DE2916335A1

DE2916335A1 - Verfahren zur herstellung von spritzbeton

Info

Publication number: DE2916335A1
Application number: DE19792916335
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Higuchi; Yasuro Ito; Hideharu Kaga; Yutaka Mochida; Tadayuki Sumita; Yasuhiro Yamamoto
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-23
Publication date: 1979-11-08
Also published as: CH639591A5; GB2020722B; US4292351A; GB2020722A; CA1125584A

Description

Zu den verschiedenen Verfahren der Verwendung von Beton zählt auch das Spritzverfahren. Im Unterschied zum Gießverfahren, bei dem der Beton in eine Form oder einen Rahmen gefüllt wird, wird der Beton beim Spritzverfahren unmittelbar auf Wände oder geneigte Flächen aufgespritzt, so daß die Herstellung einer eigenen Form sowie deren Entfernung nach dem Abbinden des vergossenen Betons wegfallen. Des Spritzverfahrens bedient man sich demnach in weiten Bereichen des Bauwesens zum Verputzen von Tunnelwänden oder künstlich hergestellten geneigten Flächen u.a. Gemäß dem Stand der Technik unterscheidet man allgemein zwischen trockenen, nassen und halbnassen Betonspritzverfahren. Alle diese Verfahren haben bestimmte Vor- und Nachteile. Beim Naßverfahren wird das naturfeuchte Betongemenge durch ein Rohr oder einen Schlauch gefördert und durch eine Düse aufgespritzt. Der dadurch erhaltene Beton hat eine höhere Festigkeit als der nach dem Trockenverfahren hergestellte. Nachteilig ist allerdings der hohe Reibungswiderstand des feuchten Betongemenges gegenüber dem Rohr, durch das es gefördert wird, was einerseits hohe Förderungsdrücke und andererseits die Verwendung druckfester Rohre erforderlich macht. Außerdem ist es notwendig, die Abmessungen der gesamten Anlage zu beschränken, und selbst bei speziell dafür vorgesehenen Förderern ist die Förderdistanz auf höchstens 50 bis 60 m beschränkt, eine Distanz, die in manchen Fällen nicht ausreicht. Wird ferner zur Erzielung einer optimalen Festigkeit ein entsprechender Wasserzementwert gewählt, steigt die Viskosität des naturfeuchten Betongemenges zu sehr an. Aus diesem Grunde wird auf vielen Verwendungsgebieten zur Erleichterung der Förderung und des Aufspritzens ein hohes Wasserzementwert

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gewählt. Dadurch sinkt natürlich wiederum die Festigkeit, und der aufgespritzte Beton bröckelt leicht ab. Da außerdem der aufgespritzte Beton herunterfließt, ist die durch Aufspritzen zu erzielende Dicke der Betonschichten begrenzt.

Im Gegensatz zum Naßverfahren ist beim Trockenverfahren der Reibungswiderstand während der Förderung gering, so daß der trockene Beton über einfach und in gedrängter Bauweise ausgeführte Förderer und durch Rohre über jede beliebige Distanz gefördert werden kann. So kann trockener Beton über eine große Distanz ohne weiteres durch tief in der Erde verlaufende Tunnels gefördert werden. Das Trockenverfahren ist daher für viele Verwendungszwecke geeignet, verursacht jedoch eine starke Staubbildung. Daher ist es auch erforderlich, bei diesem Verfahren das Aufspritzen des Betons in kurzen Abständen zu unterbrechen, um das jeweilige Ergebnis des Aufspritzens zu überprüfen. Dies beeinträchtigt nicht nur erheblich die Arbeitsbedingungen, sondern läßt auch, verglichen mit dem Naßverfahren, nur ungefähr halb so festen Beton erzielen, da die Herstellung eines engen Kontaktes zwischen Zement und Zuschlag einerseits und Wasser andererseits erschwert ist. Außerdem kommt es dabei infolge von Verspritzen zu starken Betonverlusten.

Beim Halbnaßverfahren, das eine Zwischenstellung einnimmt zwischen den Naß- und Trockenverfahren, erfolgt das Zugießen des Wassers nicht unmittelbar an der Düse, sondern in einem Zwischenteil des Rohrs. Da durch die Zugabe des Wassers der Reibungswiderstand der Mischung ansteigt und häufig Bindemittel zum raschen Abbinden zugesetzt werden, darf der Abstand zur Düse 5 bis 6 m nicht übersteigen, anderenfalls eine breiförmige Betonmischung an der Innenfläche des Rohrs haften bleibt und es verstopft. Der Fließwiderstand am "Ende des Rohrs steigt also bei der Halbnaßmethode an, was die Vorteile dieses Verfahrens stark be-

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einträchtigt. Außerdem ist es ähnlich wie beim Naßverfahren schwierig, das Wasser mit dem Zement innig zu vermischen. Daher ist es in jedem Fall zur Verbesserung der Adhäsion des frisch bereiteten flüssigen Betons und zur Verminderung des Verspritzens und des Abbröckeins erforderlich, eine erhebliche Menge an Bindemittel zum raschen Abbinden, wie Natriumsilikat, Calciumchlorid, Natriumaluminat, Natriumcarbonat usw. zuzusetzen.

Erfindungsgegenstand ist somit ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Spritzbeton mit entsprechender Förderung der Betonkomponenten, unter reibungslosem Aufspritzen eines Betongemisches mit niedrigem Wasserzementwert und unter Verminderung des Verspritzens sowie der Staubbildung.

"Ein weiterer "Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung von Spritzbeton unter Verminderung der Zementmenge und "Erzielung einer homogenen und stabilen Spritzbetonmischung.

■Erfindungsgegenstand ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von Spritzbeton unter Bereitung einer breiförmigen frisch angemachten flüssigen Mischung durch Beimengen eines Pulvers einer hydraulischen Substanz und von Wasser, Druckförderung der Mischung sowie eines Zuschlagstoffes durch getrennte Rohre über eine bestimmte Strecke, Bereitung der "Endmischung aus dem Betongemenge und dem Zuschlag und Aufspritzen derselben auf den zu verputzenden Körper.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitet man zuerst ein trockenes Gemisch aus dem Pulver der hydraulischen Substanz, einem feinen und einem gröbkörnigen Zuschlagstoff, teilt dann das Trockengemisch in zwei Anteile auf, setzt dann dem einen Anteil Wasser und Beton zu, wodurch man ein breiförmiges flüssiges Betongemisch erhält, das dann unter Druck v/eiterbefördert wird, während man den anderen Anteil durch getrennte Rohre

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über eine bestimmte Strecke fördert, das frische Betongemisch damit mischt und die Endmischung dann auf den zu verputzenden Körper aufspritzt.

