DE102012023701A1

DE102012023701A1 - Shotcrete dry mix and shotcrete and process for their preparation

Info

Publication number: DE102012023701A1
Application number: DE201210023701
Authority: DE
Inventors: Marco Gumpert; Thomas Enkelmann; Reinhard Kalnbach
Original assignee: MAXIT BAUSTOFFWERKE GmbH
Current assignee: MAXIT BAUSTOFFWERKE GmbH
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-07-04
Also published as: DE202011109593U1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Ausgangsmischung zur Herstellung eines Spritzbetons sowie einen Spritzbeton sowie zugehörige Herstellungsverfahren bereitzustellen, wobei zum einen der Spritzbeton eine exakte und gleichmäßig verteilte Menge an Luftporen und somit eine verbesserte Frost- und Taumittelbeständigkeit aufweist und wobei zum anderen die Ausgangsmischung im Trockenspritzverfahren sowie besonders einfach verarbeitbar und kostengünstig herstellbar ist. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spritzbeton-Trockenmischung, aufweisend ein Bindemittel auf Zementbasis sowie eine Gesteinskörnung, wobei die Spritzbeton-Trockenmischung Luftporen bildende Mittel aufweist, die Luftporen bildenden Mittel im Trockenmischverfahren zugebbar sind und wobei es sich bei den Luftporen bildenden Mitteln um Mikrohohlkugeln handelt.The invention is based on the object to provide a starting mixture for the production of a shotcrete and a shotcrete and associated production processes, wherein on the one hand the shotcrete has an exact and evenly distributed amount of air voids and thus improved frost and Taumittelbeständigkeit and wherein on the other hand, the starting mixture in the dry spraying process and is particularly easy to process and inexpensive to produce. The object is achieved by a sprayed concrete dry mix, comprising a cement-based binder and an aggregate, wherein the shotcrete dry mixture comprises air-pore-forming agent, the air-entraining agents are zugebbar in the dry mixing process and wherein the air-entraining agents are hollow microspheres.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzbeton-Trockenmischung zur Herstellung eines Spritzbetons mit verbesserter Frost- und Taumittelbeständigkeit und ein zugehöriges Herstellungsverfahren.The invention relates to a shotcrete dry mix for producing a shotcrete with improved frost and Taumittelbeständigkeit and an associated manufacturing method.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Spritzbeton insbesondere zur Ausbesserung von Betonbauteilen oder zur Felskonsolidierung zu verwenden.From the prior art it is known to use shotcrete in particular for the repair of concrete components or for rock consolidation.

Bei einem solchen Spritzbeton handelt es sich in erster Linie um einen Beton aus einem zementhaltigen Bindemittel, auch als Zementleim bezeichnet, und einer Gesteinskörnung, welcher mittels einer Rohr- oder Schlauchleitung zu seinem jeweiligen Einbauort gefördert wird.In such a shotcrete is primarily a concrete of a cementitious binder, also referred to as cement paste, and an aggregate, which is conveyed by means of a pipe or hose to its respective installation.

Am Einbauort angekommen, wird der Beton mittels einer Spritzvorrichtung unter Hinzufügung einer definierten Menge Wassers in der Düse an der gewünschten Position aufgetragen, wobei sich der Beton durch die Aufprallwirkung verdichtet und anschließend abbindet.Arrived at the installation site, the concrete is applied by means of a spray device with the addition of a defined amount of water in the nozzle at the desired position, wherein the concrete is compacted by the impact effect and then sets.

Das Verarbeiten und Aufbringen des Spritzbetons am Einbauort erfolgt bekanntermaßen entweder im Trockenspritzverfahren oder im Nassspritzverfahren.The processing and application of the shotcrete at the installation is known to take place either by dry spraying or by wet spraying.

Im Trockenspritzverfahren wird die Ausgangsmischung bis zum Verspritzen mittels der Spritzvorrichtung im trockenen Zustand geführt; die Zugabe des Wassers zum Erreichen eines verwendungsfertigen Spritzbetons erfolgt direkt in der Düse der Spritzvorrichtung. Bei dem Nassspritzverfahren erfolgt die Wasserzugabe schon vor dem eigentlichen Verspritzen, sodass der Spritzbeton bereits in verwendungsfertiger Bereitung in die Spritzvorrichtung gelangt. Als Nachteil kann hierbei der Spritzbeton lediglich über kurze Transportwege zum Einbauort bewegt werden, da ein hoher Förderwiderstand vorliegt und es aufgrund der Wasserbeigabe unter Umständen zu einem vorzeitigen Abbinden des Spritzbetons kommen kann.In the dry spraying process, the starting mixture is fed to the spraying by means of the spray device in the dry state; the addition of the water to reach a ready-to-use shotcrete is done directly in the nozzle of the sprayer. In the wet spraying process, the addition of water takes place even before the actual spraying, so that the shotcrete reaches the spraying device already ready for use. As a disadvantage, in this case the shotcrete can only be moved over short transport routes to the installation site, since there is a high flow resistance and it may come to a premature setting of the shotcrete due to the addition of water.

Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen Spritzbeton mit Zusatzmitteln zu versehen, um beispielsweise dessen Abbindeverhalten zu beeinflussen.Furthermore, it is known from the prior art to provide a shotcrete with additives, for example, to influence its setting behavior.

Derartige Zusatzmittel werden dem Spritzbeton aber auch zugegeben, um dessen Langzeitbeständigkeit und insbesondere dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber Frost- und Taumitteleinwirkungen zu verbessern.However, such additives are added to the shotcrete in order to improve its long-term stability and in particular its resistance to frost and Taumitteleinwirkungen.

