DE10310599A1 - Spraying concrete spray onto an object via nozzles with addition of carbon dioxide to the concrete useful as a safety measure in tunnel and side wall construction and for construction of mine walls - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspritzen von Spritzbeton, wobei der Spritzbeton über eine Düse auf ein Objekt gespritzt wird und dem Spritzbeton Kohlendioxid zugegeben wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Aufspritzen von Spritzbeton mit einer mit einer Spritzdüse versehenen Zuführungsleitung für den Spritzbeton und einer Kohlendioxidzuführung.The invention relates to a method for spraying shotcrete, the shotcrete over a Nozzle on an object is injected and carbon dioxide is added to the shotcrete becomes. The invention further relates to a device for spraying of shotcrete with a feed line provided with a spray nozzle for the Shotcrete and a carbon dioxide feed.
Spritzbeton wird häufig als erste Sicherungsmaßnahme im Tunnel- oder Stollenbau und für Baugrubenwände eingesetzt. Der Spritzbeton wird über eine Rohrleitung oder einen druckfesten Schlauch zur Einbaustelle gefördert, über eine Düse auf das Objekt gespritzt und dabei verdichtet. Im Vergleich zu anderen Betonarten muss Spritzbeton besonders schnell erstarren, damit die aufgespritzten Spritzbetonschichten nicht aufgrund ihres Eigengewichts von dem Objekt herunterfallen.Shotcrete is often called first safeguard in tunnel or tunnel construction and for pit walls used. The shotcrete is delivered via a pipeline or a Pressure-resistant hose conveyed to the installation site, sprayed onto the object via a nozzle and compacted in the process. In comparison to other types of concrete, shotcrete must be used solidify particularly quickly so that the sprayed-on shotcrete layers do not fall off the object due to their own weight.
Es sind bereits zahlreiche Verfahren
bekannt, die Erstarrung von Beton durch verschiedenste chemische
Zusätze
zu beschleunigen. Weiterhin wird in der
Dieses Verfahren zeigt zwar die gewünschte schnellere Erstarrung des Spritzbetons, benötigt aber spezielle Pumpen, Mischer, Apparate und Regeleinrichtungen, um die richtige Menge Kohlendioxid vor dem Aufspritzen in den Beton einzubringen. Wird das Verhältnis von Kohlendioxid zu Beton nicht genau genug abgestimmt, kann es zu einer zu frühen Erstarrung des Spritzbetons bereits in der Zufuhrleitung oder der Düse kommen, wodurch Störungen in den oben genannten Apparaten, wie Pumpen oder Mischern, sowie Verlegungen der Düse hervorgerufen werden können. Bei einer zu geringen Kohlendioxidzufuhr wird dagegen die gewünschte Erstarrungsbeschleunigung nicht oder nur unzureichend erreicht.This method shows the desired faster one Solidification of the shotcrete, but required special pumps, mixers, apparatus and control devices to control the Introduce the correct amount of carbon dioxide into the concrete before spraying. Becomes The relationship from carbon dioxide to concrete, it can be tuned too little too early solidification the shotcrete is already in the supply line or nozzle, causing interference in the above devices, such as pumps or mixers, as well Laying the nozzle can be caused. If the carbon dioxide supply is too low, on the other hand, the desired solidification acceleration not or only insufficiently achieved.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Aufspritzen von Spritzbeton so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile möglichst vermieden werden.The object of the present invention is it is therefore to improve a method for spraying shotcrete so that the disadvantages described are avoided as far as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Kohlendioxid dem Spritzbeton nach dem Austritt aus der Spritzdüse zugegeben wird.This task is accomplished through a process solved of the type mentioned at the beginning, the carbon dioxide being added to the shotcrete after it emerges from the spray nozzle becomes.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Kohlendioxidzuführung und die Spritzdüse so angeordnet sind, dass der Spritzbetonstrahl und der aus der Kohlendioxidzuführung austretende Kohlendioxidstrahl im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Ziel ist es, eine möglichst gute Wechselwirkung zwischen dem Spritzbeton und dem Kohlendioxid, insbeosndere im Bereich des Objekts, zu erzielen.A device according to the invention The type mentioned above is characterized in that the carbon dioxide supply and the spray nozzle like this are arranged that the shotcrete jet and that emerging from the carbon dioxide supply The carbon dioxide beam is essentially parallel to one another. The goal is to get one if possible good interaction between the shotcrete and the carbon dioxide, especially in the area of the object.