Hinsichtlich der rheologischen "Eigenschaften einer frischen Flüssigbetonmischung, d.h. einer nach Wasseraufnähme noch nicht abgebundenen Mischung, der tatsächlichen Fließeigenschaften der Flüssigmischung, der Adhäsion zwischen einem inerten Zuschlagstoff, wie einem grobkörnigen Zuschlagstoff, und einem Zementbrei oder einem Mörtel sowie hinsichtlich der Adsorption an festen Oberflächen wurde eine Reihe von Entdeckungen gemacht, auf denen verschiedene neue Verfahren beruhen, die in der JA-PA 157 452/1976 (Verfahren zur Messung der Fluidität einer verformbaren Flüssigkeit, Verfahren zur Herstellung einer derartigen Flüssigkeit und Verfahren und Vorrichtung zum Vergießen einer derartigen Flüssigkeit), JA-PA 147 180/1976 (Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Zuschlagen sowie Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der beizumischenden Wassermenge) und JA-PA 126 323/1977 (Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Beton) vollständig geoffenbart sind.

Vor allem konnte festgestellt werden, daß bei der Erzeugung eines Stromes einer verformbaren Flüssigkeit (vom Bingham-Typ oder nicht), wie z.B. eines Zementbreis, Mörtels oder Betons (Feststoffkomponenten), die Scherfestigkeit bei einer bestimmten Menge an beigemischtem Wasser, bei einem bestimmten Wasser-Zement-, Zement-Sand- und Grobzuschlag-Sand-Wert sowie bei einer bestimmten Dispergatormenge und bei einem bestimmten Ausgangsgehalt an Wasser im Sand die Bruchgrenze erreicht. Durch die sogenannte Setzprobe kann nun die Fluidität des Betons qualitativ ermittelt werden, nicht jedoch der tatsächliche Zustand der verformbaren Flüssigkeit, wozu quantitative Meßwerte erforderlich sind. In einer derartigen verformbaren Flüssigkeit geht nämlich die Funktion des von

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Feststoffteilchen umschlossenen ¥assers nicht vollständig verloren. Außerdem sind zwischen den Oberflächen der Feststoffteilchen einschließlich der Zementteilchen Anziehungskräfte wirksam, so daß bei starker Abnahme der Menge des den Feststoffteilchen anhaftenden Wassers die Anziehungskräfte zwischen benachbarten Teilchen erheblich zunehmen, da das Wasser den umgebenden Teilchen stark anhaftet. Es wurde festgestellt, daß bei der Mischung der einzelnen Betonkomponenten nach Zugabe von Wasser unmittelbar Hydratation und Koagulation eintritt. Während eines beträchtlichen Zeitraums nach der Wasseraufnahme und nach dem Vermischen steigt die relative Fluidität jedoch an. Demnach kann nach Ablauf dieses Zeitraums durch erneutes Vermengen der Mischung die Adhäsion des Zements gegenüber dem grobkörnigen Zuschlag, d.h. die Festigkeit des Betons und seine Fluidität verbessert werden.

Die Scherfestigkeit steigt proportional zur Menge des aus dem Flüssiggemisch entfernten Wassers an. Die Dehydratation kann dabei mit Hilfe eines Papierfüllers oder durch Versetzen der frischen Flüssigmischung mit einer halbtrokkenen Mischung durchgeführt werden. Ist die Mischung dehydratisiert, stellen sich zwischen den angrenzenden Feststoffteilchen starke Bindungskräfte ein. Bei einmaligem Mischen nach dem Trockenverfahren ist die Festigkeit des erhaltenen Betons gering, wird jedoch erneut gemischt, wie oben beschrieben, steigt die Festigkeit des aufgespritzten Betons entsprechend an.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Wasser dem hydraulischen Material,wie Zement oder Gips zugesetzt _r wonach bis zu einem entsprechenden Ansteigen der spezifischen Oberfläche des Pulvers gemischt wird. Danach wird der einen entsprechenden Wasserzementwert aufweisende Beton bzw. Mörtel durch ein Rohr gefördert. Nach der Wasseraufnahme und erneutem Vermischen ist es vorteilhaft,

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das erhaltene Gemisch geraume Zeit ruhen zu lassen. Der Förderdruck für die Mischung wird dabei nach folgender Gleichung ermittelt:

_AP J (F₊XUf)L ^Λ mr-

lax

wobei L_m__v die maximale Förderstrecke bedeutet und sich

HIgUC

wie folgt errechnet:

L = UfT X

max e Uf ε

wobei L =

Die Geschwindigkeit Uf, die erforderlich ist für das Vergießen bei konstanter Geschwindigkeit und unter einem Druck von P (g/cm ) über eine Distanz L (cm) errechnet sich aus folgender Gleichung

ΔΡ_ν/ 4 χ LFie + P²e² + 4Χ²χ² - (2XLF,A + Δρ² _ε) _ο

VO . O · · · *-1

wobei ΔΡ = P - ph. ..

Die maximale Geschwindigkeit Uf__„,mit der die Mischung

IHcLjC

bei konstanter Geschwindigkeit über die Distanz L (cm) gefördert werden kann, kann nach folgender Gleichung berechnet werden:

·· ILlT.

max ~ L«£

Der Enddruck Pn der Mischung an der Düse nach erfolgter Förderung über die Distanz L (cm) bei konstanter Geschwindigkeit Uf (cm/sec) kann anhand folgender Gleichung errechnet werden:

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(P +XUf)L

+ ph .... 4

max

In den Gleichungen 1 bis 4 bedeuten

^F _o (g/cm ) : relative Scherfestigkeit λ (g.sec/cm .cm): relative Fließviskosität Uf (cm/sec): Leerlaufgeschwindigkeit

ρ (g/cnr): Gewicht pro Volumeneinheit der verformbaren

Flüssigkeit

L (cm): Länge der Zuschlagschicht ε : Porenzahl des Zuschlags

X (cm /see): Menge des Gußzements pro Zeiteinheit T (see): maximale Dauer des Vergießens.

Die oben angeführten Gleichungen sind in der JA-PA 157 452/ 1976 offenbart.

■Brfindungsgemäß kann die Rohmischung mit Hilfe einer Pumpe unter Ausnützung der durch die Zugabe von Wasser verursachten Fließfähigkeit des hydraulischen Pulvers oder im trokkenen Zustand der einzelnen Komponenten (Kies, Sand und Zement) gefördert werden. Die Distanz, über die die einzelnen Komponenten gefördert werden,sowie ihre Menge hängen ab vom Pumpendruck und vom Rohrdurchmesser. Bei einer Trokkenmischung kann über mehrere hundert Meter oder sogar über mehr als tausend Meter gefördert werden.

Die einzelnen Stoffe werden getrennt gefördert und erst vor dem Aufspritzen gemischt. Wird die Mischung unmittelbar nach der Wasseraufnahme an das hydraulische staubförmige Material herangefördert, arbeitet man mit einem großen Zeitintervall während der Förderung.Trockenes Material wird

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nach der Förderung eingearbeitet, Material mit entsprechender Fließfähigkeit kann danach zur Steigerung der Scherfestigkeit dehydratisiert werden. Dadurch lassen sich die physikalischen Eigenschaften der Mischung und ihre Verarbeitbarkeit verbessern, sie wird dadurch besser kontrollierbar, rentabler und breiter einsetzbar, und schließlich lassen sich einander widersprechende Eigenschaften, wie Fließfähigkeit und Adhäsion miteinander harmonisieren.

