Claims (1)
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Die Erfindung betrifft eine Spritzbetonmischung zur Auskleidung von Schächten, untertägigen Strecken, Tunneln usw.
The invention relates to a shotcrete mix for lining manholes, underground routes, tunnels, etc.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 571 395 ist bereits eine pump- und spritzfähige Betonmischung bekannt, die neben Kies, Sand, Zement, Wasser und gegebenenfalls einer Kunststoffdispersion als Ersatz des üblichen Bewehrungsstahls eine Kunststoffaser enthält. Als Kunststoffdispersion wird eine die Kunststoffasern anlösende Zusatznüssigkeit, beispielsweise eine bitumenhaltige Kunststoffkleber-Emulsion verwendet.
A pumpable and sprayable concrete mixture is already known from German laid-open specification 1 571 395, which, in addition to gravel, sand, cement, water and possibly a plastic dispersion, contains a plastic fiber as a replacement for the usual reinforcing steel. An additional liquid that dissolves the plastic fibers, for example a bituminous plastic adhesive emulsion, is used as the plastic dispersion.
Die bekannte Betonmischung ist jedoch wegen der bleibenden Dehnung der Kunststoffasern bei der Herstellung von statischem Beton nur bis zu begrenzten erforderlichen Festigkeitswerten anwendbar, was insbesondere bei der Auskleidung von Schächten, untertägigen Strecken und Tunneln wegen der Setzbewegungen des Gebirges und der daher nicht mit Sicherheit vorausberechenbaren Belastungen von Nachteil sein und den Einsatz der bekannten Betonmischung als unzweckmässig erscheinen lassen kann. Durch den Zusatz der Kunststoffkleber-Emulsion besteht ferner die Gefahr, dass der Zement nichtxyollständig aufgeschlossen und dadurch die Biegezugfestigkeit des Betons verringert wird.
However, due to the permanent elongation of the synthetic fibers in the production of static concrete, the known concrete mix can only be used up to the limited required strength values, which is particularly important when lining manholes, underground stretches and tunnels because of the settling movements of the rock and the loads that cannot be reliably calculated in advance be disadvantageous and make the use of the known concrete mix appear inexpedient. With the addition of the plastic adhesive emulsion there is also the risk that the cement is not completely decomposed and that the flexural strength of the concrete is reduced as a result.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spritzbetonmischung anzugeben, die gegenüber der bekannten erhöhte Festigkeitswerte aufweist und insbesondere als statischer Beton zur Auskleidung von Schächten, untertägigen Strecken und Tunneln geeignet ist.
The invention is therefore based on the object of specifying a shotcrete mix which, compared to the known, has increased strength values and is particularly suitable as static concrete for lining manholes, underground routes and tunnels.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Spritzbetonmischung Kies und Sand, Zement und Stahlfasern enthält. Mit Vorteil enthält sie auch eine Kunststoffdispersion.
This object is achieved according to the invention in that the shotcrete mixture contains gravel and sand, cement and steel fibers. It advantageously also contains a plastic dispersion.
Diese Spritzbetonmischung, die entgegen allen Erwlrtun- gen auch mit den vorhandenen Nassbeton-Spritunaschinen verspritzt werden kann, ergibt einen statischen Beton, der sich zur Herstellung beliebiger statischer Bauelemente, insbesondere jedoch wegen seiner Nachgiebigkeit zur Herstellung von Schächten, untertägigen Strecken, Tunneln usw. eignet.
This sprayed concrete mixture, which contrary to all expectations can also be sprayed with the existing wet concrete spraying machines, results in a static concrete which is suitable for the production of any static construction elements, but especially because of its flexibility for the production of manholes, underground routes, tunnels, etc. .
Die erfindungsgemässe Spritzbetonmischung ist ferner beispielsweise geeignet für Strassen- und konstruktiven Ingenieurbau und für den Ausbau der Sohle im Bergbau. Die Stahlfaser kann als reines Ausbauelement, zusammen mit Zement und Kunststoffdispersion als Bindemittel oder Verbundmaterial den Stahlträger für die verschiedensten Anwendungsbereiche ersetzen, wenn nicht sogar bessere Werte bringen, da hier das Verpacken und Verdichten entfällt und insbesondere der Verbund mit dem Gebirge nicht besser sein kann. Mit dem durch die Aushärtung der Spritzbetonmischung erhaltenen Stahlfaserbeton kann man im Bergbau grössere Querschnitte auffahren. In Verbindung mit Harzen, die unter Tage sicher sind, ist die erfindungsgemässe Spritzbetonmischung dem Stahlausbau überlegen.