Erfindungsgemäß wird eine schnellere Erstarrung des Spritzbetons durch Zugabe von Kohlendioxid erzielt. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird jedoch nicht das gesamte Kohlendioxid dem Spritzbeton vor der Spritzdüse zugegeben.According to the invention, the solidification is faster of the shotcrete achieved by adding carbon dioxide. In contrast However, the methods known from the prior art become not all of the carbon dioxide is added to the shotcrete in front of the spray nozzle.
Vorzugsweise wird dem Spritzbeton erst nach dessen Verlassen der Spritzdüse Kohlendioxid zugemischt. Durch diese Art der Kohlendioxidzugabe werden Störungen in der Betonspritzvorrichtung durch zu schnelle Betonerstarrung ausgeschlossen. Die Zubereitung und Zuführung des Spritzbetons erfolgt bis zur Abstrahlung des Spritzbetons wie bei jeder anderen ohne Kohlendioxidzugabe arbeitenden Betonspritzvorrichtung. Insoweit können bekannte Betonspritzvorrichtungen auch schnell und einfach für den Einsatz der Erfindung nachgerüstet werden.The shotcrete is preferred Only after it leaves the spray nozzle, carbon dioxide is added. This type of addition of carbon dioxide interferes with the concrete spraying device too rapid concrete solidification excluded. The preparation and feed the shotcrete is carried out until the shotcrete is emitted with any other concrete spraying device that works without adding carbon dioxide. So far known concrete spraying devices also quickly and easily for use upgraded the invention become.
Es hat sich aber auch als günstig erwiesen, einen Teil Kohlendioxid dem Spritzbeton bereits vor der Spritzdüse zuzumischen und einen weiteren Teil Kohlendioxid nach dem Austritt aus der Spritzdüse dem Spritzbeton zuzuführen.But it has also proven to be cheap, one Mix some of the carbon dioxide into the shotcrete before the spray nozzle and another part of carbon dioxide after the spray nozzle emerges from the shotcrete supply.
Die Kohlendioxidzufuhr erfolgt über eine separate Zuführung in den Spritzbetonstrahl, nach dem dieser die Spritzdüse verlassen hat. Unter dem Begriff Spritzdüse werden hierbei alle Vorrichtungen und Austrittsöffnungen verstanden, die geeignet sind, um den Spritzbeton aus der Zufuhrleitung bzw. dem Zufuhrschlauch auf das Objekt zu spritzen.The carbon dioxide is supplied via a separate feeder into the shotcrete jet after which it leaves the spray nozzle Has. Under the term spray nozzle all devices and outlet openings are understood that are suitable around the shotcrete from the supply line or hose to spray on the object.
Vorzugsweise wird über die separate Zuführung ausschließlich Kohlendioxid, insbesondere im gasförmigen Aggregatszustand, dem Spritzbetonstrahl zugegeben. Es hat sich auch die Zugabe von flüssigem Kohlendioxid oder von Gemischen aus gasförmigem Kohlendioxid und Kohlendioxidschnee bewährt. Flüssiges oder festes Kohlendioxid werden insbesondere dann eingesetzt, wenn neben einer schnellen Erstarrung zusätzlich eine Kühlung des Spritzbetons von Vorteil ist. Bei der Verwendung von Kohlendioxidschnee ist es günstig, wenn sich dieser vermengt mit dem Spritzbeton auf dem Objekt ablagert.Preferably, the separate feeder exclusively Carbon dioxide, especially in the gaseous state, the Shotcrete jet added. There has also been the addition of liquid carbon dioxide or mixtures of gaseous Proven carbon dioxide and carbon dioxide snow. Liquid or solid carbon dioxide are used especially when in addition to a fast Additional solidification a cooling of shotcrete is an advantage. When using carbon dioxide snow is it convenient if it mixes with the shotcrete on the object.
