Eine der Ursachen der Verschmutzung des Schotterbettes ist die normale Betriebsbelastung. Sie führt zu Absplitterungen der Schotterkörner an den Berührungspunkten, zu Kornumlagerungen und Reibvorgängen und dadurch zu einer Erhöhung des Anteils an Feinkorn. Aufsteigendes Material aus dem Untergrund verunreinigt das Schotterbett ebenfalls. Weiters können Umwelteinflüsse, Herabfallen von Ladegut und Wildkrautbewuchs zur Verschmutzung beitragen. Selbst bei neu eingebautem Schotter kann der Anteil an Feinkorn bereits 3 - 5 % betragen.
Hauptquellen der Verunreinigung des Schotters sind:

• Feinbestandteile nach dem Einbau
• Ablagerungen aus der Luft
• Ablagerungen aus Transport
• aufsteigende Feinanteile aus dem Untergrund
• Vegetationsrückstände
• entstehende Feinanteile durch Abrieb der Körner unter Verkehrslast
• Abrieb durch Stopfen

Wasser - eine Ursache für die Verschlechterung des Bettungszustandes

Wenn sich die geometrisch einwandfreie Gleislage nicht dauerhaft herstellen läßt, ist dies zurückzuführen auf eine unzureichende Tragfähigkeit der Erdbauwerke und des Schotterbettes. Die Ursachen dafür können sein:

Wassersäcke im Unterbauplanum und dem von den Zügen ausgelösten Pumpeffekt,
dadurch tritt das Untergrundmaterial in den Gleisschotter und es entstehen an der Bettungskrone Schlamm- und Spritzstellen.
Frosthebungen und Frostaufbrüche können danach die Folge sein.
Weitere Verformungen des Erdplanums bewirken weitere Wassersäcke und Mulden, das Wasser fließt nicht ab und das Hochpumpen von Untergrundmaterial wird noch verstärkt.
Eine progressive Verschlechterung der Gleislage tritt ein.

Der schädliche Einfluß des Wassers wirkt sich nicht nur auf die Gleislage aus, sondern auch auf den Zustand von Holzschwellen und auf das frühzeitige Zermahlen des Schotters aufgrund des Pumpeffektes.

Auswirkungen auf das Schotterbett

Verunreinigungen des Schotterbettes haben folgende Auswirkungen:
Die Reibung zwischen den Schotterkörnern sinkt, der Druckausbreitungswinkel verkleinert sich, der Druck auf den Untergrund steigt. Infolge der Verschmutzung sinkt die Elastizität des Gleises und damit die Haltbarkeit der Gleislage.
Die Körner werden durch Abrieb und Absplittern rund, die Hohlräume verfüllen sich. Damit geht einher, daß Niederschlagswasser zurückgehalten wird; die Feinanteile werden durch den Regen nach unten geschwemmt; das Planum bleibt feucht und seine Tragfähigkeit sinkt.

Auswirkungen auf den Betrieb

Ein sauberes Schotterbett ist eine wichtige Voraussetzung für die lange Haltbarkeit der Gleislage. Bei einigen Eisenbahnen mit schwerer Oberbaukonstuktion und regelmäßiger Bettungsreinigung wurden bereits Durcharbeitungsintervalle von 5 bis 6 Jahren erzielt.

Verschmutzte Bettung bewirkt eine sich schnell verändernde, schlechte Gleislage und erfordert daher immer öfter die Berichtigung der Gleislage durch Nivellierstopf- und Richtmaschinen. Die Haltbarkeit der Gleislage ist stark herabgesetzt. Die Durcharbeitungsintervalle werden kürzer, je verschmutzter das Gleis ist.

Die zeitgerechte Bettungsreinigung und erforderlichenfalls Maßnahmen zur Untergrundsanierung sind hier die notwendigen Strategien.

Verunreinigtes Gleis =
keine Wasserableitung =
verringerte Haltbarkeit der Gleislage

Meßwagenverfahren

Bei einer Meßfahrt mit einem Meßfahrzeug wird die Einsenkung einer belasteten Achse in Bezug zu den Nachbarachsen gemessen. Plasser & Theurer Meßfahrzeuge, die mit dem Analysesystem ADA II ausgerüstet sind, können die Ergebnisse durch Güteziffern bewerten und damit direkt auf die Notwendigkeit einer Reinigung aufmerksam machen.

Die Einsenkung ist eine Funktion der Reibung im Schotterbett. Je größer die Einsenkung ist, desto kleiner muß die Reibung und desto größer die Verschmutzung sein, denn diese setzt die Reibung herab.

Aus dem Parameter Stoßlage kann man kurzwellige Höhenfehler des Gleises, die ihre Ursache im Schotterbett bzw. im Untergrund haben, erkennen. Die Messung der Stoßlage stellt eine Längshöhenmessung mit kurzer Basis dar.

Das Analyseprogramm berechnet aus der Änderung der Stoßlage die "RM-Zahl", die Aufschluß darüber gibt, wie dringend eine Bettungsreinigung geworden ist. Plasser & Theurer Meßfahrzeuge der EM-Serien können mit diesem Analysiersystem ausgerüstet werden und damit aufgrund der Gleisgeometrie eindeutige Bewertungskriterien für die Notwendigkeit der Bettungsreinigung liefern.

Direkte Beurteilung, Augenschein

Die Überprüfung der Meßwagenmethode kann einfach durch Augenschein erfolgen: An Stellen großer Einsenkung wird der Schotter vor den Schwellenköpfen nach unten geschoben sodaß man erkennen kann, ob der Schotter unter den Schwellen verschmutzt ist.

Die direkte Beurteilung des Schotterzustandes der Bettung ist ein weiteres sicheres Kriterium für das Erfordernis einer Bettungsreinigung. Sie kann derzeit nur zuverlässig mittels Probenahme und Absiebung des Materials erfolgen. Die Probenahme kann dabei händisch (als Kastenprobe) erfolgen oder weitaus wirtschaftlicher mit einem Bohrgerät wie bei der Untergrund - Untersuchungsmaschine UUM, die Bohrkerne aus dem Gleis gewinnt.

Aufgrund eines Vorschlages der ERRI (ORE - Frage D 182) für ein (vorläufiges) Kriterium der Schotterbettreinigung wird festgestellt:

"Der Schotter eines Gleises ist zu reinigen, wenn der Mittelwert der Proben, gemessen als Siebdurchgang durch ein 22,4 mm Quadratlochsieb, eine Verschmutzung von >= 30 Gew.-% ergibt."

Isotopenverfahren

Das Isotopenverfahren, bei dem Gammastrahlen durch die Bettung gesandt werden, erfordert deren Aufnahme unterhalb des Schotters, ist daher nicht praktikabel.
Die Ergebnisse schwanken sehr stark, weil für das Verfahren das Schotterbett zu dünn und daher inhomogen ist.