Insbesondere wurde aus Portland-Zement und 3 Gew.-%, bezogen auf den Zement, eines Dispergators vom Alkylsulfamat-Typ eine frische Flüssigmischung hergestellt. Das Gemisch wurde nach Halten während einer Stunde erneut vermengt und durch ein 20 cm langes und Glasperlen mit einem Durchmesser von 8 mm als Widerstandskörper enthaltendes Rohr gefördert. Die dabei erhaltenen Meßdaten sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Bei einem Wasserzementwert von unter 28 % erwies sich die Messung der Fließfähigkeit als unmöglich, bei einem Wert von über 31 % kam es zur Zerreibung und bei einem Wert von über 32 % zur Entmischung, d.h. zur Abscheidung der Wasserteilchen von den Zementteilchen.

Tabelle 1

Wasserzement- relative relative relativer

wert,d.h. Was- Scherbruch- Fließvis- Verschlußwert

ser zu Zement- spannung kosität verhältnis in F λ AF

der Paste ° °

.28 % 6,923 g/cm³ 18,8 g.sec/cm⁴ 0,075 g/cm*¹" 30 % 0,273 g/cm³ 10,3 g.sec/cm^ 0,002 g/cm^

Aus Tabelle 1 geht klar hervor, daß die Zumischung von Wasser zum Zement den Übergang vom Kapillarzustand, in dem die Zwischenräume zwischen den Teilchen kein Wasser enthal-

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ten, zu einem breiigen Zustand bewirkt, in dem die Zwischenräume von Wasser erfüllt sind. Dies bedeutet, daß im Kapillarzustand der Reibungswiderstand zwischen den Feststoffteilchen als Scherspannung wirksam ist, so daß die Mischung nicht fließfähig ist, während im Breizustand die Mischung fließfähig ist. Um einen von Zerreibung und 'Entmischung freien Zementbrei zu erhalten, muß der Wasserzementwert mindestens 28 bis 30 % betragen. Die relative Scherbruchspannung errechnet sich in diesem Bereich wie folgt:

6,293/0,273 = 23,051

Der maximale Wert übersteigt den minimalen somit um das 23-fache. Die relative Fließviskosität steigt um einen Faktor 1,825 an und der relative Verschlußwert um einen Faktor 47,5. Aus dem Gesagten geht hervor, daß bereits eine geringe Änderung des Wasserzementwertes eine starke Änderung der Fließfähigkeit hervorruft. Wenn nun ein derartiger fließfähiger Brei auf eine senkrechte Stahlplatte aufgespritzt wird, fließt der Brei unmittelbar ab und bildet eine höchstens einige Millimeter dicke Schicht. Dies zeigt, daß dieses Spritzverfahren unzureichend ist.

Um nun den genannten Nachteil zu beseitigen,wird bei dem Spritzverfahren gemäß dem-Stand der Technik vorgeschlagen, einen Brei von geringerer Fließfähigkeit zu bereiten, ein Bindemittel zum raschen Abbinden zu verwenden oder die Dicke der Betonschicht durch mehrmaliges Aufspritzen des Breis zu verstärken. Diese Lösungen haben nun wieder den Nachteil, daß sie mehrstufig sind und längere Zeit in Anspruch nehmen.

Erfindungsgemäß wird nun ein Brei von hoher Fließfähigkeit durch ein Rohr gefördert und unmittelbar vor dem Aufspritzen mit einem trockenen pulverförmigen über ein anderes

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Rohr zugeleiteten Zuschlag vermengt, so daß dann der Brei im Kapillarzustand aufgespritzt werden kann. Die Menge des zwischen den Feststoffteilchen befindlichen Wassers ist dabei herabgesetzt, wodurch die Anziehungskräfte ansteigen. Insbesondere wird ein Zementbrei von hoher Fließfähigkeit (Wasserzementwert von ca. 30 Yo) durch ein Rohr gefördert und dann mit dem über ein anderes Rohr zugeleiteten Zuschlag unmittelbar vor der Düse vermengt. Der Wasserzementwert des aufgespritzten Betons ist dann erheblich herabgesetzt. So z.B. ist bei einem Zementgehalt von ca. 15 % im Augenblick des Aufspritzens der Wasserzementwert auf 26 % oder noch darunter herabgesetzt, wodurch ein Kapillarzustand von hohem Haftvermögen erzeugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Scherfestigkeit und das Haftvermögen erheblich zu steigern, ohne sich dabei auf eine Hydratation zu stützen. Dies ermöglicht, einen Teil des Zementpulvers durch ein inertes Pulver mit derselben spezifischen Oberfläche wie Kieselerdepulver zu ersetzen.

Wird trockener Sand mit einer geringeren spezifischen Oberfläche durch ein Rohr gefördert und dann mit dem durch ein anderes Rohr zugeleiteten Brei vermischt, entspricht das maximale Sand-Brei-Verhältnis der Breimenge, welche die Oberfläche der Sandteilchen in Form von äußerst dünnen Schichten überzieht und die Zwischenräume zwischen den Sandteilchen vollständig erfüllt. Die Breimenge hängt zwar im einzelnen von der Größe der Sandteilchen ab, hat jedoch in einem leichten Überschuß von 30 % vorzuliegen. Da der Sand das im Brei enthaltene Wasser absorbiert, sinkt der Wasserzementwert des Breis ab. Das Verhältnis zwischen der Wasser-, Zement- und Sandmenge bewirkt einen hohen Kapillarzustand, weshalb zwischen den Sand- und Zementteilchen nur ein dünner Wasserfilm zurückbleibt, was eine starke Steigerung der Scherfestigkeit bewirkt.

Bei dem eben beschriebenen Mörtel, bei dem der Sand dem

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Zementbrei zugesetzt wird, kann sich der anfängliche Wassergehalt des Sandes, wie in der JA-PA 147 180/1976 offenbart, selbst bei ein und demselben Wasserzeraentwert, Zement-Sand-Verhältnis und Zement-Dispergator-Verhältnis in einem bestimmten Bereich bewegen. So z.B. kann in einer Komposition mit einem Wasserzementwert von 40 %, einem Zement-Sand-Verhältnis von 1:1 und einem Dispergator-Zement-Ver— hältnis von 0,9 % der Sand absolut trocken sein oder bis zu 40 % Wasser enthalten, bevor er in eine auf einen Druck von -65 cmHg evakuierten Mischmaschine zur "Erzielung einer Mischung von vorgegebenem Wassergehalt eingearbeitet wird. Nach Zugabe des Zements zur Mischung läßt man diese eine Stunde lang stehen. Danach wird die Mischung mit dem Alkylallylsulfonatdispergator versetzt und abermals vermengt. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Mischung sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Fließfähigkeit wurde dabei mit Hilfe eines mit 20 mm-Glasperlen gefüllten Glasrohrs gemessen, die dabei erhaltenen Werte dienten zur Erzielung der in Tabelle 1 zusammengefaßten Ergebnisse.

