1. Grundlagen

Stahlbeton spielt im modernen Bauwesen eine wichtige Rolle: weit gespannte Brückenbauten im Straßenverkehr, moderne Bürogebäude, kilometerlange Tunnelröhren, sie alle (und noch vieles mehr) wären ohne Stahlbeton kaum zu realisieren.

Die stählerne Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen ist normalerweise ohne weitere Maßnahmen gut vor Korrosion geschützt. Die hohe Alkalität des Betons sorgt dafür, dass der Stahl eine dünne, lückenlose Oxidhaut aufbaut; der Stahl wird "passiviert" und rostet daher nicht.

Es gibt jedoch eine Reihe von Möglichkeiten, unter denen dieser gute Schutz vor Korrosion an Wirksamkeit verliert oder sich erst gar nicht im erforderlichen Maße aufbauen kann, so zum Beispiel bei:

Fehlstellen im Beton (Risse, Fugen, Kiesnester, zu geringe oder fehlende Betonüberdeckung Karbonatisierung des Betons (bzw. Neutralisation durch andere, saure Substanzen) Einwirkung von Chloriden (z.B. bei Streusalzbelastung oder Meeresatmosphäre)

Die Sanierung derartiger Korrosionsschäden (Abb. 1 + 2) an Stahlbeton-konstruktionen ist außerordentlich schwierig und aufwendig und technisch mitunter nicht immer einwandfrei durchführbar. Die Forderung nach einem zuverlässigen Schutz gegen Korrosion gewinnt deshalb ständig an Bedeutung.

Abb. 1 + 2: Korrodierter Betonstahl verursacht optische und konstruktive Mängel

2. Anwendungsbereiche

Der Korrosionsschutz durch Feuerverzinken für Betonstahl empfiehlt sich in besonderem Maße an stark belasteten Bauwerken. Hierzu gehören:

- Verkehrsbauten, z.B. Brücken, die regelmäßig Tausalzen ausgesetzt sind

- Bauten in maritimer Atmosphäre

- dünnwandige Konstruktionen, die ein hohes Risiko zu geringer Betonüberdeckung tragen

- repräsentative Sichtbetonkonstruktionen (Abb. 3), z.B. Weißbetonfassaden.

Abb. 3: Bundeskanzleramt Berlin: Sichtbetonfassade mit feuerverzinktem Bewehrungsstahl

3. Eigenschaften von feuerverzinktem Betonstahl

Die Feuerverzinkung bietet als Korrosionsschutzverfahren die Möglichkeit, Betonstahl (sowohl Betonstabstahl, Betonstahl in Ringen als auch Betonstahlmatten) wirkungsvoll vor Korrosion zu schützen. Der massive, metallische Zinküberzug geht mit dem Stahl eine unlösbare Verbindung ein.

Langzeituntersuchungen aus den USA, wo verzinkter Betonstahl seit Jahrzehnten verwendet wird, beweisen den hochwirksamen Schutz der Feuerverzinkung. Beispielsweise wurde an der 1972 erbauten Boca Chica Brücke in Florida (Abb. 4) im Jahre 1999 eine Dicke der Zinkschicht von 163 µm gemessen.

Abb. 4: Auch nach Jahrzehnten durch Feuerverzinken hochwirksam geschützt: Betonkonstruktion der Boca Chica-Brücke, Florida

Gutes Verbundverhalten

Verzinkter Betonstahl ist auch aufgrund seiner mechanisch-technologischen Eigenschaften eine echte Alternative zu unverzinktem Stahl. Eine Feuerver-zinkung schafft einen guten und normgerechten Haft- und Scherverbund gemäß DIN 488 zwischen Beton und Betonstahl.

Schutz bei Chlorid-Belastung

Feuerverzinkte Bewehrungsstähle sind auch unter Chloridbelastung deutlich beständiger als unverzinkte. Die Chloride werden von der Verzinkung als schwerlösliche basische Zinkchloride abgebunden und unschädlich gemacht. Eine Feuerverzinkung ist deshalb besonders geeignet für Bauten im Meer-wasserbereich und bei zu erwartender Streu-, bzw. Tausalzbeanspruchung, z. B bei Stahlbetonbrücken, Parkhäusern und Tiefgaragen.

Schutz bei Rissen im Beton

Risse im Beton reduzieren seine Schutzwirkung, führen zu rascher Karbonatisierung oder ermöglichen den Zutritt von Sauerstoff und Schadstoffen, wie Chloriden. An Rissen und damit freiliegenden Betonstählen gibt die Feuerverzinkung zusätzliche Sicherheit und schützt vor Korrosion. Die typische Volumenvergrößerung durch Korrosion und als Folge das Absprengen des Betons wird verhindert.

