkeitsnachweiß (Verhältnis Festigkeit/Lastspielzahl,
entsprechend Wöhlerlinien) zu führen ist. Kerbfälle durch Korrosion (Abb. 4.5)
führen generell zur deutlichen Abminderung der Ermüdungsfestigkeit und somit
zur kürzeren Nutzungsdauer eines Stahlbauwerks oder insbesondere eines Ver-
schlussorgans des Stahlwasserbaus.
Abbildung 3.3.-8: Kerbfall durch Korrosion
Bereiche, die korrosionsgefährdet, nach der Montage aber unzugänglich sind,
sollten aus korrosionsbeständigem Werkstoff hergestellt oder so gegen Korrosion
geschützt werden, dass der Korrosionsschutz während der gesamten Nutzungs-
dauer des Bauwerks wirksam bleibt. Anderenfalls sollten Abrostungszuschläge
(Stahl mit größerer Wanddicke) vorgesehen werden.
Unzugängliche Bereiche bzw. Hohlkastenbereiche sollten luftdicht (keine Sauer-
stoffzufuhr) abgeschlossen werden (siehe Kapitel 3.8.6).
Bei Oberflächen, die mit Beton in Kontakt stehen, ist gemäß EN 1090-2 Kap. 10.7
die Beschichtung auf mind. 50 mm der eingebetteten Länge fortzuführen.
Ein Beitrag zum konstruktiven Korrosionsschutz stellt das sog. Faltwerkstor dar,
in welchem die Aussteifungen in Form von Trapezprofilen anstelle von Doppel-T-
Trägern ausgeführt wird (vergl. Bild 3.3.-9, 3.3.-10 und 3.3.-11). Damit ist zu-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 40
nächst ein Wasserablauf gesichert. Ferner werden Einträge und Festsetzen von
korrosionsfördernden Ablagerungen und Bewuchs verhindert.
Abbildung 3.3.-9 Einbau eines Faltwerkstors in einen Massivbauschleuse
Abbildung 3.3.-10: Hubtor mit glatten Flächen
Abbildung 3.3.-11: Verschlussorgan in Riegelbauweise
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 41
3.4 Spalten
Spalten, Fugen und sich überlappende Verbindungen sind bevorzugte Stellen für
Korrosionsangriffe, weil sich Feuchte, Schmutz und gegebenenfalls Strahlmittel-
rückstände aus der Oberflächenvorbereitung darin sammeln können. Dies kann
im Allgemeinen durch Abdichten vermieden werden. An Stellen besonderer Kor-
rosionsbelastung sollten enge Profilzwischenräume mit Stahlblech ausgefüttert
werden, das über die Profile hinaussteht und verschweißt wird. Berührungsflä-
chen sollten mit durchgehenden Schweißnähten abgedichtet werden, um Ein-
schluss von Strahlmittel und Zutritt von Feuchte zu vermeiden. Beispiele sind im
Anhang D, Bild D.2 und D.3 der ISO 12944-3, angegeben. Übergangsstellen zwi-
schen Beton und Stahl, auch bei Verbundkonstruktionen, die hohen Korrosions-
belastungen ausgesetzt sind, erfordern besondere Aufmerksamkeit. Ein Beispiel
ist im Anhang D, Bild D.4 der ISO 12944-3, angegeben.
Abbildung 3.4.-1: Rost in unver-
schlossenem Spalt (Geländeran-
schluss Fachwerkbrücke)
Abbildung 3.4.-2: Rost in unver-
schlossenem Spalt (Untergurt Fach-
werkbrücke)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 42
3.5 Vorkehrungen gegen Ablagerungen und Wasseransammlungen
Oberflächenformen, auf denen sich Wasser ansammeln kann und die in Verbin-
dung mit Fremdstoffen die Korrosionsbelastung verstärken, sollten vermieden
werden. Der Konstrukteur sollte auch mögliche Effekte durch Ablaufen von Was-
ser bedenken, z. B. von unlegiertem Stahl auf austenitische oder ferritische nicht-
rostende Stähle mit den sich daraus ergebenden Korrosionsprodukten am nicht-
rostenden Stahl. Geeignete Maßnahmen, die diesen Gesichtspunkten Rechnung
tragen, sind:
– Konstruktionen mit geneigten oder abgeschrägten Oberflächen vorsehen;
– oben offene Profile vermeiden oder in Schräglage anordnen;
– keine Taschen und Vertiefungen vorsehen, in denen sich Wasser oder
Schmutz sammeln kann;
– Wasser und korrosive Flüssigkeiten vom Bauwerk ableiten.
Geeignete Gestaltungsbeispiele zum Vermeiden von Ablagerungen und Ansam-
meln von Wasser sind im Anhang D, Bild D.1 der ISO 12944-3, dargestellt.
3.6 Kanten
Um die Beschichtung gleichmäßig auftragen zu können und ausreichende
Schichtdicken an Kanten zu erreichen, sind nach ISO 12944-3 gerundete Kanten
mit einem Mindestradius von r ³ 2 mm wünschenswert. Die EN 1090-2 legt in
Tabelle 22 die Vorbereitungsgrade P1, P2 und P3 für Stahloberflächen nach ISO
8501-3 fest, wobei für den Vorbereitungsgrad P3 ebenfalls r ³ 2 mm als Min-
destradius gefordert wird (in Anlehnung an ISO 12944-3). Darauf Bezug neh-
mend schreibt die ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3 für Kanten, Schweißnähte und an-
dere Bereiche mit Oberflächenunregelmäßigkeiten den Ausführungsgrad P3 mit r
³ 2 mm vor, wobei alternativ die Kanten 3-fach gebrochen werden dürfen (siehe
dort Abschnitt 1.4 (5) sowie A.4.3.8). Der NORSOK STANDARD M 501 (Edition
6, February 2012) fordert ebenfalls P3 mit r ³ 2 mm (siehe dort Chapter 6.1 Pre-
blasting preparations). Im industriellen Anlagenbau richten sich die Mindestradien
gemäß DIN EN 14879-1 Tabelle 1 nach der Art des Oberflächenschutzes, wobei
für Spritz- oder Streichbeschichtungen ein Kantenradius von r ³ 3 mm angege-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 43
ben wird (vergl. Tabelle 4.x). Als Mindestanforderung gemäß der alten DIN 18800
Teil 7, El. (603) sind Kanten in jedem Fall zu entgraten (Achtung: Ein Entgraten
(Kanten brechen) ist nicht gleichzusetzen mit einer Rundung).
Hintergrund hierfür ist das Kantenfluchtverhalten der Beschichtungsstoffe, wel-
ches z.B. bereits bei einer Soll-Trockenschichtdicke von 320 µm und mit einer
Kantenrundung von r = 2 mm eine Minderung auf ca. 210 µm verursacht. Die
ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3 geht davon aus, dass bei r > 4 mm keine maßgebli-
che Kantenflucht mehr auftritt (siehe dort Anhang C, C 1 (6)).
Beschichtungen an scharfen Kanten können zudem leichter beschädigt werden.
Alle Kanten aus dem Fertigungsprozess sollten deshalb gerundet oder müssen
zumindest gebrochen werden. Grate an Löchern und entlang von Schnittkanten
müssen entfernt werden.
Trennschnitte verursachen in einer Tiefe von ca. 0,2 mm im Grundmaterial eine
Aufhärtung. In diesen aufgehärteten Bereichen ist das Erreichen der erforderli-
chen Rauheit für die Oberflächenvorbereitung erschwert, so dass es zu Haftprob-
lemen zwischen Grundbeschichtung und Grundmaterial führen kann. Gemäß ISO
8501-3, Tabelle 1, Zeile 2.3, ist für den Vorbereitungsgrad P3 das Entfernen der
Schnittflächen obligatorisch. Die EN 1090-2 gibt in Abschnitt 6.4.4 Tabelle 10 ei-
ne zulässige Härte in Abhängigkeit der Stahlgüte an. Bis z. B. zu einer Stahlgüte
von S460 ist eine Oberflächenhärte von 380 HV10 erlaubt.
Abbildung 3.6.-1: Aufgehärtete Abbildung 3.6.-2: Brennriefen
Schnittkante
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 44
Abbildung 3.6.-3: Aufhärtung und
gewellte Schnittkante
Abbildung 3.6.-4: Aufhärtung mit re-
duzierter Rauheit
Die normgerechte Messung der Oberflächenhärte führt zu erheblichen Konflikten:
Besonders zur Messung der Vickershärte (HV) ist das feinschleifen der Stahl-
oberfläche Voraussetzung, um den Eindruck des Diamanten überhaupt messen
zu können. Ein Feinschliff an einem Brennschnitt, wie in Abb. 3.6.-2 dargestellt,
muss, um die Riefen zu entfernen ca. 0,3 mm tief ausfallen. Bei dieser Schleiftie-
fe ist die Aufhärtung natürlich auch mit abgeschliffen worden. Ohne durch Schlei-
fen die tatsächliche Härte zu verfälschen, ist vermutlich in der Praxis nur die Ver-
wendung eines Poldi-Hammers, und die Umrechnung der ermittelten Brinellhärte
in die Vickershärte möglich. Auch beim Poldi-Hammer ist die Messung des Ku-
geleindruckes mit der Messlupe durch die nicht sauber begrenzten Ränder häufig
nicht ganz eindeutig. Es wird daher empfohlen alle Brennkanten grundsätzlich
nach P3 vorbereiten zu lassen und dies im Bauvertrag festzuschreiben.
3.7 Oberflächenfehler an Schweißstellen
Schweißnähte sollten frei sein von Fehlern und Unregelmäßigkeiten wie z. B.
Rauhigkeiten, Einbränden, Poren, Kratern, Spritzern, die mit einem Beschich-
tungssystem nur schwer wirksam abzudecken sind. Solche Stellen sind durch
Schweißen, Schleifen und/oder Strahlen mechanisch nachzuarbeiten. Beispiele
finden sich im Anhang D, Bild D.6 der ISO 12944-3.
Genauere Anforderungen hierzu werden durch die Festlegung des Oberflächen-
vorbereitungsgrades P1, P2 oder P3 gemäß ISO 8501-3 getroffen. Die Kriterien
betreffen Schweißspritzer, Nahtoberfläche, Schlackeeinschlüsse, Einbrandker-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 45
ben, Oberflächenporen sowie Endkrater.
Bei der Verwendung von hersteller-applizierten, überschweißbaren Shop-Primern
(Fertigungsbeschichtungen) zum temporären Schutz bis zur Weiterverarbeitung
ist die Gefahr von Porenbildung beim Überschweißen verhältnismäßig hoch. Als
Empfehlung sollte der Shop-Primer in den zu schweißenden Bereichen vor dem
Schweißen abgeschliffen werden, in der ZTV-ING Teil 3 Abschnitt 3 ist dies sogar
vorgeschrieben (siehe dort Abschnitt 4.3.2 (1) und (2)).
Vor der Applikation der Beschichtung ist der gesamte Shop-Primer im Rahmen
der eigentlichen Oberflächenvorbereitung zu entfernen.
Abbildung 3.7.-1: Poren bei über-
schweißtem Shop-Primer
Abbildung 3.7.-2: Poren bei über-
schweißtem Shop-Primer
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 46
Abbildung.3.7.-3: Typischer Einsatz eines Shopprimers im Schiffbau (Schweiß-
nahteinflussbereich bleibt unbeschichtet!)
Abbildung 3.7.-4: Nahtwulst/-
überhöhung
Abbildung 3.7.-5: Einbrandkerbe am
Grundmaterial
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 47
Abbildung 3.7.-6: Oberflächenporen Abbildung 3.7.-7: Bindefehler
Abbildung 3.7.-8: Nahtwulst (Kerbe),
Spritzer
Abbildung 3.7.-9: Nicht erfasste Wur-
zellage
Abbildung 3.7.-10: Poren, Draht-
rückstand, Kerbe, Spritzer
Abbildung 3.7.-11: Unsaubere Stirn-
seite Stumpfnaht mit nicht erfassten
Nahtflanken
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 48
Abbildung 3.7.-12: Endkraterlunker
mit Pore
Abbildung 3.7.-13: Nicht erfasste
Nahtflanken
Abbildung 3.7.-14: Einbrandkerben in
Schweißnaht
Abbildung 3.7.-15: Scharfkantiger
Nahteinbrand, Spritzer
3.8 Schraubenverbindungen
3.8.1 Gleitfeste Verbindungen mit hochfesten Schrauben (GV, GVP)
Die Reibflächen von gleitfesten Verbindungen müssen vor der Montage bis zu ei-
nem Oberflächenvorbereitungsgrad von mindestens Sa 2½ nach ISO 8501-1 mit
einer zu vereinbarenden Rauheit gestrahlt werden. Ein Beschichtungsstoff
(Schichtdicke ca. 50 µm) mit einem geeigneten Reibbeiwert darf auf die Reibflä-
che aufgetragen werden. Dieser muss die Reibscherkräfte aus der Verbindung
kriechfrei und druckfest übertragen können. Hierfür eignet sich z.B. ein Beschich-
tungsstoff nach Blatt 85 (Alkalisilikat-Grundlage mit Zinkstaub).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 49
Nach DIN 19704-2, Abschnitt 4.3.1, sind gleitfeste Verbindungen im Stahlwas-
serbau nicht zulässig.
3.8.2 Vorgespannte Verbindungen (SLV, SLVP)
Besondere Sorgfalt ist bei der Festlegung von Beschichtungen für Kontaktflächen
von vorgespannten Schraubenverbindungen anzuwenden. Siehe ISO 12944-5:
2008, Abschnitt 5.6.
Die Ausführung kann nach Blatt 85 (Alkalisilikat-Grundlage mit Zinkstaub) erfol-
gen (Schichtdicke ca. 50 µm).
3.8.3 Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben
Sonstige Schrauben (nicht gleitfeste), Muttern und Unterlegscheiben sind so ge-
gen Korrosion zu schützen, dass die Schutzdauer der des Korrosionsschutzes für
das Bauwerk entspricht. Dies beginnt mit einer sorgfältigen Oberflächenvorberei-
tung (vergl. Abbildung 3.8.3.-1). Die Beschichtung auf der Kontaktfläche wird me-
chanisch beansprucht. Gemäß ZTV-W LB 218 sind diese Bereiche im Korrosi-
onsschutzplan explizit zu kennzeichnen. Die Kontaktflächen sind mit einer für
Schraubverbindung zulässigen Grundierung zu versehen. Werden die Kontaktflä-
chen mit einer Deckbeschichtung versehen, so ist sicherzustellen, dass Reste
der noch nassen Beschichtung bei der Verschraubung aus den Spalten gedrückt
werden.
Nicht geeignete Beschichtungsstoffe oder eine übermäßig dicke Beschichtung
(z.B. durch lokales Auftragen mit dem Pinsel) können ein „Schwimmen“ der
Schraubverbindung verursachen, d.h. Gleitfestigkeit und Vorspannung werden
aufgehoben.
Als weitere nicht geeignete Beschichtung hat sich bei industriell hergestellten
Verankerungsteilen und Verbindungsmitteln statt der feuerverzinkten Ausführung
ein Beschichtungssystem auf organischer Bindemittelbasis unter dem Namen
„Geometisierung“ herausgestellt. Bei der Werbung wurde die Wirksamkeit und
Dauerhaftigkeit annähernd mit der Feuerverzinkung gleichgestellt. Die in einer
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 50
Trockenschichtdicke von ca. 17µm vorliegende Beschichtung ist mechanisch so
wenig widerstandsfähig, dass bereits das kräftige aneinander reiben beim Trans-
port für eine Zerstörung des Korrosionsschutzes sorgt. Ein weiter Nachteil ist,
dass die beschädigten, geometisierten Oberflächen mit herkömmlichen Beschich-
tungssystemen nicht zu reparieren sind. Derartig unrobuste Bauteile können al-
lenfalls in geschützten Innenräumen unter besonderen Montagebedingungen
eingesetzt werde; sie sind für den Einsatz im Stahlwasserbau völlig ungeeignet.
Abbildung 3.8: Fehlende Beschichtung im „Strahlschatten“
3.8.4 Pulverbeschichtung
Durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen Bauteil und Spritzpistole entsteht
ein gerichteter Stromkreis, in den sich die Pulverpartikel gerichtet auf die Oberflä-
che bewegen. Damit lässt sich feingemahlenes Pulver (Epoxid, Polyester, Po-
lyurethan) mit Hilfe einer Luftdruckpistole aufbringen (s. Abbildung 3.8.4.-1). An-
schließend wird in einer Wärmekammer das Bauteil erhitzt, so dass das Pulver
aufschmilzt und einen geschlossen Film bildet. Durch Wiederholung dieses Vor-
gangs können mehrere Lagen (u.a. auch Zn-Staub-gefülltes Pulver) aufgebracht
werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der glatten Oberfläche, die sich dadurch
leichter reinigen lässt.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 51
Abbildung 3.8.4.-1: Auftragen von Pulver auf eine Tonne (Seezeichen)
3.8.5 Oberflächenvergütung von Baustählen
Eine mögliche Alternative zu den nichtrostenden Stählen und um resultierenden
Korrosionsschäden generell entgegenzuwirken, ist der Einsatz nitrierter- oder nit-
rocarburierter Stähle. Bei diesem Oberflächenveredelungsverfahren diffundieren
Stickstoff- und Kohlenstoffatome temperaturgesteuert (Plasmanitrieren oder
Plasmanitrocarburieren; s. Abbildung 3.8.5.-1) von der Oberfläche aus in das
Bauteil ein, bilden dort ein verändertes Schichtgefüge (Oberflächenschicht: 1-3
µm, Verbindungsschicht: 15-30 µm und Diffusionsschicht: 200-500 µm), wodurch
das Werkstück (Bauteil) neue Materialeigenschaften erreicht. Die positiven Werk-
stoffeigenschaften dieser randschichtveredelten Baustähle, unter anderem in Be-
zug auf das abrasive Verschleißverhalten in Kombination mit einer erhöhten Kor-
rosionsbeständigkeit, könnte man sich im Stahlwasserbau zu Nutze machen. Die
Resultate einer Diplomarbeit (Mrachatz, 2012) zeigen einerseits, dass ein nitrier-
ter Stahl eine Mittelstellung zwischen CrNi- und Baustahl hinsichtlich des freien
Korrosionspotentials einnimmt andererseits ein Einsatz in salinaren Gewässern
nicht zu empfehlen ist.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 52
Abbildung 3.8.5.-1: Plasmanitrieren von Werkstücken
3.8.6 Hohlkästen und Hohlbauteile
Hohlkästen (innen zugänglich) und Hohlbauteile (innen unzugänglich) sind –
wenn die nachstehenden Anforderungen erfüllt werden – eine aus der Sicht des
Korrosionsschutzes besonders vorteilhafte Querschnittsform, weil sie die der at-
mosphärischen Einwirkung ausgesetzten Oberflächen auf ein Minimum reduzie-
ren.
Offene Hohlkästen und offene Hohlbauteile, die der Einwirkung von Oberflächen-
feuchte ausgesetzt sind, müssen mit Umluft- und Entwässerungsöffnungen ver-
sehen werden und innen wirksam gegen Korrosion geschützt werden.
Geschlossene Hohlkästen und geschlossene Hohlbauteile sind zu schützen und
dürfen weder Luft noch Feuchtigkeit eindringen lassen. Deshalb sind sie durch
umlaufende Schweißnähte abzudichten. Öffnungen sind mit Dichtschotten zu
versehen. Bei der Montage solcher Bauteile ist darauf zu achten, dass keine ho-
he Luftfeuchtigkeit vorliegt und kein Wasser eingeschlossen wird. Gegebenen-
falls ist eine Dichtheitsprüfung gemäß DIN 19704-2, durchzuführen. Gemäß ZTV-
ING Teil 4 Abschnitt 3 ist dazu an tiefster Stelle ein Schraubstopfen vorzusehen
(siehe dort Abschnitt 1.4 (2)).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 53
Wenn Bauteile vor dem Beschichten feuerverzinkt werden sollen, müssen die
hierfür festgelegten Anforderungen an die Gestaltung gemäß ISO 1461, ISO
14713 und DASt-Richtlinie 022 erfüllt werden. Eine Feuerverzinkung sollte nur an
offenen Hohlkästen erfolgen, um die Gefahr von Explosionen beim Feuerverzin-
ken dicht geschweißter Bauteile durch die Erhitzung der eingeschlossenen Luft
abzuwenden und um Fehlstellen im Zinküberzug zu vermeiden. In diesem Fall
sollten die Bauteile auch innen feuerverzinkt werden.
3.8.7 Aussparungen
Aussparungen in Aussteifungsrippen, Stegen oder ähnlichen Bauteilen sollten ei-
nen Radius von mindestens 50 mm besitzen, um eine angemessene Oberflä-
chenvorbereitung und ein Beschichten zu ermöglichen. Eine Beispieldarstellung
hierzu findet sich in ISO 12944-3, Anhang D, Bild D.7. Es empfiehlt sich, dickere
Bleche zur besseren Zugänglichkeit und Umschweißbarkeit anzufasen.
Abbildung 3.8.7.-1: Zu kleiner Frei-
schnitt für fachgerechte Beschichtung
Abbildung 3.8.7.-2: Zu kleiner Frei-
schnitt und Spalt für fachgerechte
Beschichtung
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 54
Abbildung 3.8.7.-3: Zu kleiner Frei-
schnitt für fachgerechte Beschichtung
Abbildung 3.8.7.-4: Zu kleiner Frei-
schnitt für fachgerechte Beschichtung
3.8.8 Aussteifungen
Bei erforderlichen Aussteifungen, z. B. zwischen einem Steg und einem Flansch,
sind die Übergänge zwischen der Aussteifung und den angrenzenden Bauteilen
ringsum zu verschweißen, um Spalten zu vermeiden. Eine Beispieldarstellung
hierzu findet sich in ISO 12944-3, Anhang D, Bild D.7. Die Aussteifungen sollten
so gestaltet sein, dass das Ansammeln von Ablagerungen oder Wasser ausge-
schlossen ist (siehe Kapitel 3.5). Außerdem muss die für die Oberflächenvorbe-
reitung und das Beschichten notwendige Erreichbarkeit vorhanden sein (siehe
Kapitel 3.3).
Abbildung 3.8.8.-1: Wasser kann
sich ablagern
Abbildung 3.8.8.-2: Faltwerkaus-
steifung
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Abbildung 3.8.8.-3: Feingliedrige Aussteifungen eines Walzenwehres
3.8.9 Vermeiden von Bimetallkorrosion
Besteht zwischen zwei Metallen mit unterschiedlichem elektrochemischem Po-
tential eine elektrisch leitende Verbindung, führt dies bei kontinuierlicher oder pe-
riodischer Belastung durch Feuchte (Elektrolyt) zu einer Korrosion des weniger
edlen Metalls. Die Bildung dieses galvanischen Elementes steigert somit die Kor-
rosionsrate des weniger edlen der beiden Metalle. Die Korrosionsrate hängt u. a.
von der Potentialdifferenz zwischen den beiden Metallen, dem Flächenverhältnis
der Flächen der Bauteile und der Art (el. Leitfähigkeit) und Einwirkdauer des
Elektrolyten ab.
