Assessment and formation mechanisms of scale deposits in tunnels of the ÖBB‐Infrastruktur AG – A subproject of the Task Force Drainage
Scale deposit formation in drainage systems of railway tunnels represents a major challenge for their functionality and maintenance. The removal of these scale deposits causes high costs and restrictions of system availability. Effective measures to reduce scale deposit formation range from specific...
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| Veröffentlicht in: | Geomechanik und Tunnelbau 2020-06, Vol.13 (3), p.273-285 |
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| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext |
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| container_title | Geomechanik und Tunnelbau |
| container_volume | 13 |
| creator | Eichinger, Stefanie Leis, Albrecht Boch, Ronny Seywald, Christian Dietzel, Martin |
| description | Scale deposit formation in drainage systems of railway tunnels represents a major challenge for their functionality and maintenance. The removal of these scale deposits causes high costs and restrictions of system availability. Effective measures to reduce scale deposit formation range from specification of the composition and structure of building materials to the application of tailored prevention and cleaning strategies. This requires advanced knowledge of the origin and type of scale deposits. The aim of this study is a systematic compilation, characterization, classification, and evaluation of scale deposits in relation to their formation mechanisms and the influence of variable environmental factors. The scale deposits from the 16 investigated tunnels mainly consist of the minerals calcite, aragonite, brucite as well as iron (hydr)oxides and detrital components. Four major types of scale deposits are distinguished: (i) unconsolidated‐particulate, (ii) shard‐like, (iii) porous, and (iv) compact scales. Types (ii) to (iv) show clear indications of microbial activity affecting the formation and appearance of individual deposits by various metabolic processes. The determining factors for the formation of scales – in addition to the geogenic composition of the aqueous solutions in the drainage system (groundwater / surface water) – are the variable interaction of these waters with the binding agents of the building materials used and the tunnel atmosphere. Geogenic conditions and technical‐operational specifications of a tunnel determine the type and character of scale deposits, which can be actively influenced based on the case‐specific reaction mechanisms by individual adaptations of environmental conditions.
Sinterbildungen in Drainagen von Eisenbahntunneln stellen für die Funktionalität und Instandhaltung des Entwässerungssystems eine große Herausforderung dar. Die Entfernung dieser Sinter verursacht neben hohen Kosten auch Einschränkungen der Anlagenverfügbarkeit. Wirkungsvolle Maßnahmen zur Reduzierung dieser Sinterbildungen reichen von gezielten bautechnischen Vorgaben für Baustoffe bis zum Einsatz von maßgeschneiderten Verhinderungs‐ und Reinigungsstrategien. Dies erfordert fundierte Kenntnisse über die Entstehungsmechanismen und die Typisierung der Sinter. Ziel dieser Studie ist die systematische Erfassung, Charakterisierung, Einteilung und Bewertung der Sinter in Hinblick auf deren Entstehungsmechanismen und den Einfluss von variablen Umgebungsf |
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Sinterbildungen in Drainagen von Eisenbahntunneln stellen für die Funktionalität und Instandhaltung des Entwässerungssystems eine große Herausforderung dar. Die Entfernung dieser Sinter verursacht neben hohen Kosten auch Einschränkungen der Anlagenverfügbarkeit. Wirkungsvolle Maßnahmen zur Reduzierung dieser Sinterbildungen reichen von gezielten bautechnischen Vorgaben für Baustoffe bis zum Einsatz von maßgeschneiderten Verhinderungs‐ und Reinigungsstrategien. Dies erfordert fundierte Kenntnisse über die Entstehungsmechanismen und die Typisierung der Sinter. Ziel dieser Studie ist die systematische Erfassung, Charakterisierung, Einteilung und Bewertung der Sinter in Hinblick auf deren Entstehungsmechanismen und den Einfluss von variablen Umgebungsfaktoren. Die Sinter aus 16 untersuchten Tunnelbauwerken