Scale formation processes - State of knowledge and current challenges / Prozesse der Versinterung - Kenntnisstand und aktuelle Herausforderungen

Scale formation in water drainage systems occurs in diverse forms. In tunnel drainage systems in particular, calcium carbonate deposition can significantly impair water discharge, resulting in costly maintenance work and tunnel closures. This review paper presents and discusses the state of knowledge as well as the current challenges regarding scale formation in tunnel drainage systems in terms of typification, parameters controlling formation, such as hydrochemistry, interfacial phenomena, microbial activity, and countermeasures, such as appropriate adaptation of construction materials, drainage design, inhibitor use and cleaning. Detailed knowledge of the case-specific scale formation environment and the scaling capacities of the waters provides the basis for the tailored development and evaluation of suitable strategies for successfully reducing maintenance efforts and tunnel closure. For this purpose, time- and site-resolved monitoring of the composition of the solid phases, waters and the tunnel atmosphere during the implementation of the construction project and during the operation of the tunnel is paramount.
Versinterungen treten in Entwässerungssystemen in vielfältiger Ausprägung auf. Bei Drainagen von Tunnelbauwerken kann insbesondere die Abscheidung von Kalziumkarbonat zu einer signifikanten Beeinträchtigung der Wasserausleitung und damit zu kostenintensiven Instandhaltungsarbeiten sowie Sperren führen. In diesem Übersichtsbeitrag werden der Kenntnisstand sowie die aktuellen Herausforderungen der Versinterung von Tunneldrainagen in Hinblick auf die Typisierung, die steuernden Parameter der Entstehung wie Wasserchemie, Grenzflächenphänomene, mikrobielle Aktivität und Gegenmaßnahmen wie geeignete Anpassung von Baumaterialien, Drainagedesign, Inhibitoreinsatz und Reinigung vorgestellt und diskutiert. Die Basis für eine individuelle Entwicklung und Bewertung von geeigneten Strategien zur erfolgreichen Reduktion der Instandhaltungsaufwände und Sperrzeiten stellen detaillierte Kenntnisse über die fallspezifischen Bildungsumfelder von Versinterungen und Versinterungskapazitäten der Wässer dar. Hierfür ist ein zeit- und ortsaufgelöstes Monitoring der Zusammensetzung von Festphasen, Wässern und Tunnelatmosphäre im Verlauf der Umsetzung des Bauprojekts und während des Tunnelbetriebs unverzichtbar.