Die Spannungsreihe verschiedener metallischer Werkstoffe in Meerwasserumge-
bung ist in Abbildung 3.8.9.-3 dargestellt.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 56
Abbildung 3.8.9.-1:Voraussetzungen
für das Auftreten von Bimetallkorrosion
(Quelle: Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-2:Darstellungen von
Bedingungen ohne Gefährdung hin-
sichtlich Bimetallkorrosion (Quelle:
Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-3: Spannungsreihe verschiedener metallischer Werkstoffe in
Meerwasser (Quelle: Merkblatt 829)
Beim Verbinden von Bauteilen aus weniger edlen Metallen (d. h. solchen mit nega-
tiverem elektrochemischen Potential) mit Bauteilen aus edleren Metallen ist des-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 57
halb Vorsicht geboten. Kritisch sind insbesondere Verbindungen, bei denen das
weniger edle Metall im Vergleich zum edleren Metall eine kleine Oberfläche auf-
weist. Dagegen bestehen keine Bedenken, unter weniger kritischen Bedingungen
Verbindungsmittel aus nichtrostendem Stahl mit kleiner Oberfläche in Bauteilen
aus weniger edlen Metallen zu verwenden (z.B. mit Edelstahlschrauben ange-
schlossene verzinkte Schwarzstahl-Geländer, siehe Abbildung 3.8.9.-6). Mitver-
spannte federnde Elemente (z. B. Federringe, Sicherungsscheiben oder gezahnte
Scheiben) dürfen in solchen Fällen jedoch nicht verwendet werden, da sie anfällig
gegen Spannungsrisskorrosion sind und die Langzeitfestigkeit der Verbindung be-
einträchtigen.
Beachtet werden müssen auch nicht sichtbare Verbindungen unterschiedlicher
Metalle, z.B. bei Verbindungen von Einbauteilen mit der Bewehrung. Durch das
alkalische Milieu im Beton wird das elektrochemische Potential des Betonstahls
verändert, so dass es auch bei eigentlichen schwarz-schwarz-Verbindungen zu
Korrosion kommen kann.
Abbildung 3.8.9.-4: Keine Schäden
infolge Bimetallkorrosion bei kleiner
Kathode (Metall 2) und großer Anode
(Metall 1) (Quelle: Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-5: Bimetallkorrosion
bei kleiner Anode (Metall 1) und gro-
ßer Kathode (Metall 2) (Quelle: Merk-
blatt 829)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 58
Abbildung 3.8.9.-6: Praktische An-
wendungen der Abbildung 3.8.9.-4
(Quelle: Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-8: Praktische An-
wendungen der Abbildung 3.8.9.-4
(Quelle: Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-7: Praktische An-
wendungen der Abbildung 3.8.9.-5
(Quelle: Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-9: Praktische An-
wendungen der Abbildung 3.8.9.-5
(Quelle: Merkblatt 829)
Abbildung 3.8.9.-10: Ovalisierung der
Achslagerung durch ungeeignete
Werkstoffkombination (Betriebsdauer
ca. 4 Jahre; Quelle: Merkblatt MNIS)
Abbildung 3.8.9.-11: Abrostung von
Schraubenköpfen infolge ungeeigneter
Werkstoffkombination (Einsatzdauer 1
Jahr; Quelle: Merkblatt MNIS)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 59
Abbildung 3.8.9.-12: Beschichtungs-
und Korrosionsschaden an einer Stau-
klappe (Quelle: Merkblatt MNIS)
Abbildung 3.8.9.-13: Korrosion am
unlegierten Stahl infolge einer Aufplat-
tierung aus nichtrostendem Stahl
(Quelle: Merkblatt MNIS)
Die Abbildungen 3.8.9.-10 bis 3.8.9.-13 zeigen Beispiele, in denen durch Verbin-
dungen aus Baustahl mit CrNi-Stahl irreparable Schäden im Baustahl entstehen.
Meist ist das Flächenverhältnis in CrNi-Stahl-Umgebung zudem recht ungünstig
für den unedleren Baustahl, so dass hier ein weiterer Faktor der Beschleunigung,
neben dem Potenzialunterschied, hinzukommt. Gemäß dem Schaden in Abbil-
dung 3.8.9.-12 wurde der nichtrostende CrNi-Stahl nachträglich beschichtet, um
so seine kathodische Wirkung einzuschränken. Zudem wurden sog. Opferanoden
angebracht, welche bei einem Beschichtungsabtrag zusätzlich schützen (Binder,
2005).
Als Entscheidungshilfe für den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffkombinationen
in Bezug auf Bimetallkorrosion kann Abbildung 3.8.9.-14 herangezogen werden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 60
Abbildung 3.8.9.-14: Kompatibilitätstabelle für atmosphärische Beanspru-
chung (Quelle: Merkblatt 829)
Sind Paarungen zwischen Metallen mit galvanischer Elementbildung konstruktiv
nicht vermeidbar, sollten die Kontaktflächen elektrisch isoliert werden, z. B. durch
Beschichten der Oberflächen beider Metalle oder den Einsatz von Isolierhülsen.
Wenn nur eines der zur Verbindung gehörenden Metalle beschichtet werden
kann, ist möglichst das edlere Metall zu beschichten (siehe Abbildung 3.8.9.-2).
Zitat [Quelle: Merkblatt 829]: „Eine alleinige Beschichtung der Anode ist keine
geeignete Maßnahme zur Vermeidung von Bimetallkorrosion. Fehler oder Be-
schädigungen an der Beschichtung, die in der Praxis immer anzunehmen sind,
schaffen ein kritisches Korrosionselement. Die Beschädigungen in der Beschich-
tung führen zu kleinflächigen Anoden, die dann mit hoher Abtragungsrate korro-
dieren können.“ Auch kathodischer Korrosionsschutz kann in Betracht gezogen
werden. Genaueres zu dieser Thematik ist im Handbuch „Kathodischer Korrosi-
onsschutz im Stahlwasserbau“ beschrieben.
Gemäß EN 1090-2 Kap. 10.4 ist bei einer Verbindung von nichtrostendem Stahl
mit Baustahl eine Beschichtung des Baustahls mindestens 20 mm auf den nicht-
rostenden Stahl weiterzuführen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 61
Die Bundesanstalt für Wasserbau BAW empfiehlt in ihrem Merkblatt „Einsatz von
nichtrostendem Stahl im Stahlwasserbau MNIS“ aufgrund von in der Vergangen-
heit aufgetretenen Schäden, den Einsatz von nichtrostenden Stählen generell zu
minimieren bzw. zu vermeiden (eine Ausnahme bilden Lauf-, Schleif- und Dich-
tungsflächen). Der direkte Kontakt von unlegiertem und nichtrostendem Stahl ist
in jedem Fall zu vermeiden. Ebenfalls wird empfohlen, Schrauben aus nichtros-
tendem Stahl nicht mehr einzusetzen und Schrauben aus unlegiertem Stahl
grundsätzlich fachgerecht zu beschichten. Es wird explizit darauf hingewiesen,
dass der Forderung aus der DIN 19704-2, Abschnitt 4.3.1, 4. Absatz, nicht zu fol-
gen ist.
3.9 Handhabung, Transport und Montage
Bereits im Entwurfsstadium sollten Handhabung, Transport und Montage eines
Bauwerks berücksichtigt werden. Beachtet werden sollte das Verfahren des An-
schlagens und Sicherns der Bauteile und, soweit erforderlich, die Anordnung von
Anhängeösen. Außerdem sollten geeignete Vorkehrungen getroffen werden, um
Beschädigungen des Beschichtungssystems beim Heben, beim Transport und
bei Vorgängen auf der Baustelle, z. B. beim Schweißen, Schneiden und Schlei-
fen, zu verhindern. Sowohl temporärer als auch dauerhafter Korrosionsschutz
von Verbindungsstellen zwischen vorgefertigten Bauteilen sollte gleichfalls be-
reits bei der Gestaltung berücksichtigt werden.
Für Baustellenschweißstöße sind die Beschichtungsregeln der ZTV-ING Teil 4,
Abschnitt 3, Anhang A zu berücksichtigen (siehe Abbildung 3.9.-1 und 3.9.-2)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 62
Abbildung 3.9.-1: Gestaltung der Korrosionsschutzbeschichtung im Bereich
von Baustellenschweißstößen (Quelle: ZTV-ING Teil 4, Abschnitt 3)
Abbildung 3.9.-2: Ausführungsbeispiel für Baustellenschweißstöße
3.10 Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials
Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit des Grundmaterials werden
durch die Festlegung des Oberflächenvorbereitungsgrades P1, P2 oder P3 ge-
mäß ISO 8501-3 getroffen. Die Kriterien betreffen Löcher und Krater, scheib-
chenartige Oberflächenstrukturen, Überlappungen und Materialeinschlüsse aus
dem Walzprozess sowie Einkerbungen und Furchen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 63
3.11 Schutz der Beschichtung durch Gestaltung
3.11.1 Grundsatz
Neben den grundsätzlichen Anforderungen der ISO 12944-3 "Korrosionsschutz
von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme- Grundregeln zur Gestaltung" soll-
te das Augenmerk des Planers auch die konstruktive Gestaltung eines Bauwerks
im Betrieb berücksichtigen.
Hier geht es also nicht um die konstruktive Gestaltung zur Herstellung eines dau-
erhaften Korrosionsschutzsystems, sondern vielmehr um die konstruktive Gestal-
tung im Hinblick auf die Vermeidung mechanischer Beschädigungen des Be-
schichtungssystems im Betrieb bzw. in der Nutzungsphase.
Exemplarisch soll dies anhand von Einzelbeispielen im Bereich Stahlwasserbau
an Sektorwehren dargestellt werden.
3.11.2 Schutzorientierte Gestaltung von Brustdichtungssystemen an Segment-wehren
Negativ-Fallbeispiel 1: Brustdichtung mit Doppellippendichtung und Abdeckung
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 64
Im Zuge des langjährigen Betriebes von Segmentwehrkörpern sind – nicht zuletzt
wegen stetig abnehmender Personalressourcen – die Anforderungen an die Re-
duzierung des Unterhaltungsaufwands stetig gestiegen. Im Fallbeispiel 1 sollte
dies an einer Vielzahl von Anlagen mit einer zusätzlichen Abdeckung des Brust-
dichtungssystems ermöglicht werden, da man hiermit eine starke Reduzierung
des Geschiebe- und Feinsedimenteintrages in die Sektorgruben erwartet hat.
Zwar kam es hierdurch teilweise zu einem geringeren Eintrag von Grobgeschie-
be, jedoch haben sich auch folgende gravierende Nebeneffekte eingestellt:
a) Bedingt durch den (auf ca. 10 mm) reduzierten Abstand zwischen Abdeckung
und Stauwand kommt es beim Einzug von Geschiebe öfter und schneller zu
Hartlage. Das Geschiebe wird -bauartbedingt- durch die vertikale Flanke des
Abdeckbleches und der radialen Stauwand in eine "Trichteröffnung" gezogen.
Bei radialem Verfall der Stauwand zieht sich das Gesteinskorn durch den
Trichterspalt und beschädigt hierbei die Beschichtung. Zieht sich das Ge-
steinskorn nicht durch den Trichterspalt, kommt es zu Zwängungen; in Folge
daraus bilden sich in lange, radial verlaufende Riefen an der Stauwand. In
beiden Fällen, insbesondere beim Durchzug von Geschiebe, führt dies zu par-
tiellen Bruch der Beschichtung, zu anschließender Unterwanderung der intak-
ten Beschichtung und letzten Endes zu großflächigen Schäden an der Stau-
wand. Scharfe Bruchkanten der partiell zerstörten Dickbeschichtung können
im Betrieb bzw. beim Fahren des Sektorkörpers zudem zu einer kurzfristigen
Zerstörung der Dichtungsprofile führen.
b) Um die Leckagerate beim Hochfahren des Sektorkörpers zu reduzieren, hat
man die ursprünglich einwinkeligen Lippendichtungen durch doppelwinklige
Dichtungsprofile ersetzt. Das Feingeschiebe setzt sich im Betrieb in den ge-
schlossenen Raum zwischen Stauwand und Dichtung. Bedingt durch die Vor-
spannung der Doppelwinkellippendichtung kann das Feingeschiebe nicht in
die Sektorgrube durchfallen und reibt so flächig auf der Stauwand. Die Ge-
steinskörnung wirkt hier wie ein Schleifpapier und führt teilweise zu Abrieb bis
auf das Substrat. Weiterhin verliert die Dichtung ihre Wirkung, da durch die
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 65
Gesteinfüllung ein Anlegen durch hydrostatischen Wasserdruck nur noch be-
dingt oder gar nicht mehr stattfinden kann.
c) Bedingt durch die Abdeckung entsteht ein geschlossener Raum zwischen der
oberwasserseitigen Armierung und der Stauwand. Dieser setzt sich analog
den Ausführungen unter b) zu. Um die Funktion der in diesem Bereich liegen-
den Luftsprudelleitung zur Eisfreihaltung der Stauwand zu gewährleisten, ist
ein aufwendiger Ausbau der Abdeckungen auf ganze Länge und ein komplet-
tes Räumen und Spülen des Zwischenraumes erforderlich. Abgesehen vom
hohen zeitlichen, logistischen und finanziellen Aufwand (Setzen des Revisi-
onsverschlusses) führt dies zur partiellen Zerstörung des Korrosionsschutzes
im Bereich der Verbindungsmittel, so dass von diesen Bereichen (auch bei
anschließender Ausbesserung des Korrosionsschutzsystems) Initialkorrosion
ausgeht.
Negativ-Fallbeispiel 2: Brustdichtung mit Winkellippenprofil, Federblechen und
Abdeckung
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 66
Das dargestellte Brustdichtungssystem stellt ein einlippiges Dichtungssystem dar.
Analog der vorgenannten Ausführungen zum doppelwinkligen Dichtungssystem
liegt hier lediglich der Vorteil darin, dass sich nicht dauerhaft Feingeschiebe zwi-
schen Dichtungsprofil und Stauwand festsetzen kann. Um ein Flattern der Win-
kellippe zu vermeiden und die Leckagerate beim Befüllen zu reduzieren, wurden
diese Dichtungssysteme mittels Federblech aus NIRO- Stahl vorgespannt.
Der Einsatz von Dünnblechen aus Schwarzstahl kann im Unterwasserbereich auf
Grund der Korrosionsanfälligkeit hier nicht erfolgen.
Hierbei kommt es, bedingt durch die insgesamt große Masse der Federbleche zu
starker elektrochemischer Korrosion im Umfeld der Brustdichtung sowohl am
Dichtungssystem als auch am Sektorkörper.
Bedingt durch die flächige Auflage bei Wasserdruck und die indifferente Vor-
spannung der Federbleche ist dieses System sehr anfällig gegen Einzug der
Winkellippendichtung im Betrieb und weist zudem einen nur unzufrieden stellen-
den Dichtungsgrad auf.
Positiv-Fallbeispiel 3: Brustdichtung mit Winkellippenprofil ohne Abdeckung
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 67
Betrachtet man die Fallbeispiele 1 und 2 resultieren die Probleme der vorgenann-
ten Dichtungssysteme aus der komplexen und feingliedrigen Bauweise. Die damit
einhergehenden Schäden an den Beschichtungssystemen der Stauwand, der
aufwendige Unterhaltungsaufwand und nicht zuletzt die hohen Herstellungskos-
ten dieser Dichtungssysteme geben Anlass zu konstruktiver Umgestaltung, Das
Ziel der konstruktiven Modifizierung basiert somit auf einer Abwägung zwischen
zwingend erforderlichen Betriebseigenschaften der Sektorkörper, einem wirt-
schaftlich vertretbaren Unterhaltungsaufwand mit möglichst langen Austauschin-
tervallen der Dichtungen und der gestalterische Schutz des applizierten Korrosi-
onsschutzsystems.
Dies konnte im Fallbeispiel der Brustdichtung an Sektorwehren wie folgt umge-
setzt werden:
a) Abdeckung der Brustdichtung:
Die Abdeckungsbleche werden gänzlich entfernt. Dies hat den Vorteil, dass
sich der Bereich der Oberwasserlängsarmierung "automatisch" im Betrieb (bei
abgesenktem Sektorkörper) freispült, so dass das Versotten der Luftsprudellei-
tung zur Eisfreihaltung der Stauwand nicht mehr gegeben ist.
Durch die Beseitigung des reduzierten Abstandes (von ca. 10 mm auf ca. 30
mm) zwischen Stauwand und Abdeckung kann eine zwängungsbedingte Be-
schädigung der Stauwandbeschichtung ausgeschlossen werden.
Nachteilhaft mag sich hier ein erhöhter Eintrag von Feingeschiebe in die Sek-
torgrube auswirken, was jedoch verglichen mit dem Wartungsaufwand zum
Rückbau der Abdeckung, anschließendem Freispülen der Luftsprudelleitung
und erneuter Montage der Abdeckbleche nur einen geringen Aufwand dar-
stellt.
b) Wechsel des Dichtungsprofils an der Brustdichtung:
Als Dichtungsprofil wird eine Winkellippendichtung mit "Nase" eingesetzt. Die-
se entspricht der Winkellippendichtung aus Fallbeispiel 2 mit Ausnahme der
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 68
Kopfgestaltung der Profilgummidichtung. Diese Dichtung ermöglicht eine defi-
nierte, lineare Abdichtung auf eine Auflagebreite von ca. 6 mm (Stärke der
"Nase"). Die Möglichkeit, vorhandene radiale und lineare Abweichungen auf-
zunehmen ist hier – im Vergleich der Winkellippendichtung ohne "Nase" –
deutlich höher. Wichtig in diesem Zusammenhang ist die orthogonale Anstel-
lung der Dichtungsnase an die Stauwand. Diese wird, bei gleichzeitiger Erhö-
hung der Vorspannung, am besten durch einen durchgehenden Anstellwinkel
erzeugt. Der Anstellwinkel führt bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten zum
Schutz des Dichtungsprofils und vermeidet das sogenannte "Flattern" des
Dichtungsgummis. Der entscheidende Vorteil, welcher zum Schutz des Korro-
sionsschutzsystems führt, liegt darin, dass sich Geschiebe im Falle des Einzu-
ges in die Dichtung nicht zwischen Dichtungslippe und Stauwand halten kann,
sondern nach unten (in die Sektorgrube) durchfällt. Dies vermeidet Hartlage
und den vorgestellt beschriebenen "Schleifeffekt".
c) Anfasen des Dichtungsträgers:
Kommt es (z.B. auf Grund mechanischer Beschädigung) zu partiellem Einzug
von Gesteinskörnung aus Geschiebe, trägt der Abstand des Dichtungsträgers
von der Stauwand von ca.30 mm zur Vermeidung von Hartlage bei. Ein weite-
res, konstruktiv entscheidendes Detail am Dichtungsträger ist das Anfasen und
die radiale Ausbildung an der Spitze des Trägerbleches. Die radiale Ausbil-
dung der Spitze sorgt für einen konstruktiv bedingt guten Oberflächenschutz
und bietet Gesteinkörnungen (>30 mm) im Falle eines Einzuges keine Angriffs-
fläche zum Festsetzen des Kornes. Kombiniert mit der nach unten geöffneten
Anfasung, wird die oben erwähnte "Trichteröffnung" beseitigt, so dass das
Korn ohne anhaltende Zwängung zwischen Trägerblech und Stauwand nach
unten (in die Sektorgrube) durchgezogen wird. So wird die Beschädigung der
Stauwandbeschichtung auf ein mögliches Minimum reduziert.
Zusammenfassung zum Vergleich der Fallbeispiele:
Mit der aufwendigen Gestaltung der Dichtungssysteme aus den Fallbeispielen 1
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 69
und 2 hat man versucht den Geschiebeeintrag in die Sektorgrube zu reduzieren
und die Betriebseigenschaften bei Fahren der Sektoren durch zusätzliche Dich-
tungsprofile (z.B. Doppellippe) zu optimieren. Wenngleich dies z.T. gelungen ist,
hat man in der Gesamtbilanz gravierend nachteilhafte Randerscheinungen in
Kauf genommen. Zudem wurde und wird der Modifizierung der Beschichtungs-
systeme in den letzten Jahrzehnten nicht Rechnung getragen. So wurden epo-
xidharzgebundene Beschichtungsstoffe bis Ende der 70 er Jahre in hohem Um-
fang mineralisch gefüllt. Dies bedeutete -im Vergleich zu modernen Beschich-
tungsstoffen- neben einem meist höheren Schichtauftrag auch die Möglichkeit,
dass die Beschichtungsstoffe mittels mineralischem Stellmittel so thixotrop und
niedrig viskos eingestellt wurden, dass ein Auftrag mittels Spachtel möglich war.
So hat man z.B. fertigungsbedingte radiale Abweichungen an der Stauwand mit-
tels gespachteltem Korrosionsschutzstoffen egalisiert bzw. ausgeglichen. Moder-
ne, airlessapplizierte Beschichtungssysteme können bei Sanierung dieser Bau-
werke gar nicht oder nur noch bedingt großflächigen Verfall ausgleichen, so dass
die Dichtungsprofile bei instandgesetzten Sektorkörpern in der Lage sein müs-
sen, größere Toleranzen aufnehmen zu können. Bedingt durch Verfall an den
Stauwänden kann es weiterhin zu höherer Anfälligkeit gegen Geschiebeeinzug
kommen. Den neuen Randbedingungen muss spätestens bei der Sanierung die-
ser Bauwerke Rechnung getragen werden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 70
Zusammenfassend wurde dies in den vorgenannten Fallbeispielen so umgesetzt:
Nr. Veranlassung Resultat
1) Rückbau bzw. Verzicht
auf
Abdeckbleche
Keine Hartlage bei Geschiebeeinzug am Mini-
malabstand von 10 mm, zur Vermeidung von Be-
schichtungsschäden an der Stauwand.
Minimaler Unterhaltungsaufwand durch eigen-
ständiges Freispülen der Brustdichtung. Für Un-
terhaltungsarbeiten u. die Bauwerksinspektion ist
ein aufwendiger Rückbau der Abdeckung zur
Wartung u. Sichtung der Brustdichtung nicht mehr
erforderlich.
2) Austausch der Doppel-
winkellippendichtungen
durch einfache Winkel-
lippendichtung mit Nase
Keine Festsetzung von Feingeschiebe zwischen
Dichtungsrücken und Stauwand, dadurch Ver-
meidung von ständiger Reibung ("Schleifpapieref-
fekt") an der Beschichtung. Weiterhin bleibt (im
Gegensatz zu einer zugesottenen Doppelwinkel-
lippendichtung) die Funktionalität der einfachen
Winkellippendichtung langfristig bestehen.
Die Leckagerate ist - bedingt durch die nur einfa-
che Winkellippe - beim Füllen bzw. Hochfahren
der Sektoren höher, was zu minimal längeren
Bewegungsintervallen führen kann. Für den Be-
triebszustand spielt dies aber keine funktionale
Rolle.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 71
Nr. Veranlassung Resultat
3) Ersatz der der Winkel-
lippendichtung ohne
Nase (mit NIRO- Feder-
blechen) durch einfache
Winkellippendichtung
mit Nase
Die Auflageflächen von einfachen Winkellippen-
dichtungen sind bauartbedingt breiter bzw. größer
als diejenigen mit Nase. Auch hier kommt es zu
Festsetzung von Feingeschiebe zwischen Dich-
tung und Stauwand, was durch ständiger Reibung
("Schleifpapiereffekt") zu Schäden an der Be-
schichtung führten kann und zum partiellen Ver-
lust der Dichtungsfunktion führt. Ein weiteres be-
kanntes Problem der vorgenannten Dichtung liegt
im häufigen, partiellen Umschlagen bzw. Einzug
der Dichtung. Dadurch kommt es zur Hartlage der
dahinterliegenden NIRO-Federbleche mit gravie-
renden Folgeschäden an der Stauwandbeschich-
tung.
Nicht zuletzt das erhebliche elektrochemische
Potential der NIRO- Federbleche führt zu ent-
sprechender Kontaktkorrosion im Umfeld der
Dichtung.
Die Substitution von Edelstahl im Unterwasserbe-
reich (mit permanenter Wasserbenetzung) sollte
nach wie vor im Blickfeld des Planers liegen, so-
fern dies technisch möglich ist. Korrosionsschä-
den aus elektrochemischen Reaktionen durch
den unnötigen Einsatz von Edelstahlprodukten im
Stahlwasserbau führen anhaltend zu hohen wirt-
schaftlichen Schäden.