Um diese Eigenschaft zu verbessern ist es beispielsweise bekannt, in den Spritzbeton Luftporen einzubringen, wobei die Luftporen Ausweichräume für eindringendes und gefrierendes Wasser darstellen und somit der Riss- und Schadstellenbildung in dem Spritzbeton vorbeugen.In order to improve this property, it is known, for example, to introduce air pores into the shotcrete, wherein the air pores constitute evasive spaces for penetrating and freezing water and thus prevent the formation of cracks and defects in the shotcrete.

Es ist aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt, die gewünschte Anzahl Luftporen in dem Spritzbeton durch sogenannte Luftporenbildner bereitzustellen.It is known in principle from the prior art to provide the desired number of air pores in the shotcrete by so-called air entraining agents.

Als Luftporenbildner gelangen in diesem Zusammenhang zumeist chemische Substanzen zur Anwendung, welche der Spritzbetonmasse, insbesondere dem Zementleim, vor dem Auftrag zugegeben werden und welche die erforderliche Anzahl Luftporen durch eine chemische Reaktion innerhalb der Spritzbetonmasse erzeugen.As air entraining agents, in this context mostly chemical substances are used, which are added to the shotcrete composition, in particular the cement paste, before the application and which produce the required number of air pores by a chemical reaction within the shotcrete mass.

Die Nachteile einer derartigen chemischen Bereitstellung der Luftporen liegen zum einen darin, dass eine gleichmäßige Verteilung der Luftporen nicht immer gewährleistet ist.The disadvantages of such a chemical provision of the air pores are, on the one hand, that a uniform distribution of the air pores is not always guaranteed.

Zum anderen werden die Luftporen durch die mechanische Wirkung des Aufpralls infolge des Anspritzens zum größten Teil zerstört.On the other hand, the air pores are largely destroyed by the mechanical effect of the impact due to the injection molding.

Die geforderte Menge an Luftporen in dem Spritzbeton kann daher nicht zuverlässig gewährleistet werden.The required amount of air pores in the shotcrete can therefore not be reliably guaranteed.

Des Weiteren ist die chemische Erzeugung der Luftporen nur bei Anwendung des Nassspritzverfahrens möglich, da die chemischen Substanzen über einen längeren Zeitraum in dem verwendungsfertigen Spritzbeton wirken müssen, um die gewünschte Menge an Luftporen zu erzeugen.Furthermore, the chemical generation of the air pores is possible only when using the wet-spraying method, since the chemical substances have to act in the ready-to-use shotcrete for a longer period of time in order to produce the desired amount of air pores.

Bei Anwendung des Trockenspritzverfahrens können diese Luftporen während der kurzen Zeit, auf wem Weg von der Spritzeinrichtung zur Wand, nicht entstehen. When using the dry spray method, these air pores can not arise during the short time on which way from the sprayer to the wall.

Darüber hinaus ist es aus dem Stand der Technik auch bekannt, die Luftporen in dem Spritzbeton durch sogenannte Mikrohohlkugeln zu bilden.Moreover, it is also known from the prior art to form the air pores in the shotcrete by so-called hollow microspheres.

Es handelt sich hierbei um Kunststoffmikrohohlkugeln, auch bezeichnet als organische Mikrohohlkugeln. Um derartige organische Mikrohohlkugeln dem Spritzbeton beigeben zu können, müssen diese in einer Dispersion gelöst bereitgestellt werden, um ein Vermischen der Mikrohohlkugeln mit dem Spritzbeton zu ermöglichen.These are plastic microbubbles, also referred to as organic hollow microspheres. In order to be able to add such organic hollow microspheres to the shotcrete, they must be provided dissolved in a dispersion in order to allow mixing of the hollow microspheres with the shotcrete.

Um eine Verklumpung bei der Zugabe der Dispersion mit den Mikrohohlkugeln zu der trockenen Bindemittel-Gesteinskörnungs-Mischung zu vermeiden, muss diese vorher angefeuchtet werden.To avoid clumping when adding the dispersion with the hollow microspheres to the dry binder-aggregate mixture, it must first be moistened.

Insbesondere das vorzeitige Anfeuchten der Bindemittel-Gesteinskörnungs-Mischung vor der Zugabe der Mikrohohlkugeln stellt sich als nachteilig dar, da es hierbei einerseits zu einem vorzeitigen Einsetzen des Abbindevorgangs des Spritzbetons mit nachteiliger Auswirkung auf dessen Endfestigkeit und andererseits zu Problemen bei dem Verspritzen des Spritzbetons kommen kann.In particular, the premature moistening of the binder-aggregate mixture prior to the addition of hollow microspheres turns out to be disadvantageous, since it can lead to premature onset of setting the shotcrete with adverse effect on the final strength and on the other hand problems in spraying the sprayed concrete ,

Aufgrund des Feuchtigkeitsgehalts der Dispersion mit den Mikrohohlkugeln kann diese Art der Zugabe lediglich für das Nassspritzverfahren angewendet werden. Das Trockenspritzverfahren ist hierbei aus Gründen der erforderlichen Vorbefeuchtung der Bindemittel-Gesteinskörnungs-Mischung nicht anwendbar.Due to the moisture content of the dispersion with the hollow microspheres, this type of addition can only be used for the wet spraying process. The dry spraying process is not applicable for reasons of the required pre-moistening of the binder-aggregate mixture.

Die bekannten organischen Mikrohohlkugeln werden am jeweiligen Einbauort des Spritzbetons, sowie regelmäßig manuell zugegeben.The known organic hollow microspheres are added manually at the respective installation site of the shotcrete, as well as regularly.

