DE102018123607A1 - Device and method for applying shotcrete - Google Patents
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Abstract
Aufbringen von Spritzbeton mittels einer Spritzbetondüse mit zugeordneter Mischeinrichtung zum Zudosieren von Erstarrungsbeschleuniger zu mittels der Spritzbetondüse auszubringendem Spritzbeton, wobei eine sensorgesteuerte Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers in Abhängigkeit eines äußeren Parameters vorgesehen ist.Application of shotcrete by means of a shotcrete nozzle with an associated mixing device for metering solidification accelerators into shotcrete to be poured out by means of the shotcrete nozzle, sensor-controlled metering of the hardening accelerator being provided as a function of an external parameter.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Spritzbeton mit einer Spritzbetondüse und einer der Spritzbetondüse zugeordneten Mischeinrichtung zum Zudosieren von Erstarrungsbeschleuniger zu mittels der Spritzbetondüse auszubringendem Spritzbeton. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ausbringen von Spritzbeton mit einer Spritzbetondüse sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a device for spreading shotcrete with a shotcrete nozzle and a mixing device assigned to the shotcrete nozzle for metering solidification accelerators into shotcrete to be delivered by means of the shotcrete nozzle. The invention also relates to a method for applying shotcrete with a shotcrete nozzle and a computer program for carrying out the method.
Spritzbetonsysteme kommen beispielsweise beim Tunnelbau oder in Minen für Ausbau- und Verfüllzwecke zum Einsatz. Der Spritzbeton wird in einer geschlossenen Schlauchleitung zur Einbaustelle gefördert, dort aus einer Spritzbetondüse pneumatisch aufgetragen und durch die Aufprallenergie verdichtet. Die Rezeptur entspricht weitgehend derjenigen von Normalbeton. Durch die Zugabe eines Erstarrungsbeschleunigers wird die sogenannte Frühfestigkeit erhöht, so dass der Spritzbeton schnell nach dem Aufprall zumindest abschnittsweise erstarrt.Shotcrete systems are used, for example, in tunnel construction or in mines for expansion and backfilling purposes. The shotcrete is conveyed to the installation site in a closed hose, where it is pneumatically applied from a shotcrete nozzle and compressed by the impact energy. The recipe largely corresponds to that of normal concrete. The addition of a solidification accelerator increases the so-called early strength, so that the shotcrete solidifies quickly, at least in sections, quickly after the impact.
Pulverförmige Baustoffe, insbesondere Zement, Zusatzstoffe und gegebenenfalls Zusatzmittel werden unter Zugabe von Anmachwasser und eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit, üblicherweise Wasser, transportierten Erstarrungsbeschleuniger ausgebracht. Bei dem Erstarrungsbeschleuniger, der beim Ausbringvorgang beigemischt wird, handelt es sich in der Regel um eine flüssige Komponente, die zu einer Frühfestigkeit des härtenden Baustoffes führt.Powdery building materials, in particular cement, additives and optionally additives are applied with the addition of mixing water and a solidification accelerator which is liquid or transported in a liquid, usually water. The solidification accelerator, which is added during the application process, is usually a liquid component that leads to an early strength of the hardening building material.
Wird der Baustoff trocken gefördert (sogenannte Trockenspritzverfahren), so muss ihm auch das notwendige Anmachwasser an der Spritzbetondüse zugesetzt werden. Die Förderung erfolgt mittels Druckluft durch ein Förderrohr zur Spritzbetondüse. Erst kurz vor dem Düsenbereich wird das Trockengemisch mit dem nötigen Anmachwasser versehen. In der Regel ist dann der Erstarrungsbeschleuniger in dem Anmachwasser enthalten.If the building material is conveyed dry (so-called dry spraying method), the necessary mixing water must also be added to the shotcrete nozzle. The conveyance takes place by means of compressed air through a delivery pipe to the shotcrete nozzle. The dry mix is only provided with the necessary mixing water shortly before the nozzle area. As a rule, the solidification accelerator is then contained in the mixing water.