Einfache Winkellippendichtungen ohne Nase
können zudem nur unzureichend höhere, stahl-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 72
baulich bedingte Toleranzabweichungen aufneh-
men. Bei partiellen Leckagen kommt es dann
schnell zum o.g. Umschlagen oder sog. "Flattern"
der Dichtung.
Winkellippendichtungen mit Nase sind in der La-
ge höhere Toleranzabweichungen aufzunehmen.
Sie dichten linear und hochwirksam gegen Auf-
stau ab.
4) Anfasen der Dichtungs-
träger mit Abrundung
der vorderen Blechkante
Primär stellt die Abrundung der Blechkante eine
ohnehin bestehende Forderung zur korrosions-
schutzgerechten Gestaltung dar. An diesen be-
lasteten Stellen ist somit ein besonderes Augen-
merk auf diese Details zu richten, um einen dau-
erhaften Korrosionsschutz an den schwer zu-
gänglichen Stellen zu gewährleisten.
Die Abrundung stellt zudem mit der nach unten
gerichteten Anfasung einen höheren Schutz ge-
gen mechanische Beschädigung dar. Durch die
geringe Angriffsfläche und durch Vermeidung der
"Trichterwirkung" zw. Stauwand und Dichtungs-
träger kommt es im Falle eines Korndurchzuges
zu einer kurzmöglichsten Hartlage; das Korn kann
unten durchfallen. Mechanische Beschädigungen
an der Stauwand werden somit auf ein mögliches
Maß reduziert.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 73
3.12 Literaturverzeichnis
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onsfragen, 3. Auflage 2009
NORSOK M 501 NORSOK STANDARD, Edition 6, Februar 2012
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 75
4. Korrosionsschutzsysteme für den „schweren Korrosionsschutz“
4.1 Stoffentwicklung der letzten hundert Jahre
Bereits im 19. Jahrhundert wurden Stahlbauten und Schiffe mit Teerpechanstrichen ver-
sehen. Eine gravierende Neuerung der Korrosionsschutzstoffe wurde ab 1960 durch die
Kombination zwischen Teer und Polymeren - zunächst Epoxidharze, später auch Po-
lyurethan - erzielt. Hierdurch wurden die positiven Eigenschaften des Teeres, z.B. die
Hydrophobie mit den sehr guten Eigenschaften der Polymeren wie z. B. die mechanische
Festigkeit kombiniert. Sie werden als Stoffe der 2. Generation eingestuft. Abbildung 4.1.-
1 zeigt die für den Stahlwasserbau wesentliche Stoffentwicklung der letzten hundert Jah-
re. Insbesondere die letzten beiden Jahrzehnte sind davon geprägt gewesen, die Ver-
wendung von Teer einzuschränken und zu vermeiden. Diese Entwicklung ist durch statis-
tische Auswertungen belegt: In der Abbildung 4.1.-2 ist die Entwicklung des Einsatzes
von Beschichtungsstoffen in der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes für die
letzten drei Dekaden in Form von Kurvenverläufen eingezeichnet. Anforderungen des
Arbeits- und Umweltschutzes haben dabei im besonderen Maße zur Weiterentwicklung
der Korrosionsschutzstoffe im Stahlwasserbau beigetragen. Mittlerweile ist Teer aufgrund
der Anteile an Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) als cancerogen
eingestuft. Hierdurch ergeben sich erhöhte Sicherheitsbedürfnisse beim Neuanstrich wie
auch insbesondere beim Entschichten. Steinkohleteerpeche werden dabei durch so ge-
nannte Teerersatzstoffe (TE, gereinigte Teerpeche mit reduziertem Gehalt an cancero-
genen PAKs), bzw. durch Kohlenwasserstoffharze (CH) ersetzt (3. Generation). Auf Tee-
rersatzstoffe wurde zuletzt, auf Grund eines gewissen Restgefährdungspotentials, im Be-
reich der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung verzichtet. Asbestfasern, welche bis 1980
als Füllstoff zugesetzt wurden, sind wegen der Asbestose- und Tumorgefahr verboten.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 76
Abb. 4.1.-1: Übersichtsgraphik Stoffentwicklung der letzten hundert Jahre (aus [1])
Abbildung 4.1.-2: Entwicklung der Beschichtungsstoffe für den Schutz von Stahlwasser-bauten, Quelle: Korrosionsschutzdatenbank der BAW (Schleusentore)
Beschichtungsstoffe an Schleusentoren
0
25
50
75
100
1970
- 197
9
1980
- 198
9
1990
- 199
9
2000
- 2008
Zeit
Ant
eile
in%
Teer / EPT EP
PUR
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 77
4.2 Stoffgruppen
Wurde bis 1990 eine Vielzahl unterschiedlichster Bindemittel (Chlorkautschuk, Teer,
PVC, Bitumen, etc.) für den so genannten schweren Korrosionsschutz eingesetzt, so
konzentriert sich inzwischen die Auswahl an Bindemittel auf Epoxid- und Polyurethanhar-
zen. Aus den Resultaten früherer Versuchsserien, insbesondere durch Langzeitauslage-
rungen in der Natur, kristallisierten sich bereits frühzeitig diejenigen Polymere, welche
sich für diesen Einsatz besonders bewährten, heraus. Die Eigenschaften sind durch
chemische Reaktionen der Duroplaste geprägt, wobei Härte einerseits und Elastizität an-
dererseits einen breiten Spielraum einnehmen. Die Verarbeitung geschieht meist im Air-
less-Spritzverfahren. Je nach Viskosität und Topfzeit werden leistungsfähige, großvolu-
mige Airlessanlagen oder spezielle 2K-Anlagen – mit und ohne Beheizung -verwendet.
Die wichtigsten Bindemittel werden im Folgenden kurz gekennzeichnet:
Ein Epoxidharz (Kurzzeichen EP) besteht aus Polymeren (Polyether), die je nach Reak-
tionsführung unter Zugabe geeigneter Härter einen duroplastischen Kunststoff von hoher
Festigkeit und chemischer Beständigkeit ergeben. Werden Epoxidharz und Härter ge-
mischt, erfolgt je nach Zusammensetzung und Temperatur üblicherweise innerhalb von
wenigen Minuten bis einigen Stunden die Aushärtung des ursprünglich viskosen Gemi-
sches. Epoxide können lösemittelarm bis lösemittelfrei eingestellt werden, wenn auf klei-
nere Molekülmassen (< 700 g/mol) zurückgegriffen wird. Dabei können sie dementspre-
chend als Mehrschichtsysteme wie auch als Einschichtsysteme Verwendung finden.
Polyurethane (PU, DIN-Kurzzeichen: PUR) sind Kunststoffe, welche aus der Polyadditi-
onsreaktion von Polyisocyanaten mit mehrwertigen Alkoholen, den Polyolen entstehen.
Die Verknüpfung erfolgt durch die Reaktion einer Isocyanatgruppe (–N=C=O) eines Mo-
leküls mit einer Hydroxylgruppe (-OH) eines anderen Moleküls unter Bildung einer Ureth-
angruppe .
Polyurethane können je nach Herstellung hart und spröde, aber auch weich und elastisch
sein. Besonders die Elastomere weisen eine vergleichsweise hohe Reißfestigkeit auf.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 78
Feuchtigkeitshärtende bzw. 1komponentige Polyurethane reagieren mit der Feuchtigkeit
der Luft, Die relative Feuchte muss mindestens bei 30 % liegen. Dabei erfolgt eine Ab-
spaltung von CO2, dessen Freisetzung ermöglicht werden muss. 1K-PUR-Stoffe werden
als Mehrschichtsysteme mit jeweils weniger als 150 µm Schicht dicke eingesetzt.
2komponentige Polyurethane werden meist im 2K Heißspritzverfahren bis zu Schichtdi-
cken von 5mm verarbeitet. Wegen einer gewissen Porenbildung beim Aushärteprozess
sind, zum Erreichen der Korrosionsschutzwirkung, höhere Schichtdicken (> 1000µm) er-
forderlich.
Polyesterharze sind Kondensationsprodukte aus zwei- oder mehrwertigen Alkoholen
(z. B. Glykolen oder Glycerin) und Dicarbonsäuren. Im Gegensatz zu den chemisch ver-
wandten Alkydharzen werden bei der Herstellung keine langkettigen Fettsäuren verwen-
det. UP ist die Abkürzung für ungesättigte Polyesterharze, die zur Herstellung faserver-
stärkter Kunststoffe, Spachtelmassen oder Gießharzen eingesetzt werden. Diese Stoffe
reagieren wie Polyadditive und können für den schweren Korrosionsschutz verwendet
werden. Ungesättigte Polyesterharze enthalten Doppelbindungen, die mit Styrol oder an-
deren Reaktivverdünnern unter Zuhilfenahme von Peroxiden ((z. B. Dicumylperoxid, Di-
benzoylperoxid oder Methylethylketonperoxid) ausgehärtet werden. Sie reagieren sehr
schnell (“Polymerisation”), wodurch sehr kurze Aushärtezeiten realisiert werden und da-
mit eine schnelle Belastbarkeit möglich ist.
4.3 Schutzsysteme – Systemaufbau
Stahl lässt sich durch Beschichtungen optimal gegen Korrosion schützen. Beschich-
tungssysteme bestehen aus mehreren Schichten, die unterschiedliche Funktionen als
Grund-, Zwischen- oder Deckbeschichtung erfüllen.
Die Grundbeschichtung stellt zunächst ein Bindeglied zwischen dem Stahlsubstrat und
den nachfolgenden Beschichtungslagen dar. Hier sind Eigenschaften wie z.B. die Haft-
vermittlung (Adhäsion) gefordert. Daneben kann eine Grundbeschichtung zum aktiven
Korrosionsschutz beitragen und korrosionsrelevante, aggressive Stoffe von der Stahl-
oberfläche fernhalten bzw. „puffern“. Ein typisches Beispiel für diese mannigfaltigen Ei-
genschaften ist die mit Zinkstaub gefüllte Grundbeschichtung. Weitere Füllungen oder
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 79
Pigmentierungen können z.B. so genannte Eisenglimmer oder Aluminiumplättchen sein,
welche eine Abdichtung bzw. Verlagerung der Wegsamkeit von korrosionsfördernden
Substanzen in den Schichten erwirken. Neben dem Pigment bzw. Füllstoff wird die
Grundbeschichtung, aber auch die Zwischen- und Deckbeschichtung, durch den Binde-
mitteltyp charakterisiert. Im Bereich des Stahlwasserbaus unterscheiden sich die Funkti-
onen der Zwischen- und Deckbeschichtung kaum. Beide dienen grundsätzlich der Barrie-
rewirkung, bedingen aber auch maßgebliche Eigenschaften des ganzen Beschichtungs-
systems, wie z.B. über ihre Schichtdicke und ihr Abriebverhalten.
Die Farbgebung der Deckbeschichtung spielt, im Unterschied zum Stahlhochbau, eine
untergeordnete Rolle. Unter Umständen ist eine helle Farbe vorteilhaft, um z.B. bei der
Trockenlegungsphase eines Bauwerkes ein störendes Aufheizen zu vermeiden und fer-
ner als sogenannte (helle) Inspektionsbeschichtung. Die dekorative Farbgebung wird
grundsätzlich durch eine zusätzliche Deckbeschichtung, die keine Funktion hinsichtlich
des Korrosionsschutzes beinhaltet, aus dem Bereich des Stahlhochbaus, meist zwei-
komponentiges Polyurethan, wie es entsprechend dem Blatt 87 und 94 eingesetzt wird.
Korrosionsschutzsysteme nach DIN EN ISO 12944
Im Teil 5 der DIN EN ISO 12994 sind die Stoffe und Begriffe der Schutzsysteme erläutert
und definiert. Zudem ist die Zuordnung zu den Korrosivitätsklassen (Kategorien) und die
gewünschte Schutzdauer (nicht mit Gewährleistung zu verwechseln!) geregelt. Darüber
hinaus ist u.a. in Tabelle A.6 eine Auflistung von Beschichtungssystemen für die Katego-
rien Im1 (Süßwasser), Im2 (Meer- und Brackwasser) und Im3 (Erdreich) in Abhängigkeit
von der Schutzdauer (kurz: 5 Jahre; mittel: 5 bis 15 Jahre; lang: mehr als 15 Jahre) ge-
geben. In der genannten Tabelle sind Systeme mit Gesamtschichtdicken von 360 bis
1.000 µm, mit und ohne Grundbeschichtung gelistet. Auf die Einzelheiten der aufgeliste-
ten acht Systeme wird allerdings hier nicht weiter eingegangen, da diese Systemvor-
schläge in der Praxis in Deutschland kaum Widerhall gefunden haben.
Korrosionsschutzsysteme nach ZTW-W 218 – Stahlwasserbau [2]
Die Korrosionsschutzwirkung von Polymeren ist nur z.T. an die Stoffqualität gebunden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 80
Der Aufbau von Beschichtungen als System ist mindestens im gleichen Maße von Ein-
fluss.
Mehrschichtige Systeme können Schwächen von Einzellagen durch darauf folgende bzw.
darunter liegende Schichten ausgleichen. Zudem bietet der Aufbau mit speziell formulier-
ten Grundbeschichtungstypen verschiedene Vorteile: Zum einen können diese die Ober-
fläche - Vorbereitung entsprechend Vorbereitungsgrad Sa 2 ½ ist nach wie vor Standard
- gut penetrieren und zusätzlich mit Barrierepigmenten (Eisenglimmer) abdichten. Zum
anderen können aktive Korrosionsschutzpigmente (Zinkstaub, Aluminium-Plättchen) zu-
gesetzt werden, die an der Grenzfläche zum Stahl korrosionshemmend wirken. Hinsicht-
lich der Durchführung von Korrosionsschutzarbeiten sind diese Systeme zeitaufwendig
und damit kostenintensiv. Dabei müssen die äußeren (klimatischen) Bedingungen zur
Verarbeitung mehrmals, je Schicht, gegeben sein. Die Einhaltung von Überarbeitungszei-
ten birgt zusätzliche Fehlermöglichkeiten.
Einschichtige Systeme werden in einem Arbeitsgang, häufig auch im Airlessverfahren,
auf die erforderlichen Schichtdicken gebracht werden. Dadurch können sich erhebliche
Zeiteinsparungen ergeben; der Aufwand für kostenintensive 2K (Heiß-) Spritzanlagen ist
allerdings zu berücksichtigen. Gewöhnlich sind zum Erreichen eines gleichwertigen Kor-
rosionsschutzes höhere Gesamtschichtdicken als bei den mehrschichtigen Systemen
nötig. Trotz der teilweise guten Haftung auf dem Stahlsubstrat sind diese Systeme in der
Vergangenheit anfälliger für Unterwanderung bzw. Unterrostung bei auftretenden Verlet-
zungen gewesen. Aktuelle Entwicklungen deuten an, dass dieser Nachteil überwunden
werden könnte.
Eine statistische Auswertung der Korrosionsschutzdatenbank bei der BAW hat die Ent-
wicklung der letzten Dekaden aufgezeigt (Abb. 4.3.-1):
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 81
Abbildung 4.3.-1: Entwicklung der Schutzsysteme mit besonderem Augenmerk auf die
Grundbeschichtung (GB); Quelle: Korrosionsschutzdatenbank der BAW
(Wehre)
Demnach sind seit Beginn der Erfassung die Schutzsysteme im zunehmenden Maße mit
einer Grundbeschichtung (GB) mit Eisenglimmer bzw. Zink-Staub-Füllung ausgeführt
worden. Die Einschichtsysteme (meist Teerpechanstiche oder EP-Teer-Mischungen) sind
demzufolge zunehmend abgelöst worden. Insbesondere die Zinkstaubgrundbeschichtun-
gen, welche zeitweise abgelehnt worden sind, haben sich letztlich durchgesetzt. Aus-
nahmen (< 5% Anteil) stellen Abfallflächen von Wehren dar. Inzwischen werden neu ent-
wickelte Einschichtsysteme im Stahlwasserbau wieder häufiger eingesetzt.
In Tabelle 5.1 sind Beschichtungssysteme auf Basis der Praxis-Erfahrungen und dem
Stand der Entwicklung aufgelistet, wie sie z.B. Eingang in die überarbeitete Regelwerke
zum Korrosionsschutz von Stahlwasserbauten gefunden haben. Der Tabellenaufbau folgt
der Logik des Schichtaufbaus mit jeweiliger Trockenfilmdicke (DFT = dry film thickness)
und Schichtanzahl (Nr). Daneben sind die Systeme im Wechsel mit/ohne Grundbeschich-
tung sowie in (einfachen) Gesamtschichtdickenschritten eingegliedert. Eine Präferenz
gewisser Systeme hinsichtlich der Korrosionsschutztauglichkeit gibt es generell nicht.
Vielfach hängt die Entscheidung vom Bauwerkstyp, dessen Nutzungsbeanspruchung o-
der den Ausführungsumständen ab.
Beschichtungsstoffe an Wehrverschlüssen mit/ohne Grundbeschichtung
0
25
50
75
100
1970
- 1979
1980 - 19
89
1990 - 199
9
2000
- 2008
Zeit
Ante
ilein
%
mit GBohne GB
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 82
Tabelle 4.3.-1: Empfohlene Korrosionsschutzsysteme für den Stahlwasserbau [3]
Syst.
Nr.
Oberflächen-
vorbereitung
Grundbeschichtung Zwischen- und Deck-
Beschichtung
Gesamt-
schichtdicke
³ Sa
2½
P
Sa
2½
Bindemit-
tel
Pig-
ment
Nr DFT
[µm]
Bindemittel Nr DFT
[µm]
Nr DFT
[µm]
1-2 X EP,PUR1k Zn(R) 1 50 Ep1,PUR 1k1 2 300 3 350
3-5 X EP,PUR1k Zn(R) 1 50 EP1,PUR 1k1 1-3 450 2-4 500
6-8 X EP1,PUR 1k1 1-3 500 1-3 500
9 X X EP,PUR1k Fe-Gl 1 100 EP1,PUR 1k1 1-3 400 2-4 500
10-11 X EP, PUR Zn(R) 1 50 EP1, PUR 1-2 950 1-3 1000
12- 13 X EP, PUR Zn(R) 1 50 EP1, PUR 1-2 1950 2-3 2000
14-17 X EP1,UP,PUR 1-2 1000 1-2 1000
18-22 X EP1,UP,PUR 1-2 2000 2 2000
EP=Epoxid 1 auch in Kombination mit CH
PUR=Polyurethan, 2-komponentig
PUR 1k=Polyurethan, 1-komponentig
UP=Polyester, ungesättigt
CH=Kohlenwasserstoff
Zn/Fe-Gl=Zink bzw. Eisen-Glimmer
DFT-Angabe entsprechend DIN EN ISO 12944 bzw. ISO 19840
4.4 Zulassungsprüfung und Systemauswahl in der Praxis
Grundsätzlich wird derzeit auf (Gesamt-)Schichtdicken von mindestens 500 µm zum Er-
reichen der obligatorisch vorgesehenen Schutzdauer von mindestens 15 Jahren gesetzt.
Lediglich kürzere Schutzdauer bzw. abgesenkte Beanspruchung erlauben hier Ausnah-
men wie sie die Systeme 1 und 2 in Tabelle 4.3.-1darstellen. Ein klassisches System mit
mehrschichtigem Aufbau befindet sich in den Systemnummern 3 bis 5: Zinkstaub-
Grundbeschichtung (50 µm Schichtdicke) und drei weitere Zwischen- und Deckbeschich-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 83
tungen (jeweils 150 µm Trockenfilmdicke; DFT) zum Erreichen der geforderte 500 µm
Gesamtschichtdicke. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass über mehrfaches Beschichten
Fehler einzelner Lagen beim darauf folgenden Arbeitsgang „ausgebügelt“ werden kön-
nen. Dieses Vorgehen wird besonders bei verwinkelten bzw. feingliedrigen Konstruktio-
nen empfohlen. Hingegen kann man zwei Arbeitsgänge einsparen, wenn man lösungs-
mittelfreie Stoffe mit einer Schichtdicke von 450 µm als einzige Deck- bzw. Zwischenbe-
schichtung auf die vorgelegte Grundbeschichtung appliziert (s. Systeme 3 bis 9). Diese
Vorgehensweise empfiehlt sich vor allem bei ebenen, glatten Flächen. Grundbeschich-
tungen auf Basis von Zinkstaubfüllungen sind besonders für hohe korrosive Belastungen,
z.B. im Meer- oder Brackwasser bzw. in der Wasserwechselzone, geeignet auch um den
Schutz über 20 Jahre sicherzustellen.
Die Vorteile von Einschicht- bzw. Dickschichtsystemen sind bereits oben beschrieben
worden. Unter anderem können hierdurch Gefahren wie Überschreiten des Klimafensters
bzw. auch (schädliche) Karbamatbildung weitestgehend minimiert werden.
Die Unterschiede zwischen (einkomponentigem) Polyurethan und (zweikomponentigem)
Epoxid sind hinsichtlich der eigentlichen Schutzwirkung grundsätzlich zu vernachlässi-
gen. Gleichermaßen können die Stoffe dieser Serien unterschiedlich zur mechanischen
Belastung, wie z.B. Abrieb, ausgerichtet sein. System Nr. 9 hat praktisch ähnlichen Auf-
bau wie die Systeme Nr. 3 bis 5. Der Unterschied besteht in der Formulierung der Grund-
beschichtung: Diese ist hierbei mit Eisenglimmer in der Epoxidmatrix gefüllt. Im Vergleich
mit den üblichen Anforderungen an den Oberflächenreinheitsgrad (Sa 2 ½) kann dieses
Material auch besonders für Flächen mit geringem Oberflächenvorbereitungsgrad (MPa,
St 2/3), wie sie häufig bei der Ausbesserung und Reparatur vorliegen, eingesetzt werden.
Die Systeme 10 bis 13 sind wie die Systeme Nr. 3 bis 5 zu betrachten, insbesondere hin-
sichtlich der Grundbeschichtung mit Zinkstaubfüllung. Die hierbei vorgesehenen verdop-
pelten Schichtdicken sind für Bauwerke mit erhöhter Abrasionsbelastung gedacht. Die
Materialeigenschaften (z.B. E-Modul) müssen allerdings so ausformuliert sein, dass inne-
re Spannungen zu keinerlei Enthaftungen führen. Bei Einsatzgebieten bzw. Bauwerken
mit geringer Aggressivität des umgebenden Wassers und demzufolge geringerer Gefahr
der Unterrostung, kann auf die Grundbeschichtung mit Zinkstaubfüllung vollkommen ver-
zichtet werden (Systeme 6 bis 8, sowie 14 bis 22). Unbenommen der Systemnummer
können weitere charakteristische Eigenschaften wie z.B. Kathodenschutztauglichkeit und
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 84
Abriebwert vorgesehen bzw. gefordert werden. In diesem Zusammenhang sei noch be-
merkt, dass eine erhöhte Abrasionsbeständigkeit der Beschichtung bzw. ein Schutz des
Stahlbauteils vor Abrieb auch durch die Erhöhung der Schichtdicke, proportional zum er-
warteten Abriebwiderstand, bewirkt werden kann. Höherer Abriebwiderstand ist durch
entsprechende abrasive Belastung wie z.B. an Abfallwänden von Sektorenwehren erfor-
derlich, aber auch bei Trogböden von Kanalbrücken, an denen sich gleichzeitig die Repa-
raturintervalle, wegen der seltenen Trockenlegungsphasen, extrem lang hinziehen kön-
nen.
Die in der Ausführung eingesetzten Beschichtungsysteme sind bereits im Vorfeld durch
Labortestverfahren (z.B. [4.]) aber auch durch Freibewitterung zu testen und die Taug-
lichkeit durch Zulassungszeugnisse zu belegen. Dadurch ergibt sich eine Auswahl von
geprüften und zugelassenen Schutzsystemen verschiedener Hersteller, die in der „Liste
der zugelassenen Systeme“ [5] der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) geführt werden.
