DE1953158A1 - Verfahren zur Herstellung eines wasserdurchlaessigen Probetons - Google Patents

Description

• verfahren zur Herstellung eines wasserdurchlässigen Porbetons Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wasserdurchlässigen Porbetons unter Verwendung einer Zement enthaltenden Betonmischung.
• Bei unterirdischen Betonauskleidungen von Tunneibauten, Bergwerksstollen oder überirdischen Stützmauer an Hängen etc.
• tritt häufig das Problem auf, einen flächigen Wasseraustritt oder sich über größere Bereiche erstreckende Durchfeuchtungen des Gebirges oder Erdreichs derart abzuleiten, daß die eigentlichte Auskleidung nicht durch hydrostatischen Druck des Wasserstaus beschädigt und dann ebenfalls wasserdurchlässig wird.
• Es ist bekannt, derartige Stellen nach der Abschlauchungsmethode zu entwässern, wobei das Wasser mittels -in die Betonauskleidung eingebauter Drainrohre abgeleitet wird. In Strekken oder Tunneln mit späterem Endausbau in Stahlbeton oder bei Spritzbetonausbau mit Ankerung wurden die fraglichen Stellen durch Folienisolierung vor Gebirgsfeuchte geschützt und das Wasser zwischen Auskleidung und Isolierung durch Rippenfolie Schlauchdrainagen u.a.m. abgeleitet. In dub khaften Gebirgspartien kann das Stauwasser mehr oder weniger unkontrolliert durch die Quetschholzlagen absickern.
• Man hat bereits versucht, diesem Ubelstand mit Spezialfiltersteinen abzuhelfen, welche als Porwand ohne Zwischenschicht an das Gebirge verlegt worden ist. Auf diese Porwand wurde dann die Spritzbetonauskletdung aufgebracht, Die flächige Entspannung und Ableitung des Wassers durch die Porwand verhinderte zwar größere unkontrollierbare Wasseraustritte, Jedoch kann die Porwand aus Hohlkörpersteinen nur bis zur Ulme angewendet werden, weil-die Filtersteine keinerlei Firstdruck aufnehmen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Porbeton zu entwickeln, der spritzfähig ist und bereits nach kurzer Zeit statischen Druck aufnehmen kann.
• Erfindungsgemäß wird eine Betonmischung verwendet, die a) körnige inineralische Zugschlagstoffe einer einheitlichen Kornfraktion im Bereich von 3 bis 30 mm mit einer Toleranzbreite von 4 bis 15 mm und b) einen makromolekularen wasserlöslichen Stoff in einer Menge von 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement, enthält, wobei ein Wasser-Zement-Verhältnis von etwa 0,32 bis Q,48 eingehalte nwird.
• Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Betonmischung können übliche körnige mineralische Zuschlagstoffe verwendet werden, wie beispielsweise gebrochenes Gestein oder Blähaggregate enthaltende Mineralien wie Bims, Ton, Schiefer, Lavalit und deraleichen mehr.- Zweckmäßig sollen die mineralischen FUllstoffe eine ovale oder runde Struktur- aufweisen, so daß die einzelnen Körner bei der Verarbeitung leicht aneinander vorbeigleiten können. Vorteilhafterweise wird als körniger mineralischer Zuschlagstoff Kies verwendet. Es ist günstig, die ToleranzbreiLe,insbesondere bei relativ kleinen Korngrößen, möglichst gering zu haten. In manchen Fällen kann es sich als günstig erweisen, neben den körnigen mineralischen Zuschlagstoffen untergeordnete Mengen an Asbestfasern mitzuverwenden. Die Menge der Asbestfasern soll aber 5 % des Gewichts der Zuschlagstoffe nicht übersteigen.
• Als wasserlösliche tuakromolekulare Stoffe können die verschiedensten natürlichen oder synthetischen Polymeren eingesetzt werden. Unter den natürlichen wasserlöslichen Substanzen sind- beispielsweise die verschiedensten sogenannten Pf lanzengummi-Sorten geeignet, also beispielsweise Galactomannane wie Johannisbrotkernmehl oder Guarmehl oder auch Xanthan-Gum oder wasserlösliche Stärke-Produkte. Zu den letzteren zählen beispielsweise Methylstärke, HydroxySthylstErke, Carboxymethylstärke oder auch oxidativ abgebaute Stärke. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Botonmischungeri werden Jedoch bevorzugt als wasserlösliche makromolekulare Stoffe wasserlösliche Celluloseäther herangezogen.
• Es eignen sich bespielsweise Methylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Athylhydroxyäthylcellulose, Hydröxyäthylcarboxymethylcellulose.
