Muß der ganze Bahndamm wirklich "durch ein Sieb"?

Bedenken vor dem Umbau

von Diplom-Geologin Brigitte Grunert 

und Prof. Dr. habil. Siegfried Grunert

An der Bahnstrecke nach Berlin soll in Coswig ein ca.800 m langes Dammstück für höhere Belastung ertüchtigt werten. Das Projekt der Bahn sieht vor, den Damm abzutragen; den vom Damm gewonnenen Sand mit Portlandzement zu mischen und dann wieder einzubauen. Dadurch sollen die Trageigenschaften des Dammes verbessert werden. Weshalb wir ernste Bedenken gegen das Verfahren haben, ist schwer zu erklären und klingt sehr „akademisch“. Wir versuchen es, leicht zu machen. Frau Grunert sprach das Problem bei der Einwohner-Sprechstunde schon an.

Der Damm ist aus „Heidesand“ – so nennt man den Sand aus der Heidesandterrasse - aufgebaut. Dieser Sand hat spezielle Eigenschaften: Ist er trocken, dann durchfeuchtet er sehr schwer, ist er durchfeuchtet, dann hat er eine sehr hohe Wasserdurchlässigkeit. (Die Kleingärtner in unserem Gebiet wissen das.) Diese Eigenschaft macht ihn offenbar sehr geeignet für den Aufbau geschütteter Dämme. Er lässt sich auch nur relativ schwer verdichten. Die heute bestehende Verdichtung des Dammes ist durch den sorgfältigen Einbau und das Befahren mit immer schwereren Lasten während der vergangenen 130 Jahre entstanden. Eine höhere Verdichtung wird durch technische Maßnahmen kaum zu erreichen sein. Je höher die Lagerungsdichte, desto höher der Reibungswinkel des Sandes, desto höher die Standsicherheit des Dammes.

In dem Projekt soll der Reibungswinkel des Sandes durch Zumischen von Zement erhöht werden. Im Erdbau ist das Verfahren bekannt als Zementstabilisierung. Es wir z.B. eingesetzt, um die Fahrbahn zeitweilig genutzter Baustraßen zu stabilisieren, d.h. sie für die kurze Zeit, die sie gebraucht werden, befahrbar zu machen.

Was passiert, wenn Portlandzement, Sand und Wasser miteinander vermischt werden? Das Gemisch bindet zu Beton ab. Dabei setzen sehr komplizierte chemische Reaktionen ein. Kurz beschrieben: Die Zementminerale hydratisieren, nehmen das Wasser in ihr Kristallgitter auf und bilden sich um zu neuen Mineralen mit anderen Eigenschaften. Dabei verkitten sie die Sandkörner. Dieser Prozess ist exotherm; die Mischung erwärmt sich. Beim Betonieren großer Fundamente muss dieser Prozess thermisch sorgfältig gesteuert werden, damit keine Risse auftreten. In welcher Weise der Prozess in dem Damm abläuft, ist unklar. Wie lange dauert er? Wochen, Monate, Jahre? Bei den Untersuchungen zur Sanierung der Dresdner Marienbrücke fanden wir Reste der Kalkgrube (Kalk zum Mischen des Mauermörtels) aus der Bauzeit; nach ca. 130 Jahren war der Löschkalk noch nicht abgebunden. Bei der Hydratisierung der Zementminerale werden Alkalien freigesetzt, die die Sandkörner anlösen können. Die Lösung wandert in den Poren und fällt an anderen Stellen wieder als Kieselgel aus. Dort zertreibt es das Gefüge des Betons bis zur Aufhebung der Bindungsfestigkeit. Der Baukörper zerfällt. Man nennt das Kieselsäuretreiben, Alkali-Kieselsäure-Reaktion oder kurz AKR. Sie erinnern sich an das Zerfallen der Betonschwellen auf vielen Eisenbahnstrecken. (Das war keine DDR-Schlamperei, sondern ein Problem, das damals in Bedeutung und möglichem Ausmaß noch nicht bekannt war. Grenze des Kenntnis-Standes der Baustoffwissenschaft.) Dieser Schaden tritt nur bei Sanden (Zuschlagstoffen) bestimmter Mineralzusammensetzung auf. Ob der Heidesand zur AKR neigt, wissen wir nicht. der Verdacht besteht, da er als eiszeitlicher Sand Feuerstein enthält. Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion kann nach Wochen, Monaten und Jahren eintreten. Dann ist sie verheerend und spontan. Betonstraßen, Brücken und Kaimauern sind ihr schon zum Opfer gefallen. In unserem Damm würden Risse entstehen, Abschalungen, Ausbrüche – er würde unberechenbar zermürben und damit unbefahrbar, Abtragung und Neubau des Dammes wären vorprogrammiert.

Die Untersuchung der Zuschlagstoffe auf Alkaliresistenz können nur Speziallabors machen. Die Untersuchungen sind langwierig. Das gesamte Verfahren müsste vor dem Einsatz erprobt werden – nicht nur im Reagenzglas, sondern in praxisrelevanten Versuchen. Es muss geklärt werden, welche Verdichtung könnte hergestellt werden? – Ist überhaupt eine Verbesserung der Standsicherheit des Dammes auf diese Weise möglich? Diese Untersuchungen dauern Monate! Dieser Forschungsaufwand wird durch die Abwegigkeit der Vorhabens nicht gerechtfertigt. Deshalb unser dringender Vorschlag an die Projektanten:

Hände Weg von dem alten Damm! So dicht und sicher wie er heute ist, kriegen Sie ihn nicht wieder hin. Wenn die Strecke auf höhere Belastung ertüchtigt werden muss, dann finden Sie aus den reichen Möglichkeiten eine technisch saubere Ingenieurlösung. Bemühen Sie Ihren Ingenieurverstand!