Dies ist einerseits mit einem erhöhten Verarbeitungs- und Personalaufwand und andererseits mit einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Dosierungs- und Vermischungsfehlern verbunden. In jedem Fall entstehen durch die Zugabe der Mikrohohlkugeln am Einsatzort erhebliche Zusatzkosten.On the one hand this is associated with an increased processing and personnel expenditure and on the other hand with an increased susceptibility to dosing and mixing errors. In any case, by adding the hollow microspheres at the site considerable additional costs.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Ausgangsmischung zur Herstellung eines Spritzbetons, einen Spritzbeton sowie ein Verfahren zur Herstellung der Ausgangsmischung sowie ein Verfahren zur Herstellung des Spritzbetons bereitzustellen, wobei der Spritzbeton zum einen eine exakte und gleichmäßig verteilte Menge an Luftporen und somit eine verbesserte Frost- und Taumittelbeständigkeit aufweist und wobei zum anderen die Ausgangsmischung im Trockenspritzverfahren, sowie besonders einfach verarbeitbar und kostengünstig herstellbar ist.It is therefore an object of the invention to provide a starting mixture for producing a shotcrete, a shotcrete and a method for producing the starting mixture and a method for producing the shotcrete, the shotcrete on the one hand an exact and evenly distributed amount of air pores and thus an improved frost - And has Taumittelbeständigkeit and wherein on the other hand, the starting mixture in the dry spraying process, as well as particularly easy to process and inexpensive to produce.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 4, 5 und 6 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the features listed in the claims 1, 4, 5 and 6. Preferred developments emerge from the subclaims.

Eine erfindungsgemäße technische Lösung wird durch eine Ausgangsmischung als Spritzbeton-Trockenmischung bereitgestellt. Die Spritzbeton-Trockenmischung weist ein Bindemittel auf Zementbasis, sowie eine Gesteinskörnung auf.A technical solution according to the invention is provided by a starting mixture as a shotcrete dry mix. The shotcrete dry mix has a cement based binder as well as an aggregate.

Dabei sind die Zusammensetzung des Bindemittels, sowie die Art der Gesteinskörnung je nach Anwendungsfall variabel wählbar.The composition of the binder, as well as the type of aggregate depending on the application are variably selectable.

Die erfindungsgemäße Spritzbeton-Trockenmischung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Luftporen aufweist, welche bei einer Verwendung der Spritzbeton-Trockenmischung auch in einem, aus dieser Spritzbeton-Trockenmischung hergestellten, Spritzbeton bestehen bleiben.The sprayed concrete dry mixture according to the invention is characterized in that it has air pores which, when the sprayed concrete dry mixture is used, also remain in a shotcrete produced from this shotcrete dry mix.

Derartige Luftporen bewirken eine erhöhte Frost- und Taumittelbeständigkeit. Da die Luftporen eindringendem und gefrierendem Wasser einen Ausweichraum, auch Expansionsraum genannt, zur Verfügung stellen, in welchen sich das Wasser während des Gefrierens ausdehnen kann, wird es somit wirkungsvoll verhindert, dass sich durch das gefrierende Wasser Risse in dem, aus der Spritzbeton-Trockenmischung hergestellten, Spritzbeton bilden und somit dessen Festigkeit verringert und/oder gefährdet wird. Zudem unterbrechen die Luftporen die Kapillaren.Such air pores cause increased frost and Taumittelbeständigkeit. Thus, since the air pores provide penetrating and freezing water with an escape space, in which the water can expand during freezing, it is effectively prevented that the freezing water causes cracks in the sprayed dry mix made shotcrete and thus reduces its strength and / or endangered. In addition, the air pores interrupt the capillaries.

Für den Sprachgebrauch der vorliegenden Anmeldung gilt Folgendes: Luftporen bezeichnet die Mikrohohlräume im Beton mit den oben beschriebenen Eigenschaften. Die Luftporen werden erzeugt durch Luftporen erzeugende Mittel. Luftporen erzeugende Mittel können insbesondere Luftporenbildner oder Mikrohohlkugeln sein. Luftporenbildner bilden auf chemischen Weg kleine Gasbläschen, welche nach dem Aushärten des Betons als Mikrohohlräume verbleiben. Mikrohohlkugeln sind räumliche Strukturen mit darin eingeschlossenen Mikrohohlräumen, welche während der Verarbeitung und nach dem Aushärten des Betons erhalten bleiben.As used in the language of the present application, air pore refers to the microvoids in the concrete having the properties described above. The air pores are generated by Air-entraining agents. Air-entraining agents may in particular be air-entraining agents or hollow microspheres. Air entraining agents form small gas bubbles on a chemical path, which remain as micro cavities after the concrete has hardened. Hollow microspheres are spatial structures with microvoids trapped within, which are preserved during processing and after curing of the concrete.

Als ein besonderer Vorteil der Erfindung sind die Luftporen erzeugenden Mittel im Trockenmischverfahren zugebbar ausgebildet. Im Trockenmischverfahren zugebbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sowohl das Bindemittel und die Gesteinskörnung, als auch die Luftporen erzeugenden Mittel in trockener Form und nicht wie nach dem Stand der Technik, Bindemittel und Gesteinskörnung in einem angefeuchteten Zustand und die Luftporen erzeugenden Mittel in einer Dispersion vorliegen.As a particular advantage of the invention, the air-pore generating means are formed zugebbar in the dry mixing process. In the dry mixing process attributable means in this context that both the binder and the aggregate, and the air-entraining agents are present in a dry form and not as in the prior art, binder and aggregate in a moistened state and the air-entraining agents in a dispersion ,

Die mit der Zugabe der Luftporen erzeugenden Mittel im Nassverfahren, sowie mit deren Zugabe an der Einsatzstelle verbundenen Nachteile entfallen.The disadvantages associated with the addition of air entraining agent in the wet process, as well as their addition at the point of use disadvantages.

Erfindungsgemäß liegen die Luftporen erzeugenden Mittel in Form von Mikrohohlkugeln vor.According to the invention, the air-pore generating means are in the form of hollow microspheres.

