Gemäß der Norm für die frostbeständige Bemessung von Wasserbauwerken ist für wichtige, stark frostgefährdete und in Regionen mit extremen Kältebedingungen schwer zu reparierende Bauteile Beton der Festigkeitsklasse F400 zu verwenden (der Beton muss 400 Frost-Tau-Wechselzyklen standhalten). Laut dieser Spezifikation ist F400-Beton für die Orts- und Fußplatte oberhalb des Totwasserspiegels der Steinschüttdämme des oberen Stausees des Pumpspeicherkraftwerks Huanggou, den Wasserspiegelschwankungsbereich des oberen und unteren Ein- und Auslaufs sowie weitere Bauteile einzusetzen. Zuvor gab es in der heimischen Wasserkraftindustrie keine vergleichbaren Anwendungen von F400-Beton. Zur Herstellung des F400-Betons recherchierte das Bauteam auf vielfältige Weise bei inländischen Forschungsinstituten und Herstellern von Betonzusatzmitteln, beauftragte Fachunternehmen mit der Durchführung spezieller Untersuchungen, stellte den F400-Beton durch Zugabe von Silicastaub, Luftporenbildnern, hocheffizienten Wasserreduktionsmitteln und anderen Materialien her und verwendete ihn beim Bau des Pumpspeicherkraftwerks Huanggou.
In Regionen mit extremer Kälte dringt im Winter Wasser in selbst kleinste Risse im wasserberührten Beton ein. Durch den ständigen Frost-Tau-Wechsel wird der Beton allmählich zerstört. Die Betonoberfläche der Hauptstaumauer des oberen Speicherbeckens des Pumpspeicherkraftwerks dient der Wasserrückhaltung und verhindert das Eindringen von Sickerwasser. Bei einer hohen Anzahl von Rissen ist die Sicherheit der Staumauer stark beeinträchtigt. Das Bauteam des Pumpspeicherkraftwerks Huanggou hat daher einen rissbeständigen Beton entwickelt. Durch die Zugabe von Treibmittel und Polypropylenfasern beim Mischen des Betons wird die Rissbildung reduziert und die Frostbeständigkeit der Betonoberfläche weiter verbessert.
Was passiert, wenn die Betonoberfläche des Damms Risse aufweist? Das Bauteam hat daher eine Frostschutzschicht auf der Oberfläche der Platten angelegt – eine Schutzbeschichtung aus handgeschabtem Polyurea. Dieses Polyurea unterbricht den Kontakt zwischen Beton und Wasser, verlangsamt die Entstehung von Frostschäden an der Betonoberfläche und schützt den Beton vor schädlichen Wasserinhaltsstoffen. Es bietet Schutz vor Wasser, Alterung und Frost.
Die Sichtbetonplatte eines Steinschüttdamms wird nicht in einem Arbeitsgang gegossen, sondern abschnittsweise errichtet. Dadurch entsteht eine Fuge zwischen den einzelnen Plattenabschnitten. Üblicherweise wird die Fuge mit einer Gummidichtung abgedeckt und mit Spreizdübeln fixiert, um ein Eindringen von Wasser zu verhindern. In Regionen mit strengen Wintern kommt es im Stausee zu starker Vereisung, wodurch die freiliegenden Spreizdübel zusammen mit der Eisschicht einfrieren und Schäden durch Eisausriss verursachen können. Das Pumpspeicherkraftwerk Huanggou verwendet hingegen eine innovative Konstruktion mit kompressibler Beschichtung, die dieses Problem der durch Eisausriss beschädigten Fugen löst. Am 20. Dezember 2021 ging die erste Einheit des Pumpspeicherkraftwerks Huanggou in Betrieb. Der Winterbetrieb hat gezeigt, dass diese Bauweise Schäden an den Plattenfugen durch Eisausriss oder Frostausdehnung verhindert.
Um das Bauprojekt so schnell wie möglich abzuschließen, versuchte das Bauteam, die Arbeiten im Winter durchzuführen. Obwohl Bauarbeiten im Freien im Winter kaum möglich sind, bieten das unterirdische Kraftwerk, der Wasserleitungstunnel und andere Gebäude des Pumpspeicherkraftwerks, die tief unter der Erde liegen, die nötigen Voraussetzungen für Bauarbeiten. Doch wie lässt sich im Winter Beton gießen? Das Bauteam installierte Isoliertüren für alle Öffnungen, die die unterirdischen Hohlräume mit dem Außenbereich verbinden, und montierte 35-kW-Heißluftventilatoren in den Türen. Die Betonmischanlage wurde vollständig geschlossen und die Heizanlage im Inneren installiert. Vor dem Mischen wurde die Betonmischanlage mit heißem Wasser gespült. Die Menge an groben und feinen Zuschlagstoffen wurde entsprechend der für die Winterbetonarbeiten benötigten Erdbewegungsmenge berechnet und vor Wintereinbruch in den Tunnel transportiert und dort gelagert. Die Zuschlagstoffe wurden vor dem Mischen erwärmt, und alle Betonmischer wurden mit Watte ausgekleidet, um die Temperatur während des Transports zu halten. Nach dem ersten Abbinden des Betons wurde die Betonoberfläche mit einer Wärmedämmmatte und gegebenenfalls mit einer Heizdecke abgedeckt. Auf diese Weise minimierte das Bauteam die Auswirkungen der Kälte auf die Bauarbeiten.
Veröffentlichungsdatum: 04.01.2023