Die Liste zeigt den Systemaufbau mit den Produkten der Grund-, Zwischen- und Deckbe-
schichtung entsprechend der Gliederung der Tabelle 4.3.-1. Weitere Hinweise zur Ein-
satzmöglichkeit entsprechend den Immersionsmedien (Süßwasser, Im1 und Meerwasser,
Im2) sowie zur Kathodenschutztauglichkeit und zum Abriebverhalten sind zu beachten.
Die Gültigkeitsdauer der Zulassung für ein Schutzsystem ist ebenso aufgelistet. Zur Er-
gänzung sind noch die Lösemittelgehalte der nicht ausgehärteten Beschichtungsstoffe
angeführt. Diese tragen zunächst dem Umweltschutzgedanken Rechnung und können im
gegebenen Fall hilfreich zur Kalkulation der Lösemittelemission entsprechend der VOC-
Richtlinie sein.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 85
4.5 Literatur
[1] Binder, G.: High performed coatings for corrosion protection of hydraulic steel struc-
tures; in proceedings Eurocorr ’99, Aachen 1999, p 288
[2] Zusätzliche technische Vertragsbedingungen (ZTV-W 218); www.baw.de
[3] Liste der empfohlenen Systeme für den Einsatz im Stahlwasserbau.(www.baw.de)
[4] Richtlinie zur Prüfung von Beschichtungsstoffen für den Stahlwasserbau (RPB);
www.baw.de
[5] Liste der zugelassenen Systeme für den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau
(www.baw.de)
5. Oberflächenvorbereitung
Die richtige Oberflächenvorbereitung ist die notwendige Voraussetzung für ein langlebi-
ges Korrosionsschutzsystem. Das hochwertigste Beschichtungssystem versagt auf unzu-
reichend gereinigten oder vorbereiteten Oberflächen.
Art und Intensität der Oberflächenvorbereitung müssen dem Ausgangszustand und der
zu erwartenden Belastung angepasst werden.
Grundlage für einen langlebigen, qualitativ hochwertigen Korrosionsschutz ist die richtige
Wahl des geeigneten Oberflächenvorbereitungsverfahrens. Die Art der Oberflächenvor-
bereitung ist unter Berücksichtigung des vorgesehenen Beschichtungssystems, der Ar-
beits- und Umweltschutzanforderungen, Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten und vorgese-
hener Nutzungsdauer für das geplante Bauvorhaben individuell auszuwählen.
Wesentliche Regelungen zur Oberflächenvorbereitung sind in der DIN EN ISO 12944-4,
der ZTV-W LB 218 und der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 enthalten.
In Abhängigkeit von Geometrie des Bauwerkes und Ausgangszustand der Oberfläche
stehen verschiedenen Oberflächenvorbereitungsverfahren zur Verfügung.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 86
Tabelle 5.-1: Oberflächenvorbereitungsverfahren
Ausgangszustandder Oberfläche
Oberflächenvorberei-tungsverfahren
Anmerkungen
Walzhaut Trockenstrahlen Geeignete Strahlmittel verwenden; Staub durch
Absaugen entfernen.
Rost Trockenstrahlen Gleiche Verfahren wie für Walzhaut.
Nassstrahlen Verschiedene Verfahren; Nachreinigen mit
sauberem Wasser.
Druckwasserstrahlen Hochdruckwasserstrahlen (700 bis 1700 bar),
Ultrahochdruck-Wasserstrahlen (> 1700 bar)
Entrosten mit maschinell
angetriebenen Werkzeu-
gen
Entfernen von losem Rost ohne Aufrauhung der
Stahloberfläche.
Maschinelles Bürsten bei losem Rost, Klopfen
oder Schleifen bei fest haftendem Rost. Staub
und lose Ablagerungen entfernen
Alt-Beschichtungen Abbeizen Lösemittelhaltige oder alkalische Pasten;
gründlich nachreinigen mit sauberem Wasser
Trockenstrahlen Gleiche Verfahren wie für Rost
Nassstrahlen Hochdruckwasserstrahlen bei schlecht haften-
den Beschichtungen, Ultrahochdruckwasser-
strahlen bei fest haftenden Beschichtungen.
Druckwasserstrahlen Nachstrahlen durch Trockenstrahlen erforder-
lich
Induktives Entlacken Magnetinduktives Entlacken von Dickbeschich-
tungen. Nachstrahlen durch Trockenstrahlen
erforderlich
Entlacken mit maschinell
angetriebenen Werkzeu-
gen
Gleiche Verfahren wie für Rost
Fett und Öl;Bewuchs;wasserlösliche Ver-unreinigungen wiez.B. Salze
Dampfstrahlen ggf. mit
Zusatz von Reinigungs-
mitteln
Sauberes Wasser mit oder ohne Zusatz von
Reinigungsmitteln. Üblicherweise mit Drücken
kleiner 500 bar. Bei Verwendung von Reini-
gungsmitteln ist ein Nachreinigen mit sauberem
Wasser erforderlich.
Um einen gemäß ZTV-W oder ZTV-ING erforderlichen Oberflächenvorbereitungsgrad zu
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 87
erreichen, ist bei Anwendung von Nassstrahlen, Druckwasserstrahlen, Abbeizen und in-
duktivem Entlacken eine Nachbehandlung durch Druckluftstrahlen oder maschinell ange-
triebenen Werkzeugen erforderlich.
Von den in der Tabelle 5.-1 angeführten Verfahren haben folgende Vorgehensweisen
baupraktisch lediglich eine untergeordnete Bedeutung:
Maschinell angetriebene Werkzeuge
Durch mechanische Verfahren werden die arteigenen Verunreinigungen wie Rost, aber
auch Schmutz und Staub entfernt. Bei Teil- oder Vollerneuerungsmaßnahmen können so
auch Oberflächen mit Altbeschichtungen vorbereitet werden.
Typische maschinell angetriebene Werkzeuge sind z.B. Maschinen mit rotierenden
Drahtbürsten, verschiedene Arten von Schleifern und Nadelpistolen. Einzelheiten zu die-
sen Verfahren sind in ISO 8504-3 aufgeführt.
Induktives Entlacken
Durch Einbringen von induktivem Strom mittels beweglicher Induktionsspule werden Wir-
belströme erzeugt, welche die Stahloberfläche und damit den Beschichtungsstoff erwär-
men (ca. 150 °C). Mittels Spachtel können so die plastisch gewordenen Beschichtungs-
stoffe abgehoben werden.
Abbeizen
Es werden zum Abbeizen lösemittelhaltige oder alkalische Pasten auf die Altbeschich-
tung aufgebracht und über einen längeren Zeitraum einwirken lassen. Die Beschichtung
wird dadurch aufgequollen und kann mittels mechanischer Werkzeuge oder Wasserstrah-
len entfernt werden. Für gründliches Nachreinigen mit sauberem Wasser, sowie Auffan-
gen des verschmutzen Wassers ist Sorge zu tragen.
Von den in der Tabelle 5.-1 angeführten Verfahren haben die Strahlverfahren die höchste
Bedeutung.
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Tabelle 5.-2: Charakterisierung der Strahlverfahren
VerfahrenBeschreibung Vorteile Nachteile
TrockenstrahlenDruckluftstrahlen
(Freistrahlen)
Einweg- oder Mehrweg-
strahlmittel werden mittels
eines Druckluftstromes zur
Strahldüse geführt, dort
beschleunigt und auf die
vorzubereitende Oberflä-
che geschleudert.
- Hoher Reinheitsgrad
- Gewünschte Rauheit
wird erreicht
- kaum Einschränkungen
durch die Geometrie des
Bauwerkes
- hohe Flächenleistung
- starke Staubbildung
erfordert z. T. aufwän-
dige Maßnahmen hin-
sichtlich Arbeits- und
Umweltschutz.
TrockenstrahlenSchleuderstrahlen
Mehrwegstrahlmittel wer-
den über rotierende
Schaufelräder beschleu-
nigt und auf die vorzube-
reitende Oberfläche ge-
schleudert
- hoher Reinheitsgrad
- Gewünschte Rauheit
wird erreicht
- wirtschaftlich
- staubemissionsarm
- vorwiegend stationä-
rer Einsatz
- vor Ort nur für Boden-
flächen
TrockenstrahlenSaugkopfstrahlen
Im Prinzip wie bei Druck-
luftstrahlen. Strahldüse ist
im Saugkopf eingebunden.
- hoher Reinheitsgrad
- Gewünschte Rauheit
wird erreicht
- staubfrei
- niedrige Flächenleis-
tung
- Einsatz begrenzt bei
filigranen Bauteilen
- kostenintensiv
Nassstrahlen/Feuchtstrahlen
Druckluftstrahlen mit
Frischwasserzusatz
- Gewünschte Rauheit
wird erreicht
- staubfrei
- Bildung von Flugrost
- Schlämme ist auf-
wändig zu entfernen
Heißwasser-/Dampfstrahlen
Übliche Temperatur des
Wassers: 40°C bis 160°C
Übliche Wasserdrücke: 80
bis 500 bar
- Hohe Flächenleistung
bei Entfernung von Ver-
unreinigungen wie Sal-
zen, Fett, Bewuchs,
Schmutz etc.
- lediglich zur Entfer-
nung von Verunreini-
gung und nicht zur
Erreichung eines Vor-
bereitungsgrades ge-
eignet
Hochdruckwasser-strahlen
Wasserdrücke:700 bis
2500 bar
- hohe Flächenleistung
bei Entfernung von Rost
und Altbeschichtung
- es wird keine Rauheit
erzeugt
- große Wassermen-
gen zu entsorgen
- Bildung von Flugrost
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Oberflächenvorbereitung durch Druckluftstrahlen
Im Korrosionsschutz von Stahlwasserbauten ist das Druckluftstrahlen die mit Abstand
wichtigste Form der Oberflächenvorbereitung. Durch die Wahl der Strahlanlage und des
Strahlmittels, sowie der Modifizierung der Druckluft kann das Strahlen für den jeweiligen
Anwendungsfall optimiert werden. Auf der Baustelle gibt es keine wirkungsvolleren Alter-
nativen.
Unter Druckluftstrahlen versteht man das Auftreffen eines Strahlmittels mit hoher kineti-
scher Energie auf die vorzubereitende Oberfläche. Das Strahlmittel ist der feste Stoff, der
zum Strahlen benutzt wird. Das zu strahlende Objekt ist das Strahlgut. Mit Strahlschutt
bzw. Strahlmittelabfällen bezeichnet man das verbrauchte, zu entsorgende Strahlmittel.
Die durch das Druckluftstrahlen zu erreichenden Effekte werden durch die in der Norm
DIN EN ISO 12944-4 beschriebenen Oberflächenvorbereitungsgrade definiert.
Sa 2 ½, P Sa 2 ½ sind die Vorbereitungsgrade, die i.d.R. gefordert werden.
Tabelle 5.-3: Oberflächenvorbereitungsgrade
Oberflächenvorbereitungsgrad Zustand der vorbereiteten Oberflächen
Sa 2 ½ Walzhaut/Zunder, Rost, Beschichtungen und artfremde
Verunreinigungen sind entfernt. Verbleibende Spuren
sind allenfalls noch als leichte, fleckige oder streifige
Schattierungen zu erkennen.
P Sa 2 ½ Festhaftende Beschichtungen müssen intakt sein. Von
der Oberfläche der anderen Bereiche sind lose Be-
schichtungen und Walzhaut/Zunder, Rost und artfrem-
de Verunreinigungen entfernt. Verbleibende Spuren
sind allenfalls noch als leichte, fleckige oder streifige
Schattierungen zu erkennen.
In ISO 8501-1 sind für den Oberflächenvorbereitungsgrade repräsentative photographi-
sche Beispiele (Vergleichsnormale) in Abhängigkeit vom jeweiligen Ausgangszustand
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 90
enthalten. Das Erscheinungsbild der Stahloberfläche nach der Oberflächenvorbereitung
hängt stark vom ursprünglichen Rostgrad und dem verwendeten Strahlmittel ab. Der Ein-
satz von Stahlguss als Strahlmittel ergibt beispielsweise hellere Oberflächen als Kupfer-
hüttenschlacke.
Sweep-Strahlen ist eine besondere Form der abrasiven Oberflächenvorbereitung mittels
Druckluftstrahlen. Ziel des Sweep-Strahlens ist es, Altbeschichtungen nur an ihrer Ober-
fläche zu reinigen oder anzurauen, bzw. schlecht haftende Schichten des Beschich-
tungssystems zu entfernen. Beim Druckluftstrahlen zur Erreichung eines genormten
Oberflächenvorbereitungsgrades werden üblicherweise Strahldrücke von 6-12 bar und
grobkörniges Strahlmittel verwendet. Beim Sweep-Strahlen werden geringere Strahldrü-
cke (ca. 2-5 bar) und feinkörniges Strahlmittel eingesetzt, um die gut haftende, verblei-
bende Altbeschichtung nicht zu zerstören.
Prinzipiell wird beim Druckluftstrahlen unterschieden in Strahlen mit Einweg- und Strahlen
mit Mehrwegstrahlmittel ( effektive sind kantige Strahlmittel ). Erstere können nur einmal
verwendet werden, sind in der Regel nichtmetallischer Natur und gelangen fast aus-
schließlich beim Freistrahlen zum Einsatz. Beim Feucht-/ Nassstrahlen werden ebenfalls
ausschließlich Einwegstrahlmittel eingesetzt.
Mehrwegstrahlmittel werden im Kreislauf geführt, sind meist entweder aus Guss oder Ko-
rund. Der Einsatz von Mehrwegstrahlmitteln in stationären Betrieben oder auf Baustellen
erfordert eine zusätzliche Strahlmittelaufbereitungsanlage. Hierbei wird das Strahlmittel
aufgefangen, gereinigt und der Strahlanlage wieder zugeführt.
Durch den mehrfachen Einsatz verändert sich die Sieblinie des Strahlmittels in der Korn-
größe und Form. Dies muss bei der regelmäßigen ergänzenden Zuführung von neuem
Strahlmittel beachtet werden.
Wesentliche Kriterien bei der Auswahl des Strahlmittels zum Erreichen des gewünschten
Oberflächenvorbereitungsgrades und der Rauheit sind Kornform, Korngröße und Härte.
Beim Strahlen fällt Strahlschutt an, der aus benutztem Strahlmittel, Rost und Zunder so-
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wie - beim Abstrahlen von Altbeschichtungen - Beschichtungsresten bestehen kann. Da
die Komponenten der abgestrahlten Beschichtungsstoffe nicht immer bekannt sind, muss
der Strahlschutt analysiert werden, um zu entscheiden, ob er als Wirtschaftsgut einer wei-
teren Verwendung zugeführt werden kann – somit kein Abfall – oder als Sonderabfall be-
handelt und entsprechend deponiert werden muss oder ob er der Hausmülldeponie zuge-
führt werden kann.
Tabelle 6-4: Einteilung der geläufigsten Strahlmittel
Einwegstrahlmittel Mehrwegstrahlmittel
Kupferhüttenschlacke Hartguss, kantig
Schmelzkammerschlacke Stahlguss
kugelig oder kantig
Hochofenschlacke Elektrokorund
(Normalkorund, Edelkorund)
Granatsand Granatsand
Olivinsand
Werden Edelstähle gestrahlt, so dürfen nur ferritfreie Strahlmittel (Edelkorund, Granats-
and, Olivinsand) eingesetzt werden.
Rauheit
Die Rauheit der vorbereiteten Oberfläche beeinflusst die Haftfestigkeit der Beschichtung.
Am besten geeignet für Beschichtungssysteme im Stahlwasserbau sind mittlere Rau-
heitsgrade – Rz 50 bis 110 µm mit kantigen Strahlmitteln (Grit).
ISO 8503-1 legt die Anforderungen an Rauheitsvergleichsmuster fest, die zum Sicht- und
Tastvergleich von Stahloberflächen vorgesehen sind, die mit rundem oder kantigem
Strahlmittel gestrahlt wurden.
Daneben gibt es die Möglichkeit die Rauheit mittels Gleitkufenmessgerät zu ermitteln.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 92
Schutzmaßnahmen bei Strahlarbeiten
Die Oberflächenvorbereitung umfasst Reinigungs- und Entrostungsarbeiten, sowie die
Entschichtung von Stahlbauwerken. Hierbei treten vor allem bei Druckluftstrahlen Stäube
auf, die z. T. auch Gefahrstoffe enthalten können.
Das Auftreten von diesen Stäuben erfordert besondere Schutzmaßnahmen für die arbei-
tenden Personen und für die Umwelt. Die Beschäftigten, die solche Arbeiten ausführen,
unterliegen arbeitsmedizinischer Überwachung und müssen eine persönliche Schutzaus-
rüstung tragen, welche den vorliegenden Arbeiten angepasst ist.
Um das unkontrollierte Entweichen von Stäuben an die Umwelt zu verhindern, sind, vor
allem beim Druckluftstrahlen, die zu bearbeitenden Bauteile einzuhausen. Die in der Ein-
hausung befindlichen Stäube werden hierbei durch technische Luftführung und Entstau-
bungsanlagen entfernt. Die in der Abluft enthaltenden Reststäube müssen den Grenz-
werten der TA Luft entsprechen. Sind in den Stäuben Gefahrstoffe enthalten, die als
krebserzeugend eingestuft sind, erfordert dies zusätzliche Maßnahmen.
Generell muss beachtet werden, dass alle von der Oberfläche zu entfernenden Substan-
zen, wie z.B. Schmutz, Rost, Altbeschichtung sowie Strahlmittelabfälle in flüssiger oder
fester Form aufgefangen und gemäß den geltenden Vorschriften entsorgt oder aufberei-
tet werden.
6. Applikation
Beschichtungsstoffe lassen sich prinzipiell als Nassbeschichtung oder als Pulverbeschich-
tung auf die zu schützende Stahlfläche applizieren. Im Stahlwasserbau spielt die Pulverbe-
schichtung lediglich eine untergeordnete Rolle und wird daher nicht weiter betrachtet.
Unter Nassbeschichtungen versteht man das Aufbringen von flüssigen Beschichtungsstof-
fen, die nach dem Applizieren auf die Stahlfläche trocknen bzw. erhärten und damit den ge-
wünschten Korrosionsschutz erbringen.
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Üblicherweise werden die Beschichtungsstoffe vom Lackhersteller in gebrauchsfertiger
Form geliefert. Bei mehrkomponentigen Produkten müssen die Komponenten kurz vor der
Applikation im vorgegebenen Mischungsverhältnis vermischt werden. Kommen einkompo-
nentigen Beschichtungsstoffe zum Einsatz, genügt ein Aufrühren und damit verbunden ein
Homogenisieren des Gebindeinhaltes vor der Verarbeitung.
Bei der Verarbeitung der angelieferten Beschichtungsstoffe sind folgende Punkte zu beach-
ten:
· Prüfung der Gebinde auf Übereinstimmung von Beschriftung und Inhalt sowie auf un-
zulässige Hautbildung, Verunreinigungen, Bodensatz und Haltbarkeitsdatum.
· Trockene, kühle und frostfreie Lagerung.
· Beschichtungsstoffe müssen mit einem elektrischen oder pneumatischen Rührgerät
gründlich ausreichend lange aufgerührt und gegebenenfalls gemischt werden. Boden
und Gebindewand müssen hierbei mit erfasst werden.
· Die verarbeiteten Chargen sollten so dokumentiert werden, dass sie nach Verarbei-
tungsdatum und Bauteilfläche nachvollzogen werden können.
Zur Verarbeitung der Beschichtungsstoffe gibt es in Abhängigkeit von der Geometrie der zu
beschichtenden Fläche und der Art der Beschichtungsmaterialien verschiedene Verfahren.
Streichen:
Das Streichverfahren wird vorzugsweise bei kleinen Flächen sowie zum Vorlegen von
Ecken, Kanten und Schrauben bzw. Nieten eingesetzt. Die Forderung mancher Bauherren,
beim Applizieren der Grundierung auch bei großen Flächen ausschließlich das Pinselverfah-
ren zu verwenden, ist aus technischer Sicht nicht nachvollziehbar.
Rollen:
Das Rollverfahren wird ebenfalls vorzugsweise bei kleineren Flächen eingesetzt. Gemäß
ZTV-W LB-218 ist das Rollen zum Aufbringen der Grundierung nicht zulässig. Wie beim
Streichverfahren ist auch beim Rollen zu beachten, dass es in Abhängigkeit von der gefor-
derten Schichtdicke erforderlich sein kann, eine oder mehrere zusätzliche Arbeitsgänge vor-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 94
zusehen.
Spritzen:
Im Stahlwasserbau kommt ausschließlich das Airlessverfahren zum Einsatz, da auf Grund
der Viskosität der Beschichtungsstoffe das Luftdruckspritzen technisch nicht möglich ist.
Das Airlessverfahren arbeitet luftlos. Dabei wird der Beschichtungsstoff durch eine elektri-
sche oder pneumatische Pumpe unter hohen Druck gesetzt (bis zu ca. 500 bar). Mit diesem
hohen Druck tritt das Material durch die Düsenbohrung aus. Die hohe Geschwindigkeit in
der Düse und die Entspannung beim Düsenaustritt haben zur Folge, dass der Beschich-
tungsstrahl beim Verlassen der Düse zerrissen und zerstäubt wird. Düsenquerschnittsform
und Düsengröße sowie der Pumpendruck werden in Abhängigkeit von dem zu applizieren-
den Beschichtungsstoff und der Geometrie des zu beschichtenden Bauteiles so gewählt,
dass ein möglichst gleichmäßiges Spritzbild erreicht wird. Die wesentlichen Vorteile des Air-
lessverfahrens gegenüber dem Streich- und Rollverfahren sind höher applizierbare Schicht-
dicken, gleichmäßigere Schichtdickenverteilung, höhere Flächenleistung und besseres opti-
sches Erscheinungsbild. Nachteilig ist der auftretende Spritznebel.
Eine Sonderform des Airlessverfahrens ist das 2-K-Spritzen für die Verarbeitung von zwei-
komponentigen Beschichtungsmaterialien. Hierbei werden die beiden Komponenten des
Beschichtungsstoffes getrennt in die Zweikomponentenspritzanlage eingegeben, von der
Anlage erwärmt und getrennt im vorgegebenen Mischungsverhältnis zur Spritzdüse geför-
dert. Die Vermischung der beiden Komponenten erfolgt entweder in einer der Spritzpistole
vorgeschalteten „Mischstation“ oder durch einen Statikmischer an der Pistole. Der Einsatz
solcher Anlagen wird erforderlich bei Beschichtungsmaterialen mit sehr kurzen Topfzeiten
von wenigen Minuten oder sogar lediglich Sekunden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 95
Bei allen Applikationsverfahren ist auf die verarbeitungsgerechte Viskositätseinstellung der
zu verarbeitenden Materialien besonderes Augenmerk zu richten. Die Viskosität kann prin-
zipiell durch zwei Möglichkeiten zur Verarbeitung eingestellt werden:
1. Durch Lösemittelzugabe
Hierbei sind die Grenzen der Lösemittelzugabe sowie die Art des Lösemittels, die von
dem Materialhersteller vorgegeben werden, zu beachten. Lösemittelzugabe reduziert die
Standfestigkeit des applizierten Beschichtungsstoffes. Lösemittelfreie Produkte sollten
nicht verdünnt werden, da hierbei die Gefahr der Lösemittelretention besteht.
2. Durch Temperaturerhöhung des Beschichtungsstoffes
Bei höheren Temperaturen der Beschichtungsstoffe reduziert sich deren Viskosität. So
kann zum Beispiel eine Erhöhung der Temperatur von 20°C auf 30°C eine Viskositäts-
verminderung von ca. 50% zur Folge haben und damit die Verarbeitung deutlich verbes-
sern. Bei Applikation durch Airlesspritzen hat sich die Verwendung von Materialdurch-
flusserhitzern zur Temperierung der Beschichtungsstoffe bewährt. Hierbei wird das Ma-
terial auf dem Weg zwischen der Pumpe und der Spritzpistole erwärmt. Die Schlauch-
länge zwischen Materialdurchlauferhitzer und Spritzpistole sollte möglichst gering gehal-
ten werden oder beheizbare Spritzschläuche eingesetzt werden.