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Tabelle 2

- Temp, ρ F„ /

- (⁵c5 (kg/l) (g/8m⁴)

¥as- Tem ser· gehalt des Sandes

AF₀ \ (g/cm ) g.sec/cm

Zer-

rei-

Ent- Biegefestigmi- keit kg/cm-5

Druckfestigkeit kg/cnP

~ !^Ψ^-γ Tage 28 Tage 7 Tage 28 Tage

10

11

	0	13	5	2,177	0	0	5
CO	5	20	5	2,196	0,04	0,0007	4
CÜ5- CO	10	20		2,157	0,319	0,0041	3
OO	14	20	5	2,137	1,623	0,0092	3
CJI	18	19,		2,157	2,169	0,021	4
O	22	19,		2,157	1,394	0,01	3
-j OO	26	20	2,157	2,544	0,031	2
o>	30	19,	2,157	1,244	0,014	3
	35	20	2,157	0,469	0,0018	3
	40	13	2,177	0,841	0,0046	4

0	82	74,5	74,6	441
8,1	76	86,8	85,3	460
0	92	92,1	100,5	413
0	90	89,6	96,5	497
0	99	95,3	102,1	610

104
102
100
101
101

95,4
104
93,3
93,2

100,9

92,1
91,9
80,1
92,2
91,3

594
611
533
525
530

529 603 745 746 780 698 755 749 739 751

Aus Tabelle 2 geht hervor, daß die physikalischen Eigenschaften, wie Fließfähigkeit, Zerreibungs- und Entmischungsgrad des erhaltenen Mörtels sehr stark vom Wassergehalt des Sandes abhängen. Sehr stark variiert insbesondere die relative Scherbruchspannung F . Die Ursache dafür liegt offensichtlich in der Bogenwirkung der Flüssigkeit bei der Passage. Somit kann angenommen werden, daß dieser Wert von der Partikelgröße abhängt. Die Dicke der aufgespritzten Zementschicht nimmt zu, wenn das Zementpulver mit eine große Wassermenge enthaltendem Sand vermischt wird. Dies bedeutet, daß bei Verwendung von Sand mit einer geringeren Wassermenge, z.B. von unter 10 %, der Wert F ansteigt. Übersteigt der Wassergehalt einen vorbestimmten Wert, z.B. 30 %, verwandelt sich der Zement unmittelbar in einen Brei und bildet zwischen den Sandteilchen und den Breiteilchen einen Wasserfilm aus, wodurch die Beschichtung der Sandteilchen durch die Breiteilchen vermindert wird. In diesem Fall sinkt der F_Q-Wert ab. Besonders hervorgehoben werden muß, daß bei dem beschriebenen Versuch nach dem Stehenlassen das Gemisch erneut vermengt wird. Gerade aufgrund dieses starken Vermengens bröckeln die den Sand überziehenden Zementteilchen nicht ab und steigern damit, wie oben beschrieben, den F_Q-Wert. Dies bedeutet, daß der Brei ein starkes Haftvermögen aufweist und daß das Zementpulver auf den Sandteilchen mit geringer Menge an Oberflächenwasser haftet und dadurch bei vermindertem Wasserzementwert die Bindungskräfte ansteigen läßt.

Infolge der oben beschriebenen Erscheinungen und da außerdem in einer Distanz aufgespritzt wird, bei der starke Anziehungskräfte entstehen, nimmt der Zwischenraum zwischen den einzelnen vom Zementbrei überzogenen Sandteilchen ab, wobei Sand, grobkörniger Zuschlag und Zementpulver, die über andere Rohre zugeleitet werden, auf den zerriebenen fließfähigen Brei aufgespritzt werden, um auch diesen in den Kapillarzustand überzuführen, wodurch die Fließfähigkeit des Breis absinkt und damit eine stabile Zementschicht gewährleistet ist.

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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, ein Kontrollgerät zur Steuerung der Menge an Sand,grobkörnigem Zuschlag, die an der Spritzdüse zugesetzt werden, einzubauen, um den jeweiligen Erfordernissen der zu beschichtenden Wandfläche zu entsprechen. So z.B. ist es erforderlich, bei Beginn des Aufspritzens die Zufuhr von Grobzuschlag zu stoppen, um auf diese Weise eine Grundschicht lediglich aus Zementbrei oder Mörtel zu erzeugen und erst danach eine darüberliegende Schicht aus Grobzuschlag und Sand zu bilden. Andererseits ist es bei bereits vorhandener entsprechender Feuchtigkeit der Wand angezeigt, eine geringe Menge einer Mischung aus Zement und Zuschlag zur Bildung einer Grundschicht aufzuspritzen und erst dann eine zweite darüberliegende Schicht aus Mörtel oder Zementbrei herzustellen. Somit kann, um das Verspritzen oder Abbröckeln auf ein Minimum zu reduzieren, erfindungsgemäß auf verschiedene Weise gearbeitet werden.

Um die Beschichtung der Sandteilchen, wie oben beschrieben, möglichst nachhaltig zu gestalten, ist es vorteilhaft, zuerst den Zement mit einem Sand von entsprechendem Wassergehalt zu vermengen und erst dann zur Bereitung des Mörtels Wasser zuzusetzen. Wird nämlich das Wasser bereits in einem ersten Arbeitsgang dem Sand und Zement zugesetzt, ist das Ergebnis dasselbe wie bei Vermischung von Zement und Sand mit einem Wassergehalt von über 40 %, was eine Steigerung des Beschichtungseffekts unmöglich macht. Wie bereits oben festgestellt, ist es vorteilhaft, eine frische Flüssigmischung aus Mörtel oder Zementbrei herzustellen, die Mischung dann innerhalb eines bestimmten Zeitraumes, in dem die relative Fließfähigkeit ansteigt, stehenzulassen, sie dann wieder zu vermengen und schließlich fortzuleiten und unter Druck aufzuspritzen. Das erneute Vermengen kann dabei während der Förderung durch das Rohr ohne eine zusätzliche Mischanlage erfolgen.

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Im allgemeinen ist der Zuschlag direkt an der Düse oder unmittelbar davor einzuarbeiten, er kann aber auch während des Aufspritzens des Zements bzw. des Mörtels auf die Wand zugesetzt werden. Der Mörtel bzw. Zementbrei kann mit Druckluft oder mit Hilfe einer Pumpe gefördert werden, während der Zuschlag lediglich mit Druckluft gefördert wird. Gegebenenfalls können dem Zuschlag Metallfasern, Glaswolle oder anderes Fasermaterial zugesetzt werden. Ferner können in die breiförmige Flüssigmischung ein oder mehrere Zusätze, wie Flugasche, granulierte Schlacke, Pozzolanerde, Wasserglas, kolloidale Kieselerde, höhermolekulare Kunststoffe, Calciumchlorid, Alaun, Natriumaluminat, Natriumcarbonat und Natriumhydroxid eingearbeitet werden..

Da durch die Zugabe eines Bindemittels zum raschen Abbinden das Aufspritzen stabilisiert wird, wird ein solches unabhängig voneinander sowohl der frischen Mischung als auch dem Zuschlag zugesetzt. Die frische Mischung, der Zuschlag und die Druckluft können entsprechend erwärmt werden. Als Zuschläge können außerdem feuerfeste Stoffe verwendet werden, ferner können zur Bereitung der frischen Mischung auch solartiger oder kolloidaler Tonerdezement oder Kieselerdesol verwendet werden.

