DD264420A1

DD264420A1 - Stahlfaserspritzbetongemisch

Info

Publication number: DD264420A1
Application number: DD30796087A
Authority: DD
Inventors: Joachim Dake; Peter Rudolf; Wolfgang Rattay; Rolf Blumert; Juergen Stubbe; Guenter Staeter; Werner Koch
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1987-10-15
Publication date: 1989-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stahlfaserspritzbetongemisch zur Ausfuehrung von Arbeiten des Auskleidens von Bauwerken, wie Schaechte, Tunnel und Kavernen sowie zum Instandsetzen von Ingenieurbauwerken sowohl im Trocken- als auch im Nassspritzverfahren. Mit dem Stahlfaserspritzbetongemisch soll die Festigkeit der Auskleidungen und Flaechen verbessert werden; es soll mit herkoemmlichen Maschinen und Geraeten aufgetragen werden, ohne Igelbildung der Stahlfaser. Erfindungsgemaess wird das Stahlfaserspritzbetongemisch aus den bekannten Zuschlagstoffen mit den Anteilen von 350-420 kg Zement PZ 4/25, 1 350-1 610 kg BKS 0,4, 277-281 kg BK 4/8, 180-210 kg Wasser und 80-150 kg gespante Stahlfasern mit den Merkmalen einer Laenge von 1,5-2,5mal dem Groesstkorndurchmesser der Zuschlagstoffe, einer mittleren Dicke von 0,4-0,7 mm hergestellt; bezogen auf 1 m3 Volumen. Der Anteil der Stahlfasern im Stahlfaserspritzbetongemisch betraegt 0,9-5,0 Vol.-%.

Description

Charakteristik der bekannten Lösungen

Es sind Betongemische bekannt, die neben den üblichen Zuschlagstoffen auch noch Kunststoffdispersionen und/oder Kunststoff- oder Stahldrahtfasern enthalten (DE-OS 1571395; OE-OS 2221373; DE-PS 336479; DE-OS 28533/8).

Die Betongemische mit Kunststoffasern sind für das vorgenannte Anwendungsgebiet nur begrenzt geeignet, da sie wejen des relativ geringen Ε-Moduls nur eine geringe Verstärkungswirkung haben. P?sonders beim Auskleiden von Schac' ten und Tunneln ist jedoch eine große Festigkeit und Unempfindlichkeit bei Setzungen «Jes anstehenden Gebirges erfon bruch.

Betongemische mit Stahldrahtfasern entsprechen zwar weitgehend diesem Erfordernis, sie haben jedoch den f achteil, daß der Haftverbund zwischen dem blanken Stahldraht und der Zementmatrix gering ist und deshalb relativ lange Stahldrahtfasern erforderlich sind.

Stahldrahtfasern haben ferner den Nachteil, daß sie sowohl bei ihrer Lagerung als auch im Mischprozeß mit der Betonmasse eine starke Igelbildung hervorrufen, die sich auch sehr nachteilig auf die Festigkeit auswirkt. Um diese Faserart einmischen zu können, müssen auch besondere Faservereinzelungsmaßnahmen durchgefühlt werden, die wiederum die Leistungsfähigkeit des Mischprozesses stark herabsetzen. Ferner ist zu verzeichnen, daß bei Einsatz von Stahldrahtfasern mit ihrer zunehmenden Lange sich der Rückprall entscheidend erhöht.

Es ist des weiteren bekennt, den Haftverbund von Stahldrahtfa^ern durch ihre Profilierung zu verbessern oder sie auch mit einem Überzug zu versehen. Aber auch hier wurde besonders bei einem höheren Faseranteil eine Neigung zur Verriegelung festgestellt.

Auch aus Blech geschnittene glatte oder gewellte Blechstreifen sind bekannt (DE-OS 2824777) sowie die Zugabe von Kunststoffdispersionen zu den Spänen (DE-OS 2221373). Alle Späne aus Stahldraht oder Stahlblech sind relativ teuer, da sie sowohl aus hochwertigen Stahlsorten bestehen als auch durch die Zieh- und Walzprozesse große Energiemengen und viele Arbeitsabläufe vergegenständlicht sind.

