AT398756B - Betonspritzverfahren - Google Patents

Description

AT 398 756 B

Die Erfindung betrifft ein Betonspritzverfahren und insbesondere die Verwendung von Microsilica in Trockenspritzverfahren.

In einem Trockenspritzverfahren werden alle Bestandteile der Betonmischung ausser Wasser und eventuell Zusatzmittel, die im Wasser gelöst sind, trocken vermischt und pneumatisch zur Spritzdüse geführt, wo das Trockengemisch mit Wasser gemischt und anschliessend auf eine Wand gespritzt wird.

Einer der Nachteile dieses Trockenspritzverfahrens ist der Verlust durch Rückprall der Betonmischung von der Wand und es wurde bereits versucht, diesen Rückprallverlust herabzusetzen, indem Microsilica (silica fume) dem Trockengemisch zugesetzt wird. Wenn dieser Zusatzstoff als Pulver eingesetzt wird, ist die Rückprallverminderung geringer als bei Verwendung von Schlämmen, jedoch mit den Nachteilen einer erhöhten Staubbildung und der.schwierigen Handhabung dieses feinteiligen Pulvers verbunden. Wird hingegen Microsilica als wässrige Aufschlämmung eingesetzt, kann es nicht mit dem Trockengemisch vermischt werden, sondern muss dem Mischwasser zugesetzt oder über eine eigene Leitung zur Düse gebracht werden.

Auch die Staubbildung ist bei einem solchen Verfahren erstaunlicherweise nicht geringer, sodass nach wie vor nach einem Produkt gesucht wird, das die Rückprallverluste herabsetzen kann, ohne mit den oben beschriebenen Nachteilen verbunden zu sein.

Es wurde nun gefunden, dass ein mit Flüssigkeit vorbehandeltes Microsilica-Pulver diese Anforderungen erfüllt und dass ein Microsilica-Pulver, welches mit einer wässrigen Lösung von Erstarrungsbeschleunigern oder von sonstigen Zusatzmitteln vorbehandelt wurde, weitere Vorteile aufweist.

Die Erfindung betrifft also ein Betonspritzverfahren unter Verwendung von Microsilica, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Microsilica eingesetzt wird, das mit 2 bis 25 Gewichtsprozent einer Flüssigkeit vorbehandelt worden ist. Als Flüssigkeit ist Wasser, ein Alkanolamin, ein Polyol oder eine wässrige Lösung eines Zusatzmittels aus der Gruppe Betonzusatzmittel, Alkanolamin, Polyol und wasserlösliche Cellulose-Verbindungen gemeint.

Auch wenn die Betonmischung erfindungsgemäss nach dem Nassspritzverfahren appliziert werden kann, wird ein Trockenspritzverfahren bevorzugt, wobei man das vorbehandelte Microsilica dem Trockengemisch von Zement, Aggregat und sonstigen Zusatzstoffen einverleibt und diese Mischung nach bewährter Methode in der Spritzdüse mit Wasser vermischt und verspritzt. Bei diesem Trockenspritzverfahren lässt sich eine Rückprallverminderung erzielen, die mindestens so gut ist wie bei der Verwendung einer wässrigen Aufschlämmung von Microsilica, jedoch nicht mit einer erhöhten Staubbildung verbunden ist. Ausserdem ist das mit Wasser bzw. einer wässrigen Lösung von Zusatzmitteln vorbehandelte Microsilica ein rieselfähiges Pulver, das einfach.zu handhaben und leicht zu dosieren ist. Wenn eine wässrige Lösung von Zusatzmitteln (z.B. Erstarrungsbeschleunigern) zur Vorbehandlung benutzt wird, entsteht ein Microsilica-Pulver, das als Kombination von Wirkstoffen dem Trockengemisch zugesetzt werden kann und eine genaue und sparsame Dosierung dieser Wirkstoffe erlaubt.

Microsilica (silica fume) wie es im oben beschriebenen Verfahren eingesetzt wird, ist ein äusserst feinteiliges amorphes Pulver, bestehend aus mindestens 90 Gewichtsprozent Siliciumdioxid. Die kugelförmigen Partikel haben ein Durchmesser von 0,1 bis 0,2 u.m und eine spezifische Oberfläche von 15 bis 30 m2/g. Dieses Microsilica ist ein Nebenprodukt der Herstellung von Silizium oder Ferrosilizium.