Die Mikrohohlkugeln sind hierbei so beschaffen, dass diese zum einen in deren eingeschlossenen Mikrohohlraum kein Wasser aufnehmen zum anderen eine geringfügige elastische Verformbarkeit aufweisen.The hollow microspheres are in this case such that they do not absorb water in the enclosed micro-cavity, on the one hand, and on the other hand have a slight elastic deformability.

Die Mikrohohlkugeln werden der erfindungsgemäßen Spritzbeton-Trockenmischung derart zugegeben, dass sich eine weitestgehend gleichmäßige Verteilung der Mikrohohlkugeln in der Spritzbeton-Trockenmischung einstellt.The hollow microspheres are added to the sprayed concrete dry mix according to the invention in such a way that a largely uniform distribution of the hollow microspheres in the shotcrete dry mix is achieved.

Die gleichmäßige Verteilung der Mikrohohlkugeln wird dabei durch geeignete Zugabe- und Mischverfahren sichergestellt.The uniform distribution of the hollow microspheres is ensured by suitable addition and mixing procedures.

Vorzugsweise kommen hierbei vollautomatische und insbesondere maschinelle Mischanlagen und -verfahren zum Einsatz.In this case, fully automatic and, in particular, mechanical mixing plants and methods are preferably used.

Durch die Mikrohohlkugeln werden auf besonders vorteilhafte Weise in einem, durch die Spritzbeton-Trockenmischung hergestellten, Spritzbeton, definierte Luftporen, nachfolgend auch als Mikrohohlräume bezeichnet, gebildet.Due to the hollow microspheres, defined air pores, hereinafter also referred to as micro cavities, are formed in a particularly advantageous manner in a shotcrete produced by the shotcrete dry mix.

Das Verfügbarmachen der Mikrohohlräume in dem Spritzbeton erfolgt dabei auf besonders vorteilhafte Art und Weise dadurch, dass in die Kapillare des Spritzbetons eindringendes Wasser bei dessen Gefrieren die, an die jeweiligen Kapillare angrenzenden, Mikrohohlkugeln durch Druckeinwirkung elastisch verformt und sich dabei in den Mikrohohlraum zwischen den Kapillaren und den elastisch verformten Mikrohohlkugeln ausdehnt.The making available of the micro-cavities in the shotcrete takes place in a particularly advantageous manner in that in the capillary of the shotcrete penetrating water when freezing the, adjacent to the respective capillary, hollow microspheres elastically deformed by pressure and thereby in the micro-cavity between the capillaries and the elastically deformed hollow microspheres expands.

Somit wird das eindringende und gefrierende Wasser während dessen Ausdehnung durch die, sich zwischen den verformten Mikrohohlkugeln und den angrenzenden Kapillaren des Spritzbetons einstellenden, Mikrohohlräume aufgenommen und somit eine Rissbildung in dem Spritzbeton bei Frost wirkungsvoll vermieden.Thus, during its expansion, the penetrating and freezing water is taken up by the micro-cavities formed between the deformed hollow microspheres and the adjacent capillaries of the shotcrete, thus effectively preventing cracking in the shotcrete in frost.

Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Mikrohohlkugeln durch den Aufprall bei dem Anspritzen des Spritzbetons an dessen Einbauort nicht zerstört werden und somit stets die erforderliche Menge an Luftporen in dem verarbeiteten Spritzbeton vorliegt.Another particular advantage of the invention is that the hollow microspheres are not destroyed by the impact during the injection of the shotcrete at its installation and thus always the required amount of air pores in the processed shotcrete is present.

Gegenüber den herkömmlichen Spritzbetonen und Spritzbetonmischungen hat die erfindungsgemäße Zugebbarkeit der Mikrohohlkugeln im Trockenmischverfahren die besonderen Vorteile, dass zum einen die Mikrohohlkugeln vor deren Zugabe zu dem Bindemittel und der Gesteinskörnung nicht erst in einem zusätzlichen Arbeitsschritt beispielsweise in einer Dispersion gelöst werden müssen und dass zum anderen das Gemisch aus Bindemittel und Gesteinskörnung vor der Zugabe der Mikrohohlkugeln nicht angefeuchtet werden muss.Compared to conventional shotcrete and shotcrete mixtures, the invention zugebbarkeit the hollow microspheres in the dry mixing process has the particular advantages that on the one hand, the hollow microspheres before their addition to the binder and the aggregate not only in an additional step, for example in a dispersion must be solved and that the other Mixture of binder and aggregate must not be moistened before the addition of the hollow microspheres.

Zusätzliche Arbeitsaufwände aufgrund des Lösens der Mikrohohlkugeln in einer Dispersion, sowie die Gefahr eines frühzeitigen und ungleichmäßigen Abbindens des aus der Spritzbeton-Trockenmischung hergestellten Spritzbetons, werden somit ebenso wirkungsvoll vermieden, wie die Notwendigkeit zusätzlicher Mischvorrichtungen am Einbauort des Spritzbetons. Als, im Zusammenhang hiermit stehender, Vorteil kann das Trockenspritzverfahren zum Verarbeiten des Spritzbetons angewandt werden.Additional labor costs due to the dissolution of the hollow microspheres in a dispersion, as well as the risk of premature and uneven setting of shotcrete produced from the shotcrete dry mix are thus effectively avoided, as is the need for additional mixing devices at the installation site of the shotcrete. As an advantage associated with this, the dry spray method can be used to process the shotcrete.

Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Bereitstellen einer Ausgangsmischung für einen Spritzbeton als Spritzbeton-Trockenmischung den Vorteil, dass diese bereits ab Werk in fertig gemischter Form vorliegt. Dies ermöglicht die Herstellung unter industriellen Standards mit entsprechender Qualitätssicherung, wie es sonst unter Baustellenbedingung nicht möglich ist. In addition, the provision according to the invention of a starting mixture for a shotcrete as a shotcrete dry mix has the advantage that it is already in the ready mixed form from the factory. This allows the production under industrial standards with appropriate quality assurance, as it is otherwise not possible under construction site condition.

Als weiterer Vorteil kann eine komplett fertig gemischte Ausgangsmischung als Trockenmischung bereitgestellt werden, welche zeitlich gesehen nicht unmittelbar verarbeitet werden muss. Die erfindungsgemäße Spritzbeton-Trockenmischung kann somit auch über lange Transportwege zu dem jeweiligen Einbauort des Spritzbetons transportiert sowie über längere Zeiträume gelagert und bevorratet werden kann.As a further advantage, a completely ready mixed starting mixture can be provided as a dry mixture, which does not have to be processed directly in terms of time. The shotcrete dry mixture according to the invention can thus be transported over long transport routes to the respective installation location of the shotcrete and stored and stored for longer periods.

In diesem Zusammenhang kann als Vorteil ferner, sowohl auf ein getrenntes Anliefern der Ausgangsmischung zur Herstellung des Spritzbetons und der Mikrohohlkugeln, als auch auf ein getrenntes Lagern der Spritzbeton-Komponenten am Einbauort des Spritzbetons verzichtet werden.In this context, as an advantage further, both a separate delivery of the starting mixture for the production of the shotcrete and the hollow microspheres, as well as a separate storage of the shotcrete components at the installation of the shotcrete can be dispensed with.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass es aufgrund des trockenen Zustandes aller Komponenten der Spritzbeton-Trockenmischung während des Trockenmischverfahrens zu keinem lokalen Verklumpen oder Verkleben einzelner Bestandteile kommt, welche unter Umständen zu Unregelmäßigkeiten in der Spritzbeton-Trockenmischung führen könnten.In addition, it has been found that due to the dry state of all components of the shotcrete dry mix during the dry mixing process, there is no local agglomeration or sticking of individual components, which could possibly lead to irregularities in the shotcrete dry mix.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Zugabe der Mikrohohlkugeln und der damit verbundenen, gleichmäßigen Verteilung der Mikrohohlkugeln in der Spritzbeton-Trockenmasse wird eine stets gleichbleibend hohe Qualität des, mit der Spritzbeton-Trockenmasse hergestellten, Spritzbetons gewährleistet.Due to the addition according to the invention of the hollow microspheres and the associated uniform distribution of the hollow microspheres in the shotcrete dry mass, a consistently high quality of the shotcrete produced with the shotcrete dry mass is ensured.

Zusammenfassend wird somit auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Spritzbeton-Trockenmischung mit einer weitestgehend homogenen Verteilung der Mikrohohlkugeln bereitgestellt, welche zu deren Verarbeitung am Einbauort lediglich mit Wasser versetzt und durch eine geeignete Spritzvorrichtung aufgebracht werden muss.In summary, therefore, a shotcrete dry mix with a largely homogeneous distribution of the hollow microspheres is provided in a particularly simple and cost-effective manner, which only has to be treated with water for their processing at the installation site and applied by a suitable spraying device.

Des Weiteren weist ein, aus dieser Spritzbeton-Trockenmischung hergestellter, Spritzbeton aufgrund der gleichmäßigen Verteilung der Mikrohohlkugeln eine hohe Frost- und Taumittelbeständigkeit auf.Furthermore, a shotcrete produced from this shotcrete dry mix has a high resistance to frost and thawing due to the uniform distribution of the hollow microspheres.

Dabei eignet sich ein, durch eine erfindungsgemäße Spritzbeton-Trockenmischung hergestellter, Spritzbeton insbesondere zur Verwendung an Wasserwechselzonen, für welche entsprechend hohe Expositionsklassen des verwendeten Betons vorgeschrieben und erforderlich sind. Der Qualitätsstandard derartiger hoher Expositionsklassen kann als besonderer Vorteil gewährleistet werden.In this case, a shotcrete produced by a shotcrete dry mixture according to the invention is particularly suitable for use at water change zones for which correspondingly high exposure classes of the concrete used are prescribed and required. The quality standard of such high exposure classes can be guaranteed as a particular advantage.

Beispielsweise an Staumauern kommt es durch den ständig ansteigenden und absinkenden Wasserspiegel zur Ausbildung einer solchen Wasserwechselzone.For example, on dams it comes through the ever-rising and sinking water level to form such a water change zone.

In dieser Wasserwechselzone dringt, bei entsprechendem Wasserspiegel, Wasser in die Betonschicht ein, welches bei absinkendem Wasserspiegel und entsprechend niedrigen Außentemperaturen dann innerhalb der Betonschicht gefriert.In this water change zone penetrates, with appropriate water level, water in the concrete layer, which then freezes when sinking water level and correspondingly low outside temperatures within the concrete layer.

Die erfindungsgemäß verwendeten Mikrohohlkugeln bestehen in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung aus einem mineralischen Material.The hollow microspheres used in the invention consist in a preferred embodiment of the invention of a mineral material.

Die Verwendung von mineralischen Materialien hat den besonderen Vorteil, dass derartige Materialien ohnehin in der Natur vorkommen und somit keine aufwendigen, industriellen Prozesse zur Herstellung der Mikrohohlkugeln notwendig sind. Zudem sind mineralische Mikrohohlkugeln für eine trockene Vermischung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Spritzbeton-Trockenmischung besonders gut geeignet.The use of mineral materials has the particular advantage that such materials occur in nature anyway and thus no complex, industrial processes for the production of hollow microspheres are necessary. In addition, mineral hollow microspheres are particularly well suited for dry mixing for producing a shotcrete dry mixture according to the invention.

Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass die Mikrohohlkugeln aus Steinkohleaschematerial bestehen.A particularly advantageous variant of the invention also provides that the hollow microspheres consist of hard coal ash material.

Es hat sich gezeigt, dass bei einer Verwendung von Steinkohleaschematerial und der damit einhergehenden Dichte der Mikrohohlkugeln, ein Entmischen dieser aus der Spritzbeton-Trockenmischung wirkungsvoll vermieden werden kann.It has been found that when using coal char and the associated density of the hollow microspheres, a segregation of these from the shotcrete dry mix can be effectively avoided.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Steinkohleaschematerial als Ausgangsmaterial für die Mikrohohlkugeln hat darüber hinaus den besonderen Vorteil, dass das eingesetzte Steinkohleaschematerial als Abfallprodukt bei der Steinkohleascheherstellung und/oder -verarbeitung anfällt und somit ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Gewinnung des Ausgangsmaterials für die Mikrohohlkugeln überflüssig wird.The inventive use of hard coal as a raw material for the hollow microspheres also has the particular advantage that the coal coal ash used as Waste product in the coal production and / or processing is obtained and thus an additional step to obtain the starting material for the hollow microspheres is unnecessary.

Dies wirkt sich ökonomisch und ökologisch vorteilhaft auf die Herstellung der erfindungsgemäßen Spritzbeton-Trockenmischung aus.This has an economically and ecologically advantageous effect on the production of the shotcrete dry mixture according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Spritzbeton-Trockenmischung eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Spritzbetons.A shotcrete dry mixture according to the invention is particularly suitable for producing a shotcrete.

In einem derartigen Spritzbeton liegt die Spritzbeton-Trockenmischung, bestehend aus dem Bindemittel, der Gesteinskörnung und den Mikrohohlkugeln, in einer mit Wasser versetzten Form vor.In such a shotcrete, the shotcrete dry mix consisting of the binder, the aggregate and the hollow microspheres is in a water-mixed form.

Das Versetzen der Spritzbeton-Trockenmischung mit dem notwendigen Wasser zur Erzeugung des verwendungsfertigen Spritzbetons, erfolgt vorzugsweise direkt vor dem Verspritzen des Spritzbetons innerhalb einer Spritzvorrichtung oder unmittelbar vor der Spritzvorrichtung.The transfer of the shotcrete dry mixture with the necessary water to produce the ready-to-use shotcrete is preferably carried out directly before spraying the shotcrete within a spray device or immediately before the spray device.

Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, die Spritzbeton-Trockenmischung zuerst mit dem Wasser zu versetzen und anschließend in die Spritzvorrichtung zu transportieren.In addition, however, it is also possible first to place the shotcrete dry mixture with the water and then to transport it into the spray device.

Als weitere Aufgabe wird es betrachtet, ein kostengünstig durchführbares Verfahren mit geringer Fehleranfälligkeit zur Bereitstellung einer Ausgangsmischung für einen Spritzbeton, sowie zur Bereitstellung eines Spritzbetons mit gleichbleibend hoher Frost- und Taumittelbeständigkeit aufzuzeigen.Another object is to provide a cost-effective method with low susceptibility to failure to provide a starting mixture for a shotcrete, and to provide a shotcrete with consistently high resistance to frost and Taumittel show.

Um eine erfindungsgemäße Spritzbeton-Trockenmischung bereitzustellen findet ein Verfahren mit den nachfolgend aufgeführten Verfahrensschritten Anwendung:

a) Vermischen eines Bindemittels auf Zementbasis mit einer Gesteinskörnung,
b) Zugeben von Luftporen erzeugenden Mitteln im Trockenmischverfahren, wobei die Luftporen erzeugenden Mittel durch Mikrohohlkugeln gebildet werden.

In order to provide a sprayed concrete dry mix according to the invention, a method with the method steps listed below is used:

a) mixing a cement-based binder with an aggregate,
b) Adding air-entraining agents in the dry mixing process, wherein the air-pore generating means are formed by hollow microspheres.

In einem ersten Verfahrensschritt a) erfolgt ein Vermischen eines Bindemittels auf Zementbasis mit einer Gesteinskörnung.In a first process step a), a cement-based binder is mixed with an aggregate.

Sowohl das Bindemittel, als auch die Gesteinskörnung sind dabei in ihrer Beschaffenheit an den jeweiligen Verwendungszweck der Spritzbeton-Trockenmischung angepasst.Both the binder and the aggregate are adapted in their nature to the particular intended use of the shotcrete dry mix.

Optional können im Verfahrensschritt a) weitere Zuschlagstoffe im Trockenmischverfahren zugegeben werden.Optionally, in process step a), further additives can be added by dry mixing.

Der so entstandenen Bindemittel-Gesteinskörnungs-Mischung werden in einem zweiten Verfahrensschritt b) Luftporen erzeugende Mittel zugegeben, wobei die Zugabe der Luftporen erzeugenden Mittel im Trockenmischverfahren erfolgt.In a second process step b) air-entraining agents are added to the resulting binder-aggregate mixture, wherein the addition of the air-entraining agents is carried out in a dry mixing process.

Als Luftporen erzeugende Mittel finden erfindungsgemäß Mikrohohlkugeln, vorzugsweise aus mineralischem Material, insbesondere aus Steinkohleaschematerial, Verwendung.According to the invention, hollow air balls, preferably made of mineral material, in particular of coal-carbon material, are used as air-entraining agents.