Es ist jedoch auch möglich, den mit dem Anmachwasser vermischten Baustoff beispielsweise hydraulisch zu fördern. Bei dem sogenannten Nassspritzverfahren werden die pulverförmigen Baustoffe mit dem Anmachwasser zusammengemischt und mittels einer Betonpumpe (Dichtstromförderung) oder Druckluft (Dünnstromförderung) zu einer Spritzbetondüse befördert (das Dünnstromverfahren kann auch im Trockenspritzverfahren angewandt werden). Bei der hydraulischen Förderung wird das geförderte Baustoffgemisch an der Spritzbetondüse mit zugeführter Druckluft beschleunigt und aufgebrochen, um den Erstarrungsbeschleuniger einzubringen und zu verteilen.However, it is also possible to hydraulically convey the building material mixed with the mixing water, for example. In the so-called wet spray process, the powdered building materials are mixed together with the mixing water and conveyed to a shotcrete nozzle by means of a concrete pump (dense flow delivery) or compressed air (thin flow delivery) (the thin flow process can also be used in the dry spraying process). In the case of hydraulic conveying, the conveyed building material mixture is accelerated and broken up at the shotcrete nozzle with compressed air supplied in order to introduce and distribute the solidification accelerator.
Mischeinrichtungen, welche eine effektive Vermischung eines zuzudosierenden Zusatzmittels in ein pumpfähiges Gemisch ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie bspw. aus der
In der Praxis wird bei der Applikation von Spritzbeton, bspw. in Tunneln, die Dosis des zugeführten Erstarrungsbeschleunigers aus Gründen der Einfachheit konstant gehalten bzw. in Abhängigkeit der Fördermenge des Spritzbetons geregelt. Die erforderliche Menge des Erstarrungsbeschleunigers variiert jedoch unter anderem mit der Position der Fläche, auf die der Spritzbeton aufgebracht wird.In practice, in the application of shotcrete, for example in tunnels, the dose of the solidification accelerator supplied is kept constant for reasons of simplicity or regulated depending on the delivery rate of the shotcrete. However, the amount of solidification accelerator required varies, among other things, with the position of the surface to which the shotcrete is applied.
Die richtige Menge von zudosiertem Erstarrungsbeschleuniger hängt von vielen verschiedenen Parametern ab, unter anderem der Position der Oberfläche auf die der Spritzbeton aufzubringen ist. Um sicherzustellen, dass der Spritzbeton sowohl an eher vertikal verlaufenden Flächen (unterer Bereich des Tunnels - auch als Strosse bezeichnet) als auch an eher horizontal verlaufenden Flächen (oberer Bereich des Tunnels - auch als Kalotte bezeichnet) eines Tunnels ausreichenden Halt hat, ist eine unterschiedliche Menge von Erstarrungsbeschleuniger notwendig. Falsche Zudosierungen (Über- oder Unterdosierungen) von Erstarrungsbeschleuniger können zu einer Minderung der Betonfestigkeit, geringeren Nacherhärtung oder geringer Wasserundurchlässigkeit führen und somit zu Qualitätsverlusten des aufgebrachten Spritzbetons. Bei der Überdosierung des Erstarrungsbeschleunigers kommt es außerdem zu erhöhten Kosten.The correct amount of solidification accelerator added depends on many different parameters, including the position of the surface to which the shotcrete is to be applied. To ensure that the shotcrete has sufficient hold both on more vertical surfaces (lower area of the tunnel - also known as the bench) and on more horizontal surfaces (upper area of the tunnel - also known as the calotte) of a tunnel Amount of solidification accelerator necessary. Incorrect metering (overdosing or underdosing) of solidification accelerators can lead to a reduction in the concrete strength, less post-hardening or less water impermeability and thus to a loss in quality of the sprayed concrete applied. Overdosing the solidification accelerator also leads to increased costs.