Von Vorteil wird das Kohlendioxid dem Spritzbeton vor dessen Auftreffen auf dem Objekt zugegeben. Mit anderen Worten: Die Zumischung des Kohlendioxid zum Spritzbeton erfolgt während des Fluges des Spritzbetons zum Objekt.Carbon dioxide is an advantage added to the shotcrete before it hit the object. In other words: the admixture of carbon dioxide to shotcrete takes place during the flight of the shotcrete to the object.
Vorzugsweise werden der Spritzbeton und das Kohlendioxid im Wesentlichen parallel zueinander abgestrahlt. Hierbei ist es insbesondere günstig, den Spritzbetonstrahl mit einem Kohlendioxidhüllstrahl zu umgeben. Das Kohlendioxid wird beispielsweise durch eine die Spritzdüse umgebende Ringdüse oder mehrere die Spritzdüse umgebende Austrittsöffnungen abgestrahlt, so dass der Spritzbetonstrahl während des Fluges von der Spritzdüse zum Objekt von Kohlendioxid eingehüllt ist und im Strahl eine Kohlendioxidanreicherung aufrechterhalten werden kann. Umgekehrt ist auch ein Spritzbetonmantelstrahl mit einem zentralen Kohlendioxidstrahl von Vorteil.The shotcrete and the carbon dioxide are preferably emitted essentially parallel to one another. It is particularly advantageous here to spray the shotcrete with a carbon dioxide envelope to surround beam. The carbon dioxide is emitted, for example, through an annular nozzle surrounding the spray nozzle or a plurality of outlet openings surrounding the spray nozzle, so that the shotcrete jet is enveloped by carbon dioxide during the flight from the spray nozzle to the object and carbon dioxide enrichment can be maintained in the jet. Conversely, a shotcrete jacket jet with a central carbon dioxide jet is also advantageous.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das Kohlendioxid über ein Dosierrohr in den Spritzbetonstrahl eingestrahlt. Die Austrittsöffnung des Dosierrohres wird bevorzugt zentral in dem Spritzbetonstrahl angeordnet, so dass das Kohlendioxid mittig in den Spritzbetonstrahl eingedüst wird.According to a special embodiment of the Invention is about carbon dioxide a metering tube blasted into the shotcrete jet. The outlet opening of the The metering tube is preferably arranged centrally in the shotcrete jet, so that the carbon dioxide is injected into the center of the shotcrete jet.
Von Vorteil ist das Dosierrohr relativ zur Spritzdüse für den Spritzbeton in Abstrahlrichtung verschiebbar. Die Austrittsöffnung des Dosierrohres wird je nach Zusammensetzung des Spritzbetons, Austrittsgeschwindigkeit des Spritzbetons aus der Spritzdüse, Entfernung des Objekts von der Spritzdüse sowie der Art des Objekts positioniert. Die Austrittsöffnung für das Kohlendioxid kann auch mit einer Düse oder einer Verteilvorrichtung versehen sein. Auf diese Weise können der Zeitpunkt der Kohlendioxidzugabe und dessen Verteilung und damit der Erstarrungsbeginn des Spritzbetons an die jeweiligen Randbedingungen angepasst werden. Es wird so sichergestellt, dass die Erstarrung so früh beginnt, dass der Spritzbeton die durch sein Eigengewicht verursachten Zugspannungen aufnehmen kann und an dem Objekt haften bleibt, dass aber zum anderen der Erstarrungszeitpunkt nicht so früh liegt, dass der Spritzbeton beim Auftreffen auf das Objekt bereits soweit abgebunden hat, dass er an dem Objekt nicht mehr anhaftet und sich nicht mehr verdichten lässt.The metering tube is advantageous relative to the spray nozzle for the Shotcrete can be moved in the direction of radiation. The outlet opening of the Dosing tube is depending on the composition of the shotcrete, exit speed shotcrete from the spray nozzle, Distance of the object from the spray nozzle and the type of object positioned. The exit opening for the Carbon dioxide can also be used with a nozzle or distributor be provided. That way you can the time of the carbon dioxide addition and its distribution and thus the start of solidification of the shotcrete to the respective boundary conditions be adjusted. This ensures that the solidification so early begins that the shotcrete caused by its own weight Can absorb tensile stress and remains attached to the object that but on the other hand the time of solidification is not so early, that the shotcrete is ready to hit the object has set that he no longer adheres to the object and himself no longer compresses.