bestehen vorwiegend aus Neubildungen der Minerale Kalzit, Aragonit, Brucit sowie Eisen(hydr)oxiden und detritischen Bestandteilen. Vier Sintertypen treten auf: (i) unverfestigt‐partikuläre, (ii) scherbenartige, (iii) poröse und (iv) kompakte Sinter. Die Sintertypen (ii) bis (iv) zeigen deutliche Hinweise auf mikrobielle Aktivitäten, welche die Ausbildung der einzelnen Sinter durch verschiedene metabolische Prozesse beeinflussen können. Die bestimmenden Faktoren für die Bildung der Sinter sind – neben der geogenen Zusammensetzung der im Drainagesystem befindlichen wässrigen Lösungen (Grundwasser/Oberflächenwasser) – die Wechselwirkung dieser Wässer mit den Bindemittelphasen der verwendeten Baustoffe und mit der Tunnelatmosphäre. Geogene Randbedingungen und technisch‐operative Vorgaben eines Tunnelbauwerks bestimmen die Art und Ausprägung des Sinters und können bei Kenntnis der fallspezifischen Reaktionsmechanismen durch individuelle Adaptierungen der Umgebungsbedingungen gezielt beeinflusst werden.</description><identifier>ISSN: 1865-7362</identifier><identifier>EISSN: 1865-7389</identifier><identifier>DOI: 10.1002/geot.202000006</identifier><language>eng</language><publisher>Berlin: Ernst & Sohn</publisher><subject>Adaptation ; Aqueous solutions ; Aragonite ; Biological activity ; Brucite ; Building materials ; Calcite ; Cleaning ; Composition ; Construction materials ; Deposits ; Drainage ; Drainage and sealings ; Drainage systems ; Dränage/Abdichtung ; Eisenbahntunnel ; Environmental conditions ; Environmental factors ; Geologie ; Geology ; Groundwater ; Hydrologie ; Hydrology ; Kalzit ; Magnesium hydroxide ; Microbial activity ; Microorganisms ; Minerals ; Oxides ; Railway tunnels ; Reaction mechanisms ; Scale deposit ; Sintertyp ; Specifications ; Surface water ; Surface-groundwater relations ; Task Force Drainage ; Tunnel ; Tunnels</subject><ispartof>Geomechanik und Tunnelbau, 2020-06, Vol.13 (3), p.273-285</ispartof><rights>2020 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><link.rule.ids>314,780,784,1417,27924,27925</link.rule.ids></links><search><creatorcontrib>Eichinger, Stefanie</creatorcontrib><creatorcontrib>Leis, Albrecht</creatorcontrib><creatorcontrib>Boch, Ronny</creatorcontrib><creatorcontrib>Seywald, Christian</creatorcontrib><creatorcontrib>Dietzel, Martin</creatorcontrib><title>Assessment and formation mechanisms of scale deposits in tunnels of the ÖBB‐Infrastruktur AG – A subproject of the Task Force Drainage</title><title>Geomechanik und Tunnelbau</title><description>Scale deposit formation in drainage systems of railway tunnels represents a major challenge for their functionality and maintenance. The removal of these scale deposits causes high costs and restrictions of system availability. Effective measures to reduce scale deposit formation range from specification of the composition and structure of building materials to the application of tailored prevention and cleaning strategies. This requires advanced knowledge of the origin and type of scale deposits. The aim of this study is a systematic compilation, characterization, classification, and evaluation of scale deposits in relation to their formation mechanisms and the influence of variable environmental factors. The scale deposits from the 16 investigated tunnels mainly consist of the minerals calcite, aragonite, brucite as well as iron (hydr)oxides and detrital components. Four major types of scale deposits are distinguished: (i) unconsolidated‐particulate, (ii) shard‐like, (iii) porous, and (iv) compact scales. Types (ii) to (iv) show clear indications of microbial activity affecting the formation and appearance of individual deposits by various metabolic processes. The determining factors for the formation of scales – in addition to the geogenic composition of the aqueous solutions in the drainage system (groundwater / surface water) – are the variable interaction of these waters with the binding agents of the building materials used and the tunnel atmosphere. Geogenic conditions and technical‐operational specifications of a tunnel determine the type and character of scale deposits, which can be actively influenced based on the case‐specific reaction mechanisms by individual adaptations of environmental conditions.