Ausgehend hiervon wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Ausbringen von Spritzbeton bzw. ein Verfahren zum Ausbringen von Spritzbeton und ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen.Proceeding from this, the invention proposes a device for applying shotcrete or a method for applying shotcrete and a computer program for carrying out the method with the features of the independent claims.
Zunächst werden einige Begriffe erläutert.First, some terms are explained.
Als Erstarrungsbeschleuniger werden abbindebeschleunigende Zusatzmittel bezeichnet, die die Erstarrungszeit verringern in anderen Worten eine Beschleunigung des Erstarrens bewirken. Es werden Alkalische (auf Aluminat- oder Silikatbasis) von Alkalifreien Erstarrungsbeschleunigern unterschieden. Typische Produkte enthalten als Wirkstoff Alkalicarbonate (Kaliumcarbonat), Alkalihydroxide oder Alkalialuminate. Durch den Zusatz von Erstarrungsbeschleuniger bindet der Spritzbeton schneller ab und erreicht eine höhere Frühfestigkeit. Dadurch können die nachfolgenden Schichten schneller und in größeren Schichten aufgebracht werden. Bei größeren Bauvorhaben tragen Erstarrungsbeschleuniger erheblich zu einer Zunahme der Produktionskapazität bei. Der Einsatz von Erstarrungsbeschleuniger ist besonders vorteilhaft im Tunnelbau, da es einen schnellen Abschnittsaufbau, eine hohe Frühfestigkeit und Wasserabdichtung bewirkt.Solidification accelerators are additives which accelerate setting and, in other words, reduce the solidification time and accelerate the solidification. A distinction is made between alkaline (based on aluminate or silicate) and alkali-free solidification accelerators. Typical products contain alkali carbonates (potassium carbonate), alkali hydroxides or alkali aluminates as active ingredients. By adding solidification accelerators, the shotcrete sets faster and achieves a higher early strength. This enables the subsequent layers to be applied more quickly and in larger layers. For larger construction projects, solidification accelerators contribute significantly to an increase in production capacity. The use of solidification accelerators is particularly advantageous in tunnel construction because it creates a quick section build-up, high early strength and waterproofing.
Die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger hängt von verschiedenen Parametern und Faktoren ab. Die zuzudosierende Menge hängt wesentlich von der Art des verwendeten Erstarrungsbeschleunigers ab. Je nach chemischer Zusammensetzung des Erstarrungsbeschleunigers ist eine Zudosierung zwischen 3 % und 15 % zielführend. Grundsätzlich variiert die Zudosierung somit mit der Spritzbeton-Fördermenge. Der erforderliche Mengenanteil von Erstarrungsbeschleuniger kann außerdem von der Neigung der Fläche abhängen, auf die der Spritzbeton aufgebracht wird - eher horizontale Flächen erfordern gegenüber eher vertikalen Flächen eine höhere Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger. Es kann somit notwendig sein, die Dosis des mittels der Spritzbetondüse auszubringenden Spritzbetons in Abhängigkeit von äußeren Parametern zu verändern.The addition of solidification accelerators depends on various parameters and factors. The amount to be added depends essentially on the type of solidification accelerator used. Depending on the chemical composition of the solidification accelerator, an addition between 3% and 15% is expedient. Basically, the metering thus varies with the shotcrete delivery rate. The required proportion of solidification accelerators can also depend on the inclination of the surface to which the shotcrete is applied - rather horizontal surfaces require a higher dosage of solidification accelerators than more vertical surfaces. It may therefore be necessary to change the dose of the shotcrete to be delivered by means of the shotcrete nozzle as a function of external parameters.