Die Kohlendioxidzugabe erfolgt bei einem Druck von bis zu 550 bar. Vorzugsweise wird jedoch bei geringeren Drücken bis zu 100 bar, besonders bevorzugt bis zu 20 bar, gearbeitet. Pro Kubikmeter Spritzbeton werden vorzugsweise 5 bis 50 kg, bevorzugt 10 bis 30 kg Kohlendioxid zugemischt.The carbon dioxide is added at a pressure of up to 550 bar. However, preference is given to smaller ones To press up to 100 bar, particularly preferably up to 20 bar. Per Cubic meters of shotcrete are preferably 5 to 50 kg, preferred 10 to 30 kg of carbon dioxide added.
Die Vorteile der Erfindung kommen sowohl beim Trockenspritzverfahren als auch beim Nassspritzverfahren zum Tragen. Beim Trockenspritzverfahren wird ein Trockengemisch einer Förderleitung und mit Hilfe eines Förderluftstromes zur Spritzdüse transportiert. Dort wird das Trockengemisch mit Wasser versetzt und über die Spritzdüse abgegeben. Beim Nassspritzverfahren wird dagegen das fertige Betongemisch mittels einer Pumpe oder in einem Druckluftstrom durch die Förderleitung zur Spritzdüse gefördert und dann abgestrahlt. In beiden Fällen wird das Kohlendioxid erst nach dem Abstrahlen des Spritzbetons zugegeben, um Verstopfungen durch vorzeitig abbindenden Beton zu verhindern, wie sie bei einer Kohlendioxidzugabe zum Anmachwasser oder zur fertigen Betonmischung auftreten könnten.The advantages of the invention come both in the dry spray process and in the wet spray process to carry. The dry spray process uses a dry mixture a conveyor line and with the help of a conveying air flow transported to the spray nozzle. There, the dry mixture is mixed with water and over the nozzle issued. In contrast, the finished concrete mix is used in the wet spraying process by means of a pump or in a compressed air flow through the delivery line to the spray nozzle promoted and then emitted. In both cases, the carbon dioxide only after blasting the shotcrete added to blockages to prevent by setting concrete prematurely, as in a Adding carbon dioxide to the mixing water or to the finished concrete mix could occur.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird auch das Objekt mit Kohlendioxid eingehüllt, so dass in der das Objekt umgebenden Atmosphäre eine Kohlendioxid-Anreicherung aufrechterhalten wird.After a further development of the invention the object is also enveloped with carbon dioxide, so that the object surrounding atmosphere a carbon dioxide enrichment is maintained.
Die Erfindung wird bevorzugt dort eingesetzt, wo Spritzbeton an senkrechte Wände oder an Decken gespritzt werden muss, wie zum Beispiel im Tunnel- und Stollenbau.The invention is preferred there used where shotcrete is sprayed onto vertical walls or ceilings must be, such as in tunnel and gallery construction.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention and further details the invention are based on that in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.
Hierbei zeigt die Figur eine erfindungsgemäße Betonspritzvorrichtung.The figure shows a concrete spraying device according to the invention.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betonspritzen, beispielsweise zum Erstellen einer Spritzbetonwand
Zur Verkürzung der Erstarrungszeit des Spritzbetons
Das Dosierrohr
Die Austrittsöffnung
In unmittelbarer Nähe der Wand
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