Beim Vermischen der frischen Mischung mit dem durch Druckluft geförderten pulverförmigen Zusatz muß die Mischung gleichmäßig verteilt werden. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die Mischung durch ein sich verjüngendes Rohr oder durch ein solches mit einer einen kleineren Durchmesser aufweisenden Austragsöffnung auszutragen. Auf diese Weise kann die frische Mischung unter höherer Geschwindigkeit ausgetragen werden, was wiederum aufgrund des höheren Druckes die für die Vermischung erforderliche Verteilung gewährleistet. Die Verminderung des Durchmessers der Austragsöffnung muß gegenüber dem Rohrdurchmesser mindestens 10 % betragen; eine zu starke Verminderung ist zwar infolge des Ansteigens des Drucks

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Rohrinnern ungünstig, im allgemeinen kann jedoch der Durchmesser der Austragsöffnung verglichen mit dem Rohrdurchmesser auf über 50 % vermindert werden. In den nachfolgenden Beispielen beträgt der Durchmesser der Austragsöffnung jeweils 3,81 cm, 3,18 cm, 1,91 cm, 1,27 cm und 0,95 cm bei einem Innendurchmesser des Rohrs für die Förderung der Rohmischung von 5,08 cm, wobei in jedem Falle eine ausreichende Verteilung erzielt wurde.

Wird die Rohmischung mit intermittierendem Druck, d.h. stoßweise gefördert, kann die Wirkung des intermittierenden Drucks durch Einbau einer geschlossenen Pufferkammer in der Nähe der Austragsöffnung gemildert werden, wodurch das Rohr "Erschütterungen und Schwingungen nicht ausgesetzt ist. Dies ermöglicht die Verwendung eines sich hin- und herbewegenden Kolbens zum Transport der Rohmischung.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Illustration der vorliegenden Erfindung, haben jedoch nicht einschränkenden Charakter.

Beispiel 1

1 Teil Portlandzement wird zusammen mit 0,35 Teilen Wasser und 0,01 Teilen eines Zusatzes zu einem Brei (Rohmischung) mit einer Anfangsscherfestigkeit von F_Q = 0,2 (g/cnr), AF= 0,001 g/cm und χ = 0,4 g.sec/cm vermengt, wonach der Brei mit Hilfe einer Schraubenpumpe bei einer Geschwindigkeit von 30 l/min abtransportiert wird. Die Mischung wird danach in trockenen Flußsand mit einer Korngröße von unter 2,5 mm eingearbeitet und mit Hilfe eines Gebläses bei einer Geschwindigkeit von 30 l/min weiterbefördert, wobei das Rohr für die Förderung des Sandes ca. 3 m vor der Düse angeordnet ist. Das Rohr für den Transport des Breis und das Rohr für den Transport des Sandes haben dabei einen Innendurchmesser von 5,08 cm. Auf einer Länge von 10 cm , nämlich

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dort, wo das für den Transport des Sandes bestimmte Rohr angeschlossen ist, ist der Innendurchmesser des für den Transport des Breis bestimmten Rohrs auf 2,54 cm reduziert. Der Brei wird entsprechend verteilt und mit dem zugefügten Sand sorgfältig vermischt, wonach die erhaltene Mischung auf eine senkrechte Wand aufgespritzt wird.

Solange die Dicke der aufgespritzten Betonschicht unter 7 cm liegt, sackt die ¥and kaum zusammen. 3 Tage nach dem Aufspritzen hat die Schicht eine Druckfestigkeit von 251,3 kg/

ρ P

cm , 7 Tage danach 395,2 kg/cm und 28 Tage danach 515,6 kg/

ρ
cm . Die Analyse der aufgespritzten Schicht ergibt 1 Teil

Zement auf 1,5 Teile Sand.

Beispiel 2

Derselbe Brei wie in Beispiel 1 wird unter denselben Bedingungen wie dort angegeben, gefördert. 3 m vom Kopf der Düse entfernt wird der Brei mit einer bei einer Geschwindigkeit von 30 l/min geförderten Mischung (Gewichtsverhältnis 50:50) aus trockenem Sand mit einer Korngröße von unter 2,5 nun und Schotter mit einer Korngröße von 10 bis 15 mm vermengt. Das erhaltene Gemisch wird danach auf eine senkrechte Wand aufgespritzt.

Die maximale Scherfestigkeit der Betonschicht beträgt 118 g/cm , ein Abfließen wird nicht festgestellt, selbst wenn die Dicke der Wand bloß 15 cm beträgt. Die Druckfestigkeit beträgt 347 kg/cm nach 3 Tagen, 484,3 kg/cm

nach 7 Tagen und 653 kg/cm nach 28 Tagen. Die erhaltene Schicht zeigt somit ausreichende Festigkeit.

Beispiel 3

Wie in den Beispielen 1 und 2 wird aus 1 Teil Zement und 6,35 Teilen Wasser durch Mischen ein Brei bereitet. Diesen läßt man während einer Stunde bei 40⁰C stehen. Danach

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werden 0,01 Teile eines Zusatzes zugesetzt, wonach erneut während 3 Minuten in einer Mischanlage gemischt wird.

Der Brei wird dann,wie in Beispiel 2 beschrieben, gefördert und mit einer bei einer Geschwindigkeit von 30 l/min herantransportierten Mischung aus trockenem Flußsand mit einer Korngröße von unter 2,5 mm und Schotter mit einer Korngröße von 10 bis 15 mm vermischt. Das erhaltene Gemisch wird dann auf eine senkrechte Wand aufgespritzt.

Auch hier läßt sich ein Abfließen der Schicht nicht feststellen, selbst dann, wenn die Mischung auf eine bloß 15 cm dicke Wand aufgespritzt wurde. Die Druckfestigkeit beträgt

ρ ρ

468 kg/cm nach 3 Tagen, 628,6 kg/cm nach 7 Tagen und 672 kg/cm nach 28 Tagen, was ein ausgezeichnetes Resultat darstellt.

Beispiel 4

1 Teil Portlandzement, 1 Teil Sand, 0,37 Teile Wasser und 0,008 Teile eines Zusatzes werden vermischt, wodurch man einen Mörtel mit einer Anfangsscherfestigkeit von F_Q = 0,19 g/cm , aF_q = 0,0003 g/cm und λ = 1,6 g.sec/cm erhält. Die Fließfähigkeit dieses Mörtels ist ausgezeichnet. Der Mörtel wird durch ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 5,08 cm mit Hilfe einer Pumpe bei einer Geschwindigkeit von 30 l/min gefördert. 3 m vor dem Düsenkopf wird dem Mörtel trockener, mit Hilfe eines Gebläses bei einer Geschwindigkeit von 20 l/min herantransportierter Sand mit einer Korngröße von 5 mm beigemengt. Die erhaltene Mischung wird dann auf eine senkrechte Wand aufgespritzt. In diesem Falle beträgt der Abstand zwischen Mörtel- und Sandzuspeisung und Wand ca. I50 m, der Innendurchmesser der Rohre 5,08 cm und der Druck 7 kg/cm². Entsprechend Beispiel 1 und 2 ist der Innendurchmesser der Sandzuführung an der Eintrittsstelle auf 3,18 cm reduziert. Auch hier ist bei einer senkrechten

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Wand mit einer Dicke von 15 cm kein Abfließen festzustellen. Die anfängliche maximale Scherfestigkeit der aufgespritzten

Betonschicht beträgt 93 g/cm und die Druckfestigkeit nach 3 Tagen 288 kg/cm², nach 7 Tagen 430 kg/cm² und nach 28 Tagen 543 kg/cm .