Als Alternative kann auch reines Siliciumdioxid verwendet werden, welches synthetisch hergestellt wird (Fällungskieselsäure), wobei noch wesentlich höhere Feinheiten (bis zu 200 m2/g) möglich sind.

Neben Microsilica können als Zusatzstoff auch andere feinteilige puzzolanische Materialien wie Flugasche, Reishülsenasche, gemahlene Hochofenschlacke, usw. eingesetzt werden, wobei die Mischung von Zusatzstoffen mindestens 50 % Microsilica enthalten soll, um die erwünschte Rückprallverminderung zu erzielen. Bevorzugter Zusatzstoff ist reines Microsilica. Für die Vorbehandlung wird Microsilica mit 2 bis 25 Gewichtsprozent der oben definierten Flüssigkeit vermischt, vorzugsweise durch Sprühen, und in einem Mischer gerührt, bis ein einheitlich benetztes Pulver erhalten wird. Als Flüssigkeit können nicht nur die einzelnen aufgezählten Lösungsmittel bzw. Lösungen, sondern auch Mischungen von zwei oder mehr Flüssigkeiten eingesetzt werden. So können im Fall der Lösungen solche eingesetzt werden, die zwei oder mehr der aufgezählten Verbindungen enthalten. Bevorzugt werden Wasser oder wässrige Lösungen von Betonzusatzmitteln verwendet, aber auch Glycerin und wässrige Lösungen von Glycerin, Polyäthylenglykol, Triäthanolamin, Methylcellulose oder Hydroxy-äthylcelluiose sind sehr geeignete Flüssigkeiten.

Als Betonzusatzmittel kommen solche in Frage, die üblicherweise in Spritzbetonmischungen eingesetzt werden, wie z.B. Luftporenbildner, Stabilisatoren, Wasser reduzierende Verflüssiger und vor allem Erstarrungsbeschleuniger. Ein bevorzugtes Zusatzmittel ist eine Mischung aus Natrium- bzw. Kaliumaluminat und Pottasche (Kaliumcarbonat), die als Erstarrungsbeschleuniger für Spritzbetonmischungen bekannt ist und auch als wässrige Lösung eingesetzt wird. Im letzteren Falle wird sie dem Mischwasser zugesetzt, das 2

AT 398 756 B beim Trockenspritzverfahren erst in der Spritzdüse mit dem Trockengemisch zusammengebracht wird, wobei eine optimale Dosierung schwierig und eine Ueberdosierung mit Nachteilen hinsichtlich Endfestigkeiten des Spritzbetons verbunden ist. Wenn diese wässrige Lösung erfindungsgemäss zur Vorbehandlung des Microsilica verwendet wird, kann man den Erstarrungsbeschleuniger in das Trockengemisch einarbeiten 5 und die genannten Nachteile vermeiden.

Microsilica und die genannte Lösung von Erstarrungsbeschleunigern lassen sich in beliebigen Mengen mischen, solange der Wassergehalt des so behandelten Microsilica nicht mehr als 25 Gewichtsprozent beträgt. Wenn grössere Mengen Wasser eingesetzt werden, entsteht eine wässrige Aufschlämmung von Microsilica, die nicht mehr die beschriebenen Vorteile aufweist. Es werden also vorteilhaft solche Mengen io Microsilica und wässrige Lösung miteinander vermischt, wie sie normalerweise in der Betonmischung nebeneinander eingesetzt werden, wobei die nachstehenden Prozentahgaben sich auf das Zementgewicht beziehen. Für eine Erzielung der gewünschten Effekte werden vorteilhaft 3 bis 20, vorzugsweise 5-15 % Microsilica und 3 bis 8, vorzugsweise 4-6 % Erstarrungsbeschleuniger eingesetzt. 15 Bei der Vermischung von Microsilica mit der wässrigen Lösung von Erstarrungsbeschleunigern wird vorteilhaft zunächst Microsilica mit Pottasche trocken vorgemischt und diese Mischung mit einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumaluminat überzogen.

Microsilica bzw. Fällungskieselsäure bzw. ihre Mischungen mit Flugasche, usw. können aber auch mit einer Trockenmischung von Beschleunigungswirkstoffen (Soda, Pottasche und/oder andere Alkalihydroxide, 20 Kalkhydrat und Natriumaluminat) vorgemischt und diese Pulvermischung mit Flüssigkeit behandelt werden.