• Neben den erwähnten natürlichen wasserlöslichen makromolekularen Stoffen können auch die verschiedensten synthetischen Polymeren verwendet werden wie beispielsweise Polyacrylamid, die Alkalisalze von PolyacrylsSure, wasserlösliche Mischpolymerisate des Acrylamids mit am Stickstoff substituierten Acrylamid wie etwa das Mischpolymerisat aus Acrylamid und N-tert.-Butylacrylamid.
• Ferner sind geeignet die wasserlöslichen Polyvinylmethyläther oder Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon sowie deren wasserlösliche Mischpolymerisate mit beispielsweise Vinylacetat.
• Schließlich können noch eingesetzt werden die Alkalisalze von Polyst yrolsulfonsäure.
• Weiterhin verwendet man zur Herstellung der Betonmischungen übliche Zementsorten, insbesondere aber Hochofenzement. Es wird im übrigen soviel Wasser zugegeben, das ein Verhältnis von Wasser zu Zement von 0,32 bis 0,48 eingehalten wird, wobei selbstverständlich die Eigenfeuchtigkeit der Zuschlagstoffe mitberücksichtigt werden muß. Wird Kies verwendet, so muß mit einer Feuchtigkeit von etwa 5 bis 15 % gerechnet werden. Es ist als Uberraschend anzusehen, daß sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Betonmischungen verspritzen lassen, bei denen das Verhältnis von 0,38 unterschritten wird.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform werden den erfindungsgemäßen Betonmischungen noch anionaktive oder nichtionogene Netzmittel zugesetzt. Sle sollen in einer Menge von etwa 0,005 bis 0,08 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement, vorliegen. Als Netzmittel sind beispielsweise geeignet Alkalisalze, insbesondere Natriumsalze von Sulfonsäuren wie etwa Dodecylbenzolsulfonsäure, oder auch Fettalkoholsulfonsäuren. Mit gutem Erfolg kann beispielsweise das Natriumsalz von Laurylsulfonsäure eingesetzt werden. Als nichtionogene Netzmittel kommen insbesondere die Additionsprodukte von Xthylenoxid an Alkylphenole oder an Fettalkohole infrage. Ein geeignetes Netzmittel aus dieser Gruppe ist beispielsweise das Additionsprodukt von 9 Mol Athylenoxid an 1 Mol Nonylphenol.
• Schließlich können den erfindungsgemäßen Betonmischngen noch Zusätze von wässrigen Dispersionen thermoplastischer Kunststoffe, insbesondere von Polyvinylestern, sowie wässrige Dispersionen von Bitumen zugegeben werden. Als wässrige Dispersionen thermoplastischer Kunststoffe eignen sich beispielsweise die handelsüblichen Dispersionen von Polyvinylpropionat, Polyvinylacetat oder den Mischpolymerisaten aus Butadien und Styrol.
• Die Herstellung der erfindungsgemäßen Betonmischungen erfolgt in üblichen Mischern, insbesondere Zwangsmischern. Dabei können die wasserlöslichen makromolekularen Stoffe entweder in fester Form zugesetzt werden oder aber als konzentrierte wässrige Lösung oder Paste. Das gleiche gilt für die anionaktiven bzw. nichtionogenen Netzmittel. Es hat sich als günstig erwiesen, Mischungen zu verwenden, bei denen auf etwa-200 bis 300 kg Hochofenzement 1.000 bis 2.000 kg Zuschlagstoffe wie Kies eingesetzt werden. In gewissen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, den Betonmischungen noch bekannte Beschleuniger zuzusetzen. Hier kommen beispielsweise Kalziumchlorid, Kieselsäure oder Wasserglas infrage.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, Porbeton pneumatisch zu verspritzen. Bei diesem Naßverspritzen fällt nicht nur aufgrund der guten Anfangshaftung wenig Rückprall an, sondern der Rückprall kann auch ohne weiteres wieder verweq det werden. Es entfällt somit die bei anderen Verfahren aufwendige Entfernung des nicht mehr verwendungsfähigen Rückprall von der Baustelle. Auch ist es nicht notwendige wie sonst Ublich, Verschalungen bei der Herstellung von Porbeton zu verwenden. Mit dem erfindungsgemäßen Porbeton können ohne weiteres Schichten bis zu 25 cm in einem Arbeitsgang angebracht werden. Bei den bisher bekannten Spritzbeton konnte jedoch nur eine Schichtdicke von 5 bis 10 mm erreicht werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Porbeton handelt es sich nicht um einen geschEunten Beton sondern um einen wasserdurchlässigen Beton, der ähnlich einem gesinterten Kugelfilter aufgebaut ist, wobei die Zwischenräume zwischen den Körnern offen sind und im wesentlichen nur eine Verkittung an den Berührungsflächen vorliegt.
