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Thermisches Spritzen mit Zink

Spritzverzinken – nachhaltiger Schutz für Stahl und Stahlbeton

Stahl und Stahlbeton sind heutzutage als Baumaterial allgegenwärtig: in der modernen Großstadtarchitektur, aber auch bei der Gewinnung erneuerbarer Energien durch Windkraft. In den meisten seiner Anwendungen muss Stahl vor Korrosion geschützt werden, um seine Funktionsfähigkeit über einen langen Zeitraum auf nachhaltige Weise zu erhalten. Speziell bei sehr großen Stahlbauteilen oder auch dann, wenn eine große Stahlkonstruktion bereits vor Ort installiert ist – beispielsweise im Sanierungsfall –, kann eine Zinkschicht, die durch thermisches Spritzen aufgebracht wird, für den erforderlichen Korrosionsschutz sorgen.

Korrosionsschutz durch thermisches Spritzen

Thermisches Spritzen des Mastes einer Windkraftanlage

Unter thermischem Spritzen versteht man das Aufsprühen einer Zinkschicht. Dazu wird ein Zinkdraht in einem mobilen Gerät ähnlich einer Spritzpistole aufgeschmolzen und durch einen Druckluftstrahl gezielt auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht. Neben dem passivierenden Schutz durch das Aufbringen der Zinkschicht, wird Stahl zusätzlich durch den Effekt des sogenannten kathodischen Korrosionsschutzes geschützt. Hierbei besteht ein erweiterter Schutz in Bereichen, an denen die aufgebrachte Zinkschicht z. B. durch mechanische Beschädigung schadhaft ist.

Die Kombination mit einer dekorativen organischen Deckbeschichtung erweitert den Schutz aufgrund der passivierenden Wirkung des Farbanstrichs. Dabei hat sich im Korrosionsschutz besonders eine Duplexbeschichtung – bestehend aus einer lichtbogengespritzten Zinkschicht und einer anschließenden organischen Beschichtung – bewährt. Die Oberfläche der Spritzschicht ist aufgrund ihrer rauen Struktur ein ausgezeichneter Haftgrund für Lack oder Pulverschichten. Die nachgewiesene Lebensdauer von Duplexschichten beträgt 30 Jahre. Duplex-Systeme, basierend auf einer thermisch gespritzten Zinkoberfläche, werden seit Langem erfolgreich eingesetzt, ob im Stahlbau, in der Bauindustrie, im Behälterbau, Schiffbau und natürlich auch bei Windkraftanlagen. Ein Beispiel aus der Neuzeit: die Waldschlösschen-Brücke bei Dresden.

Wenn Stahlbeton zum Sanierungsfall wird

Schematische Darstellung KKS-Beton

Stahlbeton ist stabil und erfüllt seine Aufgabe im Bauwerk über einen langen Zeitraum. Bauwerke können jedoch besonderen Belastungen z. B. durch Tausalz oder aber aggressiven atmosphärischen Bedingungen wie Seeluft und -wasser ausgesetzt sein. Häufig beginnt der Bewährungsstahl unter der Belastung zu rosten. Durch den Rost vergrößert sich das Volumen des Stahls, der überdeckende Beton platzt ab und die Korrosion setzt sich fort. Die anschließenden Sanierungsmaßnahmen sind teuer. Oft bedeuten sie einen erheblichen, zeitaufwändigen Eingriff in die Gesamtkonstruktion und die Nutzung des Bauteils während der Sanierungsarbeiten wird eingegrenzt. Dabei können Aufwand und Kosten durch geeignete Maßnahmen deutlich reduziert werden.

Diese Schäden, wie auch der Reparaturaufwand können durch eine vorausschauende Planung bereits im Vorfeld vermieden werden. Heute stehen dafür zwei Verfahren zur Verfügung: Zum einen kann feuerverzinkter Bewehrungsstahl direkt beim Bau der Konstruktion verwendet werden. Feuerverzinkt ist der Bewehrungsstahl deutlich beständiger als ungeschützt.

Eine andere Schutzmöglichkeit ist der vorbeugende Einsatz von kathodischem Korrosionsschutz (KKS). Hierbei wird der Rohbeton großflächig mit einer aufgespritzten Zinkschicht versehen, die in regelmäßigen Abständen über Kontakte elektrisch leitend mit der Bewehrung verbunden wird. Dabei bildet sich ein elektrochemischer Schutzeffekt, der vom Prinzip her genauso funktioniert wie der Zinkschutz moderner Autokarosserien: Der Korrosionsangriff konzentriert sich auf das Zink, während der Stahl intakt bleibt. Dieser Schutz wirkt vollflächig, sogar wenn die Schutzschicht örtlich Risse bekommt und erneut Wasser eindringt. So wird der Beton wirksam und nachhaltig vor Korrosion geschützt – je nach Dimensionierung und der Belastung aus der Umgebung bis zu 30 Jahre und mehr. Durch diese Art des nachhaltigen Bauens reduziert sich nicht nur der Wartungsaufwand, sondern kostspielige Maßnahmen zur Behebung von Korrosionsschäden können vermieden werden.
Vorteilhaft ist, dass das System bei Sanierungsfällen auch nachträglich eingesetzt werden kann. Bei herkömmlichen Instandsetzungen bleiben nämlich häufig Chloride im Beton zurück, die schon nach wenigen Jahren erneut zu massiven Schäden führen können. So werden in der Folge erneut aufwändige und teure Eingriffe nötig. Mithilfe des kathodischen Korrosionsschutzes bleiben Stahlbetonkonstruktionen hingegen nachhaltig geschützt.

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Initiative ZINK