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Aktuelle Herausforderungen bei der Versinterung von Tunneldraenagen. Modellierungsansaetze, Monitoringwerkzeuge und Praeventionsstrategien / Current challenges for scaling of tunnel drainage systems. Modelling approaches, monitoring tools and prevention strategies

Behandelt wird das recht komplexe Thema der Versinterung von Tunneldrainagen. Sie entstehen durch Abscheidungen von Calciumkarbonat in den Drainagen, die durch Wechselwirkungen zwischen dem Drainagewasser und auslaugbaren zementgebundenen Materialien und der Atmosphaere entstehen. Die Beseitigung von Versinterungen zur Aufrechterhaltung der Drainagefunktion der Entwaesserungssysteme hat fuer den Tunnelbetreiber eine grosse wirtschaftliche Bedeutung. Daher werden die mit Versinterung einhergehenden Fragen und Probleme zunehmend schon bei der Planung von Tunnelbauwerken behandelt. Aufgrund der komplexen Reaktionsvorgaenge bei der Versinterung, deren Mechanismen noch immer nicht hinreichend verstanden werden, ist die Prognose kritischer Drainage-Bereiche noch immer problematisch. Hydrochemische Modelle haben zwar zu einem besseren Verstaendnis der Vorgaenge beigetragen, es bleiben aber die mit unterschiedlichen hydrochemischen Randbedingungen verbundenen Unsicherheiten bei den jeweiligen Projekten bestehen. Die Modellansaetze beziehen sich hauptsaechlich auf die potenzielle Abscheidung von Calciumcarbonat, die von der Temperatur, dem pH-Wert und dem CO2-Partialdruck in Anhaengigkeit von der Zusammensetzung des Wassers gesteuert wird. Mit diesen Modellen lassen sich zwar Versinterungskapazitaet und Versinterungsrate bestimmen, die aber immer im Zusammenhang mit dem Entwurf des Drainagesystems zu beurteilen sind. Wegen der Unsicherheiten der prognostizierten Versinterung ist eine Ueberwachung der Wasserzusammensetzung in situ durch entsprechende Analysen angezeigt. Bisher gibt es allerdings nur wenige messtechnische Ansaetze, die sich fuer ein In-situ-Monitoring in Tunneldrainagen eignen. Es hat sich aber gezeigt, dass die Messung der elektrischen Leitfaehigkeit sehr sensitiv auf Versinterungen an der Elektrodenoberflaeche reagiert. Auf dieser Grundlage wurde ein fuer den Gelaendeeinsatz geeignetes Messsystem entwickelt. Die Entwicklung des Messsystems wurde begleitet durch experimentelle Laboruntersuchungen, die eingehend beschrieben werden. Das entwickelte Messsystem wird derzeit einem Langzeittest im Koralmtunnel in Oesterreich unter natuerlichen Bedingungen in einem Testfeld unterzogen. Bei dieser Untersuchung kann das Auslaugverhalten zementgebundener Baustoffe simuliert werden und es koennen Inhibitoren, zum Beispiel Polyasparaginsaeure zugegeben werden, welche die Abscheidung von Calciumcarbonat vermindern. Strategien zur Vermeidung von Versinterungen koennen an verschiedenen Prozessablaeufen beziehungsweise Reaktionsmechanismen ansetzen. Dazu gehoeren zum Beispiel die Verwendung eluatarmen Betons, das Zufuegen von Inhibitoren mit geeigneten Dosierungen, eine optimierte Ausbildung des Drainagesystems hinsichtlich Fliessverhalten sowie ausreichend gross dimensionierte Leitungen und die Zugaenglichkeit. Hilfreich sind auch hydrochemische Berechnungen zur Mischung von Waessern, um ent- oder gekoppelte Ableitungssysteme vorzusehen. Die Art der Verhinderung oder Verminderung von Versinterungen sollte sinnvollerweise bereits bei der Planung festgelegt werden. ABSTRACT IN ENGLISH: Scaling of tunnel drainage systems comprises complex reaction mechanisms, which are essentially caused by the interaction of water with cement-based materials and the atmosphere. The resulting precipitation of CaCO3 in the drainage is an economically highly challenging task for tunnel operators with respect to maintenance and cleaning action. Hydrochemical modelling is used to decipher reaction mechanisms and thus to provide quantifications, which are required to develop monitoring tools, like in-situ alert systems, and prevention strategies, like application of low-eluting shotcrete and inhibitors. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • DIETZEL, M
    • PURGSTALLER, B
    • LEIS, A
    • REICHL, P
    • STADLER, H
    • NIEDERMAYR, A
    • RINDER, T
    • WAGNER, H
  • Publication Date: 2013-12

Language

  • German
  • English

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01505906
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 28 2014 9:20AM