Die Spritzbetondüse wird gewöhnlich entlang der Flächennormalen der zu bespritzenden Fläche ausgerichtet, wobei der Auftreffwinkel des Spritzbetons auf die zu bespritzende Fläche 90° beträgt (Anstellwinkel). Die Spritzbetondüse ist also optimalerweise parallel zur Flächennormalen ausgerichtet. Durch den Spritzkegel, der durch den aus der Spritzbetondüse austretenden Spritzbeton gegeben ist, kommt es jedoch stets auch zu leichten Abweichungen des Auftreffwinkels.The shotcrete nozzle is usually aligned along the surface normal of the area to be sprayed, the angle of impact of the shotcrete on the area to be sprayed being 90 ° (angle of attack). The shotcrete nozzle is optimally aligned parallel to the surface normal. Due to the spray cone, which is given by the shotcrete emerging from the shotcrete nozzle, there are always slight deviations in the angle of incidence.
Erfindungsgemäß ist eine sensorgesteuerte Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers in Abhängigkeit eines äußeren Parameters vorgesehen. Dies ermöglicht es, die Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers in Abhängigkeit von durch den Sensor erfassten äußeren Parametern automatisch anzupassen. Dies eröffnet die Möglichkeit die Zudosierung während der Spritz-Applikation anzupassen bzw. zu verändern. Die Sensorsteuerung tritt an die Stelle der manuellen Einstellung durch eine Bedienperson und ermöglicht somit eine höhere Reproduzierbarkeit und Nachverfolgbarkeit und insbesondere Zuverlässigkeit bei der Anwendung von Erstarrungsbeschleuniger. Je nach Stellungswinkel der Spritzdüse kann die Beschleunigerdosierung sofort (d.h. in Echtzeit) angepasst werden.According to the invention, sensor-controlled metering of the solidification accelerator is provided as a function of an external parameter. This makes it possible to automatically adjust the metering of the solidification accelerator as a function of external parameters detected by the sensor. This opens up the possibility of adapting or changing the metering during the spray application. The sensor control takes the place of manual adjustment by an operator and thus enables greater reproducibility and traceability and, in particular, reliability when using solidification accelerators. Depending on the position of the spray nozzle, the accelerator dosage can be adjusted immediately (i.e. in real time).
Bei dem äußeren Parameter kann es sich beispielsweise um die Umgebungstemperatur oder die Luftfeuchtigkeit (beispielsweise in einem Tunnelgewölbe) handeln. Die Zudosierung kann dann je nach Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, welche durch einen Sensor gemessen wird, eingestellt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Zudosierung abhängig von der Zusammensetzung des Erstarrungsbeschleunigers einzustellen. Es ist außerdem denkbar, über einen Sensor (Beschleunigungssensor) beispielsweise die relative Bewegung der Spritzbetondüse zu messen oder die zu bespritzende Fläche abzubilden und so die Zudosierung während der Applikation beliebig auf sich verändernde äußere Umstände anzupassen.The external parameter can be, for example, the ambient temperature or the air humidity (for example in a tunnel vault). The metering can then be adjusted depending on the temperature or humidity, which is measured by a sensor. It is also possible to adjust the metering depending on the composition of the solidification accelerator. It is also conceivable to use a sensor (acceleration sensor) to measure the relative movement of the shotcrete nozzle, for example, or to map the area to be sprayed and thus adapt the metering to any changing external circumstances during application.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum Aufbringen von Spritzbeton weist die Vorrichtung einen der Spritzbetondüse zugeordneten Sensor zum Ermitteln eines Neigungs- und/oder Anstellwinkels der Spritzbetondüse beim Spritzvorgang auf.In an advantageous embodiment of the device for applying shotcrete, the device has a sensor assigned to the shotcrete nozzle for determining an inclination and / or angle of attack of the shotcrete nozzle during the spraying process.
Diese Ausgestaltung erlaubt somit die Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers bei der Spritzbeton-Applikation abhängig von einem Winkel als äußerem Parameter, unter dem der Spritzbeton ausgebracht wird.This configuration thus allows the solidification accelerator to be metered in the shotcrete application depending on an angle as an external parameter at which the shotcrete is applied.
