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Kathodischer Schutz für Rendsburger Tunnel

Mit gängigen Instandhaltungsmaßnahmen konnten die Schäden am Tunnel unter dem Nord-Ostsee-Kanal auf der B77 in Rendsburg nicht wirksam beseitigt werden. Deshalb entschied man sich erstmals in Deutschland für Kathodischen Korrosionsschutz bei der Grundsanierung eines Straßentunnels. Der Einbau erfolgte mit einem Hochleistungs-Anodeneinbettmörtel von Sika.

Tunnel Rendsburg Bild 1
Einbau der Titanmischoxid-Anoden für den Kathodischen Korrosionsschutz im Kanaltunnel Rendsburg. (Abb.: Sika Deutschland GmbH)

Bis zu 50.000 Fahrzeuge täglich durchfahren die beiden Röhren des 640 Meter langen Kanaltunnels Rendsburg. Im Winterhalbjahr werden dort mit dem Schleppwasser große Streusalzmengen eingetragen. Die dadurch bedingte hohe Chlorideinwirkung führte im Lauf der Jahrzehnte zu großen Schäden an Wänden und Sohle des 1961 eröffneten Tunnels. Die herkömmlichen Instandhaltungsmaßnahmen der Stahlbetonbewehrung und Reprofilierung des Betons zeigten keinen nachhaltigen Erfolg.

Deshalb traf man die Entscheidung, den Unterwassertunnel mit Kathodischem Korrosionsschutz (KKS) dauerhaft zu sanieren. In Deutschland hat man dieses Verfahren bislang nur bei der langfristigen Instandsetzung von Parkhäusern eingesetzt. Weltweit wird KKS jedoch seit 30 Jahren mit Erfolg auch bei der Instandsetzung von Meeresbauwerken, Brücken und Tunneln eingesetzt.

So funktioniert Kathodischer Korrosionsschutz

Der Kathodische Korrosionsschutz verhindert den anodischen Teilprozess am Bewehrungsstahl, der mit der Zeit zu dessen Zerstörung führt. Dafür wird ein dem Korrosionsstrom entgegengesetzt gerichteter Gleichstrom angelegt. Dieser fließt von elektrisch geladenen, flächendeckend in den Beton eingebauten Anodengittern zur ebenfalls unter Gleichstrom gesetzten und jetzt kathodischen Stahlbewehrung. Positiv geladene Ionen (Na+, K+, Ca2+) fließen zur Bewehrung und alle negativ geladenen Ionen (OH-, Cl-, SO42-) fließen von der Bewehrung aus dem Beton zum Anoden-Netz. Die Lochfraßkorrosion des Bewehrungsstahls reduziert sich so nahezu auf null. Der Ist-Zustand der Bewehrung bleibt erhalten und verlängert somit die Nutzungsdauer des Bauwerks.

Betoninstandsetzung und Einbau des KKS-Systems

Um den Stahlbeton des Tunnels zugänglich zu machen, musste das Verarbeitungsunternehmen zuerst die Tunnelwände vom Schutzanstrich befreien, die Brandschutzverkleidungen abbauen und den alten Fahrbahnbelag entfernen. Jetzt erst konnten die tatsächlichen Schäden im Altbeton von Wänden und Sohle festgestellt werden.

Den Beton der Tunnelwände setzten die Verarbeiter zunächst mit dem PCC II-System „Sika MonoTop-600“ der Sika Deutschland GmbH Instand – bestehend aus Korrosionsschutz, Haftbrücke, Grobmörtel und teilweise Feinspachtel. Alle schadhaften Stahlteile mussten dann mit der Stahlbewehrung verbunden werden.

Rendsburger Tunnel

Für die Reprofilierung wurde als erste SPCC-Mörtelschicht „Sika Cem Gunit-212 SF“ aufgebracht. Dann erfolgte der Einbau der Titanmischoxid-Anodengitter. Nach der Montage der Stahlrohrlehren für die zweite Mörtelschicht wurde die Fixierung der Anodengitter kontrolliert und die Steuerung des KKS vorbereitet. Im Pilgerschrittverfahren applizierten die Verarbeiter dann SPCC-Mörtel in den einzelnen Spritzfeldern auf die Anodengitter, so dass diese komplett eingebettet wurden. Anschließend wurde der 2-Komponenten-Feinspachtel Icoment-520 Mörtel aufgebracht und anschließend abgerieben.

SikaCem Gunit-212 SF“ ist speziell zum Einbau von Anodengittern für den KKS zugelassen und besitzt zusätzlich die für Tunnel erforderliche hohe Feuerwiderstandsklasse F 90. Im Falle eines Brandes ist eine Schädigung der Konstruktion des instandgesetzten Bauwerks folglich 90 Minuten lang auszuschließen.

Reprofilierung und Abdichtung der Tunnelsohle

In der Tunnelsohle erfolgte die Reprofilierung mit einem PCC I-Betonersatz-System, bestehend aus dem Haftmörtel und Korrosionsschutz „SikaTop ES K&H 101“, Reparaturmörteln und Additiven. Das KKS wurde mit dem Instandsetzungsmörtel „SikaTop ES-108“ eingebaut, der speziell auf die Einbettung von Anoden geprüft ist. Anschließend wurden die Oberflächen der Tunnelwand sowie der Ein- und Ausfahrten mit einem geeigneten Schutz versehen. Schäden an Stahlbetonbauwerken infolge Bewehrungskorrosion und deren Instandsetzung erzeugen weltweit jedes Jahr erhebliche Kosten. Mit dem Tunnelprojekt in Rendsburg könnte nun auch in Deutschland der Kathodische Korrosionsschutz Schule machen und so eine seit Jahrzehnten international praktizierte Erfolgsgeschichte fortsetzen. Der Rendsburger Tunnel soll 2020 wieder für den Verkehr freigegeben werden.