Kathodischer Korrosionsschutz für die Tiefgarage "An der Frauenkirche" in Dresden

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Die Tiefgarage grenzt direkt an das historische Bauwerk "Albertinum" und über ihr verläuft die Salzgasse, einer der Hauptzubringerwege zur Frauenkirche und den anliegenden Gastronomie- und Hotelbetrieben. Gegründet wurde die Tiefgarage auf einer 60 cm dicken Bodenplatte. Die Baugrubensicherung wurde über eine überschnittene Bohrpfahlwand realisiert. Neben der Baugrubensicherung dient die Bohrpfahlwand der 35 cm dicken Geschossdecke und dem 60 cm dicken Tiefgaragendeckel als Auflager.

Schäden am Stahlbeton

Elf Jahre später wurden in der Tiefgarage durch die Ingenieurgesellschaft der Bauwerkserhaltung mbH betontechnologische Untersuchungen durchgeführt, in deren Zug die ersten Schäden am Stahlbeton festgestellt wurden. Auf der Bodenplatte im 2. Untergeschoss waren zahlreiche Risse erkennbar, die bestehende Beschichtung wies Abplatzungen auf, der stellenweise darunter befindliche Epoxidharzmörtel, der zur Ausbesserung lokaler Unebenheiten appliziert wurde, zeigte Verseifungserscheinungen auf und die Chloridgehalte waren insbesondere im Rissbereich stark erhöht. Die Geschossdecke zwischen dem 1. Untergeschoss und 2. Untergeschoss wies eine Vielzahl von Rissen auf, die durch die gesamte Decke gingen. Durch die Risse konnte tausalzhaltiges Wasser über die gesamte Decke in den Beton eindringen. An der Untersicht kam es infolge des Wasserdurchtritts zu starken Durchfeuchtungen und Ablösen des Anstichs. Der Bewehrungsstahl wies im Rissbereich erste Anzeichen von Lochfraßkorrosion auf. Die aufgehenden Bauteile waren im Sockelbereich unzureichend vor dem Eindringen von Chloriden geschützt. Zur Feststellung des oberseitigen Zustandes der Decke über dem 1. Untergeschoss wurden Schürfgruben in der Salzgasse angelegt. Dazu wurde der insgesamt ca. 1 m dicke Aufbau, bestehend aus Pflasterdecke, Splittbett und Lehm, auf der Tiefgaragendecke entfernt. Hierbei stellte sich heraus, dass die Decke mit keinerlei Abdichtung versehen war.

Instandsetzungskonzept

Auf Grundlage der Untersuchungen wurde im Hinblick auf die wirtschaftlich und technische Machbarkeit ein Instandsetzungskonzept zum Erhalt der Tiefgarage festgelegt. Ein Ansatz war, die fehlende Abdichtung auf dem Tiefgaragendeckel herzustellen. In Abstimmung mit städtischen Belangen und dem angrenzenden Albertinum musste aber festgestellt werden, dass eine Abdichtung nach Regeln der Technik nur mit höchstem Aufwand, verbunden mit einer sehr langen Bauzeit und daraus resultierenden hohen Kosten, möglich ist. Neben der Tatsache, dass eine Freilegung des ca. 2000 m² großen Tiefgaragendeckels exklusive Arbeitsraum aus verkehrstechnischen Gründen nahezu unmöglich gewesen wäre, sprach vor allem die Anzahl und Lage von Trinkwasser-, Telekom-, Gas- und Stromleitungen sowie Straßenentwässerungsleitungen auf der Tiefgarage gegen diese Maßnahme. Weiterhin gab es viele Unbekannte wie z. B. die bestehende Anschlusssituation der Tiefgaragendecke an die vorhandene Bohrpfahlwand zum Albertinum hin.

Kathodischer Korrosionsschutz der Bewehrung

Aufgrund dessen wurde ein weiterer Lösungsansatz, das Instandsetzungsprinzip K der Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton für die Instandsetzung gewählt. Das Instandsetzungsprinzip K "Kathodischer Korrosionsschutz (KKS) der Bewehrung" beruht auf dem Prinzip der kathodischen Polarisation der Bewehrung. Durch gezielte Beaufschlagung der Bewehrung mit Fremdstrom über Inertanoden wird erreicht, dass die gesamte Bewehrung kathodisch wirkt und die Korrosion auf diese Weise verhindert wird (Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen des DAfStb, Teil 1, 6.2.4, Oktober 2001). Der Schutz der Bewehrung wurde durch Titanstabanoden (Diskretanoden) realisiert, die über Bohrungen in den Bereich der zu schützenden Bewehrung geführt werden. Weiterhin sollten die Risse der Decke mittels Injektion dauerhaft verschlossen werden. Das Konzept stellte also einen Schutz der Bewehrung und eine Abdichtung von innen dar. Da ohne eine Abdichtung das Eindringen von Wasser und Chloriden nicht verhindert werden konnte, mussten zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit die Bewehrung vor Korrosion geschützt und die vorhandenen Risse geschlossen werden.