The shotcrete mixture according to the invention is also suitable, for example, for road construction and structural engineering and for the expansion of the bottom in mining. The steel fiber, as a pure construction element, together with cement and plastic dispersion as a binding agent or composite material, can replace the steel girder for a wide variety of applications, if not even bring better values, since there is no packaging and compacting and in particular the bond with the rock cannot be better. The steel fiber concrete obtained from the hardening of the shotcrete mixture can be used to drive larger cross-sections in mining. In connection with resins, which are safe underground, the shotcrete mixture according to the invention is superior to steel construction.
Der Stahlfaseranteil der Betonmischung kann zwischen 10 und 85% des Zementgewichts und vorzugsweise 60 bis 80% des Gewichtes der Gesamtmischung betragen. Der Durchmesser der einzelnen Stahlfasern beträgt zweckmässigerweise etwa 0,2 bis 1,2 mm, ihre Länge etwa 10 bis 30 mm.
The steel fiber content of the concrete mixture can be between 10 and 85% of the cement weight and preferably 60 to 80% of the weight of the total mixture. The diameter of the individual steel fibers is expediently about 0.2 to 1.2 mm, their length about 10 to 30 mm.
Die Stahlfasern bestehen vorzugsweise aus Siemens-Martinoder Thomas-Stahl mit einer Zugfestigkeit von 9 500 bis 11 000 kp/cm2 und einer zulässigen Dehnung von 2 bis 5%.
The steel fibers preferably consist of Siemens-Martin or Thomas steel with a tensile strength of 9,500 to 11,000 kgf / cm2 and a permissible elongation of 2 to 5%.
Die Stahlfasern sind vorzugsweise hartgezogen-geglüth, hartgezogen-angelassen oder verzinkt-gezogen.
The steel fibers are preferably hard-drawn-annealed, hard-drawn-tempered or galvanized-drawn.
Die Körnungen des Zuschlagsandes und -kieses können einen Wert von 0 bis 30 und vorzugsweise 0,6 bis 0,8 mm haben.
The grain sizes of the aggregate sand and gravel can have a value of 0 to 30 and preferably 0.6 to 0.8 mm.
Eine bevorzugte Spritzbetonmischung enthält 10 Gew.-% Stahlfasern, 11 Gew.-% Zement, 75 Gew.-% Kies und Sand und 4 Gew.-% Wasser mit Kunststoffdispersion. Die Kunststoffdispersion wird dem Anmachwasser etwa im Verhältnis 1 Teil Dispersion: 10 Teilen Wasser zugefügt. Die Eigenfeuchte des Sand- und Kieszuschlags muss bei der oben genannten Gesamtwassermenge berücksichtigt werden.
A preferred shotcrete mixture contains 10% by weight of steel fibers, 11% by weight of cement, 75% by weight of gravel and sand and 4% by weight of water with a plastic dispersion. The plastic dispersion is added to the mixing water in a ratio of 1 part dispersion: 10 parts water. The moisture content of the sand and gravel aggregate must be taken into account in the total amount of water mentioned above.
Eine zum Ausbau im Bergbau bevorzugte Spritzbetonmischung enthält, bezogen auf die Ausgangsmischung, 80% Stahlfasern, 10% Zement, 5% Quarzkies und -sand und 5% Dispersion mit Wasser. Diese Mischung erreicht 7 Stunden nach dem Verspritzen eine Druckfestigkeit von 380 kp/cm2.
A shotcrete mixture preferred for construction in mining contains 80% steel fibers, 10% cement, 5% quartz gravel and sand and 5% dispersion with water, based on the initial mixture. This mixture reaches a compressive strength of 380 kp / cm2 7 hours after spraying.