Beispiel 5

1 Teil Zement, 1 . Teil Sand, 0,36 Teile Wasser und 0,01 Teile eines Zusatzes werden vermischt, wodurch man einen Mörtel mit einer Scherspannung von F = 0,43 g/cm , aF_q = 0,01 g/cm und λ = 1,3 g.sec/cm erhält. Der Mörtel wurde unter Druck mit einer Geschwindigkeit von 30 l/min gefördert.

Eine Mischung (Gewichtsverhältnis 50:50) aus trockenem Flußsand mit einer Korngröße von 5 mm und Schotter mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm wird mit Druckluft gefördert und dann einem Mörtel in einem Verhältnis von 1:0,42 beigemengt. Die erhaltene Mischung wird auf eine senkrechte Wand aufgespritzt.

Zur Bildung einer Grundschicht wird zuerst lediglich Mörtel aufgespritzt. Danach wird zur Steigerung der Bindung mit der Wand und zur Verringerung des Verspritzens die Menge an zugesetztem Zuschlag allmählich bis zu dem angeführten Verhältnis angehoben. Die Analyse des aufgespritzten Betons zeigt 1 Teil Zement, 1,5 Teile Sand, 0,5 Teile Grobzuschlag und 0,36 Teile Wasser. Die Druckfestigkeit beträgt nach 3

ρ p

Tagen 215 kg/cm , nach 7 Tagen 428 kg/cm und nach 28 Tagen 526 kg/cm².

Beispiel 6

Derselbe Mörtel wie in Beispiel 5 wird unter Druck gefördert und mit einer Mischung aus 30 % trockenem Flußsand mit einer Korngröße von 5 mm und 70 % Kies mit einer Korngröße von 5

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PL· -

bis 15 mm vermengt. Die erhaltene Mischung wird wie in Beispiel 5 auf eine Wand aufgespritzt.

Die Analyse des Betons ergibt 1 Teil Zement, 1,36 Teile Sand, 0,84 Teile Kies und 0,36 Teile Wasser. Die Beton-

schicht hat eine maximale Scherfestigkeit von 138 g/cm . Ein derartiger Beton kann auf eine gewölbte Decke aufgespritzt werden. Die Druckfestigkeit beträgt nach 3 Tagen 228 kg/cm²,
548 kg/cm².

228 kg/cm , nach 7 Tagen 436 kg/cm und nach 28 Tagen

Beispiel 7

Ähnlich Beispiel 5 und 6 wird ein Mörtel hergestellt, nur daß man einen Zusatz verwendet und während einer Stunde bei 40°C stehenläßt. Nach Zugabe von 0,01 Teilen eines Zusatzes wird die Mischung erneut, wie in Beispiel 4 beschrieben, in einer Mischanlage vermengt. Der erhaltene Mörtel wird mit dem in Beispiel 6 beschriebenen Zuschlag vermengt und wie dort beschrieben, aufgespritzt. Die Analyse des Betons ergibt 1 Teil Zement, 1,36 Teile Sand, 0,84 Teile Kies und 0,36 Teile Wasser. Im Gegensatz zu Beispiel 6 ist die Druck-

festigkeit erheblich höher, sie beträgt 418 kg/cm nach 3

2 2

Tagen, 523 kg/cm nach 7 Tagen und 573 kg/cm nach 28 Tagen.

Beispiel 8

1 Teil Zement wird mit 3,8 Teilen Flußsand mit einem Wassergehalt von 8,5 % versetzt. Nach dem Vermischen des Zements mit dem Sand wird 82 %, bezogen auf das Gemisch, Kies mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm zugesetzt, wonach das erhaltene Gemisch mit Preßluft abtransportiert wird. Ein wie in Beispiel 4 und 5 hergestellter Mörtel wird dann in den Zuschlag eingearbeitet. Der erhaltene Mörtel wird schließlich aufgespritzt. Das Verhältnis von Zuschlag zu Mörtel beträgt dabei 1:4. Die Analyse des Betons ergibt 1 Teil Zement, 1,63 Teile Sand, 0,89 Teile Kies und 0,34 Teile Wasser, die maximale Scherfestigkeit im aufgespritzten Zustand beträgt

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235 g/cm , nach 3 Tagen 352 kg/cm , nach 7 Tagen 538 kg/cm und nach 28 Tagen 625 kg/cm .

Beispiel 9

1 Teil Zement, 1 Teil Sand, 0,36 Teile Wasser und 0,01 Teile eines Zusatzes werden zu einem Mörtel vermischt. Danach wird 1 Teil Kies mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm zugesetzt, wodurch man eine breiartige Rohmischung mit einem Setzwert von 23 cm erhält. Dies zeigt, daß die Mischung auch nach der Aufnahme von Kies noch die Eigenschaften eines Breis besitzt.

Zur Kontrolle wird 1 Teil Zement mit 3,8 Teilen Flußsand, dessen Oberflächenwassergehalt auf 7 % eingestellt wurde, so daß die Sandoberfläche deutlich trocken erschien, vermischt. Diese Mischung wird mit 8 Teilen Kies mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm versetzt, wonach der erhaltene Zuschlag mit Preßluft weiterbefördert und mit der breiförmigen Mischung vermengt wird.

Die erhaltene Zuschlag-Brei-Mischung wird aufgespritzt. Das Brei-Zuschlag-Verhältnis beträgt ca. 1:4. Die Analyse des Betons ergibt 1 Teil Zement, 1,56 Teile Sand, 2,4 Teile Kies und 0,34 Teile Wasser, die maximale Scherfestigkeit im aufgespritzten Zustand beträgt 350 g/cm , nach 3 Tagen 347 kg/ cm , nach 7 Tagen 489 kg/cm und nach 28 Tagen 595 kg/cm .

Beispiel 10

1 Teil Zement, 1 Teil Sand, 0,36 Teile Wasser und 0,01 Teile eines Zusatzes werden vermischt, wodurch man einen Mörtel mit einer Scherspannung von F = 0,43 g/cm , AF = 0,01 g/cm und χ = 1,3 g.sec/cm .erhält. In den Mörtel werden 2 Volumen-^ Glasfasern eingearbeitet. Der erhaltene Brei hat gemäß Japanese Industrial Standard (JIS) R 5201 einen Ausbreitungsfließwert von 245 mm.

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8 % Wasser enthaltender Flußsand und 0,26 Teile Zement werden in den Brei eingearbeitet, um die Sandpartikel mit Zement zu überziehen. Die erhaltene Zuschlagmischung wird mit Preßluft gefördert und dann mit dem Glasfasern enthaltenden Brei vermischt.