Es resultiert ein pulverförmiges Betonzusatzmittel für Spritzbeton, das als Trockenbestandteile 50 bis 70 Teile Microsilica bzw. Fällungskieselsäure bzw. ihre Mischungen· mit Flugasche, usw. neben 8 bis 12 Teile Soda, Pottasche und/oder andere Alkalihydroxide bzw. Kalkhydrat und 22 bis 38 Teile Natrium- oder Kaliumaluminat enthält. 25 In den folgenden Beispielen sind alle Angaben in Teilen als Gewichtsteile zu verstehen und werden Temperaturen in Celsiusgraden ausgedruckt. BEISPIEL 1 30 57 Teile Microsilica werden mit 11,9 Teilen Soda, 9,9 Teilen Natriumaluminat und 2,6 Teilen Calciumh ydroxid in einem Pulvermischer vorgemischt und mit 18,6 Teilen einer wässrigen Lösung von 0,5 Teil Hydroxyäthylcellulose in 99,5 Teilen Wasser überzogen. BEISPIEL 2 35 55 Teile Microsilica werden mit 11,4 Teilen Soda 9,5 Teilen Natriumaluminat und 2,5 Teilen Calciumhydroxid in einem Pulvermischer vorgemischt und mit 21,6 Teilen Glycerin überzogen. BEISPIEL 3 40 25 Teile Microsilica (Schüttgewicht 0,25 kg/dm3) werden in einem ein Fliessbett erzeugenden Mischer über feine Düsen mit 8.33 Teilen Wasser granuliert. Es resultiert ein Produkt mit Schüttgewicht 0,56 kg/dm3. 45 BEISPIEL 4 50 Teile Microsilica (Schüttgewicht 0,307 kg/dm3) werden in einem ein Fliessbett erzeugenden Mischer durch Besprühen mit 8 Teilen Wasser granuliert. Es resultiert ein Produkt mit Schüttgewicht 0,553 kg/dm3. 50 BEISPIEL 5 50 Teile Microsilica werden entsprechend Beispiel 3 bzw. 4 granuliert mit einer Mischung aus 8 Teilen Wasser und a) 0,5 Teilen Hexylenglykol; 55 b) 0,5 Teilen Diethylenglykol; c) 0,5 Teilen Glycerin. 3

AT 398 756 B BEISPIEL 6 50 Teile Microsilica werden entsprechend Beispiel 3 bzw. 4 granuliert mit 8 Teilen einer wässrigen Lösung von 0,5 Teilen Hydroxyethylcellulose und 99,5 Teilen Wasser. BEISPIEL 7 50 Teile Microsilica werden gemischt mit 25 Teilen Soda, 5 Teilen Kalziumhydroxid und 20 Teilen Natriumaluminat. Diese Mischung wird mit 8 Teilen Wasser granuliert. BEISPIEL 8 50 Teile Microsilica werden mit 8 Teilen Wasser granuliert und danach mit 25 Teilen Soda, 5 Teilen Kalziumhydroxid und 20 Teilen Natriumaluminat vermischt. BEISPIEL 9 50 Teile Microsilica werden mit 6,5 Teilen Wasser granuliert und danach mit 12,5 Teilen Soda, 2,5 Teilen Kalziumhydroxid und 10,0 Teilen Natriumaluminat vermischt. BEISPIEL 10 50 Teile Microsilica werden mit 6,5 Teilen Wasser und 0,5 Teilen Glycerin granuliert und danach mit 12,5 Teilen Soda, 2,5 Teilen Kalziumhydroxid und 10,0 Teilen Natriumaluminat vermischt. BEISPIEL 11 50 Teile Microsilica werden mit 20 Teilen einer ca. 45 %igen wässrigen Lösung von Na-Aluminat granuliert. BEISPIEL 12 50 Teile Microsilica werden mit 20 Teilen einer ca. 45 %igen wässrigen Lösung von K-Aluminat granuliert. 35 BEISPIEL 13 50 Teile Microsilica werden mit 15 Teilen einer wässrigen Lösung bestehend aus 45 Teilen K-Aluminat, 15 Teilen K-Carbonat und 40 Teilen Wasser granuliert. 40 ANWENDUNGSBEISPIELE A. Trockenspritzverfahren

Es werden zwei Gemisch miteinander verglichen, deren Zusammensetzung und Verarbeitung mit Wasser 45 wie folgt aussieht: 50 4 55

AT 398 756 B neu bisher

Ausgangsgemische: Mix design für 1 m3 Spritzbeton 400 kg Zement 400 kg 20 kg Prod.nach Bsp.4 1740 kg Zuschlag 1740 kg

Zugabe an der Düse 200 kg 40 kg 24 kg. 200 kg ca. ffasser

Microsilica Slurry * 24 kg Meyco Gunit F 100 (Beschleuniger) * Dispersion von 50 Teilen Microsilica in 50 Teilen Wasser.