Besonderes Augenmerk bei der Applikation ist auf den Oberflächenzustand und die Umge-
bungsbedingungen zu richten. Die zu beschichtende Oberfläche muss frei von Schmutz,
Salz, Öl, Fett und Korrosionsprodukten sein. Um das Risiko von Kondensatbildung auf der
zu beschichtenden Oberfläche zu vermeiden, sollte die Temperatur der Oberfläche mindes-
tens 3°K über dem Taupunkt der Umgebungsluft liegen. Die Mindesttemperatur der Oberflä-
che ist abhängig von dem verwendeten Beschichtungsstoff, wobei in der Regel 5°C als
Temperaturuntergrenze zu beachten ist. Epoxidharz als Bindemittel erfordert meistens hö-
here Temperaturen. Die Umgebungstemperatur sollte ebenfalls nicht unter 5°C liegen und
eine maximale relative Luftfeuchte von ca. 80% aufweisen. Bei feuchtigkeitshärtenden Be-
schichtungsstoffen gilt diese Beschränkung der relativen Luftfeuchtigkeit nicht.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 96
7. Entschichtung kontaminierter Flächen
Das Kapitel wird noch erarbeitet und zu einem späteren Zeitpunkt eingefügt wer-
den.
8. Überwachung bei der Ausführung
8.1 Normen und Regelwerke
Die grundsätzlichen Anforderungen an die Überwachung bei der Ausführung von
Korrosionsschutzarbeiten sind der ISO 12944, Teile 1 bis 5 sowie 7 und 8 zu ent-
nehmen.
Weitergehende Anforderungen ergeben sich z.B. aus den Zusätzlichen techni-
schen Vertragsbedingungen des Stahlwasserbaus (ZTV-W LB 216/1 – Stahlwas-
serbau, ZTV-W LB 218 – Korrosionsschutz im Stahlwasserbau), BAW Richtlinien
(RPB: 2001 – Richtlinien für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den
Korrosionsschutz im Stahlwasserbau) oder den Zusätzlichen technischen Ver-
tragsbedingungen des Ingenieurbaus (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 Korrosions-
schutz von Stahlbauten, RKK – Richtlinien für Kontrollprüfungen bei Korrosions-
schutzarbeiten (ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 Anhang E)).
8.2 Überwachung vor der Applikation
8.2.1 Allgemeines
Grundvoraussetzung vor Beginn von Korrosionsschutzarbeiten an einem Bau-
werk ist, dass eine entsprechende Spezifikation des Korrosionsschutzsystems
vorliegt. Nach ISO 12944-8 ist eine Spezifikation ein “technisches Dokument, das
alle Anforderungen an den Korrosionsschutz enthält, wenn ein Bauwerk aus
Stahl durch Beschichtungssysteme zu schützen ist“. Ein solches Dokument be-
steht aus verschiedenen Teilen:
§ Projekt- Spezifikation (vom Auftraggeber)
§ Spezifikation für Beschichtungssysteme (vom Farbenlieferanten)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 97
§ Spezifikation für die Ausführung der Beschichtungsarbeiten (von der aus-
führenden Firma)
§ Spezifikation für die Überwachung (von der überwachenden Instanz)
Spezifikationen beschreiben, was in welcher Qualität gewünscht wird und welche
grundsätzlichen Schritte dazu nötig sind. Sie müssen alles enthalten, was für die
Erreichung der gewünschten Qualität nötig ist.
In der Regel sind folgende Angaben erforderlich:
§ Mitgeltende Vorschriften (Normen, Regelwerke, ZTV etc.)
§ Art der Oberflächenvorbereitung (Oberflächenvorbereitungsgrad, Rauheits-grad etc.)
§ Aufbau und Applikation des Beschichtungssystems
§ Erforderliche Nachweise zur Güteüberwachung (Rauhigkeitsmessung,Überwachungsprotokolle)
§ Sonstige Angaben (Qualifikation des Personals, Ort der Beschichtungsar-beiten (Werk / Baustelle), etc.)
Um Überwachungstätigkeiten von Korrosionsschutzarbeiten durchführen zu kön-
nen, sind mindestens entsprechende Mess- und Hilfsmittel erforderlich, wie z.B.
§ Schichtdickenmessgerät („nass“ und „trocken“)§ Hygrometer / Thermometer§ Rauhigkeitsmessgerät§ Taschenlampe§ Messer§ Lupe§ Spiegel§ Fotoapparat§ Klebeband§ Markierungsmittel§ Farbtonkarten
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 98
Ergänzend zu dieser Grundausstattung können folgende Prüfgeräte für weiterge-
hende Untersuchungen erforderlich werden:
§ Leitfähigkeitsmessgerät§ Gitterschnittprüfgerät§ Haftzugprüfgerät§ Porenprüfgerät
Zu Beginn der Applikationsarbeiten erfolgt die Oberflächenvorbereitung der Kon-
struktion. Hinsichtlich der verschiedenen Oberflächenvorbereitungsgrade wird auf
Kapitel 5 des Handbuches verwiesen. In der Regel ist bei Neubauten der Ober-
flächenvorbereitungsgrad SA 2½ gemäß ISO 12944-4 und ISO 8501 erforderlich,
wobei die Datenblätter der Beschichtungshersteller zusätzlich zu beachten sind.
Nach erfolgter Oberflächenvorbereitung sind Kontrollen erforderlich, welche in
den nachfolgenden Kapiteln beschrieben werden.
8.2.2 Vertragliche Vereinbarungen
Nicht alles ist in den Regelwerken verbindlich vorgeschrieben. Diverse Dinge sind
objektabhängig zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren. So ist z.B. ge-
mäß ISO 12944-7 das Verfahren zur Bewertung der Beschichtung zu vereinba-
ren, welches vorzugsweise nach nationalen oder internationalen Normen erfolgen
sollte.
Bei Messung der Trockenschichtdicke müssen gemäß ISO 12944-7 und ISO
19840 folgende Absprachen getroffen werden:
§ anzuwendendes Verfahren und Messgerät, Kalibrierung, Berücksichtigung
der Rauheit auf die Messergebnisse
§ Messplan (Art und Anzahl der Messungen für jede Oberflächenart)
§ Dokumentation der Ergebnisse und Vergleich mit Abnahmekriterien
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 99
8.2.3 Erarbeiten von Spezifikationen
Eine Spezifikation gemäß ISO 12944-8 ist ein technisches Dokument, das alle
Anforderungen für ein durch Beschichtungen zu schützendes Bauwerk an den
Korrosionsschutz enthält. Sie wird i.d.R. vom AN erarbeitet, wobei Vorgaben
durch den AG möglich sind oder Inhalte in Absprache mit dem AG erfolgen. Es
besteht aus verschiedenen Teilen:
§ Projekt-Spezifikation
§ Spezifikation für Beschichtungssysteme
§ Spezifikation für die Ausführung der Beschichtungsarbeiten
§ Spezifikation für die Überwachung
Ein vorgesehenes Beschichtungsverfahren muss gemäß ISO 12944-7 mit den
festgelegten Beschichtungsstoffen erprobt sein. Anderenfalls ist eine Änderung
der Spezifikation durch die Vertragspartner erforderlich.
Der Planungsablauf von Erstschutzarbeiten oder Instandsetzungsarbeiten kann
anhand eines Schemas gemäß ISO 12944-8 Anhang C oder D erfolgen.
8.2.4 Qualifikationen des ausführenden und überwachenden Personals
Gemäß ZTV-W LB 218 müssen die Arbeiten zur Durchführung von Korrosions-
schutzarbeiten durch qualifiziertes Personal erfolgen (z.B. Referenzen, Beschei-
nigungen). Der Kolonnenführer muss seine Qualifikation durch den „KOR-Schein“
nachweisen, wobei alle 3 Jahre eine Nachschulung erforderlich ist.
8.2.5 Kontrolle des Oberflächenvorbereitungsgrades
Für die Kontrolle des Oberflächenvorbereitungsgrades können die Vergleichs-
muster gem. ISO 8501-1 herangezogen werden. Zu beachten ist, dass bei den
Vergleichsfotos Quarzsand als Strahlmittel verwendet wurde, so dass bei ande-
ren Strahlmitteln, z.B. Kupferschlacke, farbliche Abweichungen zu diesen Fotos
resultieren können (Abb. 8.2.5.-1). Ob die gestrahlte Oberfläche frei von Zunder
etc. ist, sollte mittels Lupe zusätzlich stichprobenartig begutachtet werden. Ist der
geforderte Oberflächenvorbereitungsgrad nicht erreicht, ist ein Nacharbeiten er-
forderlich.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 100
Abbildung 8.2.5.-1: Vergleichsmus-
ter zur Sichtprüfung der Oberflächen-
rauheit
Abbildung 8.2.5.-2: Zunderrückstän-
de auf gestrahlter Oberfläche SA 2½
Gemäß ZTV-W LB 218 muss der Oberflächenvorbereitungsgrad mindestens Sa
2½ bzw. PSa 2½ bzw. St 3 entsprechen. Dies gilt auch für das Nachbehandeln
von Schweißnähten. Eine mechanische OFV (per Hand oder maschinell) ist nur
ausnahmsweise mit Zustimmung des AG zulässig.
Feuerverzinkte Oberflächen eines Duplex-Systems müssen Gemäß ZTV-W LB
218 den Anforderungen einer optisch und technisch einwandfreien Beschichtung
entsprechen, damit eine optimale Haftung des Beschichtungsstoffes gewährleis-
tet werden kann. Die Feuerverzinkerei muss im Vorwege darüber informiert wer-
den, dass das feuerzuverzinkende Produkt Teil eines Duplex-Systems ist.
8.2.6 Kontrolle des Rauheitsgrades
Neben dem Oberflächenvorbereitungsgrad ist auch der Rauheitsgrad von ent-
scheidender Bedeutung. Zwischen Rauheit und Haftung der Beschichtung be-
steht ein direkter Zusammenhang, da eine ausreichende Rauheit zu einer Ver-
größerung der Oberfläche und somit zu einer besseren Verklammerung, d.h. Haf-
tung des Beschichtungsstoffes zum Untergrund, führt. Sofern hinsichtlich der
Rauheit keine anderweitigen Forderungen bestehen, sollte der Rauheitsgrad „mit-
tel“ ausgeführt werden, was einer Rauheit von ca. 25 – 40 µm entspricht. Die
vorhandene Rautiefe kann mittels Messgeräten direkt bestimmt werden oder aber
mittels Tastvergleich unter Zuhilfenahme des ISO-Comparators (Unterscheidung
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 101
zwischen kantigem Strahlmittel „grit“ und kugeligem Strahlmittel „shot“ beachten).
Der Tastvergleich sollte nur mit einem Stäbchen oder Stift oder mit den Finger-
nägeln, besser noch mit Handschuhen erfolgen, um keine Fettrückstände auf der
Oberfläche zu erzeugen. Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 schreibt die Verwen-
dung von „Grit“-Strahlmittel vor (siehe dort Kapitel 3.4 (1))
Abbildung 8.2.6.-1: Messgerät und Vergleichsmuster zur Bestimmung der
Oberflächenrauheit
Abbildung 8.2.6.-2: ISO-Comperator zur Bestimmung der Oberflächenrauheit
mittels Tastvergleichs
fein Rauheiten wie Segment 1 und gröber,aber weniger grob als Segment 2
mittel Rauheiten wie Segment 2 und gröber,aber weniger grob als Segment 3
grob Rauheiten wie Segment 3 und gröber,aber weniger grob als Segment 4
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 102
Bei einer zu hohen Rauheit ist die Spitzenabdeckung zu beachten und entspre-
chend die Schichtdicke zu erhöhen, was zu einem Mehrverbrauch des Beschich-
tungsstoffes führt. Bei einer zu geringen Rauheit sind die Sieblinie des Strahlmit-
telgemisches sowie die Druckluftversorgung zu überprüfen. Ein erneutes Strahlen
mit veränderten Parametern ist erforderlich.
In der Praxis stellen oftmals Brennkanten von dicken Blechen ein Problem dar,
da der thermische Brennvorgang zu einer Aufhärtung der Oberfläche führt und
somit die geforderte Rauheit nur schwer oder gar nicht mittels Strahlen erreicht
wird. Abhilfe kann ggf. durch ein Beschleifen der Brennkanten vor dem Strahlen
erfolgen. Dies stellt - je nach Konstruktion - einen signifikanten Mehraufwand dar
und sollte somit von den Vertragsparteien im Vorfeld vereinbart werden. Gemäß
ISO 8501-3, Tabelle 1, Zeile 2.3, ist für den Vorbereitungsgrad P3 das Entfernen
der Schnittflächen obligatorisch. Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 schreibt für Kan-
ten den Vorbereitungsgrad P3 vor (siehe dort Kapitel 1.4 (5)).
Die Oberflächenvorbereitung der Feuerverzinkung bei Duplex-Systemen muss
gemäß EN 1090-2 die Oberflächenrauigkeit „fein“ gemäß DIN EN ISO 8503-2
durch z.B. Sweep-Strahlen erreichen.
Abbildung 8.2.6.-3: Brennkante mit Aufhärtung eines dicken Bleches (gestrahlte
Oberfläche SA 2½)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 103
8.2.7 Prüfung auf nicht sichtbare Verunreinigungen (i. W. Salze, Staub)
Auch gestrahlte Flächen können noch mit nicht sichtbaren, aber gefährlichen
Salzkonzentrationen belegt sein. Ein typisches Zeichen der Präsenz solcher Sal-
ze ist das oft unregelmäßige Anlaufen von Flächen kurz nach ihrer Strahlreini-
gung, auch bei moderaten Luftfeuchtigkeiten. Ein gleichmäßiges Anlaufen ist da-
hin eher ein Indiz für zu lange Wartezeiten und/oder zu hohe Luftfeuchtigkeit.
In der Regel wird zur Bestimmung von Salzen vor Ort das Bresle-Verfahren ein-
gesetzt, welches in der ISO 8502-6 beschrieben ist. Dabei erfolgt die Umrech-
nung der Leitfähigkeit (µS/cm oder mS/m) in Salzkonzentrationen. Ein gängiger
Grenzwert für Offshore ist max. 20 mg/m2 NaCl Äquivalent (Forderung gem.
Norsok M 501). Dieser kann i.d.R. nicht allein durch den Oberflächenvorberei-
tungsgrad Sa 2½ erreicht werden, daher ist ein zusätzliches Abwaschen erforder-
lich, das ein maßgeblich erhöhten Aufwand darstellt, der bauvertraglich zu regeln
ist!
Abbildung 8.2.7.-1: Bresle-Verfahren
Neben Salzen sind Verunreinigungen von Staub von besonderer Bedeutung.
Staub ist immer vorhanden, wobei die höchste Staubentwicklung in der Regel
nach dem Strahlen auftritt. Staub ist besonders kritisch bei Grundbeschichtun-
gen, da diese einen geringen Bindemittelgehalt sowie geringe Penetration auf-
weisen. Staub ist daher grundsätzlich mit geeigneten Mittel vor der Applikation zu
entfernen, wobei beim Abblasen mittels Pressluft auf die Qualität der Pressluft
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 104
geachtet werden muss. Diese muss zwingend wasser- und fettfrei sein, was sich
relativ einfach mit einem Blatt Papier überprüfen lässt.
Die Überprüfung der Oberfläche in Bezug auf die Staubreinheit erfolgt gem. ISO
8502-3. Hinsichtlich Partikelverteilung und -größe sollten für die Anwendung im
Stahlwasserbau die Klassen 2 eingehalten werden. Klasse 3 kann in Einzelfall-
entscheidung akzeptiert werden, bei allen schlechten Klassen ist eine Nachreini-
gung erforderlich.
ISO 8502-3: Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereitetenStahloberflächen
Klassen für die Partikelverteilung
Die jeweiligen Vergleichsbilder sindder Norm zu entnehmen;die Klassen 4 u. 5 sind für Stahlwas-serbauten nicht akzeptabel
Tank-Innenbeschichtung 1
allgemein empfohlen 2
Einzelfallentscheidung 3
Abbildung 8.2.7.-2: Klassenzuordnung für Staubreinheit
ISO 8502-3: Beurteilung von Staub auf für das Beschichten vorbereitetet Stahl-oberflächen
Klassen für die Partikelgröße
Klasse Beschreibung der Staubpartikel
0 Partikel nicht sichtbar bei 10-facher Vergrößerung1 Partikel sichtbar bei 10-facher Vergrößerung, aber nicht mit normalem
oder korrigiertem Sehvermögen (i.d.R. <50µm Durchmesser)2 Partikel gerade sichtbar mit normalem oder korrigiertem Sehvermögen
(i.d.R. 50 µm – 100 µm Durchmesser)3 Partikel deutlich sichtbar mit normalem oder korrigiertem Seh-
vermögen (i.d.R. bis 500 µm Durchmesser)4 Partikel zwischen 500 µm bis 2,5 mm Durchmesser
5 Partikel größer als 2,5 mm Durchmesser
Abbildung 8.2.7-3: Beschreibung der Klassen für Staubreinheit
Allgemein geben die Normen ISO 8502-1 bis 6, -8, und -9 sowie DIN Fachbericht
28 „Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen – Prüfung von
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 105
Oberflächen auf visuell nicht sichtbare Verunreinigungen vor dem Beschichten“
über die Prüfung von Verunreinigungen Auskunft.
Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 schreibt vor, dass der AN sicherstellen muss,
dass vor der Applikation von Folgebeschichtungen die Oberfläche frei von Verun-
reinigungen sein muss. Mögliche Salzablagerungen sind durch Druckwasser-
strahlen zu entfernen.
8.2.8 Anlegen von Kontrollflächen
Wenn vertraglich vereinbart, sind Kontrollflächen gemäß ISO 12944-7 Abschnitt
7.1 und ISO 12944-8 Anhang B an für Korrosionsbelastungen repräsentativen
und auch später zugänglichen Teilflächen anzulegen. Sie
§ definieren den Ausführungsstandard der Arbeiten
§ dienen zur Bestätigung der Angaben des Herstellers oder ANs
§ dienen zur Beurteilung des Verhaltens der Beschichtung zu jedem Zeitpunkt
nach Fertigstellung einzelner Arbeitsgänge
§ müssen in Gegenwart der Beauftragten aller Vertragspartner (AN und AG
bzw. Prüfstelle) ausgeführt werden und die Einhaltung der Spezifikation
muss von ihnen schriftlich bestätigt werden
§ müssen dokumentiert werden
§ können dauerhaft am Bauwerk gekennzeichnet werden
Die Größe und Anzahl der Kontrollflächen muss in angemessenem Verhältnis
(technisch und wirtschaftlich) zur Art des Bauwerks stehen. Die Anzahl kann
nach Anhang A der ISO 12944-7 ermittelt werden. Kontrollflächen werden i.d.R.
nicht zu Gewährleistungszwecken herangezogen. Dies kann jedoch vertraglich
vereinbart werden. Ausgebesserte Kontrollflächen gelten nicht länger als Kontroll-
flächen.
Beim Anlegen von Kontrollflächen muss der AN Aufzeichnungen mit allen wichti-
gen Daten über jeden Arbeitsgang machen (Muster gemäß ISO 12944-8 Anhang
B). Diese sind von allen Vertragspartnern anzuerkennen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 106
Bei Kontrollflächen stehen Theorie und Praxis häufig im Widerspruch. Das Anle-
gen von Kontrollflächen sind gestellte Situationen, die nicht den tatsächlichen
Bedingungen der späteren Gesamtbeschichtung entsprechen. Oftmals sind es
Witterung und/oder Arbeitsablauf, die zu Unterbrechungen bei Kontrollflächen
führen. Sicherlich können Kontrollflächen zur Schadensdiagnose beitragen, wenn
denn die Dokumentation vollständig ist, man die Flächen wiederfindet und was
am wichtigsten ist, die Zugänglichkeit kostengünstig ist und man diese auswerten
kann. Kontrollflächen dienen bei Gewährleistungsvereinbarungen als Beweis-
lastumkehr. Der Materialhersteller hat dann bei schadhaften Kontrollflächen die
Beweislast. Er ist aber nicht automatisch Schadensverursacher.
In den letzten 30 Jahren haben sich in der Chemie die Analysemethoden und
damit die Schadensdiagnostik deutlich verbessert, so dass für eine Schadensbe-
urteilung keine Kontrollflächen mehr nötig sind. Mehrschichtige Beschichtungs-
systeme bedeuten mehrtägige Anwesenheit von Auftraggeber und Auftragneh-
mer. Werden zusätzlich auch der Stoffhersteller bestellt, so ist in der VdL-
Richtlinie 17 der Umgang mit Kontrollflächen festgelegt. Für die Begleitung sei-
tens der Stoffhersteller entstehen pro Tag erhebliche Kosten. Die Praxis zeigt,
dass der Aufwand in keinem Verhältnis zum Nutzen steht.
Festzuhalten ist, dass das Anlegen ein ausgesprochen kostspieliges Unterfangen
ist, dass noch dazu nicht unbedingt durch Realitätsnähe glänzt. Es gibt andere
Möglichkeiten, um die Korrosionsschutzarbeiten zu kontrollieren, beispielsweise
Verfahrensprüfungen und Stichproben, die praxistauglicher sind. Das Geld ist
besser angelegt, eine gute Bauüberwachung zu beauftragen als xfache Kontroll-
flächen anzulegen.
Eine weitere sinnvolle Alternative ist das Herstellen von Prüfplatten, die parallel
zu den Beschichtungsarbeiten erstellt werden. Diese kann man dann zu einem
späteren Zeitpunkt auf Haftung, Abriebverhalten, Korrosionsschutz etc. prüfen.
Generell gilt hier der Leitspruch: Qualität kann nicht erprüft, sie muss erzeugt
werden.
8.2.9 Beschichtungsstoffe
Die ZTV-W LB 218 fordert, dass die Tauglichkeit der Beschichtungsstoffe für den
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 107
anzuwendenden Fall vom AN durch ein entsprechendes Zulassungszeugnis
nachzuweisen ist. Bei Beschichtungssystemen, welche in der Liste der zugelas-
senen Systeme des BAW (Stahlwasserbau) oder in den TL/TP-KOR Stahlbauten
(z.B. Brückenbauwerke) gelistet sind, gilt dieser Nachweis grundsätzlich als er-
bracht (siehe auch Kapitel 8.3.4).
I.d.R. werden für Beschichtungsstoffe ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN
10204 sowie ein Übereinstimmungsnachweis für jede Charge gefordert. Ein Ab-
nahmeprüfzeugnis 3.2 nach EN 10204 ist nur für besonders ausgewiesene Bau-
werke, Bauteile oder Flächen (z.B. schwer zugängliche Bereiche, oder problema-
tische Außerbetriebnahme) erforderlich.
8.2.10 Besonders zu beachtende Bereiche des zu beschichtenden Objekts
Der AN muss gemäß ISO 12944-7 die Bereiche kennzeichnen, in denen auf-
grund von Schweißarbeiten oder sonstigen Gründen keine Beschichtung oder nur
mit geringer Dicke aufgetragen werden soll.
Beschichtungen auf Kontaktflächen von vorgespannten Schraubverbindungen
müssen auf Übereinstimmung mit dem Vertrag geprüft werden und eine Zulas-
sung gemäß TL/TP-KOR Stahlbauten besitzen (z.B. nach Blatt 85).
Gemäß EN 1090-2 muss die Trockenschichtdicke von Kontaktflächen bei plan-
mäßig vorgespannten, nicht gleitfesten Verbindungen zwischen 75-100 µm liegen
(siehe dort Anhang F.4). Wird die ZTV-W LB 216/1 zugrunde gelegt, dürfen Kon-
taktflächen von zulässigen Schraubenverbindungen nur mit einer Grundbeschich-
tung von ca. 50 mm versehen werden (siehe dort Abschnitt 5 (62)).