Das Zuschlag-Brei-Verhältnis beträgt 1:5. Die Analyse des aufgespritzten Betons ergibt 1 Teil Zement, 1,14 Teile Sand, 0,054 Teile Fasern und 0,357 Teile Wasser bei einem Volumenanteil der Fasern von 1,76 %. Die maximale Scherfestigkeit beträgt 175 kg/cm². Ein Abfließen wird nicht festgestellt, obwohl ein Bindemittel zum raschen Abbinden nicht verwendet wurde.

Der Beton hat eine Druckfestigkeit von 258 kg/cm und eine Biegefestigkeit von 68 kg/cm nach 3 Tagen, eine Druckfestigkeit von 383 kg/cm und eine Biegefestigkeit von 97 kg/

2 2

cm nach 7 Tagen und eine Druckfestigkeit von 537 kg/cm und eine Biegefestigkeit von 125 kg/cm nach 28 Tagen; der erhaltene Beton zeigt somit äußerst hohe Druck- und Biegefestigkeit.

Beispiel 11

1 Teil Zement, 1 Teil Sand, 0,38 Teile Wasser und 0,01 Teile eines Zusatzes werden vermischt, wodurch man einen Mörtel mit einer Scherspannung von F = 0,2 g/cm , aF_q = 0,001 g/cm und λ = 0,8 g.sec/cm erhält. Dieser Mörtel hat eine hohe Fließfähigkeit.

Hergestellt wird ein Zuschlag durch Zugabe von 1 Teil Ze- ' ment zu 3,3 Teilen Sand mit einer Korngröße von 2,5 mm und einem Oberflächenwassergehalt von 10 %. Die Mischung wird im trockenen Zustand bereitet, wodurch die Sandteilchen mit Zement überzogen werden. Danach werden 0,66 Teile Stahlfasern mit dem Zuschlag vermischt.

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Der erhaltene Zuschlag wird mit Preßluft unter einem Druck

von 10 kg/cm gefördert. Der Mörtel wird dem Zuschlag in einem Verhältnis von 1:1 zugesetzt und dann aufgespritzt.

Der erhaltene Beton hat eine maximale Scherfestigkeit von 355 g/cm . Die Analyse ergibt 1 Teil Zement, 2,2 Teile Sand, 0,36 Teile Stahlfasern, 0,30 Teile Wasser und 0,004 Teile

Zusatz. Der Beton hat eine Druckfestigkeit von 385 kg/cm

nach 7 Tagen und von 498 kg/cm nach 28 Tagen sowie eine Biegefestigkeit von 75 kg/cm nach 7 Tagen und von 113 kg/

ρ
cm nach 28 Tagen.

Beispiel 12

Bereitet wird eine Mörtel-Zuschlag-Mischung ähnlich der im Beispiel 9, nur daß anstelle der Stahlfasern 0,05 Teile, bezogen auf einen Teil Sand, bzw. 0,18 Teile, bezogen auf einen Teil Zement, synthetische Fasern verwendet werden.

Der aufgespritzte Zement hat eine Druckfestigkeit von 348

ρ ρ

kg/cm nach 7 Tagen und von 476 kg/cm nach 28 Tagen sowie

eine Biegefestigkeit von 66 kg/cm nach 7 Tagen und von 108 kg/cm nach 28 Tagen.

Beispiel 13

Bereitet wird ein Beispiel 11 und 12 entsprechender Mörtel, jedoch ohne Zusatz. Nach Halten während 70 Minuten bei 38 bis 41⁰C werden 0,01 Teile eines Zusatzes zugesetzt, wonach die Mischung erneut vermengt wird.

Bereitet wird ein Zuschlag entsprechend Beispiel 9 mit der dort angegebenen Zusammensetzung. Der Zuschlag wird mit dem Mörtel vermischt und aufgespritzt.

Die erhaltene Zementschicht hat dieselbe Zusammensetzung wie

in Beispiel 9, nur ist die Druckfestigkeit mit 437 kg/cm

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nach 7 Tagen erheblich höher als im Beispiel 9, die Biege-

festigkeit "beträgt 101 kg/cm . Nach 28 Tagen beträgt die

Druckfestigkeit 507 kg/cm und die Biegefestigkeit 118 kg/ cm .

Beispiel 14

Bereitet wird ein Mörtel wie in Beispiel 9, der Zuschlag, der damit vermengt wird, wird bereitet aus 1 Teil Zement, 3 Teilen Sand mit einer Korngröße von unter 2,5 mm, 3 Teilen Kies mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm und 0,8 Teilen Stahlfasern mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Länge von 15 mm. Nach Einstellen des Oberflächenwassergehalts des Sandes auf 1 % wird der Zement zugemischt. Danach werden der Kies und die Stahlfasern eingearbeitet. Es gelten dieselben Bedingungen wie in Beispiel 9» nur daß das Verhältnis Zuschlag zu Mörtel 1,2:1 beträgt.

Der aufgespritzte Beton besteht aus 1 Teil Zement, 2,1 Teilen Sand, 1,2 Teilen Kies, 0,34 Teilen Wasser und 0,44 Teilen Stahlfasern und hat eine maximale Scherfestigkeit von ca. 800 g/cm . Der Grad des Verspritzens während des Aufspritzens beträgt 4,8 %. Der Beton hat eine Druckfestigkext

2 ?

von 205 kg/cm nach 3 Tagen, 413 kg/cm nach 7 Tagen und 505 kg/cm nach 28 Tagen und eine Biegefestigkeit von 69 kg/

2 P

cm nach 7 Tagen und 125 kg/cm nach 28 Tagen.

Beispiel 15

Einem feuerfesten Pulver, erhalten durch Pulverisierung von Anolcitton und feuerfestem Silikat, wird bei einem Verhältnis von 1:1 Tonerdezement zugesetzt. Durch Zugabe von 0,4 Teilen Wasser erhält man eine fließfähige Rohmischung mit F₀ = Of7 g/cm³, λ = 6,2 g.sec/cm und aF_q = 0,004 g/cm .

Aus Dolomit durch Zugabe von Graphit und Magnesia wird eine Masse geformt, aus der man nach Calcinieren und Zerkleinern

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einen feuerfesten Zuschlag mit einer Korngröße von 10 bis 20 mm erhält. Die Rohmischung wird sodann dem feuerfesten Zuschlag zugesetzt.

Nach Halten während 3 Stunden wird die Rohmischung erneut vermengt und dann mit Hilfe einer Pumpe unter Ausnützung der ihr durch das Wasser verliehenen Fließfähigkeit mit einer Geschwindigkeit von 30 l/min gefördert. Danach wird sie verteilt und mit dem mit einer Geschwindigkeit 30 l/min mit Preßluft herantransportierten Grobzuschlag 3 m vor der Spritzdüse vermischt, wonach die erhaltene Mischung auf einen Eisenzylinder aufgespritzt wird, wodurch man eine feuerfeste Schicht in einer Dicke von 18 cm erhält. Während des Aufspritzens läuft nichts ab und man erhält eine Schutzschicht von gleichmäßiger Dicke. Die Schicht besteht aus 1 Teil Tonerdezement, 1,7 Teilen feuerfestem Material, 0,9 Teilen feuerfestem Grobzuschlag und 0,4 Teilen Wasser. 24 Stunden nach dem Aufspritzen hat die Schicht eine Druckfestigkeit von 262 kg/cm .