In beiden Fällen sind das Erstarrungs- und Erhärtungsverhalten des gespritzten Betons sowie der Rückprall gleich. Die Vorteile der neuen Mischung: es gibt weniger Staubentwicklung: eine spezielle Zufuhrleitung für Microsilica-Slurry entfällt. B. Nassspritzen

Zwei Gemische werden miteinander verglichen, die folgende Zusammensetzung haben: neu alt 400 kg Zement 400 kg 20 kg Produkt nach Bsp.4 - - Microsilica unbehandelt 20 kg 1740 kg Zuschlag 1740 kg 220 kg Wasser 240 kg 4 kg Rheobuild 1000 (Superverflüssiger) 4 kg

Der Unterschied ist, dass ein Produkt gemäss Beispiel 4 mechanisch dosierbar ist, während unbehandeltes Microsilica von Hand zugegeben werden muss. C. Trockenspritzen mit einem Zusatzstoff, der Beschleuniger enthält Identische Ausgangsgemische bestehen aus 400 kg Zement 1740 kg Zuschlag und werden einmal (neu) mit 40 kg Produkt nach Bsp.8 und einmal (alt) mit 24 kg Barra Gunit LL (Beschleuniger) - in beiden Fällen ein pulverförmiges Zusatzmittel - mittels Förderband-Dosiergerätes vermischt.

Bei der Düse wird die neue Mischung nur mit 200 kg Wasser, die alte Mischung mit 200 kg Wasser und 40 kg Microsilica-Slurry benetzt.

In beiden Fällen sind die Frühfestigkeitsentwicklung, der Rückprall und die Festbetoneigenschaften des gespritzten Betons gleich. Die Vorteile der neuen Mischung sind, dass nur ein Zusatzmittel zugesetzt werden muss, dass die Schlauchleitung für den Slurry entfällt und dass keine Gefahr für Ueberdosierung des Beschleunigers besteht. 5

Claims (9)

1. AT 398 756 B Patentansprüche 1. Verfahren zum Spritzen von Beton unter Verwendung von Microsilica, dadurch gekennzeichnet, daß Microsilica als rieselfähiges Pulver eingesetzt wird, welches mit 2 bis 25 Gewichtsprozent einer 5 Flüssigkeit aus der Gruppe Wasser, Glycerin, wäßrige Lösung von Betonzusatzmitteln, Glycerin, Triethanolamin, Methylcellulose Oder Hydroxyethylcellulose vorbehandelt worden ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trockenspritz-Verfahren benutzt wird. io
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbehandelte Microsilica dem Trockengemisch von Zement, Aggregat und Zusatzstoffen zugesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Microsilica eingesetzt wird, welches mit einer wäßrigen Lösung von Erstarrungsbeschieunigern vorbehandelt wurde. 15
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Teile Zement 3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Teile Microsilica und 3 bis 8, vorzugsweise 4 bis 6 Teile Erstarrungsbeschleuniger eingesetzt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Microsilica mit Pottasche trocken vorgemischt und diese Mischung mit einer wäßrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumaluminat überzogen wird.
7. 7. Zusatzstoff für Spritzbetonmischungen, insbesondere solche, die nach dem Trockenspritzverfahren 25 appliziert werden, bestehend aus Microsilica, das mit 2 bis 25 Gewichtsprozent Flüssigkeit aus der Gruppe Wasser, Glycerin, wäßrige Lösungen von Betonzusatzmitteln, Glycerin, Triethanolamin, Methylcellulose oder Hydroxyethylcellulose vorbehandelt worden ist.
8. 8. Zusatzstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Microsilica mit Wasser oder mit einer 30 wäßrigen Lösung von Erstarrungsbeschleunigern behandelt wurde.
9. 9. Zusatzstoff gemäß Anspruch 8, bestehend aus 50 bis 70 Teilen Microsilica, 8 bis 12 Teilen Pottasche und 22 bis 38 Teile Natrium- oder Kaliumaluminat als Trockenbestandteile. 35 40 45 50 6 55