Sinterbildungen in Drainagen von Eisenbahntunneln stellen für die Funktionalität und Instandhaltung des Entwässerungssystems eine große Herausforderung dar. Die Entfernung dieser Sinter verursacht neben hohen Kosten auch Einschränkungen der Anlagenverfügbarkeit. Wirkungsvolle Maßnahmen zur Reduzierung dieser Sinterbildungen reichen von gezielten bautechnischen Vorgaben für Baustoffe bis zum Einsatz von maßgeschneiderten Verhinderungs‐ und Reinigungsstrategien. Dies erfordert fundierte Kenntnisse über die Entstehungsmechanismen und die Typisierung der Sinter. Ziel dieser Studie ist die systematische Erfassung, Charakterisierung, Einteilung und Bewertung der Sinter in Hinblick auf deren Entstehungsmechanismen und den Einfluss von variablen Umgebungsfaktoren. Die Sinter aus 16 untersuchten Tunnelbauwerken bestehen vorwiegend aus Neubildungen der Minerale Kalzit, Aragonit, Brucit sowie Eisen(hydr)oxiden und detritischen Bestandteilen. Vier Sintertypen treten auf: (i) unverfestigt‐partikuläre, (ii) scherbenartige, (iii) poröse und (iv) kompakte Sinter. Die Sintertypen (ii) bis (iv) zeigen deutliche Hinweise auf mikrobielle Aktivitäten, welche die Ausbildung der einzelnen Sinter durch verschiedene metabolische Prozesse beeinflussen können. Die bestimmenden Faktoren für die Bildung der Sinter sind – neben der geogenen Zusammensetzung der im Drainagesystem befindlichen wässrigen Lösungen (Grundwasser/Oberflächenwasser) – die Wechselwirkung dieser Wässer mit den Bindemittelphasen der verwendeten Baustoffe und mit der Tunnelatmosphäre. Geogene Randbedingungen und technisch‐operative Vorgaben eines Tunnelbauwerks bestimmen die Art und Ausprägung des Sinters und können bei Kenntnis der fallspezifischen Reaktionsmechanismen durch individuelle Adaptierungen der Umgebungsbedingungen gezielt beeinflusst werden.</description><subject>Adaptation</subject><subject>Aqueous solutions</subject><subject>Aragonite</subject><subject>Biological activity</subject><subject>Brucite</subject><subject>Building materials</subject><subject>Calcite</subject><subject>Cleaning</subject><subject>Composition</subject><subject>Construction materials</subject><subject>Deposits</subject><subject>Drainage</subject><subject>Drainage and sealings</subject><subject>Drainage systems</subject><subject>Dränage/Abdichtung</subject><subject>Eisenbahntunnel</subject><subject>Environmental conditions</subject><subject>Environmental factors</subject><subject>Geologie</subject><subject>Geology</subject><subject>Groundwater</subject><subject>Hydrologie</subject><subject>Hydrology</subject><subject>Kalzit</subject><subject>Magnesium hydroxide</subject><subject>Microbial activity</subject><subject>Microorganisms</subject><subject>Minerals</subject><subject>Oxides</subject><subject>Railway tunnels</subject><subject>Reaction mechanisms</subject><subject>Scale deposit</subject><subject>Sintertyp</subject><subject>Specifications</subject><subject>Surface water</subject><subject>Surface-groundwater relations</subject><subject>Task Force Drainage</subject><subject>Tunnel</subject><subject>Tunnels</subject><issn>1865-7362</issn><issn>1865-7389</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2020</creationdate><recordtype>article</recordtype><recordid>eNo9kLFuwjAQQKOqlYpa1s6WOofaiWMnY6BAkZBY2CPjXCCQ2KntqGJj71KpUn-of8KXlJSWW-5O93R3ep73QPCAYBw8rUG7QYAD3AW78nokZpHPwzi5vtQsuPX61m47JCSUc9bz3lNrwdoalENC5ajQphau1ArVIDdClba2SBfISlEByqHRtnQWlQq5VimofoduA-j7azg8Hj5mqjDCOtPuXGtQOkXHwydKkW1XjdFbkO6fXwq7QxNtJKBnI0ol1nDv3RSistD_y3fecjJejl78-WI6G6Vzv-Ex84mkeZRHUlKcELYqeIFJwmPCgpwA8AADgRznNCExFQxHhIpwxbjIEy5jUcjwzns8rz199NqCddlWt0adLmYBJTgJExrEJyo5U29lBfusMWUtzD4jOOt8Z53v7OI7m44Xy0sX_gDVLnnl</recordid><startdate>202006</startdate><enddate>202006</enddate><creator>Eichinger, Stefanie</creator><creator>Leis, Albrecht</creator><creator>Boch, Ronny</creator><creator>Seywald, Christian</creator><creator>Dietzel, Martin</creator><general>Ernst & Sohn</general><general>Wiley Subscription Services, Inc</general><scope>7UA</scope><scope>8FD</scope><scope>C1K</scope><scope>F1W</scope><scope>FR3</scope><scope>H96</scope><scope>KR7</scope><scope>L.G</scope></search><sort><creationdate>202006</creationdate><title>Assessment and formation mechanisms of scale deposits in tunnels of the ÖBB‐Infrastruktur AG – A subproject of the Task Force Drainage</title><author>Eichinger, Stefanie ; 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The removal of these scale deposits causes high costs and restrictions of system availability. Effective measures to reduce scale deposit formation range from specification of the composition and structure of building materials to the application of tailored prevention and cleaning strategies. This requires advanced knowledge of the origin and type of scale deposits. The aim of this study is a systematic compilation, characterization, classification, and evaluation of scale deposits in relation to their formation mechanisms and the influence of variable environmental factors. The scale deposits from the 16 investigated tunnels mainly consist of the minerals calcite, aragonite, brucite as well as iron (hydr)oxides and detrital components. Four major types of scale deposits are distinguished: (i) unconsolidated‐particulate, (ii) shard‐like, (iii) porous, and (iv) compact scales. Types (ii) to (iv) show clear indications of microbial activity affecting the formation and appearance of individual deposits by various metabolic processes. The determining factors for the formation of scales – in addition to the geogenic composition of the aqueous solutions in the drainage system (groundwater / surface water) – are the variable interaction of these waters with the binding agents of the building materials used and the tunnel atmosphere. Geogenic conditions and technical‐operational specifications of a tunnel determine the type and character of scale deposits, which can be actively influenced based on the case‐specific reaction mechanisms by individual adaptations of environmental conditions.