Eine bevorzugte Kunststoffdispersion, von welcher der Spritzbetonmischung vorzugsweise etwa 2 bis 5% vom Zementgewicht zugegeben werden, besteht aus folgenden Bestandteilen:
20 - 40 Gew.-Teile Polyvinylpropionat (Propiofan 200D) 0,1 - 5 Gew.-Teile Terpentinöl (Balsamöl) 0,1 - 5 Gew.-Teile Xylol (Dimethylbenzol) 0,1 - 5 Gew.-Teile Fettsäureester 0,1 - 5 Gew.-Teile Paraffinöl
10 - 40 Gew.-Teile chlorfreie Bitumenemulsion
Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn die Kunststoffdispersion aus folgenden Bestandteilen besteht:
30 Gew.-Teile Polyvinylpropionat (Propiofan 200D) 0,75 Gew.-Teile Terpentinöl (Balsamöl) 0,75 Gew.-Teile Xylol (Dimethylbenzol) 0,65 Gew.-Teile Fettsäureester 0,30 Gew.-Teile Paraffinöl 18,5 Ges. teile chlorfreie Bitumenemulsion.
A preferred plastic dispersion, of which about 2 to 5% of the cement weight is preferably added to the shotcrete mixture, consists of the following components:
20 - 40 parts by weight of polyvinyl propionate (Propiofan 200D) 0.1 - 5 parts by weight of turpentine oil (balsam oil) 0.1 - 5 parts by weight of xylene (dimethylbenzene) 0.1 - 5 parts by weight of fatty acid ester 0, 1-5 parts by weight of paraffin oil
10 - 40 parts by weight of chlorine-free bitumen emulsion
Particularly favorable results are achieved when the plastic dispersion consists of the following components:
30 parts by weight of polyvinyl propionate (Propiofan 200D) 0.75 parts by weight of turpentine oil (balsam oil) 0.75 parts by weight of xylene (dimethylbenzene) 0.65 parts by weight of fatty acid ester 0.30 parts by weight of paraffin oil 18, 5 total parts chlorine-free bitumen emulsion.
Die Kunststoffdispersion kann auch zusätzlich, vorzugsweise etwa 60 Gew.-Teile, nicht härtbares, wasserlösliches, an sich bekanntes Melaminharz enthalten. Dem Melaminharz kann zusätzlich noch Wasserglas und/oder ein Netzmittel zugesetzt werden.
The plastic dispersion can additionally contain, preferably about 60 parts by weight, non-curable, water-soluble melamine resin known per se. Water glass and / or a wetting agent can also be added to the melamine resin.
Bei Verwendung der genannten Dispersion wird ein besonders guter Haftverbund zwischen Fasern und Beton garantiert, da ein Klebeeffekt eintritt. Dies ist sogar dann der Fall, wenn die Stahlfasern im Anlieferungszustand eine glatte metallische Oberfläche aufweisen oder mit einer glatten Oxidschicht überzogen sind. Der Zusatz bewirkt die vollständige Aufschliessung des Zements, das Schwinden wird um 80% verringert und die Biegezugfestigkeit des Betons wird erhöht.
When using the aforementioned dispersion, a particularly good adhesive bond between fibers and concrete is guaranteed, since an adhesive effect occurs. This is even the case if the steel fibers have a smooth metallic surface in the delivery condition or are coated with a smooth oxide layer. The addition causes the cement to break down completely, shrinkage is reduced by 80% and the flexural strength of the concrete is increased.
So ergab sich beispielsweise bei einer erdfeuchten Mischung mit einem Wasserzementfaktor von 0,4 bis 0,42 bei einem Beton ohne Dispersion und ohne Fasern eine Biegezugfestigkeit von 35 bis 40 kg/cm2, bei einem Beton mit Dispersion jedoch ohne Fasern eine Biegezugfestigkeit von 40 bis 80 kg/cm2 und bei einem Beton mit der genannten Dispersion und mit Fasern eine Biegezugfestigkeit von 80 bis 160 und bis zu 200 kg/cm2.
For example, with an earth-moist mixture with a water-cement factor of 0.4 to 0.42, a concrete without dispersion and without fibers had a flexural strength of 35 to 40 kg / cm2, for a concrete with dispersion but without fibers a flexural strength of 40 to 80 kg / cm2 and in the case of a concrete with the dispersion mentioned and with fibers, a flexural strength of 80 to 160 and up to 200 kg / cm2.
Die Verwendung des Dispersionszuschlages hat auch den Vorteil, dass die Betonmischung in der Spritzmaschine gut gleitet und daher deren Verschleiss erheblich herabsetzt.