Trockenmischverfahren bedeutet in diesem Zusammenhang, dass alle Komponenten der Spritzbeton-Trockenmischung während des Vermischens in trockener Form und nicht wie nach dem Stand der Technik, entweder die Mikrohohlkugeln in einer Dispersion gelöst oder die Bindemittel-Gesteinskörnungs-Mischung in angefeuchteter Form, vorliegen.Dry mixing process in this context means that all components of the shotcrete dry mixture during mixing in dry form and not as in the prior art, either the hollow microspheres dissolved in a dispersion or the binder-aggregate mixture in moistened form.

Die Zugabe der Mikrohohlkugeln im Trockenmischverfahren hat den besonderen Vorteil, dass während des Zugebens und Vermischens kein Feuchtigkeitseintrag in die Spritzbeton-Trockenmischung erfolgt und es hierdurch zu keinem Verklumpen oder frühzeitigen Abbinden der Spritzbeton-Trockenmischung kommt.The addition of the hollow microspheres in the dry mixing process has the particular advantage that no moisture is introduced into the shotcrete dry mixture during the addition and mixing and, as a result, no lumping or premature setting of the sprayed concrete dry mixture occurs.

Erfindungsgemäß können Verfahrensschritt a) und b) auch in anderer Reihenfolge oder zeitgleich ausgeführt werden.According to the invention, process steps a) and b) can also be carried out in a different order or at the same time.

Die Verfahrensschritte a) und b) können als besonderer Vorteil in bekannten Trockenmischvorrichtungen ausgeführt werden, ohne dass es besonderer gerätetechnischer Anpassungen bedarf.The process steps a) and b) can be performed as a particular advantage in known dry mixing devices, without the need for special equipment technical adjustments.

Um einen erfindungsgemäßen Spritzbeton bereitzustellen, findet ein Verfahren mit den nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten Anwendung:

a) Vermischen eines Bindemittels auf Zementbasis mit einer Gesteinskörnung,
b) Zugeben von Luftporen erzeugenden Mitteln im Trockenmischverfahren, wobei die Luftporen erzeugenden Mittel durch Mikrohohlkugeln gebildet werden,
c) Versetzen der Spritzbeton-Trockenmischung mit Wasser.

In order to provide a shotcrete according to the invention, a method with the method steps described below is used:

a) mixing a cement-based binder with an aggregate,
b) adding air-entraining agents in the dry mixing process, wherein the air-entrainment-producing means are formed by hollow microspheres,
c) Adding the shotcrete dry mix with water.

Zur Herstellung eines verwendungsfertigen Spritzbetons, werden zunächst die gleichen Verfahrensschritte a) und b) wie bei dem Verfahren zur Herstellung einer Spritzbeton-Trockenmischung ausgeführt. In einem zusätzlichen Verfahrensschritt c) wird die durch die Verfahrensschritte a) und b) erzeugte Spritzbeton-Trockenmischung mit Wasser versetzt.To produce a ready-to-use shotcrete, the same process steps a) and b) are carried out as in the method for producing a shotcrete dry mixture. In an additional process step c), the sprayed concrete dry mixture produced by process steps a) and b) is mixed with water.

Um einen erfindungsgemäßen Spritzbeton auf Basis der beschriebenen Spritzbeton-Trockenmischung bereitzustellen, findet ein Verfahren mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritt Anwendung:
Versetzen der Spritzbeton-Trockenmischung mit Wasser.In order to provide a shotcrete according to the invention based on the described shotcrete dry mix, a method with the method step described below is used:
Transfer the shotcrete dry mix with water.

Um einen erfindungsgemäßen Spritzbeton auf Basis einer bereits zur Verfügung stehenden erfindungsgemäßen Spritzbeton-Trockenmischung bereitzustellen, findet ein Verfahren mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritt Anwendung:
Versetzen der Spritzbeton-Trockenmischung mit Wasser.In order to provide a shotcrete according to the invention on the basis of an already available shotcrete dry mix according to the invention, a method with the method step described below is used:
Transfer the shotcrete dry mix with water.

Dabei erfolgt das Versetzen der Spritzbeton-Trockenmischung mit dem Wasser vorzugsweise im Trockenspritzverfahren innerhalb einer Spritzvorrichtung, durch welche der Spritzbeton an die gewünschte Stelle aufgetragen wird.In this case, the transfer of the shotcrete dry mixture with the water is preferably carried out by dry spraying within a spray device through which the shotcrete is applied to the desired location.

Erfindungsgemäß ist es jedoch auch denkbar, die Spritzbeton-Trockenmischung im Nassmischverfahren vor deren Verarbeitung in der Spritzvorrichtung mit Wasser zu versetzen und diese im Anschluss daran zur Spritzvorrichtung zu transportieren.However, it is also conceivable according to the invention for the shotcrete dry mixture to be mixed with water in the wet mixing process prior to its processing in the spray device and subsequently to be transported to the spray device.

Als Vorteil der Erfindung kann das Versetzen mit Wasser und damit das Einleiten des Abbindevorgangs unmittelbar vor dem Auftrag des Spritzbetons erfolgen.As an advantage of the invention, the addition of water and thus the initiation of Abbindevorgangs take place immediately before the application of sprayed concrete.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Vorliegen einer erfindungsgemäßen Spritzbeton-Trockenmischung zur Bereitstellung eines verwendungsfähigen Spritzbetons der Versatz mit Wasser als einziger Arbeitsschritt erfolgen muss. Damit geht eine geringe Anfälligkeit gegen Verarbeitungsfehler einher, wie sie nach dem Stand der Technik nicht gegeben ist.A further advantage is that in the presence of a sprayed concrete dry mix according to the invention for the provision of a sprayable concrete which can be used, the offset with water must take place as the only working step. This is associated with a low susceptibility to processing errors, as they are not given in the prior art.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Eine erfindungsgemäße Spritzbeton-Trockenmischung setzt sich beispielsweise wie folgt zusammen (Angaben jeweils in Masseprozent Ma%): Gesteinskörnung 0 bis 8 mm: 80 Ma% Zement: 16 Ma% Flugasche: 3 Ma% Mikrohohlkugeln: 1 Ma% A shotcrete dry mixture according to the invention is composed, for example, as follows (data in each case in% by mass Ma%): Aggregate 0 to 8 mm: 80 Ma% Cement: 16 Ma% Fly ash: 3 Ma% Hollow microspheres: 1 Ma%