• Anwendung rinden kann der erfindungsgemäße Porbeton beispielawelse bei dem Ausbauen von Tunneln.oder bei der Herstellung ton StolIen im Bergbau. Bereits nach kurzer Zeit ist eine statische Belastung möglich, so daß ein rationeller Vortrieb durchgeführt werden kann. Es'ist auch nicht erforderlich, zur weiteren Abbindung den Beton anzufeuchten, da das Wasserrückhaltevermögen der Mischung aus Zement und makromolekularen wasserlöslichen Stoffen sehr gut ist.
• B e i s p i e 1 e Es wurden verschiedene Betonmischungen nach dem erfindungsgenähen Verfahren hergestellt, wobei das Gemisch I aus 250 kg Hochofenzement, 1.500 kg Kies (Körnung 3 bis 7 mm) und soviel Wasser bestand, daß das WZ-Verh. 0,38 % betrug. Das Gemisch II bestand aus 300 kg Hochofenzement, 1.650 kg Kies der Körnung 15 bis 30 mm, wobei soviel Wasser zugesetzt wurde, daß das WZ-VerhEltnis 0,0 betrug.
• Zu diesen Gemischen wurden verschiedene Mengen wasserlöslicher makromolekularer Stoffe und Netzmittel gegeben. In der nachfolgenden Tabelle ist in der ersten Spalte die laufende Nummer des Ansatzes angegeben. Es folgen die verwendete Betonmischung, die Menge und Art der wasserlöslichen makromolekularen Substanz sowie das Netzmittel.
• Tabelle An- Ge- wasserloslicher, makromole- Netzmittel satz misch kularer Stoff 1 I 0,5 kg Hydropropylmethylcellulose, Viskosität in 2%iger Lösung 80.000 cP nach Höppler bei 20°C 2 I 2,0 kg Methylcellulose, Viskosität in 2%iger Lösung 300 cP nach Höppler bei 20° C 3 I 2,0 kg " 0,2 kg Natriumlaurylsulfat 4 I 1,0 kg II 0,1 kg Xthylenoxid an Nonylphenol <Molverhältnis 9 : 1) 5 II 1,2 kg Methylcellulose, Vi8- 0,1 kg Natriumlaurylkosität in 2%iger Lösung sulfat 4.800 cP nach Höppler bei 20 C 6 II 0,8 kg Hydroxyäthylcarboxyl- 0,12 kg Natriumlaurylmethylcellulose, in 2%iger sulfat Lösung 4.000 cP nach Höppler bei 20°C +) Diesem Ansatz wurden noch 1,2 kg einer 40 % Feststoff enthaltenden wässrigen Dispersion zugegeben, die aus 80 % Bitumen und 20 % Polyvinylpropionat bestand.
• Fortsetzung der Tabelle An- Ge- wasserlöslicher, makromole- Netzmittel satz misch kularer Stoff 7 II 1,0 kg Polyacrylamid, Visko- -sikät in 10%iger Lösung bei 20 C nach Höppler 100.900 cP 8 I 2,0 kg Guarmehl, Viskosität 0,1 kg Äthylenoxidaddukt in 2%iger Lösung 10,000 cP an Nonylphenol (Molvernach Höppler bei 20° C hältnis 9 : 1) Alle Bestandteile wurden in einem Zwangsmischer kräftig gemischt und konnten dann pneumatisch verspritzt werden. In allen Fällen wu de nach dem Abbinden ein Porbeton erhalten, der eine Festigkeit zwischen etwa 120 und 280 kg/cm2 aufwies. Die Wasserdurchlässigkeit war hervorragend.

Claims (6)

Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung eines wasserdurchlässigen Porbetons, dadurch gekennzeichpet, daß man eine Betonmischung verwendet, die a) körnige mineralische Zuschlagstoffe einer einheitlichen Kornfraktion im Bereich von 3 bis 30 mm mit einer Toleranzbreite von 4 bis 15 mm und b) einenmakromolekularen wasserlöslichen Stoff in einer Menge von 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement, enthält, wobei ein Wasser-Zement-VerhEltnis von etwa 0,32 bis 0,48 eingehalten wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als körniger, mineralischer Zuschlagstoff Kies verwendet wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonmischung als wasserlösliche makromolekulare Stoffe wasserlösliche Celluloseäther enthält.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonmischung noch 0,005 bis a,o8 Gewichtsprozent, bezogen auf Zement, eines anionaktiven bzw. nichtionogenen Netzmittels enth*;t. .

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonmischung zusätzlich eine wässrige Dispersion eines therriloplastischen Kunststoffs, insbesondere eines Polyvinylesters, sowie eine Bitumendispersion enthält.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonmischung noch bekannte Beschleuniger enthält.