Spezialsilane schützen Brückenpfeiler

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Im Lauf der Jahre wandern diese Chloride wegen der werkstoffbedingten Porosität des Betons immer tiefer ins Innere der Pfeiler, bis sie schließlich auf die Bewehrung treffen. Da Korrosionsprodukte mehr Platz brauchen als Eisen, werden Teile des Betons weggesprengt. Im Lauf der Zeit verliert der Brückenpfeiler seine Tragfähigkeit und muss saniert werden. Die Sanierung solcher Schäden ist äußerst aufwändig. Nur eine sorgfältige Grundierung des Stahls schützt dauerhaft gegen Rost. Der neue Beton muss optimal zum alten Werkstoff passen, sonst treten nach wenigen Jahren erneut Schäden auf. Außerdem härtet Beton erst nach 15 bis 28 Tagen vollständig aus. Erst nach dieser Wartezeit kann die Baustelle abgebaut und die Strecke freigegeben werden. Eine Sanierung dauert Wochen und kostet ein Vielfaches dessen, was für die Herstellung des Pfeilers ursprünglich aufgewendet werden musste.

Tiefenhydrophobierung schützt Beton zuverlässig

Das ließe sich vermeiden – etwa durch eine Imprägnierung der noch intakten Brückenpfeiler mit wasserabweisenden Silanen. Eine solche Tiefenhydrophobierung lässt sich innerhalb kürzester Zeit durchführen und schützt den Beton zuverlässig vor Wasser und Salzen, da der Wirkstoff die Poren des Betons wasserabweisend auskleidet. Wichtig ist allerdings, dass die Silane mehrere Millimeter tief in den Baustoff eindringen. Nur dann ist der Beton zuverlässig geschützt.

Für die Tiefenhydrophobierung von Betonbauten werden häufig Spezialsilane von WACKER verwendet. Aus gutem Grund: Sie sind alkalistabil, können also im Lauf der Zeit nicht vom Beton zersetzt werden; außerdem sind sie farblos bzw. farblich auf den Beton abgestimmt, damit die optische Wirkung der Pfeiler durch das Siliconharznetzwerk im Innern des Baustoffs nicht beeinträchtigt wird. Der Wirkstoff wird direkt auf die Betonoberfläche appliziert. Nach dem Auftrag bedeckt die Pfeiler eine ca. 0,2 bis 0,5 mm dünne Silanschicht, die nach und nach ins Innere des Betons eindringt. Typischerweise ist die Hydrophobierung innerhalb von drei bis vier Stunden abgeschlossen.

Wissenschaftliche Studien belegen, dass sich auf diese Weise Sanierungszyklen von Brückenpfeilern deutlich verlängern lassen bzw. Sanierungen unter Umständen ganz überflüssig werden. Pilotprojekte in Süddeutschland, Schweden und der Schweiz zeigen, dass eine Imprägnierung mit einer Creme oder einem Gel aus Silanen bestmöglichen Schutz bietet. Brückenpfeiler von 30 Stockholmer Brücken, die im Rahmen einer wissenschaftlichen Untersuchung hydrophobiert worden waren, wiesen auch zwölf Jahre nach der Behandlung keine erkennbaren Schäden auf. Die Chloride waren nur wenige Millimeter in den Beton eingedrungen.

Pilotprojekt in Bayern

Bei ungeschützten Brücken hingegen kann das Salz schon nach wenigen Jahren die Stahlbewehrung in 40–50 mm Tiefe erreichen, wie ein 2005 durchgeführtes Pilotprojekt an 16 bayerischen Autobahnbrücken zeigte. Anhand entnommener Bohrkerne wurde nachgewiesen, dass Salz unter Umständen wesentlich schneller in die Bausubstanz eindringt als gemeinhin angenommen. So wiesen Brücken, die 1990 gebaut wurden, eine höhere Chlorideindringtiefe auf als Brücken aus dem Jahr 1975. Die Annahme, dass die untersuchten Pfeiler eine Lebensdauer von ca. 90 Jahren hätten, entpuppte sich in vielen Fällen als unzutreffend. Oft war der Beton schon nach 20 Jahren instandsetzungsreif. Wie schnell und wie tief das Salz in den Pfeiler eindringt, hängt von vielen Faktoren ab: vom verwendeten Beton, von der Verkehrsdichte, aber auch von der gestreuten Salzmenge.

Im Verlauf des Pilotprojekts wurden die untersuchten Brücken mit Spezialsilanen tiefenhydrophobiert. Die abschließende wissenschaftliche Analyse ergab, dass der Wirkstoff ca. 50–60 mm tief in den Beton eingedrungen war und dabei sein wasserabweisendes Siliconharznetzwerk gebildet hatte. Das genügt, um den Baustoff und die Armierung viele Jahre zuverlässig vor Chloriden zu schützen.

Fachgerechte Applikation garantiert Erfolg

Um eine erfolgreiche Tiefenhydrophobierung von Betonbauten zu gewährleisten, sollte in der Praxis folgender Ablauf befolgt werden: Zunächst ist eine Zustandsanalyse der Betonkonstruktion hinsichtlich der Chloridbelastung durchzuführen. Parallel dazu empfiehlt es sich, baubedingte Ursachen der Schäden festzustellen und diese zu beseitigen. Bestehende Betonteile, beispielsweise Brückenpfeiler, bei denen die Salzfront noch nicht bis zur Bewehrung vorgedrungen ist, können durch eine Tiefenhydrophobierung jederzeit vor weiteren Schäden bewahrt werden.

Bei der Verwendung silanhaltiger Formulierungen ist, neben einer hohen Produktqualität und entsprechender Wirkstoffkonzentration, die fachgerechte Applikation entscheidend. Technische Details zur fachgerechten Durchführung der Hydrophobierung von Beton finden sich in den entsprechenden technischen Regelwerken (in Deutschland z. B. im SIVV-Handbuch[1], in der Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen[2] sowie in der ZTV-ING [3]). Außerdem sollte die Qualität und Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung durch Nachuntersuchungen kontrolliert werden, um einen dauerhaften Schutz zu gewährleisten. Zusätzlich zu den in den Regelwerken festgelegten Maßnahmen empfiehlt sich die Erstellung von Wirkstoffprofilen.[4]

Alles in allem bietet die Tiefenhydrophobierung mit Spezialsilanen deutliche Vorteile gegenüber einer Vollsanierung. Sie hält 15 bis 20 Jahre, lässt sich jederzeit erneuern, kostet nur einen Bruchteil und kann innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden. Gegenüber monatelangen Fahrspursperrungen und Staus auf der Autobahn, wie sie bei Sanierungen typisch sind, ist das ein Vorteil, den jeder Verkehrsteilnehmer zu schätzen weiß.

Literatur

1. SIVV-Handbuch: Schützen, Instandsetzen, Verbinden und Verstärken von Betonbauteilen, Ausgabe 2008, Berlin 2008.
2. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton: Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen, Ausgabe Oktober 2001, Berlin 2001.
3. Bundesanstalt für Straßenwesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (ZTV-ING), Teil 3, Abschnitt 4, Ausgabe April 2010.
4. Gerdes, Andreas; Wittmann, Folker H.: Hydrophobieren von Beton – Welche Einflussfaktoren bestimmen die Wirksamkeit? In: Moderne silanbasierte Schutzsysteme für mineralische Oberflächen, Zürich 2001.