8.2.11 Allgemeine Hinweise zur Überwachung vor Beginn der Applikation
Vor Beginn der Applikation sollte generell auf folgende Punkte geachtet werden:
§ Art und Menge der Produkte, Gebindezustand, Temperatur, Lagerung
§ Vorhandensein der Abnahmeprüfzeugnisse (APZ gem. EN 10204, i.d.R.
3.1)
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 108
§ Vorhandensein der Produktdatenblätter
§ Vorhandensein eines freigegebene Korrosionsschutzplanes
§ Kenntnis der Produktdaten (Nass- / Trockenschicht, Topfzeit, Überarbei-
tungsintervalle, Mischungsverhältnis etc.)
§ Abklebung von Aussparungen und späteren Baustellenschweißnähten
(Freihaltung der Baustellennähte siehe auch Kapitel 4.13)
8.3 Überwachung während der Applikation
8.3.1 Eigenüberwachung der ausführenden Firma
Die Aufzeichnungen und Auswertungen für die Eigenüberwachung müssen auf
der Baustelle vorliegen und sind bis zur Verjährungsfrist aufzubewahren. Sie
müssen folgende Angaben enthalten:
§ Abnahmeprüfzeugnis
§ Lieferwerk und Lieferscheine
§ Bezeichnung der Beschichtungsstoffe
§ Chargennummern mit Bauteilzuordnung, Datum der Herstellung
§ Zeitabschnitte der einzelnen Arbeiten
§ Verarbeitungsbedingungen (Klimadaten)
§ besondere Vorkommnisse
§ Art und Datum der Prüfungen
§ verwendete Messgeräte
§ Ergebnisse der Prüfungen und Vergleich mit den Anforderungen
§ Unterschrift des für die Eigenüberwachung Verantwortlichen
Die Messwerte der Eigenüberwachung des AN sind in Prüfprotokollen festzuhal-
ten. Hierbei ist die Oberflächenvorbereitung, die Applikationsbedingungen und
die Schichtdicken zu prüfen und zu protokollieren. Dazu kann das Formblatt in
Anhang I der ISO 12944-8 genutzt werden.
Die Ausführung muss in allen Arbeitsgängen durch erfahrenes und qualifiziertes
Personal durch den AN überwacht werden. Eine zusätzliche Kontrolle durch den
AG wird empfohlen. Für die Fertigstellung von Teilleistungen und der Abnahme
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 109
ist für den AG die Zugänglichkeit durch den AN zu gewährleisten.
Der AN hat darauf zu achten, dass schwer erreichbare Oberflächen besonders
sorgfältig zu beschichten sind. Mängel, welche die Schutzwirkung verringern
können oder das Aussehen wesentlich beeinflussen, sind vor Auftragung der
Folgeschicht auszubessern.
8.3.2 Fremdüberwachung durch den Auftraggeber (Kontrollprüfung)
Der Auftragnehmer hat seine Ausführungen zu überwachen und zu protokollieren
(Eigenüberwachung). Der Auftraggeber bzw. sein beauftragtes Unternehmen ist
berechtigt, die sog. Fremdüberwachung bzw. Kontrollprüfung durchzuführen. Die
ZTV-W LB 218 (36) fordert eine Abnahme jeder einzelnen Schicht durch den AG
oder den beauftragten Dritten. Dies schließt die unten aufgelisteten Untersu-
chungen mit ein. Eine Abweichung hiervon bedarf der schriftlichen Zustimmung
des AG.
In der Praxis werden die Überwachungsleistungen durch den AG des Öfteren
fremd an eine Prüfstelle vergeben. Wird hier nur eine stichprobenartige Überwa-
chung vertraglich vereinbart, wird sich normalerweise auf folgendes Vorgehen
verständigt:
§ Abnahme der Oberflächenvorbereitung
§ Stichprobenartige Abnahme der Grund- und Zwischenbeschichtungen
§ Abnahme der Deckbeschichtungen
Liegen unterschiedliche bzw. widersprüchliche Ergebnisse bzw. Interpretationen
der Ausführungsüberwachung von AN und AG vor, kann eine Schiedsuntersu-
chung von einem neutralen Dritten vereinbart werden.
Der Anhang E der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 regelt als einheitliche Grundlage
die Richtlinien für Kontrollprüfungen bei Korrosionsschutzarbeiten und stellt mit
den Tabellen 4.3.1 bis 4.3.3 sinnvolle Checklisten für die Überwachung. Die Kon-
trollen dürfen nur von Prüfstellen durchgeführt werden, die den Anforderungen
nach E 4.2 und E 4.3 genügen. Die Eigenüberwachung des AN bleibt hiervon un-
berührt. Die Prüfstelle kann für ihre Protokolle der Prüfung ebenfalls die Form-
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blätter des Anhangs B der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 nutzen.
8.3.3 Schutzmaßnahmen bei der Ausführung
Für Oberflächenvorbereitungs- und Beschichtungsarbeiten sind Schutzmaßnah-
men auszuführen, um Schädigungen von Personen, Umwelt, Verkehrsanlagen,
Anlagen Dritter, etc. zu vermeiden und um den Schutz der Korrosionsschutzar-
beiten selbst sicherzustellen. Dabei bedürfen Einhausungen und Abplanungen
z.B. einer Luftkonditionierung und sie dürfen die Standsicherheit des Bauwerks
weder beeinträchtigen noch beschädigen.
Weitergehende Erläuterungen sind in Kapitel 5 und 6 aufgeführt.
8.3.4 Verarbeitung der Beschichtungsstoffe
In der ISO 12944-5 werden geeignete Beschichtungssysteme unter Berücksichti-
gung der auftretenden Umgebungsbedingen (Korrosivitätskategorien für atmo-
sphärische Bedingungen (C1, C2, C3, C4, C5-I, C5-M) bzw. Wasser/Erdreich
(Im1, Im2, Im3)) und der erwarteten Schutzdauer (niedrig (L) £ 5 Jahre, mittel (M)
£ 15 Jahre, hoch(H) > 15 Jahre) vorgeschlagen.
Im Wasserbau (Grundlage: ZTV-W) dürfen nur Stoffe verwendet werden, die
nach den „Richtlinien für die Prüfung von Beschichtungssystemen für den Korro-
sionsschutz im Wasserbau“ (RPB) geprüft und zugelassen sind. Die Prüfung er-
folgt durch die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) oder eine andere vom AG
anerkannte Prüfstelle. Das BAW führt eine „Liste der zugelassenen Systeme für
den Korrosionsschutz im Stahlwasserbau“, welche regelmäßig aktualisiert und
veröffentlicht wird.
Im Ingenieurbau (Grundlage: ZTV-ING, z.B. atmosphärisch beanspruchte Stahl-
bauten oberhalb des Wasserspiegels) sind grundsätzlich nur die Beschichtungs-
systeme nach Anhang A der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 zu verwenden. Die von
der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) zugelassenen Beschichtungsstoffe
sind in den TL/TP-KOR-Stahlbauten geregelt.
Die technischen Datenblätter (Ausführungsanweisungen) müssen für alle Stoffe
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 111
am Ausführungsort vorliegen. Die Verarbeitungsangaben, wie z.B. die Zeitdauer
zwischen den einzelnen Beschichtungen sowie zwischen Endbeschichtung und
Erstbelastung, sind einzuhalten.
Vorbereitete Oberflächen sind umgehend mit der Grundbeschichtung zu verse-
hen. Ausgehärtete Schichten sind unverzüglich nach der Mindestwartezeit mit der
nächsten Schicht zu versehen, anderenfalls muss eine Zwischenreinigung erfol-
gen.
Die Beschichtungsstoffe sind vor und während der Verarbeitung auf folgende
Punkte zu prüfen:
§ Übereinstimmung der Gebindeaufschrift mit festgelegter Produktbeschrei-
bung
§ Hautbildung
§ Bodensatz
§ Verarbeitbarkeit unter gegebenen Baustellenbedingungen
Mögliche Applikationsverfahren sind Streichen, Rollen und Spritzen, wobei Rollen
zur Applikation der Grundbeschichtung nicht zugelassen ist.
Alle Kanten sowie Schrauben und werkseitige Schweißnähte erhalten nach der
Grundbeschichtung einen Kantenschutz. Hierzu wird händisch mit dem Pinsel ei-
ne weitere Lage des Beschichtungsstoffs in ausreichender Breite ³25 mm beid-
seitig der Kante aufgetragen.
8.3.5 Bestimmung der klimatischen Bedingungen
Vor Aufnahme der Applikationsarbeiten sind die klimatischen Bedingungen (Luft-
temperatur, Untergrundtemperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Taupunkt) unter
Zuhilfenahme kalibrierter Geräte zu messen. Die Messung mittels Hydrometer
sollte dabei stets an der Stelle ausgeführt werden, an der die Arbeiten erfolgen,
da insbesondere bei Baustellenbedingungen oder großen Bauwerken Mikroklima-
ta vorhanden sein können. Insbesondere bei Arbeiten auf der Baustelle, sind die
Klimadaten regelmäßig, d.h. mind. 2-mal, besser 3-mal täglich zu kontrollieren
und entsprechend zu protokollieren. Werden die Beschichtungsarbeiten in meh-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 112
reren Arbeitsschichten durchgeführt, so sind jeweils pro Arbeitsschicht die Klima-
daten 2- bis 3-mal zu kontrollieren und protokollieren.
In der Regel sind keine Beschichtungsarbeiten auszuführen bei
§ > 80/85% relativer Luftfeuchte§ < 3°C Differenz der Oberflächentemperatur zur Taupunkttemperatur
Abbildung 8.3.5.-1: Taupunktmessgeräte
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 113
Abbildung 8.3.5.-2: Mittlere klimatische Bedingungen in Deutschland (blau: Ge-fahr der Taupunktunterschreitung)
In den Produktdatenblättern von Beschichtungsstoffen sind in der Regel Angaben
zu den zulässigen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten enthalten. Neben Tau-
punkthinweisen sind dort oft auch Minimumtemperaturen für die chemische Här-
tung genannt. Überarbeitungsintervalle und Trockenzeiten sind neben der Dicke
der Beschichtung ebenfalls von der Temperatur abhängig. Die Topfzeit ist direkt
mit der Temperatur verbunden.
Akute Temperatur- oder Feuchtigkeitsprobleme sind i.d.R. nur über externe
Heizmöglichkeiten und ggf. Einhausung von kleineren Arbeitsbereichen zu behe-
ben. Diese Punkte sind bei der organisatorischen Planung der Ausführung und
bei der Produktauswahl zu berücksichtigen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 114
8.3.6 Bestimmung der Nassfilmdicke
Die Kontrolle der Nassfilmdicke während des Applikationsvorganges erfolgt in der
Regel mit einem Nassschichtkamm und erleichtert das Erreichen der Sollschicht-
dicke. Bei der Messung sind folgende Punkte zu beachten:
§ Hochviskose, lösemittelarme Produkte haben oft ein welliges Aussehen im
nassen Zustand
§ Zinkstaubfarben, insbesondere Zinksilikatfarben sind aufgrund ihrer schnel-
len Trocknung und ihrer meist niedrigen Schichtdicke schwer bzw. nur un-
genau zu messen
§ Physikalisch trocknende Farben (z.B. PVC, Acryl, Bitumen) lösen sich bei
der Überarbeitung mit sich selbst stark an. D.H. nur die erste Schicht ist ge-
nau messbar, die folgenden Schichten nur bedingt
§ Nach erfolgter Messung der Nassfilmdicke sind die Abdrücke vom Mess-
kamm bzw. Messrad durch Überspritzen nachzuarbeiten
Abbildung 8.3.6.-1: Messkämme zur Bestimmung der Nassfilmdicke
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 115
8.4 Überwachung nach der Applikation
8.4.1 Bestimmung der Trockenschichtdicke
Die Messung der Trockenschichtdicke kann zerstörungsfrei mittels des magnet-
induktiven Messverfahrens auf einem ferromagnetischen Untergrund (z.B. Stahl)
oder mittels des Wirbelstromverfahrens auf nicht ferromagnetischen, jedoch me-
tallisch leitenden Untergründen (z.B. Verzinkung, Edelstahl) bestimmt werden,
wobei das eingesetzte Gerät vor jedem Messeinsatz zu kalibrieren ist. Die Geräte
müssen regelmäßig geprüft, kalibriert und gewartet werden und die Ergebnisse
sind im Rahmen der Eigenüberwachung zu protokollieren. Die Messung der Tro-
ckenschichtdicke ist in der ISO 2808 genormt. Ferner besteht die Möglichkeit ei-
ner zerstörenden Messung mit Hilfe einer Messuhr bzw. mittels eines Keilschnitt-
gerätes. Während man mit der Messuhr die Dicke direkt feststellen kann, benutzt
das Keilschnittgerät (PIG = Paint Inspection Gauge) ein Messer, das unter einem
bestimmten Winkel den ausgehärteten Beschichtungsstoff bis zum Substrat ein-
schneidet. Die waagerechte Projektion dieses Schnittes wird mit einem Messmik-
roskop ausgemessen und die Schichtdicke über die Winkelfunktion errechnet. Da
es sich bei der zerstörenden Messung lediglich um eine punktuelle Messung
handelt, wird diese in der Regel nur angewendet, wenn die einzelnen Schichtdi-
cken eines vorhandenen Beschichtungssystems ermittelt werden sollen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 116
Abbildung 8.4.1.-1: Zerstörungsfreie Schichtdickenmessgeräte
Abbildung 8.4.1.-2: Zerstörende Schichtdickenmessgeräte; links, Keilschnittge-
rät; Mitte Schneiden des Gerätes; rechts, Messuhr zur direkten Messung
Die ISO 12944 unterscheidet zwischen folgenden Schichtdicken:
§ Trockenschichtdicke: gemessene Schichtdicke nach Trocknung / Härtung
§ Sollschichtdicke: vorgegebene Schichtdicke gem. Spezifikation, um die ge-
forderte Schutzdauer zu erzielen
§ Höchstschichtdicke: höchste zulässige Trockenschichtdicke, oberhalb derer
die Eigenschaften der Beschichtung beeinträchtigt werden können
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 117
Sofern keine anderen Vereinbarungen gelten, müssen gem. ISO 12944 folgende
Randbedingungen erfüllt sein:
§ Einzelwerte müssen mind. 80% der Sollschichtdicke betragen
§ Der Mittelwert aller Messungen muss mindestens der Sollschichtdicke ent-
sprechen
§ Nach DIN EN ISO soll die gemessene Höchstschichtdicke die Sollschichtdi-
cke nicht um das Dreifache überschreiten. Die ZTV-W 218 wie die ZTV-ING
erlauben lediglich das Doppelte der ausgeschriebenen Sollschichtdicke. Die
einfließende Größe der Rautiefe ist zu berücksichtigen. Falls diese Werte
überschritten werden, muss zwischen den Vertragspartnern eine Überein-
kunft auf fachlicher Basis gefunden werden
Beispiel: Sollschichtdicke: NDFT = 500 µm Messreihe: 20 Werte
Þ Mittelwert der Messreihe: DFTmittel, 20 Werte = (åDFTEinzelwert / 20) ³ 500 µm
Þ Maximaler Einzelwert: DFTmax, Einzelwert £ 3 x 500 = 1500 µm
Þ Minimaler Einzelwert: DFTmin, Einzelwert ³ 0,80 x 500 = 400 µm
Die ZTV-W LB 218 sieht ferner vor, dass auch die Filmdicke der Grundbeschich-
tung nicht um das Zweifache der Sollschichtdicke überschritten werden darf (s.
Abbildung 4.8.1-4).
Die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 fordert außerdem. dass höchstens 20% der Ein-
zelwerte die Sollschichtdicke um nicht mehr als 20% unterschreiten dürfen.
Bei der Messung der Schichtdicken ist auch darauf zu achten, dass die vorhan-
dene Rauheit bei den Messwerten zu berücksichtigen ist. Die ISO 19840 legt
hierfür – in Abhängigkeit von dem Oberflächenprofil – entsprechende Korrek-
turfaktoren fest, welche von den Messwerten abzuziehen sind. Dies gilt sowohl
für Einzel- als auch für Mehrschichtenaufbauten.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 118
Abbildung 8.4.1.-3: Rauheitsabhängige Korrekturfaktoren für Schichtdicken-
messung
Beispiel:
Ermittelte Rauheit: 60 µm Rz bzw. „mittel“: Korrekturwert 25 µm
Die Messwerte müssen gemäß ZTV-W LB 218 und unter Berücksichtigung des
Korrekturwertes folgende Grenzwerte einhalten:
Grundbeschichtung mit Sollschichtdicke: NDFT = 50 µm
Þ Mittelwert: DFT = 50 + 25 = 75 µm
Þ Maximaler Einzelwert: DFT = (2 x 50) +25 = 125 µm
Þ Minimaler Einzelwert: DFT = (0,80 x 50) +25 = 65 µm
Deckbeschichtung mit Sollschichtdicke: NDFT = 500 µm
Þ Mittelwert: DFT = 500 + 25 = 525 µm
Þ Maximaler Einzelwert: DFT = (2 x 500) +25 = 1025 µm
Þ Minimaler Einzelwert: DFT = (0,80 x 500) +25 = 425 µm
Abbildung 8.4.1.-4: Beispiel-Darstellung der Rauheit im Beschichtungssystem
Ist die Rauheit nicht bekannt, z.B. bei angelieferten und bereits beschichteten
Bauteilen, so sollte das Segment „Mittel“ für die Festlegung des Korrekturfaktors
angesetzt werden (d.h. 25 µm vom Messwert abziehen).
Oberflächenprofil gem. ISO 8503-1 Korrekturfaktor in µm
fein 10
mittel 25
grob 40
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 119
Grundsätzlich sind bei der Schichtdickenmessung alle Bereiche gleichmäßig zu
erfassen. Die Mindestanzahl der Messwerte richtet sich dabei nach der Objekt-
größe. Sind kleinflächige Bereiche (z.B. Steifen) systematisch nur mit 80% der
Sollschichtdicke beschichtet, sollte eine Nacharbeit erfolgen, auch wenn das Kri-
terium des Mittelwerts gesamtheitlich eingehalten ist. Ferner sollten Schichtdi-
ckenmessungen mit einem Abstand von ca. 15 mm an Ecken und Kanten durch-
geführt werden, da andernfalls aufgrund der Feldstörung Fehlmessungen nicht
auszuschließen sind. Streng genommen müssen die Kanten in einer eigenen
Messreihe erfasst werden, da hier oft eine zusätzliche Lage von 50-100 µm als
Kantenschutz ausgeführt wird (gemäß ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 obligatorisch)
und somit eine zum regulären Bereich größere Sollschichtdicke vorliegt.
Festgestellte Minderschichtdicken sind entweder durch eine erhöhte Deckbe-
schichtung oder eine weitere Zwischenschicht auszugleichen.
Bei zu geringer Schichtstärke ist in der Regel ein zusätzliches Applizieren der
letzten Beschichtungslage erforderlich. Bei einer zu hohen Schichtdicke ist es
grundsätzlich eine Einzelfallentscheidung, wie weiter verfahren wird (z.B. Ab-
schleifen oder Abstrahlen). Äußerst kritisch sind Überschichtdicken bei Zink-
staub-Grundbeschichtung anzusehen, da dort die Gefahr von Zinkbruch besteht.
Hier gibt die ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 vor, dass Zinkstaub-
Grundbeschichtungen eine Trockenschichtdicke von 120 µm nicht überschreiten
dürfen (Abschnitt 4.3.1 (5)).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 120
Abbildung 8.4.1.-5: Zinkbruch in Grundbeschichtung
Empfehlung: bei großflächig auftretenden Schichtdickenüberschreitungen sollte
Rücksprache mit dem Beschichtungsstofflieferanten gehalten werden.
Trockenschichtdicken sind zu jedem kritischen Zeitpunkt, z.B. bei der Änderung
der Verantwortlichkeit der Arbeiten oder bei einer großen Zeitspanne zwischen
den Beschichtungsprozessen einzelner Teilschichten und nach Herstellung des
gesamten Beschichtungssystems zu prüfen. Im Rahmen der Eigenüberwachung
sind die Schichtdicken des Gesamtsystems und der fertig gestellten Teilbeschich-
tungen im vorgegebenen Messumfang vom AN zu protokollieren. Protokoll-
Vorlagen können z.B. dem Anhang B der ZTV-ING Teil 4 Abschnitt 3 entnommen
werden.
Der Überwacher von Korrosionsschutzarbeiten wird mit zwei Problematiken kon-
frontiert, welche sich aus der Normen-/Regelwerkkonformität und der tatsächli-
chen praktischen Durchführung der Messungen ergeben.
1. Einhaltung der Mindestwerte („80%“-Kriterium) und Maximalwerte (2-3-fache Sollschichtdicke): Gemäß der ISO 12944 und ZTV-W LB 218 müs-
sen bei den Messreihen der Schichtdickenprüfungen (gilt für die Eigenüber-
wachung wie auch für die Fremdüberwachung durch eine Prüfstelle) die Ein-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 121
zelwerte mindestens 80% der Sollschichtdicke aufweisen und dürfen das
zweifache (gemäß ZTV-W und ZTV-ING) bzw. das dreifache (gemäß ISO
12944) nicht überschreiten, anderenfalls muss nachgearbeitet werden. In der
Praxis gibt es i.d.R. immer einzelne Werte, die geringer oder höher sind. Ur-
sache könnte neben tatsächlichen Abweichungen der Schichtdicke auch z.B.
eine nicht fachgerecht aufgesetzte Messsonde sein, ein zu dicker Pinselauf-
trag in schwer zugänglichen Bereichen oder ein minimal kleiner Bereich mit
abweichender Schichtdicke, welcher bei wiederholender Messung an gleicher
Stelle nicht reproduzierbar ist. Eine Nacharbeitung ist an diesen Stellen i.d.R.
nicht erforderlich. Allerdings sind diese elektronisch gespeicherten Werte im
Messprotokoll festgehalten und bedürfen daher einer Stellungnahme des prü-
fenden Ingenieurs, z.B. durch eine schriftliche Anmerkung, dass es sich um
„Ausreißer“-Werte handelt und als tolerierbare Abweichungen akzeptiert wer-
den. Es empfiehlt sich, dieses Vorgehen mit dem AG und dem Hersteller im
Vorwege zu klären. Dies entbindet den Hersteller jedoch nicht von seiner
Verantwortung, diese Messpunkte kritisch im Zusammenspiel aller Randbe-
dingungen zu betrachten.
2. Messwerte einer Messreihe: Stellt man bei der Schichtdickenmessung in
einer Messreihe mit definierter Anzahl von Einzelwerten eine Abweichung bei
einem der Einzelwerte (Über- oder Unterschreitung) fest, so empfiehlt es
sich, an dieser Stelle sowie in der unmittelbaren Umgebung weitere Messun-
gen durchzuführen, um (a) das Ergebnis zu verifizieren und (b) den Bereich
der Abweichung einzugrenzen. Sind diese ergänzenden Messungen aller-
dings Teil der elektronisch gespeicherten Messreihe, wird hierdurch das Ge-
samtergebnis der Messreihe verfälscht. Zum einen wird der stichprobenartige
Charakter der Messreihe über gesamte Teilfläche durch eine massive Auf-
summierung an einer lokalen Stelle beeinflusst und zum anderen wird Mittel-
wert der Messreihe verfälschend verschoben. Daher sollten Stellen, an de-
nen eine Abweichung festgestellt wurde, außerhalb der zu dokumentierenden
Messreihen durch eine ausreichende Anzahl an Einzelmessungen einge-
grenzt und mit Kreide/Stift zur Nacharbeitung markiert werden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 122
8.4.2 Prüfung der Haftung
Sofern ein Anlass zum Zweifel bezüglich der Applikation der Beschichtung be-
steht, kann eine Überprüfung der Haftfestigkeit gefordert werden. Hier gibt es un-
terschiedliche Methoden, welche alle zerstörend sind.