Schutz bei ungenügender Betondeckung

Die Ausführung der geforderten Betondeckung ist das A und O im Stahlbetonbau. Bei immer komplexer werdenden Bauteilen, wie filigrane Decken oder anspruchsvolle Sichtbetonausführungen treten in der Praxis jedoch immer wieder Schwierigkeiten auf, die zu einer Unterschreitung der Betondeckung am eigentlichen Bauteil führen. Für diesen Fall bietet die Feuerverzinkung zusätzlichen Schutz, indem sie den Betonstahl vor der natürlich fortschreitenden Karbonatisierung auch bei geringer Betondeckung besser schützt.

4. Normen und Richtlinien

Die Planung, Ausführung und Prüfung von Stahlbetonbauwerken ist generell in der DIN 1045 genormt. Normen und Richtlinien zur Ausführung der Feuerverzinkung von Betonstahl sind in nachfolgenden Regelwerken enthalten.

Z-1.4-165, Ausgabe 2006-11

Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung – Feuerverzinkte Betonstähle

Als Ergebnis der umfangreichen Forschungsarbeiten konnte feuerverzinkter Betonstahl im Jahre 1981 erstmals durch das Deutsche Institut für Bautechnik bauaufsichtlich/baurechtlich zugelassen werden (Zulassungsnummer Z-1.4-165).

Diese Zulassung wurde regelmäßig überarbeitet und weiter verlängert. Sie regelt besondere Auflagen, die beim Feuerverzinken zu beachten sind. So sind spezielle Kennzeichnungen, Prüfungen und Dokumentationen im Rahmen der Eigen- und Fremdüberwachung verbindlich vorgesehen. Es sind ausschließlich baufsichtlich zugelassene Feuerverzinkereien zum Feuerverzinken von Betonstählen berechtigt. Ein Verzeichnis der Feuerverzinkungsunternehmen, die nach dieser Zulassung verzinken erhalten Sie beim Institut Feuerverzinken und unter www.feuerverzinken.com.

In der Zulassung ist das Feuerverzinken von Betonstabstahl, Betonstahlmatten sowie Betonstahl in Ringen nach DIN 488 geregelt.   

E DIN EN 10348, Ausgabe 2006-06

Stahl für die Bewehrung von Beton - Verzinkter Betonstahl; Deutsche Fassung prEN 10348.

Diese Norm zum „Verzinkten Betonstahl“ existiert zurzeit nur als Entwurf und wird weiter bearbeitet. Nach der endgültigen Verabschiedung ist eine national und europäisch harmonisierte Norm für den feuerverzinkten Betonstahl zu erwarten. Bis dahin sollte für Bauvorhaben ausschließlich die nationale bauaufsichtliche Zulassung herangezogen werden.

ISO 14657, Ausgabe 2005-01

Zinc-coated steel for the reinforcement of concrete (Verzinkter Betonbewehrungsstahl)

Diese internationale Norm hat existiert bereits seit 2005, hat jedoch in Europa und speziell in Deutschland kaum Bedeutung. Inhaltlich finden sich viele Punkte in dem europäischen Normentwurf prEN 10348 wieder, leider sind aber auch mehrere inhaltliche Defizite festzustellen.

Abb. 5: Feuerverzinkter Bewehrungsstahl verhindert Betonkorrosion

5. Zusammenfassung

Feuerverzinkter Betonstahl stellt für dünnwandige und grundsätzlich korrosionsbelastete Stahlbetonbauteile eine wertvolle Alternative zu herkömmlichen „schwarzen“ Betonstahl dar. Er verleiht dem gesamten Bauteil zusätzlichen Korrosionsschutz, was den Aufwand für Instandhaltungsmaßnahmen deutlich senkt und damit die Life cycle Kosten senkt.

Beim Einsatz von feuerverzinkten Betonstählen sind besondere Anforderungen zu berücksichtigen, die im geltenden Zulassungsbescheid des DIBt beschrieben sind. Diese Anforderungen betreffen den Planer, das Bauunternehmen und natürlich auch die Feuerverzinkerei. Im Zusammenwirken aller Beteiligten lassen sich Stahlbetonkonstruktionen erstellen, die auch höheren Anforderungen an den Korrosionsschutz gewachsen sind.

Abb. 6: Nach dem Feuerverzinken gebogen - keine Probleme