Erfindungsgemäß liegen sämtliche Komponenten der Spritzbeton-Trockenmischung in trockener Form vor. Dies bedeutet, dass diese vor deren Weiterverarbeitung nicht mit Flüssigkeit oder Feuchtigkeit versetzt werden.According to the invention, all components of the shotcrete dry mixture are in dry form. This means that they are not added to liquid or moisture before further processing.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen die erfindungsgemäßen Massenanteile der Gesteinskörnung, des Zements und der Flugasche im vermischten Zustand vor und bilden eine Grundmischung.In the present exemplary embodiment, the mass fractions according to the invention of the aggregate, of the cement and of the fly ash are present in the mixed state and form a base mixture.

Die Grundmischung wird zusätzlich mit dem oben aufgeführten Massenanteil mineralischer Mikrohohlkugeln versetzt, wobei die Zugabe der Mikrohohlkugeln zu der Grundmischung im Trockenmischverfahren am Herstellungsort der Spritzbeton-Trockenmischung erfolgt.The basic mixture is additionally mixed with the above-mentioned mass fraction of mineral hollow microspheres, wherein the addition of the hollow microspheres to the base mixture takes place in the dry mixing process at the production site of the shotcrete dry mixture.

Die Mikrohohlkugeln bestehen hierbei vorzugsweise aus Steinkohleasche.The hollow microspheres preferably consist of coal coke.

Die Mikrohohlkugeln bilden innerhalb der Spritzbeton-Trockenmischung Luftporen, welche auf besonders vorteilhafte Weise auch in einem, mit der Spritzbeton-Trockenmischung hergestellten Spritzbeton bestehen bleiben. The hollow microspheres form within the shotcrete dry mixture air pores, which remain in a particularly advantageous manner in a shotcrete produced with the shotcrete dry mix.

Die erfindungsgemäß verwendeten Mikrohohlkugeln sind elastisch nachgiebig ausgebildet und können durch Druckeinwirkung verformt werden.The hollow microspheres used according to the invention are elastically yielding and can be deformed by the action of pressure.

Zu einer solchen Druckeinwirkung auf die Mikrohohlkugeln kommt es insbesondere dann, wenn in die, an die Mikrohohlkugeln grenzenden, Kapillare des Spritzbetons Wasser eingedrungen ist, welches aufgrund niedriger Temperaturen gefriert und sich dabei ausdehnt.Such a pressure action on the hollow microspheres occurs in particular when water has penetrated into the capillary of the shotcrete bordering the hollow microspheres which freezes due to low temperatures and thereby expands.

Das gefrierende Wasser verformt dabei die Mikrohohlkugeln und kann sich besonders vorteilhaft in den, sich zwischen den Mikrohohlkugeln und den angrenzenden Kapillaren jeweils ausbildenden, Mikrohohlraum hinein ausdehnen.In this case, the freezing water deforms the hollow microspheres and can expand particularly advantageously into the micro hollow space which forms in each case between the hollow microspheres and the adjacent capillaries.

Nach der Zugabe der Mikrohohlkugeln wird die Spritzbeton-Trockenmischung vorliegend im Trockenspritzverfahren, also mit Wasserzugabe erst in der Düse der Spritzvorrichtung zu dem erfindungsgemäßen Spritzbeton verarbeitet und an einem jeweiligen Einbauort verspritzt.After the addition of the hollow microspheres, the shotcrete dry mixture is processed in the dry spraying process, ie with addition of water only in the nozzle of the spray device to the shotcrete according to the invention and sprayed at a respective installation site.

Es wird somit auf besonders vorteilhafte Weise ein Spritzbeton geschaffen, welcher durch die Mikrohohlkugeln eine hohe Frost- und Taumittelbeständigkeit aufweist und die Expositionsklasse XF4 (nach derzeitiger DIN EN 206 ) erfüllt und welcher darüber hinaus im Trockenspritzverfahren verarbeitbar ist.It is thus created in a particularly advantageous manner, a shotcrete, which has a high frost and Taumittelbeständigkeit by the hollow microspheres and the exposure class XF4 (according to current DIN EN 206 ) and which, moreover, can be processed by dry spraying.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN 206 [0094]

Claims

A shotcrete dry mixture comprising a cement-based binder and an aggregate, characterized in that the shotcrete dry mixture has air-entraining agents, wherein the air-entraining agents can be added in the dry mixing process and wherein the air-entraining agents are hollow microspheres.

Shotcrete dry mixture according to claim 1, characterized in that the hollow microspheres consist of mineral material.

Shotcrete dry mixture according to claim 2, characterized in that the hollow microspheres consist of hard coal ash material.

Shotcrete, characterized in that a shotcrete dry mixture according to claims 1 to 3 is added with water.

Method for producing a shotcrete dry mix, characterized by the following process steps: a) mixing a cement-based binder with an aggregate, b) Adding air-entraining agents in dry mixing process, wherein the air-entraining agents are hollow microspheres.

A process for the production of a shotcrete, characterized by the following process step, that a shotcrete dry mix comprising a cement-based binder and an aggregate, wherein the shotcrete dry mixture has air-pore generating means and wherein the air-pore generating means are zugebbar in the dry mixing process and wherein it in the air-pore generating means is micro hollow balls, is mixed with water.