Die sensorgesteuerte Zudosierung kann in Abhängigkeit eines Neigungswinkels der Spritzbetondüse beim Spritzvorgang erfolgen. Als Neigungswinkel der Spritzbetondüse wird der Winkel zwischen der Ausrichtung der Spritzbetondüse und der Horizontalen bezeichnet. Der Neigungswinkel ist sozusagen der Winkel, der der Steigung der Richtung des aufzubringenden Spritzbetons entspricht. Der Neigungswinkel kann daher Werte zwischen +90° und -90° annehmen. Ist die Spritzbetondüse horizontal ausgerichtet beträgt der Neigungswinkel somit 0°. Ist die Spritzbetondüse senkrecht nach oben ausgerichtet, etwa weil es sich bei der zu bespritzenden Fläche um eine Decke handelt, beträgt der Neigungswinkel 90°. Ist die Spritzbetondüse senkrecht nach unten ausgerichtet, etwa weil es sich bei der zu bespritzenden Fläche um den Boden handelt, beträgt der Neigungswinkel -90°.The sensor-controlled metering can take place depending on an angle of inclination of the shotcrete nozzle during the spraying process. The angle of inclination of the shotcrete nozzle is the angle between the alignment of the shotcrete nozzle and the horizontal. The angle of inclination is, so to speak, the angle that corresponds to the slope of the direction of the shotcrete to be applied. The angle of inclination can therefore take values between + 90 ° and -90 °. If the shotcrete nozzle is aligned horizontally, the angle of inclination is 0 °. If the shotcrete nozzle is oriented vertically upwards, for example because the surface to be sprayed is a ceiling, the angle of inclination is 90 °. If the shotcrete nozzle is oriented vertically downwards, for example because the surface to be sprayed is the floor, the angle of inclination is -90 °.
Bei einer optimalen Ausrichtung der Spritzbetondüse senkrecht zu der Fläche, auf die der Spritzbeton aufgebracht wird, kann die Vorrichtung durch automatische Ermittlung des Neigungswinkels somit unterscheiden, ob die zu bespritzende Fläche eine eher horizontale oder eher vertikale Ausrichtung hat. Horizontale und vertikale Flächen bzw. Wände bzw. Wandabschnitte stellen aufgrund der auf den aufgebrachten Spritzbeton wirkenden Schwerkraft unterschiedliche Anforderungen an den Spritzbeton. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es der Vorrichtung daher, allein und automatisiert anhand der Bestimmung des Neigungswinkels durch den Neigungssensor unterschiedliche Zudosierungen von Erstarrungsbeschleuniger einzustellen. Durch den der Spritzbetondüse zugeordneten Neigungssensor erkennt die Maschine, ob Spritzbeton in einen oberen oder einen unteren Bereich eines Gewölbes bzw. Tunnels ausgebracht wird, und regelt dadurch automatisch den Beschleunigeranteil hoch oder runter. Die Qualität des so aufgebrachten Spritzbetons ist damit gegenüber herkömmlich aufgetragenem Spritzbeton deutlich verbessert. Die Vorrichtung ist insgesamt weniger fehleranfällig, da sie unabhängig von Zudosierungssignalen einer Bedienperson auskommt.With an optimal alignment of the shotcrete nozzle perpendicular to the surface to which the shotcrete is applied, the device can thus automatically determine whether the surface to be sprayed has a more horizontal or more vertical orientation by automatically determining the angle of inclination. Horizontal and vertical surfaces or walls or wall sections place different demands on the shotcrete due to the gravity acting on the shotcrete applied. This embodiment of the invention therefore enables the device to set different additions of solidification accelerators alone and automatically on the basis of the determination of the inclination angle by the inclination sensor. Thanks to the inclination sensor assigned to the shotcrete nozzle, the machine detects whether shotcrete is being applied to an upper or a lower area of a vault or tunnel, and thereby automatically regulates the accelerator portion up or down. The quality of the shotcrete applied in this way is therefore conventional applied shotcrete significantly improved. Overall, the device is less prone to errors, since it works independently of an operator's metering signals.