Die Gitterschnittprüfung ist in der ISO 2409 genormt, jedoch auf Schichtdicken
bis 250 µm begrenzt. Bei Schichtdicken > 250 µm, wie sie üblicherweise im
Stahlwasserbau vorkommen, wird die Kreuzschnittprüfung gemäß ISO 16276-2
angewendet. Beide Verfahren erlauben eine Beurteilung der Adhäsion / Kohäsion
(Haftfestigkeit) einer Beschichtung. Die Beschädigungen sind entsprechend der
aufgestellten Spezifikation auszubessern.
Abbildung 8.4.2.-1: Beurteilungen für Gitterschnitt und Kreuzschnitt
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 123
Abbildung 8.4.2.-2: Kreuzschnitt nach DIN EN ISO 16276-2
Abbildung 8.4.2.-3: Durchführung von Haftprüfungen mittels Abreißtest undKreuzschnitt
Bei Neubeschichtungen liegt ein ausreichendes Haftungsvermögen vor, wenn Gt
1 nicht überschritten wird. Es wird zukünftig GT 2 und X-Schnitt 2 gelten. Bei
Haftzugwerten gilt als Mindestwert 1,5 N/mm², bei Adhäsionsanteilen > 50% gilt 5
N/mm².
Level
0
Level
1
Level2
Level3
Level
4
Level5
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 124
Für eine quantitative Beurteilung der Haftfestigkeit kann ergänzend zum Kreuz-
schnitt auch ein Haftzugversuch gemäß ISO 4624 durchgeführt werden. Hierzu
stehen mechanisch, hydraulisch und pneumatisch arbeitende Prüfgeräte zur Ver-
fügung. Neben dem Bruchbild wird bei der Haftzugprüfung auch die Haftfestigkeit
ermittelt. Kritisch sind insbesondere Brüche zwischen Substrat und Beschichtung.
Im Laborversuch beträgt gemäß ISO 12944-4 die Mindesthaftung 5 MPa.
Abbildung 8.4.2.-2: Geräte für den Haftzugversuch
Abbildung 8.4.2.-3: Abreißfestigkeit nach EN 24624
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 125
Die richtige Ausführung und Interpretation der Ergebnisse erfordert viel Erfahrung
des Prüfpersonals. Bestimmte Haftzugwerte von Beschichtungssystemen werden
in verschiedenen Normen, Spezifikationen und Firmenstandards beschrieben
bzw. gefordert.
Wird die Haftung an Objekten in der Praxis geprüft, sollte vorher eine Verständi-
gung über die Prüfmethode und die Bewertung der Resultate erfolgen. Die wich-
tigsten Einflussfaktoren sind
§ Art der Beschichtung
§ Bisherige Belastung der Beschichtung
§ Untergrundtemperatur, Substratdicke, Messgerät
8.4.3 Porenprüfung
Neben der ausreichenden Haftung auf entsprechend vorbereiteten Untergrund ist
für eine lange Lebensdauer auch eine gleichmäßige und geschlossene Beschich-
tung wesentlich. Insbesondere dann, wenn dauerhaft mediale Belastungen zu
erwarten sind.
Während der Ausführung der Beschichtungsarbeiten, können Fehler in der Be-
schichtung entstehen. Dies können u.a. sogenannte Pinholes (Nadelstiche, Po-
ren), kleine Bläschen innerhalb der Beschichtung (An der Oberfläche oft als klei-
ne, runde Erhebungen sichtbar) oder Holidays (im Deutschen auch „Feiertage“
genannt = hier wurde die Beschichtung vergessen) sein. Durch diese Schwä-
chungen des Korrosionsschutzsystems kann Feuchtigkeit (auch Taufeuchte) in
die Beschichtung und ggf. bis zum Untergrund diffundieren und so das Korrosi-
onsschutzsystem schädigen bzw. schwächen. Poren und Fehlstellen können am
Bauteil mittels der Porenprüfung gemäß DIN 55670 kontrolliert werden. Während
bei Tankbeschichtungen die Porenprüfung ein fester Bestandteil der Überwa-
chung ist, wird im Stahlwasserbau die Porenprüfung in der Regel nur bei der Be-
gutachtung von Altbeschichtungen verwendet.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 126
Abbildung 8.4.3.-1: Geräte zur Porenprüfung
8.4.4 Sichtprüfung
Es ist eine Sichtprüfung der ausgeführten Beschichtungsarbeiten durchzuführen,
bei der u.a. Gleichmäßigkeit, Farbe, Deckvermögen und Mängel (Fehlstellen,
Runzel, Krater, Luftblasen, Abblätterungen, Risse, Läufer) kontrolliert werden.
8.4.5 Bauwerksdokumentation
Nach Abschluss der Korrosionsschutzarbeiten übergibt der AN eine umfangrei-
che Dokumentation an den AG. Die Inhalte sind i.d.R. durch die Prüfstelle stich-
probenartig zu kontrollieren.
Folgende Dokumente sind u.a. Bestandteil:
§ Qualifikationsnachweis des Unternehmens, dass jeder Verfahrensschritt die
vorgeschriebene Qualität erreicht, z.B. durch Zertifizierung nach DIN EN
ISO 9001
§ Vom AG genehmigter Korrosionsschutzplan
§ Technische Datenblätter, Sicherheitsdatenblätter und Ausführungsanwei-
sungen der Beschichtungsstoffe
§ Übereinstimmungserklärungen oder Konformitätserklärungen der Beschich-
tungsstoffe (CE-Zeichen, etc.)
§ Qualifikationsnachweise der Aufsichtsperson
§ Qualifikationsnachweise des Arbeitspersonals
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 127
§ Grund- bzw. Eignungsprüfbericht des gewählten Beschichtungssystems als
Tauglichkeitsnachweis bezogen auf die verwendeten Beschichtungsstoffe
(liegt vor, wenn das System z.B. eine Zulassung nach BAW oder BASt hat)
§ Übereinstimmungsnachweise jeder Charge der Beschichtungsstoffe
§ Abnahmeprüfzeugnisse für jede Charge (3.1 oder 3.2 nach EN 10204)
§ Bestellspezifikationen für Feuerverzinkung
§ Kalibrierungszertifikate für Messgeräte (z.B. Schichtdicken, Taupunkt, etc.)
§ Eigenüberwachungsberichte über Ablauf der Beschichtungsarbeiten und die
Bedingungen beim Beschichten analog zu ISO 12944-8 Anhang I (Inhalte
siehe auch Kapitel 8.3.1)
§ Protokolle gemäß ISO 12944-8 Anhang I der Schichtdickenmessungen des
Gesamtsystems und der fertig gestellten Teilbeschichtungen für Oberflä-
chenvorbereitung, Applikationsbedingungen und Schichtdicken
§ Abnahmeprotokolle der Fremdüberwachung/Prüfstelle
§ Abschlussbericht der Fremdüberwachung/Prüfstelle analog zu ISO 12944-8
Anhang J
§ Konformitätserklärung des Herstellers
8.5 Ausbesserung von (mechanischen) Schäden bzw. Teilflächen
8.5.1 Allgemeines
In der Praxis kommt es bei beschichteten Neubauten aus verschiedensten Grün-
den zu Beschädigungen der Beschichtung. In der Regel lassen sich bei Transport
und Montage Schäden nicht vermeiden. Diese können durch ein vorab durch-
dachtes Transport- und Montagekonzept und sorgfältige Behandlung stark mini-
miert werden. Vor der Ausbesserung der Schäden muss aber zunächst die Ursa-
che und die Art des Schadens festgestellt werden, um wiederum die Maßnahmen
zur Ausbesserung genau zu definieren.
Beschichtungsschäden können außer durch mechanische Beschädigungen beim
Transport auch durch Bohr-, Schleif-, Schweiß-, Schneid-, Strahl- und anderen
Arbeiten entstehen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 128
Die Beschichtung kann dabei innerhalb des Beschichtungsaufbaus bzw. bis zum
Untergrund zerstört sein. Eine wesentliche Rolle spielt hier die Entfernung vom
Entstehungsort. Z.B. können Schleifspäne und Schweißperlen bei geringer Ent-
fernung glühend sein und sich in die Beschichtung und bis auf die Stahloberflä-
che einbrennen. Demzufolge sind auch die Ausbesserungsmaßnahmen unter-
schiedlich. Mögliche Beschichtungsschäden sind in der folgenden Tabelle zu-
sammengestellt.
Arbeiten Einwirkung aufdie Beschichtung
Erscheinungsform des Mangels1 2 3 4
Transport OptischeBeein-träch-tigung
obersteSchichtbeschä-digt
weitereSchichtenbeschä-digt
alleSchichtenbeschä-digt
Bohren Bohrspäne,ggf. Bohröl
heiß X! X! X? 0kalt Rostfahnen +ggf. verölt 0 0
Schleifen Schleifspäne heiß X! X! X X?kalt Rostfahnen Rostfahnen 0 0
Schwei-ßen
Schweißper-len
heiß X! X! X! X?kalt Rostfahnen X X? 0
Strahlen Strahlmittel kaltRostfahnen X X? X?
Abbildung 8.5.1.-1: Beschichtungsschäden durch Transport-, Bohr-, Schlei-,
Schweiß- und Strahlarbeiten
Der entscheidende Arbeitsgang für die Ausbesserung der Schadstellen ist die
Oberflächenvorbereitung. Eine entsprechend dem Schadensbild sorgfältige Vor-
bereitung der Oberfläche gewährleistet eine sichere Haftung der nachfolgend
aufgebrachten Beschichtung. Für die Oberflächenvorbereitung sind die Norm-
reinheitsgrade nach ISO 8501/2 PSa 2½ (partielles Strahlen), PMa (partielles
maschinelles Schleifen) oder PSt 2 (örtliche maschinelle bzw. Vorbereitung von
Hand) entsprechend den Möglichkeiten auf der Baustelle vorzubereiten. Für die
Bearbeitung der Oberfläche können verschiedene Hilfsmittel eingesetzt werden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 129
Von Hand:
§ Schwedenschaber
§ Spachtel
§ Drahtbürsten
§ Rostklopfhammer
§ Schleifpapier
Maschinell:§ Rotierende Drahtbürste
§ Schlagkolben- und Schlaglamellengerät
§ Drahtnadelpistole
§ Schleifmittel
§ Rotierende Schleifscheiben
§ Strahlen / Sweep-Strahlen
Abbildung 8.5.1.-2: Nadelpistole rotierende Drahtbürste Meißel
Abbildung 8.5.1.-3: Schleifscheibe Hammer Drahtbürste
Es ist darauf zu achten, dass Oberflächenverletzungen der Stahloberfläche durch
Schlagwerkzeuge wegen ihrer Kerbwirkung vermieden werden.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 130
Abbildung 8.5.1.-4: Verunreinigung der Oberflächen und Verfahren zu deren
Entfernung [ISO 8502-6]
Die Ausbesserungsbeschichtung ist so herzustellen, dass die Gesamtschichtdi-
cke nicht zu hoch wird, da es ggf. durch zu hohe Kohäsionsspannungen (Span-
nungen zwischen den Schichten) zu Haftungsproblemen kommen kann, die in
der Folge zur Rissbildung und Abblätterung führt. Dieses Risiko wird mit der Zu-
nahme der Alterung der Beschichtung erhöht.
Die Ausbesserungsarbeiten sollten, vor allem im Sinne des Beschichters, doku-
mentiert werden (z.B. Protokoll und Fotos), damit bei Folgeschäden nachvollzo-
gen werden kann, wer den Schaden verursacht hat und damit verantwortet.
Grundsätzlich sollte bei Ausbesserungsarbeiten sehr sorgfältig gearbeitet wer-
den, da selbst bei gleichem Farbton die Ausbesserung stets optisch sichtbar ist.
Zur optischen Verbesserung ist es sinnvoll den Ausbesserungsbereich ringsum
abzukleben.
Bei großen und schwer zugänglichen Bauteilen, an den Ausbesserungsarbeiten
erforderlich werden, sind ggf. Gerüste oder andere derartige Hilfsmittel erforder-
lich, die den Zugang zu der Schadstelle ermöglichen. Um nicht weitere Schäden
an dem Bauteil durch die Gerüstarbeiten zu verursachen, sind diese sorgfältig zu
planen und mit der ggf. einbezogenen Gerüstbaufirma abzustimmen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 131
Nachfolgend werden Abarbeitungsfolgen für die Ausbesserung von Beschich-
tungsschäden dargestellt. Die Ausbesserungsanweisungen unterscheiden sich
nach der Tiefe der Schäden und im weiteren für Duplex-Systeme (Kombination
von Feuerverzinkung und Beschichtung). Die spezifische Ausarbeitung anhand
des jeweils aufgetragenen Beschichtungssystems und den weiteren Randbedin-
gungen ist mit dem Bauherrn und dem Beschichtungshersteller abzustimmen und
eine Freigabe einzufordern.
8.5.2 Schäden bis zum Stahl
1. Lose, blättrige oder rissige Beschichtungsteile restlos entfernen.
2. Flächen von allen Verunreinigungen säubern (Fett, Öl, Schmutz, Salz etc.).
3. Partielles Strahlen bis PSa 2½ (ISO 8501/2) ist die optimale Oberflächenvor-
bereitung OFV (Abbildung 8.5.2-1 und -2). Anderenfalls ist Normreinheitsgrad
PMa (ISO 8501/2) oder PSt 2 (ISO 8501/2) herstellen.
Abbildung 8.5.2.-1: Vor OFV Nach OFV
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 132
Abbildung 8.5.2.-2: Nach OFV
1. Blank polierte Metallflächen mit einem 40-er Papier gründlich anrauen (Abbil-
dung 8.5.2.-3).
Abbildung 8.5.2.-3: Blank polierte Oberfläche, Anrauen
nachträglich erforderlich
4. Es ist sicherzustellen, dass optisch intakte aber dennoch schadhafte Be-
schichtung komplett entfernt wird (z.B. an den Rändern). Dabei großzügig in
die gesunde Beschichtung hineinzuarbeiten (Abbildung 8.5.2.-4).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 133
Abbildung 8.5.2.-4: Großzügiges Schleifen der Schadstellen
5. Scharfe Übergänge zu intakten Farbbereichen angleichen (Abbildung 8.5.2.-
5), Überlappungsflächen anrauen.
6. Sorgfältig entstauben, vorzugsweise mit Verdünnung abwischen (Verdün-
nung mit Lieferant abstimmen).
7. Der erste Anstrich ist grundsätzlich mit der Knolle/ Pinsel zuerst intensiv in
den Untergrund einzumassieren, ohne Schichtdicke aufzutragen (Abbildung
8.5.2.-6). Das ist nötig, um bestmögliche Penetration in den Untergrund zu
erreichen, um so ausreichende Haftung der Ausbesserungsmaterialien si-
cherzustellen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 134
Abbildung 8.5.2.-5: Scharfer Über-
gang an der Schadstelle zur Be-
schichtung – Schleifen erforderlich
Abbildung 8.5.2.-6: Auftrag des ersten
Anstrichs mittels Ringpinsel
8. Danach ist nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist
nicht gestattet (ISO 12944-7), jedoch können Folgeanstriche mit der Rolle
aufgetragen werden.
9. Kontrolle der Trockenschichtdicke.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 135
8.5.3 Schäden innerhalb der Beschichtung
1. Lose, blättrige oder rissige Beschichtungsteile restlos entfernen.
2. Schichtdicke messen.
3. Die Bereiche sind vor der Beschichtung gründlich zu reinigen (Fett, Öl,
Schmutz, Salz etc.)
4. Nachfolgend durch Schleifen mittels 80-120er Korn vorzubereiten.
5. Flache Übergänge in intakte Bereiche herstellen.
6. Überlappungszonen anrauen.
7. Gründlich entstauben, vorzugsweise abwischen mit Verdünnung (Verdün-
nung mit Lieferant abstimmen).
8. Auch hier ist der erste Anstrich mit dem Pinsel in den Untergrund einzumas-
sieren, ohne Schichtdicke aufzutragen (s. 8.5.2).
9. Danach ist nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist
nicht gestattet (ISO 12944-7), jedoch können Folgeanstriche mit der Rolle
aufgetragen werden.
10. Kontrolle der Trockenschichtdicke.
8.5.4 Schäden an Duplex-Systemen (Kombination Feuerverzinkung und Be-schichtung)
8.5.4.1 Schäden bis zur Feuerverzinkung
1. Lose, blättrige oder rissige Beschichtungsteile restlos entfernen.
2. Fläche von Verunreinigungen durch gründliches Schleifen mit ca. 60er
Korn säubern.
3. Scharfe Übergänge zu intakten Beschichtungsbereichen angleichen.
4. Überlappungsflächen anrauen. Sorgfältig entstauben, vorzugsweise mit
Verdünnung abwischen (Verdünnung mit Lieferant abstimmen).
5. Auch hier ist der erste Anstrich mit dem Pinsel in den Untergrund einzu-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 136
massieren, ohne Schichtdicke aufzutragen (s. 8.5.2).
6. Danach nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist nicht
gestattet (ISO 12944-7). Folgeanstriche können mit der Rolle aufgetragen
werden.
7. Kontrolle der Trockenschichtdicke.
8.5.4.2 Lose Abplatzungen von Schichten der Feuerverzinkung
1. blättrige oder rissige Beschichtungsteile restlos entfernen.
2. Schichtdicke messen.
3. Fläche von Verunreinigungen durch gründliches Schleifen mit ca. 60er
Korn säubern.
4. Scharfe Übergänge zu intakten Bereichen angleichen.
5. Überlappungsflächen anrauen. Sorgfältig entstauben. Vorzugsweise mit
Verdünnung abwischen (Verdünnung mit Lieferant abstimmen).
6. Ausflecken mittels Pinsel mit 1-K-Pur Zinkstaub (feuchtigkeitshärtend), bis
die Dicke mind. 100 μm trocken auf den Reparaturstellen beträgt.
7. Danach nass in nass die Schichtdicke auftragen. Rollenapplikation ist nicht
gestattet (ISO 12944-7). Folgeanstriche können mit der Rolle aufgetragen
werden.
8. Kontrolle der Trockenschichtdicke.
Gemäß ZTV-W LB 218 sind zur Ausbesserung von Fehlstellen stückverzinkter
Bauteile Zinklote und Zinksprays nicht zulässig.
8.5.5 Ausbesserung von Altbeschichtungen
Ein sinnvolles und dauerhaftes Ausbesserungskonzept für Altbeschichtungen zu
entwickeln, hängt, im Gegensatz zu der Ausbesserung von Neubeschichtungen,
von einer Vielzahl von Randbedingungen ab.
Für das Konzept sollten umfangreiche Zustandsuntersuchungen an der Altbe-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 137
schichtung erfolgen:
§ Beschichtungsprotokolle, falls vorhanden
§ Visueller Zustand
§ Zustand des Haftverbundes
§ Unterrostungsgrad
§ Grad der Fehlstellen
§ Trockenfilmdicke
§ Stoffbestimmung, chemische Analyse
§ Oberflächenverunreinigung
§ Verträglichkeit mit dem Ausbesserungsmaterial
Weiterhin sind die bauwerksspezifischen Randbedingungen zu klären:
§ Zugänglichkeit des Bauwerks, Gerüst- und Einhausungskosten
§ Klimatische (Verarbeitungs-) Bedingungen ohne Einhausung / Abplanung
§ Aufwand für Trockenlegung bei Unterwasserschäden
§ Behinderung des Schiffsverkehrs bei Uferanlagen
§ Entsorgungskosten für Strahlmittel
§ Arbeits- und Umweltschutzauflagen
§ Abschätzung der Standzeit nach den Ausbesserungsmaßnahmen
Möglicherweise führt die Zusammenstellung aller Randbedingungen dazu, dass
eine Ausbesserung der Beschichtung nicht wirtschaftlich ist und eine Vollerneue-
rung sinnvoller erscheint.
Generell sollten für die Untersuchungen und Beurteilung von Altbeschichtungen
und des Bauwerks erfahrene Fachleute hinzugezogen werden.
Literaturverzeichnis
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HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 138
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DIN EN 10204: metallische Erzeugnisse – Arten von Prüfbescheinigungen,
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DIN EN ISO 8501-3: Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen
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flächenunreinheit – Teil 3: Vorbereitungsgrade von Schweiß-
nähten, Kanten und anderen Flächen mit Oberflächenunre-
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DIN EN ISO 8502-2: Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen
von Beschichtungsstoffen – Prüfung zum Bewerten der Ober-
flächenreinheit – Teil 2: Beurteilung von Staub auf für das Be-
schichten vorbereiteten Stahloberflächen (Klebebandverfah-
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DIN EN ISO 8502-6: Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen
von Beschichtungsstoffen – Prüfung zum Bewerten der Ober-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 139
flächenreinheit – Teil 6: Lösen von wasserlöslichen Verunrei-
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DIN EN ISO 12944-1: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 1: Allgemeine Einlei-
tung, Ausgabedatum 1998-07
DIN EN ISO 12944-2: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 2: Einteilung der Um-
gebungsbedingungen, Ausgabedatum 1998-07
DIN EN ISO 12944-3: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 3: Grundregeln zur
Gestaltung, Ausgabedatum 1998-07
DIN EN ISO 12944-4: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 4: Arten von Oberflä-
chen und Oberflächenvorbereitung, Ausgabedatum 1998-07
DIN EN ISO 12944-5: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 5: Beschichtungssys-
teme, Ausgabedatum 2008-01
DIN EN ISO 12944-7: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 7: Ausführung und
Überwachung der Beschichtungsarbeiten, Ausgabedatum
1998-07
DIN EN ISO 12944-8: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Teil 8: Erarbeiten von Spe-
zifikationen für Erstschutz und Instandsetzung, Ausgabedatum
1998-07
DIN EN ISO 16276-2: Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschich-
tungssysteme - Beurteilung der Adhäsion/Kohäsion (Haftfes-
tigkeit) einer Beschichtung und Kriterien für deren Annahme –
Teil 2: Gitterschnitt- und Kreuzschnittprüfung, Ausgabedatum
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 140
2007-08
DIN EN ISO 19840: Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-
ten durch Beschichtungssysteme – Messung der Trocken-
schichtdicke auf rauen Substraten und Kriterien für deren An-
nahme, Ausgabedatum 2012-09
DIN Fachbericht 28 Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtun-
gen – Prüfung von Oberflächen auf visuell nicht sichtbare Ver-
unreinigungen vor dem Beschichten, Ausgabedatum 2002
ZTV-ING Teil 4 Abs. 3: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und
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bundbau – Abschnitt 3: Korrosionsschutz von Stahlbauten,
Stand 2012-12
ZTV-W LB 216/1: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen – Was-
serbau – für Stahlwasserbau (Leistungsbereich 216/1), Aus-
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Gladbach, Ausgabedatum 2014-05
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 141
9. Schäden
9.1 Schadenssystematik und Schadensbeispiele
Stahlwasserbauwerke unterliegen besonders hohen korrosiven Belastungen und müs-
sen deshalb durch Korrosionsschutzmaßnahmen geschützt werden. Eine übliche Form
des Korrosionsschutzes ist der passive Schutz durch Beschichten. Die Beschichtungs-
stoffe und die Applikationsverfahren haben sich im Laufe der Jahre hin zu nachhaltigeren
und umweltfreundlichen Systemen entwickelt. Die Verarbeitung unter den erschwerten
Baustellenbedingungen ist jedoch nicht einfacher geworden und bedarf besonderer Auf-
merksamkeit. So wichtig spezielles Fachwissen und Sachkompetenz ist, so darf jedoch
der Blick über die Grenzen des eigenen Sachgebietes hinaus nicht vernachlässigt wer-
den. Sicherheit und Qualität wird von einer Vielzahl von Einzeleinflüssen bestimmt, die
miteinander in Wechselwirkung stehen. Schäden haben oft ihre Ursachen durch unzu-
reichende Organisation, aber auch wirtschaftliche Interessen. Einigkeit besteht darüber,
dass ein Großteil der Schäden durch Anwendung vorhandener Erkenntnisse vermieden
werden könnten. Von einem ausgewiesenen Praktiker wird beschrieben, welche Fehler
und Schäden in bestimmten Arbeitsphasen von der Planung bis zur Abnahme auftreten
können, wie sie zu bewerten und zu vermeiden sind [1].
