Phänomen des Betonquellens bei Staumauern

Seit einigen Jahren sind Kraftwerksbetreiber bei Betonstaumauern mit dem Phänomen des Betonquellens konfrontiert. Die Ursachen können sehr unterschiedlich sein. Eine Studie hat die irreversiblen Verformungen mit besonderem Augenmerk auf die reaktiven Alkaline systematisch erfasst.

Als Quellgebiet grosser Flüsse gilt die Schweiz als Wasserschloss Europas. Stauanlagen zur Energiegewinnung sind dabei in extremer Weise physikalischen Kräften ausgesetzt. Millionen Kubikmeter Schmelzwasser von Gletschern drücken auf die Betonmauern der Talsperren, während luftseits die Sonne die Oberfläche aufheizt. Bei den Ausdehnungen und Schrumpfungen der Betonkörper als Folge von Wärmeeinstrahlung oder leichter Kriechbewegungen aufgrund des Drucks handelt es sich in der Regel um reversible Verformungen. Diese bilden sich wieder zurück, etwa nach der sukzessiven Entleerung des Staubeckens. Solche elastischen Bewegungen der Talsperren sind für Kraftwerkbetreiber ein bekanntes Phänomen. Die Verformungen lassen sich auf verschiedenste Ursachen zurückführen.

Doch seit einiger Zeit richtet sich die Aufmerksamkeit der Wasserwirtschaftsbranche auf Verformungen mit irreversiblem Charakter. Weil damit bei Betonmauern die Sicherheit tangiert ist, hat das schweizerische Talsperrenkomitee eine Arbeitsgruppe gebildet und eine Studie in Auftrag gegeben, um die Betonexpansion bei Staumauern systematisch zu untersuchen. Ein spezielles Augenmerk galt dem Quellen als Folge der sogenannten Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR).

Das Problem: Chemische Reaktionen können imBeton zu Mikrorissen führen (siehe Infobox «KristallinesReaktionsprodukt»).An der Tagung des Schweizer Wasserwirtschaftsverbands präsentiert Francesco Amberg, diplomierter Bauingenieur ETH und Geschäftsleitungsmitglied des Ingenieurunternehmens Lombardi, die Ergebnisse der Studie. Neben der Tätigkeit in internationalen Organisationen gehören Berechnungen und Analysen von Staumauern sowie von Untertagebauwerken zu seinen Spezialgebieten.

Quelle: ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv / Stiftung Luftbild Schweiz / Fotograf: Werner Friedli

Vor der Bogenstaumauer hinten, die 1934 gebaut wurde, entsteht die neue Gewichtsstaumauer der Grande Dixence VS.

Quelle: ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv / Stiftung Luftbild Schweiz / Fotograf: Werner Friedli

Vor der Bogenstaumauer hinten, die 1934 gebaut wurde, entsteht die neue Gewichtsstaumauer der Grande Dixence VS.