Sinterbildungen in Drainagen von Eisenbahntunneln stellen für die Funktionalität und Instandhaltung des Entwässerungssystems eine große Herausforderung dar. Die Entfernung dieser Sinter verursacht neben hohen Kosten auch Einschränkungen der Anlagenverfügbarkeit. Wirkungsvolle Maßnahmen zur Reduzierung dieser Sinterbildungen reichen von gezielten bautechnischen Vorgaben für Baustoffe bis zum Einsatz von maßgeschneiderten Verhinderungs‐ und Reinigungsstrategien. Dies erfordert fundierte Kenntnisse über die Entstehungsmechanismen und die Typisierung der Sinter. Ziel dieser Studie ist die systematische Erfassung, Charakterisierung, Einteilung und Bewertung der Sinter in Hinblick auf deren Entstehungsmechanismen und den Einfluss von variablen Umgebungsfaktoren. Die Sinter aus 16 untersuchten Tunnelbauwerken bestehen vorwiegend aus Neubildungen der Minerale Kalzit, Aragonit, Brucit sowie Eisen(hydr)oxiden und detritischen Bestandteilen. Vier Sintertypen treten auf: (i) unverfestigt‐partikuläre, (ii) scherbenartige, (iii) poröse und (iv) kompakte Sinter. Die Sintertypen (ii) bis (iv) zeigen deutliche Hinweise auf mikrobielle Aktivitäten, welche die Ausbildung der einzelnen Sinter durch verschiedene metabolische Prozesse beeinflussen können. Die bestimmenden Faktoren für die Bildung der Sinter sind – neben der geogenen Zusammensetzung der im Drainagesystem befindlichen wässrigen Lösungen (Grundwasser/Oberflächenwasser) – die Wechselwirkung dieser Wässer mit den Bindemittelphasen der verwendeten Baustoffe und mit der Tunnelatmosphäre. Geogene Randbedingungen und technisch‐operative Vorgaben eines Tunnelbauwerks bestimmen die Art und Ausprägung des Sinters und können bei Kenntnis der fallspezifischen Reaktionsmechanismen durch individuelle Adaptierungen der Umgebungsbedingungen gezielt beeinflusst werden.</abstract><cop>Berlin</cop><pub>Ernst & Sohn</pub><doi>10.1002/geot.202000006</doi><tpages>13</tpages></addata></record> |
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| identifier | ISSN: 1865-7362 |
| ispartof | Geomechanik und Tunnelbau, 2020-06, Vol.13 (3), p.273-285 |
| issn | 1865-7362 1865-7389 |
| language | eng |
| recordid | cdi_proquest_journals_2410939428 |
| source | Access via Wiley Online Library |
| subjects | Adaptation Aqueous solutions Aragonite Biological activity Brucite Building materials Calcite Cleaning Composition Construction materials Deposits Drainage Drainage and sealings Drainage systems Dränage/Abdichtung Eisenbahntunnel Environmental conditions Environmental factors Geologie Geology Groundwater Hydrologie Hydrology Kalzit Magnesium hydroxide Microbial activity Microorganisms Minerals Oxides Railway tunnels Reaction mechanisms Scale deposit Sintertyp Specifications Surface water Surface-groundwater relations Task Force Drainage Tunnel Tunnels |
| title | Assessment and formation mechanisms of scale deposits in tunnels of the ÖBB‐Infrastruktur AG – A subproject of the Task Force Drainage |
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