Entsprechend dem Instandsetzungskonzept für den Tiefgaragendeckel wurde der Kathodische Korrosionsschutz für die Wiederherstellung des Korrosionsschutzes der Bewehrung für die gesamte Tiefgarage konzipiert und umgesetzt. So sollten die gesamten Bodenflächen im 1. und 2. Untergeschoss mittels Titangitteranoden kathodisch geschützt werden. Die wesentlichen Vorteile des Kathodischen Korrosionsschutzes ergeben sich aus der schnellen Bauzeit, dem Vermeiden von tiefen Eingriffen in das Bauwerk durch Teilabtrag bzw. -abbruch und Wiederaufbau. Des Weiteren ermöglicht das im Zuge der Ausführung eingebaute Monitoringsystem zur Überwachung der KKS-Anlage eine Verlängerung der Instandsetzungsintervalle bis zu 50 Jahren.

Einbau der Anoden

In einer Bauzeit von nur 5 Monaten wurde die Tiefgarage durch die Ed. Züblin AG, Bereich Bauwerkserhaltung instandgesetzt. Hierzu wurden mehr als 13000 Diskretanoden in die Tiefgaragendecke eingebaut, für die Hammerbohrungen bis zu 750 mm in die Deckenuntersicht hergestellt werden mussten. Jede einzelne wurde vor Einbau der Diskretanoden auf mögliche Kurzschlüsse aus Kontakt mit der Bestandsbewehrung geprüft. Nach Einbau der Diskretanoden wurden diese in Bereichen von unterschiedlichen Schutzzonen mit über 8000 m Titandrähten verbunden und angeschlossen. Die Titandrähte wurden deckengleich in dafür hergestellten Schlitzen verlegt. Weiterhin wurden Sensoren, Referenzelektroden und Kathodenanschlüsse in der Decke hergestellt. Die Titangitteranode wurde auf einer Fläche von insgesamt 3900 m² in beiden Untergeschossen verlegt und fixiert.

Oberflächenschutzsystem

Nach Einbau von Zuleitungen, Referenzelektroden und Kathodenanschlüssen wurden die gesamten Flächen mit einem Einbettmörtel bzw. PCC-Estrich im Gefälle versehen. Hierzu wurden insgesamt 421 t PCC I der Fa. StoCretec nach DAfStb-Richtlinie in die Tiefgarage eingebracht und verbaut. Abschließend erhielten alle Flächen ein StoCretec-Oberflächenschutzsystem – auf der Bodenplatte und der Zwischenrampe eine OS8, auf der Zwischendecke eine OS11a und die aufgehenden Bauteile, wie Stützen, Wände und Deckenuntersichten, erhielten eine OS4. Die Oberflächenschutzsysteme wurden farblich gemäß eines eigens für die Tiefgarage entwickelten Farbkonzeptes ausgeführt. Auf der Ein- und Ausfahrtsrampe der Tiefgarage wurde der Gussasphalt einschließlich Abdichtung gemäß ZTV-ING erneuert.

Im Zuge der Gesamtmaßnahme wurde durch die ausführende Firma die gesamte technische Ausstattung der Tiefgarage erneuert. So wurden die Sprinkleranlage, die Brandmeldeanlage, die Videoüberwachung, die gesamte Elektrik, die Beleuchtung, die Klimatechnik, und die Brandmeldezentrale auf den neuesten Stand gebracht. Die elektrischen Leitungen, die Warnsysteme und die Zuleitungen für das Kathodische Korrosionsschutzsystem wurden in einem eigens für die Tiefgarage konzipierten Medienkanal an der Deckenuntersicht verbaut. Der Medienkanal übernimmt zeitgleich die Ausleuchtung der Tiefgarage.

Aufgrund der guten Zusammenarbeit mit dem Bauherrn, seinem Team vor Ort und dem Sachkundigen Planer konnte das Projekt fristgerecht zum Erfolg geführt werden.

Bautafel Sanierung der Tiefgarage "An der Frauenkirche", Dresden