Monitoring Südbrücke Koblenz: Feuchte und Korrosion im Blick

Herausforderung

Eine stark belastete Brücke in der Sanierung

Die Südbrücke ist Teil der Südtangente Koblenz und verbindet die Hunsrückhöhenstraße (B327) mit dem Stadtgebiet. Die Bauwerke der Südtangente wurden zwischen 1972 und 1975 errichtet und tragen seither einen erheblichen Verkehr, mit rund 45.489 Kraftfahrzeugen in 24 Stunden, davon etwa drei Prozent Schwerverkehr. Über die Jahrzehnte hat diese Dauerbelastung Spuren hinterlassen, und die Bauwerksfläche von rund 93.000 m² macht eine flächendeckende manuelle Kontrolle zusätzlich aufwändig.

Wie bei vielen Beton- und Stahlbetonbrücken sind Feuchtigkeit und die daraus folgende Korrosion der Bewehrung die kritischen Schadensmechanismen. Im Zuge der Sanierung sollte deshalb nicht nur der Beton instand gesetzt, sondern der Zustand an den entscheidenden Stellen dauerhaft und digital beobachtet werden. Der Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz (LBM) als Betreiber wollte den Korrosionsstatus und die Feuchtigkeitsentwicklung an definierten Stellen des Brückenbetons proaktiv und online im Blick behalten.

Lösung

Drahtlose, energielose Sensorik im Beton

Infrasolute installierte an der Südbrücke ein sensorgestütztes Überwachungssystem für Feuchte und Korrosion. Zum Einsatz kamen drahtlose, energielose Feuchtigkeitssensoren, die auf die lange Lebensdauer eines Brückenbauwerks ausgelegt sind und über Jahrzehnte ohne eigene Energiequelle arbeiten. Ergänzt wurden sie punktuell um Korrosionssensoren, die nach dem Prinzip der Stellvertreterkorrosion arbeiten: Ein Sensordraht korrodiert stellvertretend für die Bewehrung, eine zweite Sensordrahtebene erlaubt zusätzlich, den Korrosionsfortschritt und den Erfolg der Instandsetzung zu beobachten.

Platziert wurden die Sensoren dort, wo das Schadensrisiko am höchsten ist: an Brückenabläufen, an statisch kritischen Stellen, an Tiefpunkten und im Bereich der Entwässerung. Die gemessene Betonfeuchtigkeit wird dabei über die ebenfalls erfasste Temperatur als Berechnungsfaktor korrigiert, sodass die Werte belastbar bleiben. Die im Zuge der Instandsetzung zu untersuchende Betonfläche umfasste rund 136.500 m², sodass eine kontinuierliche, digitale Überwachung an definierten Punkten das Bauwerk deutlich effizienter im Blick behält als rein manuelle Kontrollen. Als Erfahrungsquelle für die eingesetzte Sensortechnik diente unter anderem das BASt-Projekt duraBASt.

Für die Datenübertragung sorgen sieben Kommunikationspunkte mit je vier zugeordneten Sensoren. Jeder Sensor arbeitet mit abgesetzter Antenne. Die Übertragung erfolgt per NB-IoT über den 5G-Standard mit IoT-SIM-Karten der Deutschen Telekom. Von den Gateways laufen die Daten in die cloudbasierte Infrasolute-Plattform, werden dort ausgewertet und dem LBM online zur Verfügung gestellt.

Darstellung der Ergebnisse

Was die Messkurven zeigen

Feuchtigkeitssensoren

Der Feuchtigkeitszustand entscheidet zusammen mit äußeren chemischen Einflüssen darüber, ob Korrosionsprozesse in Gang kommen. Bleibt die Feuchtigkeitskurve über einen langen Zeitraum niedrig und konstant, ist das der gute Fall. Kritisch für den Beton wird es, wenn die Kurve über längere Zeit stark schwankt. Das kann zum Beispiel auf eine Leckage über Risse in der Oberfläche zurückgehen. Wird eine solche Abweichung früh erkannt, lässt sich der Schaden deutlich eingrenzen. Die gemessene Betonfeuchtigkeit wird über die ebenfalls erfasste Temperatur korrigiert, deshalb laufen im Diagramm beide Kurven zusammen.

Korrosionssensoren

Mit dem Wasser dringt Salz in den Beton ein. Salz und Feuchtigkeit lösen die Bewehrung auf, ohne dass zunächst ein Schadensbild sichtbar wird. Erst wenn Risse entstehen, zeigt sich, dass ein größerer Schaden vorliegt, und dann sind hohe Instandsetzungskosten zu erwarten. Genau hier setzt die Stellvertreterkorrosion an: Der Sensordraht korrodiert vor der Bewehrung und liefert damit ein eindeutiges Ereignis mit Datum. Für die Bewertung des Risikos genügen der Zeitpunkt der Montage und die Lage des Sensors über der Bewehrung. Über die zweite Sensordrahtebene lässt sich danach entweder der Korrosionsfortschritt oder der Erfolg der Instandsetzung beobachten.

Aussagekräftig wird die Beobachtung, wenn die Messdaten über einen längeren Zeitraum ausgewertet werden. Weil die Feuchtigkeit im Beton von vielen Einflussfaktoren abhängt, sollten Betonfachleute den Verlauf mitbeurteilen. Die Methode selbst arbeitet zerstörungsfrei und erfasst die Daten schnell, direkt unter den Bedingungen des Bauwerks.

Ergebnis

Proaktive Frühwarnung ohne Eingriff ins Bauwerk

An der Südbrücke Koblenz entstand so ein sensorgestütztes Vorwarnsystem, das Korrosionsverhalten und Feuchtigkeit an einem sanierten Teilabschnitt kontinuierlich beobachtet. Die entscheidenden Frühwarn-Parameter sind proaktiv und online sichtbar, ohne dass für die Kontrolle in das Bauwerk eingegriffen werden muss. Die Methode arbeitet zerstörungsfrei und liefert die Daten schnell und ortsunabhängig.

Über die drahtlose, energielose Sensorik hinaus ist das Projekt ein Beispiel für die Digitalisierung der Bauwerksüberwachung. Es trägt zur Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit des Bauwerks bei, weil sich Feuchte- und Korrosionsentwicklungen früh erkennen und in die Instandhaltungsplanung einbeziehen lassen. Für den Betreiber bedeutet das eine belastbare Grundlage, um den Zustand der Brücke zu bewerten und Maßnahmen zum richtigen Zeitpunkt einzuleiten.

Das Projekt zeigt, wie Betonmonitoring im Brückenbau die turnusmäßige Prüfung um eine kontinuierliche Beobachtung ergänzt. Sie planen ein vergleichbares Vorhaben an einem eigenen Bauwerk. Schildern Sie uns Ihr Projekt über die Projektanfrage.