The use of the dispersion aggregate also has the advantage that the concrete mix slides well in the spraying machine and therefore significantly reduces its wear and tear.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemässen Spritzbetonmischung nun auch bei Verwendung von Kunststoffasern anstelle der Stahlfasern ein guter Haftverbund zwischen Beton und Fasern eintritt.
Surprisingly, it has been shown that with the shotcrete mixture according to the invention, a good adhesive bond occurs between the concrete and the fibers even when using synthetic fibers instead of steel fibers.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Spritzbetonmischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kies und Sand, Zement und Stahlfasern enthält.
Shotcrete mix, characterized in that it contains gravel and sand, cement and steel fibers.
UNTERANSPRÜCHE
1. Spritzbetonmischung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlfaseranteil 10 bis 85% des Ze mentgewichtes beträgt.
SUBCLAIMS
1. Shotcrete mix according to claim, characterized in that the steel fiber content is 10 to 85% of the cement weight.
2. Spritzbetonmischung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlfaseranteil 60 bis 80% des Ge- samtgewichtes der Spritzbetonmischung beträgt.
2. Shotcrete mix according to claim, characterized in that the steel fiber content is 60 to 80% of the total weight of the shotcrete mix.
3. Spritzbetonmischung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der einzelnen Stahlfaser etwa 0,2 bis 1,2 mm und ihre Länge etwa 10 bis 30 mm beträgt.
3. Shotcrete mix according to claim, characterized in that the diameter of the individual steel fibers is approximately 0.2 to 1.2 mm and their length is approximately 10 to 30 mm.
4. Spritzbetonmischung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlfasern aus Siemens- Martin- oder Thomas-Stahl bestehen.
4. Shotcrete mixture according to claim or dependent claim 3, characterized in that the steel fibers consist of Siemens-Martin or Thomas steel.
5. Spritzbetonmischung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kunststoffdispersion enthält.
5. shotcrete mix according to claim, characterized in that it contains a plastic dispersion.
6. Spritzbetonmischung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffdispersion aus folgenden Bestandteilen besteht:
20 - 40 Gew.-Teile Polyvinylpropionat 0,1 - 5 Gew.-Teile Terpentinöl 0,1 - 5 Gew.-Teile Xylol 0,1 - 5 Gew.-Teile Fettsäureester 0,1 - 5 Gew.-Teile Paraffinöl
10 - 40 Gew.-Teile chlorfreie Bitumenemulsion.
6. Shotcrete mix according to dependent claim 5, characterized in that the plastic dispersion consists of the following components:
20-40 parts by weight polyvinyl propionate 0.1-5 parts by weight turpentine oil 0.1-5 parts by weight xylene 0.1-5 parts by weight fatty acid ester 0.1-5 parts by weight paraffin oil
10 - 40 parts by weight of chlorine-free bitumen emulsion.
7. Spritzbetonmischung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffdispersion aus folgenden Bestandteilen besteht:
30 Gew.-Teile Polyvinylpropionat Q75 Gew.-Teile Terpentinöl Q75 Gew.-Teile Xylol 0,65 Gew.-Teile Fettsäureester 0,30 Gew.-Teile Paraffinöl 18,5 Gew.-Teile chlorfreie Bitumenemulsion.
7. Shotcrete mixture according to dependent claim 6, characterized in that the plastic dispersion consists of the following components:
30 parts by weight polyvinyl propionate Q75 parts by weight turpentine oil Q75 parts by weight xylene 0.65 parts by weight fatty acid esters 0.30 parts by weight paraffin oil 18.5 parts by weight chlorine-free bitumen emulsion.
8. Spritzbetonmischung nach einem der Unteransprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffdispersion zusätzlich nicht härtbares, wasserlösliches Melaminharz enthält.
8. Shotcrete mixture according to one of the dependent claims 6 or 7, characterized in that the plastic dispersion additionally contains non-curable, water-soluble melamine resin.
9. Spritzbetonmischung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffdispersion etwa 60 Gew. -Teile Melaminharz enthält.
9. Shotcrete mixture according to dependent claim 8, characterized in that the plastic dispersion contains about 60 parts by weight of melamine resin.
10. Spritzbetonmischung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Kunststoffdispersion etwa 2 bis 5% des Zementgewichtes beträgt.
10. Shotcrete mixture according to dependent claim 5, characterized in that the proportion of the plastic dispersion is about 2 to 5% of the cement weight.