Erfindungsgemäß kann eine Zudosierung auch alternativ oder ergänzend in Abhängigkeit eines gemessenen Anstellwinkels erfolgen. Mit Anstellwinkel ist dabei der Auftreffwinkel des aufzubringenden Spritzbetons auf die zu bespritzende Fläche bezeichnet, mithin der Winkel zwischen der Flächennormalen am Auftreffpunkt und der Spritzrichtung des ausgebrachten Spritzbetons. Der für die Spritzbetonapplikation optimale Anstellwinkel beträgt 90°. Dies ist der Fall, wenn die Spritzbetondüse senkrecht zu der zu bespritzenden Fläche (also parallel zur Flächennormalen) gehalten wird. Während der Spritzbeton-Applikation kommt es jedoch auch zu Abweichungen von der optimalen Ausrichtung, beispielsweise wenn die zu bespritzende Fläche eine vom Ideal abweichende komplexere Geometrie aufweist.According to the invention, metering can also alternatively or additionally take place as a function of a measured angle of attack. The angle of incidence is the angle of impact of the shotcrete to be applied to the surface to be sprayed, hence the angle between the surface normal at the point of impact and the direction of spraying of the shotcrete applied. The optimal angle of attack for the shotcrete application is 90 °. This is the case if the shotcrete nozzle is held perpendicular to the surface to be sprayed (i.e. parallel to the surface normal). During the shotcrete application, however, there are also deviations from the optimal alignment, for example if the surface to be sprayed has a more complex geometry that deviates from the ideal.
Die Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers kann somit erfindungsgemäß auch in Abhängigkeit von Abweichungen gegenüber dem optimalen Anstellwinkel verändert werden. Dies kann durch Verwendung eines geeigneten Sensors zur Erkennung einer Flächenneigung gegenüber der Strahlrichtung erfolgen. Bspw. kann der Sensor als Laserscanner ausgebildet bzw. Teil eines Laserscanners sein, der das Profil einer zu bespritzenden Kontur (wie eines Tunnels) scannt und die Steuereinrichtung auf der Grundlage der Scandaten einen optimalen Spritzprozess / Zudosierungsplan berechnet. Der Sensor kann aber auch ein eigenständiges Bauteil sein, das an einem beliebigen Ort an der Spritzmaschine oder der Düse verbaut ist.The metering of the solidification accelerator can thus also be changed according to the invention as a function of deviations from the optimal angle of attack. This can be done by using a suitable sensor to detect a surface inclination with respect to the beam direction. E.g. the sensor can be designed as a laser scanner or can be part of a laser scanner that scans the profile of a contour to be sprayed (such as a tunnel) and the control device calculates an optimal spraying process / metering plan based on the scan data. However, the sensor can also be an independent component that is installed at any location on the spraying machine or the nozzle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuereinrichtung zur sensordatenabhängigen Erzeugung von Zudosierungssignalen für die Mischeinrichtung. Die Einstellung der richtigen Menge von Erstarrungsbeschleuniger erfolgt somit automatisiert bereits in der Mischeinrichtung und kann in Echtzeit gemäß der Sensordaten über die Steuereinrichtung eingestellt werden.The device according to the invention preferably comprises a control device for the sensor data-dependent generation of metering signals for the mixing device. The correct amount of solidification accelerator is thus already set automatically in the mixing device and can be set in real time according to the sensor data via the control device.