Frühere Untersuchungen zeigen den großen Einfluss der Ausführung der Korrosions-
schutzarbeiten auf die Güte des Korrosionsschutzes. Darüber hinaus wurde durch statis-
tische Auswertung von Schadensfällen herausgefunden, dass ein Großteil der Schäden,
ca. 86 %, bereits in den ersten fünf Jahren nach der Applikation aufgetreten ist. Dieser
Zusammenhang ermöglicht die Schadenserkennung und schließlich -behebung innerhalb
der üblichen Gewährleistungsfrist [von 5 …>2 Jahren].
Besonderer Hinweise und Vorgehensweisen bedarf es, um die Qualität bei Instandset-
zungsarbeiten des Korrosionsschutzes von Stahlbauwerken sicherzustellen [2].
Die Ermittlungsarbeit und –methodik der Untersuchung von Schadensfällen ist mit spezi-
fischem Wissen und umfangreicher Erfahrung mit Labor- und Zulassungstests verbun-
den. Dazu ist eine gute Analytik und Labortechnik erforderlich, um Schadenserscheinun-
gen mit wissenschaftlichen Methoden auf den Grund gehen und auch gerichtsfeste
Nachweise führen zu können [3].
In diesem Kapitel soll anhand häufiger Schadensfälle aufgezeigt werden, welche Ursa-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 142
chen erkannt worden sind und wie solche Fehler in der Planung und bei der Ausführung
vermieden werden können. Hinsichtlich der Schadensart muss zwischen den Schäden
am Korrosionsschutz (z.B. Beschichtung, KKS-Anlage) und Korrosionsschäden (am Stahl
des Bauwerks) unterschieden werden. Häufig gibt es ein Zusammenspiel von verschie-
denen Einwirkungen und Effekten welche zu Schäden führen. In den beiden folgenden
Abschnitten wird eine Übersicht über häufige Fehler und vielfältige Einwirkungen gege-
ben [3]
9.2 Korrosionsschutzschäden
Neben dem altersbedingten Abbau des Korrosionsschutzes sind es häufig Materialfehler
und Ausführungsprobleme wenn der Korrosionsschutz bereits nach kurzer Zeit Mängel
aufweist. Untersuchungen und Maßnahmen hierzu sind insofern wichtig, als man in die-
sem Stadium noch die Möglichkeit hat, Korrosionsschäden zu vermeiden. Die nachfol-
genden Kurzbeschreibungen stellen einen Überblick von verschiedensten Schadenser-
mittlungen dar und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
9.2.1 Fehler in der Planung und der korrosionsschutzgerechten Gestaltung
Für besondere Beanspruchungen sind optimale Stoffkombinationen der Beschichtung
auszuwählen. So sind z.B. chemisch vernetzte Polymere (Polyadditive wie Polyurethan
und Epoxid) pauschal widerstandsfähiger gegenüber aggressiven Medien (Offshore-
Bedingungen) als Polymerisate und Polykondensate. Dagegen kann ein „einfacher
Schutz“ ausreichen, wenn die korrosive Belastung gering ist (Innenraum). Ecken, Kanten
und Durchdringungen sind generell anfällig für Schutzschäden. Flächen, welche keine
Wasserablaufmöglichkeiten bieten, sind z.B. durch konstruktiven Korrosionsschutz zu
vermeiden bzw. bei der Korrosionsschutzausführung besonders zu berücksichtigen [3].
9.2.2 Ausführungs- und Verarbeitungsfehler
Hierunter sind in erster Linie nicht beachtete Verarbeitungsbedingungen zu verstehen.
Dazu gehören Taupunktunterschreitungen, Nichteinhalten der Überarbeitungszeiten,
Stoffveränderungen an der Baustelle (Lagerung, Lösemittelzugabe). Ebenso wird häufig
die stoffspezifische Ausführungsanforderung übersehen. Häufig wird nicht beachtet, dass
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 143
»moderne«, d.h. sogenannte umweltfreundliche Stoffe für den Stahlwasserbau sich kriti-
scher verhalten als mittlerweile veraltete und verbotene teerhaltige Stoffe. Bei derartigen
Altbeschichtungen ist wiederum größte Sorgfalt auf Arbeits- und Umweltschutz bei Ent-
schichtungsarbeiten zu legen.
9.2.3 Osmose
Der Zwang von Salzen sich bei Gegenwart von Wasser zu verdünnen, führt zur Was-
seraufnahme und somit zu Volumenvergrößerungen in der Umgebung von eingeschlos-
senen Salzen und letztlich zur Blasenbildung. Ursache sind Salzreste oder Abbauproduk-
te auf Zwischenbeschichtungen bzw. Stoffbeimengungen, welche einen Verdünnungs-
drang ähnlich dem Salz besitzen. Häufig sind derartige Schäden nicht nur an Stahlwas-
serbauwerken sondern auch an Bauteilen über dem Wasserspiegel bzw. an Stahlhoch-
bauten zu beobachten.
9.2.4 Stoffmängel
Mangelnde Qualitätssicherung beim Hersteller kann zum Einsatz untauglicher bzw. stö-
render Rohmaterialien bei der Produktion von Beschichtungsstoffen führen. Wichtig ist
z.B. die Korngröße und Kornverteilung der Pigmente bzw. Füllstoffe, aber auch die Pig-
mentvolumenkonzentration einer Beschichtung. Unter anderem wird die Wasseraufnah-
me und der mögliche Transport von Ionen in Beschichtungsstoffen zum Stahlsubstrat im
Wesentlichen durch die Kornverteilung der Füllstoffe und ebenso durch das Bindemittel-
Füllstoff-Verhältnis gesteuert. Die Formulierung bestimmt letztlich die stoffimmanente
Mikrostruktur und Wasser- bzw. Ionendurchlässigkeit. Grundsätzlich sind auch Stoffver-
änderungen auf der Baustelle nicht erlaubt. So kann Lösemittelzugabe zu Aushärteprob-
lemen oder zur Entmischung des gesamten Gebindes führen. Andere denkbare Vor-
schädigungen können z.B. durch Anreagieren von Harzen in nicht vollends dichten Ge-
binden oder bei falscher Lagerung passieren.
9.2.5 Nutzung und Verschleiß
Die Auswahl des Schutzsystems ist eng mit den Bedingungen vor Ort zu betrachten. Bei
mechanischen Belastungen muss ein entsprechend resistentes, aber auch korrosions-
schutztaugliches Material eingesetzt werden. Abriebbelastungen können auch durch Er-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 144
höhung der Schichtdicke kompensiert werden. Ferner sind Schutzsysteme entsprechend
dem vorliegenden Immersionsmedium – Salz- oder Süßwasser – auszuwählen. Ebenso
sind Belastungen durch elektrische Ströme der galvanischen Elementbildung oder der
Kathodenschutzanlagen zu berücksichtigen.
9.2.6 Optische Erscheinung
Neben dem Korrosionsschutz soll die Beschichtung auch gelegentlich die Funktion als
gestalterisches Element, vorwiegend bei Stahlhochbauten, erfüllen. Farbechtheit und
Farberhaltung stellen dabei einen großen Problemkreis dar. Häufig kommt es zu soge-
nannten Kreidungserscheinungen und Ausbleichen, die ein optisches Handicap darstel-
len und nicht mit Korrosionsschutzschäden verwechselt werden dürfen. Generell ist die
Farbgebung bei Stahlwasserbauten kritisch zu sehen, weil gestalterische Gesichtspunkte
hinter Stoffstabilität, Dauerhaftigkeit und Umweltschutz zurückstehen müssen.
9.2.7 Kathodenschutz Anlagen (KKS)
KKS-Anlagen wirken generell der Korrosion von Stahl in Wasser entgegen. Um vollen
Schutz zu gewähren sind alle Randbedingungen zu berücksichtigen. Gleichzeitig kann
zugeführter Strom Schaden am Bauwerk wie auch am Beschichtungsstoff anrichten. Hier
sind z.B. richtige Potentialeinstellungen und die Auswahl von geeigneten, d.h. geprüften,
Beschichtungssystemen sicherzustellen.
9.3 Korrosionsschäden
Metallische Baustoffe haben das Bedürfnis in den energieärmeren, oxidierten Zustand
überzugehen, d.h. sie rosten. Neben gängigen Schutzmethoden kann auch die Material-
auswahl und Materialkombination der Baustoffe einen Beitrag zur Korrosionsbeständig-
keit liefern. Oftmals, speziell im Stahlwasserbau, wirken verschiedene Einflüsse gleichzei-
tig zusammen (mechanische und hydrolytische), so dass es zu exorbitanten Steigerun-
gen der Korrosion und damit der Schäden kommen kann. So wird häufig unnötigerweise
CrNi-Stahl mit dem Baustahl verbunden bzw. kombiniert, so dass sich infolgedessen gal-
vanische Elemente mit entsprechender Strombelastung für die Beschichtung einstellen.
Immer häufiger sind zudem Korrosionsschäden durch sog. mikrobiell induzierte Korrosion
(MIC, engl.) festzustellen.
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 145
9.3.1 Spalt- und Kontaktkorrosion; Spannungsrißkorrosion
Kanten, Ecken und unebene Flächen sind stets die Schwachstellen eines Korrosions-
schutzsystems. Die Korrosionsgefahr wird erhöht, wenn zwei separate Bauteile im
elektrisch leitenden Kontakt zueinander stehen. Grundsätzlich bilden sich an sauerstoff-
reichen Gebieten Kathoden aus. In Abb. 9.3.1.-1 (links) ist dies am linken Ende der ge-
nieteten Bleche gezeigt: Der anodische Bereich der Eisenauflösung wandert daher immer
weiter in die Kontaktflächen hinein (Spaltkorrosion).
Durch die Unterschiede im freien Korrosionspotential der eingesetzten Materialien wird
der Niet zur Anode. Kathodenflächen stellen sich besonders dort ein, wo Wasser längere
Zeit verweilen kann. In Abb. 9.3.1.-1 (rechts) wird dies am Übergang Nietkopf zu Stahl-
blech der Fall sein. Der Niet wird im Querschnitt geschwächt und wird sich mit der Zeit
lockern (Kontaktkorrosion).
Abbildung 9.3.1.-1: Spalt- und Kontaktkorrosion (aus [5])
Spannungsrisskorrosion
In Abbildung 9.3.1.-2 ist das Grundprinzip der Spannungsrisskorrosion dargestellt. Durch
die Kombination Anode-Kathode bei gleichzeitig mechanischer Krafteinwirkung auf das
Bauteil. Die anodische Auflösung des Metalls schreitet dabei voraus und wird durch den
Elektronenverbrauch an der Kathode und der mechanischen Rissöffnung durch äußere
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 146
Krafteinwirkung unterstützt.
Abbildung 9.3.1.-2: Prinzip der Spannungsrisskorrosion
9.3.2 Atmosphäre
Hierunter fallen vor allem Bauwerke, welche den Klimaeinflüssen (Land-, Industrie- und
Meeresklima) unterliegen. Neben Luftschadstoffen (Saurer Regen und sonstige Atmo-
sphärilien) ist es vor allem die Feuchtigkeit, welche maßgeblich die Korrosionsgeschwin-
digkeit bestimmt. So ist die Korrosion bei weniger als 50% relativer Luftfeuchtigkeit (r.L.)
praktisch vernachlässigbar, wohingegen Salzbeaufschlagung bereits bei 30% r.L. zur
Korrosion führt. Nicht unbedeutend ist dabei die Kontaktkorrosion an Blechen, Streben
etc. an genieteten und geschraubten Stahlbrücken des Verkehrsbaus.
9.3.3 Immersionsmedien
Im eingetauchten Bereich (Unterwasser-, Wasserwechselzone) wirkt die Zusammenset-
zung des Mediums ganz entscheidend auf die Korrosion ein. Hier ist, neben dem Elektro-
lyt- bzw. Salzgehalt, vor allem die Sauerstoffkonzentration die wesentliche Einflussgröße.
In der besonders korrosiven Niedrigwasserzone (knapp unter dem tiefsten Stand der
Wasserlinie) wirken all diese Einflüsse ein. Indirekt wirkt noch eine Vielzahl von Parame-
tern des Mediums mit (s. u.a. 9.3.4). Die Einflussparameter können auch besonders bei
Bodeneinfluss recht vielfältig sein. (Durch unbedachte Auswahl von Werkstoffen mit un-
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 147
terschiedlichen freien Korrosionspotentialen wird der Aufbau sogenannter galvanischer
Elemente gefördert s. oben)
9.3.4 Mikrobiell induzierte Korrosion (MIC (engl.))
Hierbei wirken meist Bakterien mit, die indirekt, durch Stoffwechsel, Baumaterialien wie
Stahl und Beton angreifen. Wesentliche Randbedingungen hierzu sind die Verfügbarkeit
von verwertbaren Kohlenwasserstoffen, das Milieu bezüglich der Sauerstoffarmut bzw. -
verfügbarkeit und der Konzentration gelöster Ionen im Einbettungsmedium [4]. Die Bakte-
rien lösen dabei den Stahl nicht unmittelbar auf, sondern tragen durch Elektronenentzug
oder Phasenneubildungen (z.B. MnO2) entsprechend der kathodischen Wirksamkeit zum
teilweise enormen Eisenabtrag bei. Daneben können spezifische Bakterien auch noch
Säuren entwickeln, die dann den Stahl unmittelbar angreifen.
9.3.5 Sonderfälle der Korrosion
Alle in den obigen Abschnitten nicht dargestellten Schadensfälle sollen hier eingeordnet
werden. Oftmals wird festzustellen sein, dass diese »Sonderfälle« gar nicht so selten
sind. Zur Erläuterung sind zwei Arten der Korrosion angeführt:
Spongiose: Graphit im grauen Gusseisen wirkt als (edlere) Kathode und beschleunigt
durch Elementbildung die Auflösung des perlitisch-ferritischen Gefüges. Es tritt letztlich
ein Festigkeitsmangel im Gusseisen auf.
Filiformkorrosion: Die Korrosionsprodukte zeigen dabei eine eigenwillige, fadenförmige
Struktur. Auffällig ist ferner, dass die Korrosion unter der Beschichtung auf verschiedenen
Substraten (Aluminium, Zink, Stahl) eintritt und eine Wanderungsgeschwindigkeit von bis
zu 0,5 mm/Tag aufweisen kann.
9.4 Ausgewählte Schadensfälle
9.4.1 Schadensfall Blasenbildung und Entschichtung
In einem Fall wird von deutlichen Schäden nach einer Standzeit von ca. 18 Monaten be-
richtet. Das Schadensbild sind Blasen und Enthaftungen einer Polyurethanbeschichtung
gemäß Liste der zugelassenen Stoffe [5]. Der Beschichtungsfilm der betreffenden Flä-
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chen wies einen zähelastischen Zustand auf und war weitgehend unterrostet mit erkenn-
baren Korrosionsschäden. Der ermittelte Abriebwert der entnommenen Proben war deut-
lich ungünstiger als in der zugehörigen Zulassungsprüfung. In Teilbereichen sind erhebli-
che Überschichtdicken festgestellt worden. Die Untersuchung der Beschichtungsschäden
zeigten auf mehrerlei Ursachen hin [6]:
- Zu großer Schichtdickenauftrag, so dass das Verdunsten des Lösemittels gestört
war und
- Verwendung eines nicht zugelassenen Verdünnungs-/Lösemittels (Alkohole), das
die Vernetzung gestört hat und durch den erhöhten Gasdruck zur Blasenbildung
beigetragen hat.
Schlussfolgerung: Das Polyurethan muss die Möglichkeit zur chemischen Aushärtung
haben und darf nicht durch Beimengungen von schädlichen Lösungsmitteln (Ethanol, Bu-
tanol, Aceton, …) gestört werden. Die Sollschichtdicke gilt nach DIN EN ISO 12 944 als
erreicht, wenn nicht mehr als 20% der Einzelmesswerte über 80% der Sollschichtdicke
liegen und das Mittel der Messungen gleich oder über 100 % der Sollschichtdicke liegt.
Die obere Begrenzung der Sollschichtdicke darf maximal den Faktor 3 nach DIN EN ISO
12944 erreichen. Hingegen erlaubt die ZTV-W 218 lediglich eine Überschreitung der
Schichtdicke um das Zweifache.
9.4.2 Enthaftung der Beschichtung
In einem anderen Fall wurden nach kurzer Standzeit Schäden am passiven Korrosions-
schutz festgestellt. Das Erscheinungsbild des Schadens zeigt sich in Enthaftungen, wie
sie bei Taupunktunterschreitungen auftreten können (s. Abb. 9.4.2.-1).
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 149
Abbildung 9.4.2.-1: Beschichtungsschaden; bis auf die Zinkgrundierung abgeplatzte
Deckbeschichtungen
Aus den Resultaten der Untersuchungen ergibt sich eine Kombination verschiedener Ein-
flüsse. Die wesentlichen Faktoren, welche die Beschichtungsschäden verursachten, wa-
ren die Lösemittelretention und die Überschichtdicken. Eine Überbeanspruchung der Be-
schichtung während der Nutzungsperiode war außerdem festzustellen.
Die Beschichtungsschäden in Form der Enthaftung wurden als so gravierend einstuft,
dass eine Erneuerung der Beschichtung an diesen Stellen vorgeschlagen wurde.
Zur Vorbereitung der Sanierungsarbeiten wurden verschiedene Wasserstrahlverfahren
getestet. Bei einem Wasserstrahldruck ab 200 bar konnten die geschädigten Bereiche
entschichtet und mit einer neuen Deckbeschichtung versehen werden.
Schlussfolgerung: Der untersuchte Schadensfall hat deutlich gemacht, dass zur Scha-
densursachenfindung Aufzeichnungen während der Applikation wichtig sind. In noch
stärkerem Maße würde eine akzeptable Ausführungsüberwachung (Taupunkt-, Schichtdi-
ckenbestimmung, Überarbeitungszeiten) bereits während der Arbeiten eine Qualitätssi-
cherung darstellen und gleichzeitig eine Möglichkeit zur Schadensvermeidung sein. Auf
Grund mangelnder Bauüberwachung ist es daher auch nicht verwunderlich, dass in eini-
gen Bereichen erhebliche Überschichtdicken festzustellen waren, die teilweise die fünffa-
che(!) Sollstärke erreichten [6].
HTG-FAKOR – Handbuch des Korrosionsschutzes durch organische Beschichtungen für Stahl im Wasserbau – 1. Auflage – 2015 150
9.4.3 Entschichtung an einem Sektorwehr
An einem Sektorwehr traten bereits nach sechs Monaten Nutzungsdauer Korrosions-
schutzschäden auf. Auffällig waren dabei
- zäh-elastische Konsistenz der Beschichtung- durchgängig Poren- Schichtdicken zum Teil um das Vierfache überhöht; unter anderem auch die
Grundbeschichtung
Analytische Untersuchungen im Labor (Gaschromatographie) zeigten noch deutliche Lö-
semittelgehalte auf. Thermomechanische Untersuchungen ließen erkennen, dass das
Material (2-komponentiges Epoxidharz) nicht vollkommen ausgehärtet war. Es ist anzu-
nehmen, dass die Härterkomponente im deutlichen Überschuss vorlag. Dies, zusammen
mit den hohen Lösemittelrestgehalten wie auch den zu hohen Schichtdicken, ließ das
Material nicht aushärten, so dass kein Haftwiderstand gegen den fälligen Abrieb an einer
Stauwand eines Wehres vorlag [5].
9.4.4 Korrosion an Ankerstählen
Bei Sanierungsarbeiten an einer Doppelschleuse waren gravierende Korrosionsschäden
an Zugankern sichtbar geworden. Die Querschnittsreduzierungen betrugen dabei z.T.
über 50 %. Die Ursachen waren Ausbildungen anodischer Bereiche an Stellen der be-
schädigten Beschichtung. Verstärkt wurde die Lochfraßerscheinung zudem durch im
Wasser vorhandene Chloride sowie den Eintrag von Sauerstoff durch Hebung und Sen-
kung des Wasserstandes (Pumpwirkung) über Schleusungsvorgänge. Die Schadenser-
scheinungen, bzw. insbesondere deren Verteilung folgt nicht dem Korrosionsmuster übli-
cher Belüftungselemente. Hier ist anzunehmen, dass beim Auffüllen der Schleusenzwi-
schenräume die eingebauten, beschichteten Anker durch Grobkies und Bauschutt be-
schädigt worden sind. Damit wurden kleine anodische Bereiche der Eisenauflösung initi-
iert. Die intakte Beschichtung der Anker stellte dabei die Kathodenflächen dar. Aufgrund
der großen kathodischen Fläche zur kleinen anodischen, war der spezifische Anoden-
strom drastisch erhöht und sorgte mit dem verstärkten Sauerstoffdargebot aus den
Schleusenvorgänge für gehörigen Lochfraß.
Schlussfolgerung: Für den notwendigen Wiedereinbau neuer Zuganker wurden auf
Grund der Untersuchungen folgende Empfehlungen ausgesprochen: Vermeidung von
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inhomogenem Auffüllmaterial - am besten die Anker in Sand einbetten! Eine Konservie-
rung ist grundsätzlich nicht notwendig; stattdessen kann ein Abrostungszuschlag gewährt
werden. Falls eine Beschichtung vorgesehen ist, so darf diese nicht beschädigt werden.
Resüme:Durch das Sammeln, Auswerten und Veröffentlichen von Schadensfällen aus der Praxis
soll eine breite Sensibilisierung beim Umgang mit Korrosion und Korrosionsschutz er-
reicht werden. Damit können typische Fehler, die dem Korrosionsschutz entgegenstehen,
vermieden werden. Eine Vielzahl von Regelwerken und Vorschriften ist erfahrungsgemäß
nicht ausreichend, wenn den Beteiligten von der Planung bis zur Applikation das mögli-
che Ausmaß ihres Tuns nicht bekannt ist. Im Sinne der Qualitätssicherung ist zu schluss-
folgern, dass Qualität nicht erprüft, wohl aber erzeugt werden kann, wenn entsprechen-
des Wissen und entsprechende Einstellung gegeben ist. In einem Grundsatzartikel [3]
sind verschiedene Schadensursachen und das Vorgehen bei den Untersuchungen dazu
beschreiben.
9.5 Literaturverzeichnis
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bis zur Applikation; HANSA - Schifffahrt- Schiffbau- Hafen -
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[2] Jonetzki, H. Sicherstellung der Qualität von lnstandsetzungsarbeiten;
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[3] Binder, G. Korrosionsschäden an Stahlwasser- und anderen Ingenieur-
bauten, HANSA Schifffahrt- Schiffbau- Hafen -140.Jahrgang-
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[4] Binder, G. & Graff M.: Mikrobiell verursachte Korrosion an Stahlbauteilen;
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[5] Binder, G. Entschichtungsschäden an einem Sektorwehr, HANSA Schiff-
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[6] Binder, G. Beschichtungsschaden im Stahlwasserbau, HANSA Internati-
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[7] Binder, G. Korrosionsschäden aus der Praxis, HANSA – Schifffahrt –
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[8] Binder,G., M. Graff, H.-J. Uhlendorf: Korrosionsschäden an Stahlwasser- und
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[9] Binder, G. Korrosionsschäden an Spundwandankern, HANSA – Schiff-
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