Bei Extraktionsfasern ist eine gleichartige Festigkeit der aus der Stahlschmelze gewonnenen Stahlfasern nicht zu erreichen, wodurch keine definierbare Festigkeit eines solchen Botons erreicht werden kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorbeschriebenen sachlichen und ökonomischen Mangel zu vermeiden und eine Erleichterung und Verbesserung der Herstellung von Stahlfaserspritzbeton und seiner Verwendung zu en -ichen sowie ein Gemisch zu finden, welches mit einfachen und herkömmlichen Misch-, Förder- und Spritzgeräten und -technologien unter Verwendung einer ökonomisch einsetzbaren Stahlfaser zu verarbeiten ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der Basis von üblichen Zuschlagstoffen von Spritzbetongemischen, wie Splitt, Kies, Sand, Zement, Wasser und eventuell von bekannten Zusätzen für die Schnellerhärtung, unter weiterer Zugabe von Stahlfasem ein Stahlfaserspritzbetongemisch anzugeben, welches mit einfachen und herkömmlichen Misch-, Förder- und Spritzgeräten und -technologien hergestellt und verarbeitet werden kann und sich keine Igelbildung ^!n allen technologischen Prozessen und kein hoher Faserrückprall entsteht sowie auch keine zusätzlichen Geräte für Faservereinzelung benötigt werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ausgehend von dem Einsatzzweck und der zu nrwartenden Belastung, ein Stahlfaserspritzbetongemisch unter Verwendung gespanter Stahlfasern in etwa folgender Zusammensetzung, bezogen auf 1m³, eingesetzt wird:

350-42OkQ Zement PZ

1350-1610kg Betonkiossand % oder Sand "h und ²U 270-280 kg Betonkies Ve 70-160 kg Stahlfasern 180-210kg Wasser.

Die gespannten Stahlfasern haben eine Länge des ι ' -3,5fachen Wertes des Größtkorndurchmessers der Zuschlagstoffe, da

kürzere Fasern einen geringeren Rückprall bewirken und das Entstehen von gewissen Hohlräumen infolge Überbrückung durchdie Fasern stark eingeschränkt wird. Die mittlere Dicke der Fasern beträgt 0,4-0,7 mm und das Verhältnis Breite zu mittlerer Dickeder Stahlfasern 3...7. Der Anteil der Stahlfasern im Gemisch beträgt 0,9... 5 Vol. -%, vorzuguweise 0,9... 3 Vol.-%.

Bei der Stoffberechnung des Gemisches ist der Anteil der erfindungsgemäßen Stahlfasern mit in Ansatz zu bringen, die Stahlfasern sind wie ein Splittanteil zu betrachten.

r^:e Siehlinie der Zuschlagstoffe liegt, abweichend von den üblichen Regeln, um B bzw. zwischen B und C der Regelsieblinien, der

Feinkornanteil (Korngröße 0 bis 2 mm) muß gemäß Sieblinie ß vorhanden sein, da der Anteil an Feinmörtel eine wesentliche Bedingung für die Umhüllung der Stahlfasern und die Festigkeit und Dichtigkeit des Betons ist. Außerdem wird damit der Zementanteil auf das notwendige f\ aß reduziert und damit die Schwindneigung im Erhärtungsprozeß verringert. Die Faserzugabe bewirkt neber, ein^r Erhöhung der Frühfestigkeiten und Festigkeiten auch eine bessere innere Verzahnung des Baustoffes bereits beim Spritzen, so daß in der Regel von Er3tarrungsbeschleunigern Abstand genommen werden kann. Ausfuhrungsbuisplel Die Erfindung wird an nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher orläutert. Es wurden Gemische mit unterschiedlichsten Sieblinien und Faseranteilen hergestellt, wovon als Beispiel nachfolgende Rezepturen der Ausgangsmischung genannt sein sollen:

Gemisch 1:

420kg/m³ Zement PZ 4/45 1373kg/m³ Betonkiessand 0/4rnm 281 kg/m³ Betonkies 4/8 mm 2i0kg/m³ Wasser 80 kg/m³ gespante Stahlfaser, 30 mm lang

Gemisch 2:

420 kg/m³ Zement PZ 4/45 1654 kg/m³ Betonkiessand 0/8 mm 210kfl/m³ Wasser 117kg/m³ gespante Stahlfaser, 26mm lang

Gemisch 3:

400 kg/m³ Zement PZ 7/35 1317 kg/m³ Betonkiessand 0/8 329 kg/m³ Betonsand 0/2 200 kg/m³ Wasser 152kg/m³ gespante Stahlfaser, 28mm lang

Die Dosierung und das Mischen erfolgte in herkömmlicher Weise nach den bekannten Betontechnologien. Die Fasern wurden dem Mischerinhalt entsprechend portioniert in den Aufgabeaufzug bzw. auf das Zuführungsband geschüttelt und mit den übrigen Zuschlagstoffen dem Mischer zugeführt. Der Vorteil des Gemisches besteht dar n, daß es in einem herkömmlichen Freifall- oder Zwar gsmischer gemischt werden kann, im Transport und Beschickungswagen sich ohne Igelbildung der Stahlfasern wie ein normales Betongemisch transportleren läßt und ebenso in den Spritzmaschinen, Förderrohren und -schläuchen zu keinen Verstopfungen führt. Aus Messungen ergab sich, daß das erhärtete Stahlfaserspritzbetongemisch, abhängig vom Fas irgehalt in der Mischung, sowohl einen erheblichen Zuwachs an Druckfestigkeit als auch einen erheblichen Zuwachs an Scher-, Spaltzug- bzw. Biegezugfestigkeit gegenüber dem Spritzbetongemisch ohne Stahlfasern aufweist, was in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt ist.

Tabelle 1: Durchschnittliche Festigkeitswerte aus den angegebenen Beispielen

Beispiel	Druck'/Spaltzug'/Biegezugfestigkeit /N/mm²	6,43 t) 6,37²¹
1 2 3	45,2 3,47 49,06 5,09
¹¹ Biegezugf astigkeit nicht ermittelt ²¹ am gespri zten Biegebalkon

Claims

Stahlfaserspritzbetongemisch, zum Auskleiden von Bauwerken sowie zur Instandsetzung von Ingenieurbauwerken, auf der Basis üblicher Spritzbetongemische mit den Zuschlagstoffen Splitt, Kies, Sand, Zement und Wasser sowie mit oder ohne weitere Zusatzstoffe zur schnelleren Betonerhärtung, dadurch gekennzeichnet, daß es einen so hohen Anteil an Feinmörtel enthält, daß die Sieblinie der Zuschlagstoffe mit 0 bis 2 mm Korndurchmesser der Sieblinie B der Regelsieblinie entspricht und das Stahlfaserspritzbetongemisch um oder kurz über die Sieblinie B liegt und daß es des weiteren gespante Stahlfasern aus einem Massenbaustahl mit einem Anteil von 0,9 bis 5,0VoI.-% enthält, die eine Länge des 1,5 bis 3,5fachen des Größtkorndurchmessers der Zuschlagstoffe, eine mittlere Dicke von 0,4 bis 0,7mm bei einem Verhältnis der Breite zur mittleren Dicke gleich 3 bis 7 haben.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Stahlfaserspritzbetongemisch zur Anwendung beim Auskleiden von Bauwerken wie Schächten, Tunnel, Kavernen sowie zum Instandsetzen von Ingenieurbauwerken des Industrie-, Verkehrs- und Wasserbaues oder des Ingenieurtiefbaues, sowohl im Trocken- als auch im Naßspritzverfahren. Des weiteren ist das Stahlfaserspritzbetongemisch zum Stabilisieren von Böschungen anwendbar.