Mischeinrichtungen zur Zudosierung eines Zusatzmittels in ein pumpfähiges Gemisch, insbesondere ein pumpfähiges hydraulisch abbindendes Gemisch (beispielsweise eine flüssige Spritzbetonzusammensetzung) sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Die Mischeinrichtung weist eine Förderleitung zur Förderung des Gemischs und eine in der Förderleitung angeordnete Dosiervorrichtung (Dosierpumpe) zum Einbringen des Zusatzmittels in das Gemisch. Die Dosis kann über entsprechende Zudosierungssignale eingestellt werden.Mixing devices for metering an additive into a pumpable mixture, in particular a pumpable hydraulically setting mixture (for example a liquid shotcrete composition) are known per se from the prior art. The mixing device has a delivery line for delivering the mixture and a metering device (metering pump) arranged in the delivery line for introducing the additive into the mixture. The dose can be set via appropriate metering signals.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger mit zunehmendem Neigungswinkel der Spritzbetondüse gegenüber der Horizontalen zu. Beispielsweise wird im Tunnelbau im Bereich der Kalotte verhältnismäßig mehr Erstarrungsbeschleuniger benötigt (im Vergleich zum Bereich der Strosse), da hier die Schwerkraft maximal auf den frischen Spritzbeton einwirkt. Die Zudosierung ist in diesem Bereich entsprechend höher und wird gemäß der Erfindung beim Übergang zu eher vertikalen Wänden bzw. Wandabschnitten reduziert. Dies ermöglicht es, den Erstarrungsbeschleuniger in erforderlicher Menge gezielt einzusetzen und einer Überdosierung vorzubeugen. Überdosierung von Erstarrungsbeschleuniger führt neben erhöhten Kosten auch zu Qualitätsverlusten des aufgebrachten Spritzbetons, etwa zu einer Minderung der Betonfestigkeit, geringeren Nacherhärtung oder geringer Wasserundurchlässigkeit.According to an advantageous embodiment, the metering of solidification accelerators increases with increasing angle of inclination of the shotcrete nozzle with respect to the horizontal. For example, in tunnel construction in the area of the spherical cap, comparatively more solidification accelerators are required (compared to the area of the stope), because here the maximum force of gravity affects the fresh shotcrete. The metering is correspondingly higher in this area and is reduced according to the invention during the transition to more vertical walls or wall sections. This makes it possible to use the solidification accelerator in the required amount in a targeted manner and to prevent overdosing. Overdosing of solidification accelerators leads not only to increased costs but also to a loss in quality of the sprayed concrete applied, for example to a reduction in the concrete strength, less post-curing or less water impermeability.
Vorzugsweise erfolgt die Zunahme der Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger kontinuierlich oder intervallabhängig. Dabei kann beispielsweise für einen Neigungswinkel von 0° eine minimale Zudosierung (in %) und für einen Neigungswinkel von 90° eine maximaler Zudosierung (in %) vorgegeben werden. Der Bereich dazwischen kann je nach spezieller Anwendung beispielsweise linear oder quadratisch approximiert werden und so eine kontinuierliche Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger vorgeben. Um ein stetiges und ständiges Nachjustieren zu vermeiden, ist es ebenfalls möglich, in gewissen Winkelbereichen spezielle Zudosierungsfaktoren (in %) vorzugeben, diese können beispielsweise auf Erfahrungswerten beruhen. Nur beim Überschreiten dieser vorgegebenen Intervalle (beispielsweise alle 10°, 20° oder 30°) ändert sich dann der Zudosierungsfaktor.The increase in the amount of solidification accelerator is preferably carried out continuously or as a function of the interval. For example, a minimum addition (in%) can be specified for an inclination angle of 0 ° and a maximum addition (in%) for an inclination angle of 90 °. Depending on the specific application, the area in between can be approximated, for example, linearly or quadratically, thus specifying a continuous addition of solidification accelerators. In order to avoid constant and constant readjustment, it is also possible to specify special metering factors (in%) in certain angular ranges; these can be based on empirical values, for example. The metering factor then changes only when these predetermined intervals are exceeded (for example every 10 °, 20 ° or 30 °).
Die Erfindung ermöglicht es somit, die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger sensorgesteuert in Abhängigkeit von äußeren Gegebenheiten anzupassen, ohne dass dies wie bisher ausschließlich in die Verantwortung einer Bedienperson (dem sogenannten „Spritzdüsenführer“ oder „Nozzleman“) fällt. Die sensorgesteuerte Zudosierung ist weniger anfällig für Fehler und bietet eine hohe Reproduzierbarkeit in verschiedenen Abschnitten. Die Sensorsteuerung ersetzt die manuelle Steuerung durch die Bedienperson, die in der Praxis gewöhnlicherweise keine Veränderungen an der Zudosierung während eines Spritzvorgangs vornimmt. Durch die sensorgesteuerte Zudosierung wird eine verbesserte Qualität des Spritzbetons erreicht, und darauffolgende Schichten können schneller und somit effektiver aufgebracht werden. Zudem kommt es zu weniger Niederbruch von Spritzbeton aus der frischen Spritzbetonlage.The invention thus makes it possible to adapt the metering of solidification accelerators in a sensor-controlled manner as a function of external circumstances, without this being the sole responsibility of an operator (the so-called “spray nozzle operator” or “Nozzleman”). Sensor-controlled metering is less susceptible to errors and offers high reproducibility in different sections. The sensor control replaces the manual control by the operator, who in practice usually does not make any changes to the metering in during a spraying process. The sensor-controlled metering improves the quality of the shotcrete, and subsequent layers can be applied more quickly and therefore more effectively. In addition, there is less breakdown of shotcrete from the fresh shotcrete layer.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen von Spritzbeton beschriebenen Merkmalen fortgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit den im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmalen weiter fortgeführt werden.The method according to the invention can be used in conjunction with the device according to the invention for applying shotcrete described features are continued. The device according to the invention can be continued with the features described in connection with the method according to the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird. Vorzugsweise wird das Computerprogramm auf einer einer Mischeinrichtung einer Spritzbetondüse zugeordneten Steuereinrichtung ausgeführt.The present invention also relates to a computer program with program code means in order to carry out all the steps of the method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit. The computer program is preferably executed on a control device assigned to a mixing device of a shotcrete nozzle.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsformen beispielhaft beschrieben.The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings using embodiments.
Das Betonspritzsystem umfasst eine Spritzbetonmaschine
An der Spritzbetondüse
Wie in
Die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger
Bislang ist die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Sensor
Zur Erzielung optimaler Ergebnisse ist man im Betrieb bestrebt, die Spritzbetondüse
Beim Aufbringen von Spritzbeton auf einen eher vertikalen Wandabschnitt wird grundsätzlich weniger Erstarrungsbeschleuniger
In einem Fall wurde ein optimaler Zudosierungsfaktor bei einer horizontalen Fläche (Decke) von ca. 7 % und bei einer vertikalen Fläche von ca. 5 % ermittelt. Im Bereich des Bodens wird wenig bis gar kein Erstarrungsbeschleuniger hinzudosiert. Die Zudosierung sollte dementsprechend bei einer Ausrichtung/Neigung der Spritzbetondüse in die Vertikale angepasst werden. Dies wird durch den Neigungssensor
Die anhand des Sensors
Die von dem erfindungsgemäßen Sensor erfassten Datensignale, wie bspw. Bewegungen des Spritzarmes bzw. Spritzdüse, können an ein zentrales Datenmanagementsystem in der Maschine weitergeleitet und dort hinsichtlich Steuerung der Beschleunigerdosierung verarbeitet und gespeichert werden. Von diesem Datenlogger-System können die Daten (bspw. mittels USB-Stift oder WIFI-Übertragung) an eine Baustellen-Planungssoftware (z.B. BIM) oder ein Prozessüberwachsungstool der Bauleitung übertragen und dort weiter verarbeitet werden.The data signals detected by the sensor according to the invention, such as, for example, movements of the spray arm or spray nozzle, can be forwarded to a central data management system in the machine and processed and stored there with respect to controlling the accelerator metering. From this data logger system, the data (e.g. using a USB pen or WIFI transmission) can be transferred to construction site planning software (e.g. BIM) or a process monitoring tool from the site management and processed further there.
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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