Beispiel 16

Verwendet werden dieselbe Rohmischung und derselbe feuerfeste Grobzuschlag wie im Beispiel 15. Verwendet wird jedoch ein feuerfestes Pulver mit einer Korngröße von unter 1 mm, dessen Oberflächenwassergehalt durch Zugabe von Wasser zum Grobzuschlag auf 8 ^eingestellt wird. Die übrigen Bedingungen entsprechen Beispiel 13. Die Druckfestigkeit beträgt nach 24 Stunden 284 kg/cm .

Vorteilhaft ist es, eine entsprechende Menge Grobzuschlag, wie Kies, der breiartigen Rohmischung zuzusetzen und dann diese mit einem Grob- oder Feinzuschlag zu vermischen. Da offensichtlich in diesem Falle, wo der Grobzuschlag sowohl in die frische Mischung als auch in das trockene Pulver eingearbeitet wird, der Grobzuschlag das Mischen

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erschwert, erleichtert es die Bereitung des Gemisches, vorgängig feste Komponenten, wie Sand, Kies und Zement einzuarbeiten und dann zu einem Teil dieser Komponenten zwecks Herstellung einer frischen Mischung V/asser zuzusetzen. Die Zugabe von Grobzuschlag zur frischen Mischung läßt deren Volumen ansteigen und vermindert auf diese Weise den Zementanteil. Gegenüber dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei dem der Sand so\vohl der frischen Mischung als auch der trockenen Zusammensetzung zugesetzt wird, kann erfindungsgemäß die Menge des einzuarbeitenden Grobzuschlags gesteigert und damit ein Spritzzement mit einer höheren mechanischen Festigkeit erhalten werden. Da außerdem beide Komponenten Zuschläge enthalten und im wesentlichen dieselbe Masse besitzen, ist es möglich, diese ohne weiteres zu einem homogenen Produkt zu vereinigen, was das nachfolgende Beispiel illustriert.

Beispiel 17

1 Teil Zement, 1 Teil Sand, 0,38 Teile Wasser, 0,007 Teile eines Zusatzes werden miteinander zu einem Mörtel vermischt, dem dann Kies mit einer Teilchengröße von 5 "bis 15 mm zugesetzt wird, wodurch man eine breiartige Mischung mit einem Setzwert von 24 cm erhält; dies zeigt, daß die erhaltene Mischung trotz des Gehalts an Kies Breieigenschaften aufweist. Zur Kontrolle wird 1 Teil Zement 3,8 Teilen Sand als Zuschlag mit einer Teilchengröße von 2,5 mm und einem Oberflächenwassergehalt von 8 % zwecks Beschichtung der Sandteilchen mit Zement zugesetzt. Dem Sand, der trocken erscheint, werden dann 3,9 Teile Kies mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wird mit Preßluft zur Düse gefördert. Die breiartige Rohmischung wird dann diesem Gemisch in der Nähe der Düse zugesetzt und dann aufgespritzt.

Die breiartige Rohmischung wird mit dem Zuschlag in einem

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Verhältnis von 1:1,2 vermischt. Der erhaltene Beton besteht aus 1 Teil Zement, 1,81 Teilen Sand, 1,93 Teilen Kies, 0,33 Teilen Wasser und 0,003 Teilen Zusatz. Die maximale Scherfestigkeit beträgt 273 g/cm² und die Druckfestigkeit 343 kg/cm nach 3 Tagen, 536 kg/cm nach 7 Tagen und 642 kg/cm nach 28 Tagen. Andererseits zeigt ein Mörtel mit denselben Mengen Zement, Sand und Wasser, wie eben beschrieben, jedoch ohne Kies und mit 0,005 Teilen Zusatz die Werte F_ - 3,5 g/ cm , äF =0,04 g/cm und λ = 4 g.sec/cm . Diesem Mörtel wird ein Zuschlag derselben Zusammensetzung bei einem Verhältnis von 1:1,2 zugesetzt, wonach die erhaltene Mischung aufgespritzt wird. Der Beton besteht aus 1 Teil Zement, 1,63 Teilen Sand, 1 Teil Kies, 0,35 Teilen Wasser und 0,004 Teilen Zusatz. Dies zeigt, daß die Kiesmenge auf 50 % gesunken ist, dementsprechend auch die Sandmenge. Die Zementmenge ist somit entsprechend gering. Die maximale Scherfestigkeit beträgt 205 g/cm , die Druckfestigkeit 332 kg/cm² nach 3 Ta-

ρ ρ

gen, 515 kg/cm nach 7 Tagen und 615 kg/cm nach 28 Tagen.

Beispiel 18

1 Teil Zement, 1 Teil Sand, 0,38 Teile Wasser und 0,006 Teile eines Zusatzes werden miteinander vermischt, wodurch

man einen Mörtel mit einer Scherspannung von F = 3 g/cm , AF_q = 0,04 g/cm und λ = 33 g.sec/cm erhält. 25 Volumen-% Glasfasern werden dann mit diesem Mörtel zu einem Brei mit einem Fließwert von 220 mm, ermittelt nach JIS R 5201, vermischt.

Als Kontrolle werden 0,26 Teile Zement einem Teil Flußsand mit 8 % Wasser zum Überziehen des Sandes mit Zement zugegeben, wonach die Mischung mit Preßluft gefördert wird. Die breiartige^ Glasfasern enthaltende Rohmischung wird dann in die Mischung bei einem Verhältnis von 4:1 eingearbeitet und dann aufgespritzt.

Der Beton besteht aus 1 Teil Zement, 1,5 Teilen Sand, 0,076

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Teilen Glasfasern und 0,36 Teilen Wasser bei einem Volumenanteil der Fasern von 2 %. Der Beton hat eine maximale Scher-

festigkeit von 213 kg/cm , ein Abfließen wird auch in Abwesenheit eines Bindemittels zum raschen Abbinden nicht festgestellt.

Nach dem Aufspritzen hat der Beton eine Druckfestigkeit von

2 2

273 kg/cm und eine Biegefestigkeit von 82 kg/cm nach 3 Ta-

gen. Nach 7 Tagen beträgt die Druckfestigkeit'411' kg/cm und

die Biegefestigkeit 103 kg/cm und nach 28 Tagen die Druck-

2 2

festigkeit 571 kg/cm und die Biegefestigkeit 136 kg/cm .

Beispiel 19

1 kg Zement, 2 kg Sand mit 10 % Oberflächenwasser und 2 kg Kies werden sorgfältig miteinander vermischt. Die Mischung wird in zx^ei Portionen bei einem Verhältnis von 1:1,25 aufgeteilt. Der ersten Portion werden 0,2 Teile Zement, 0,1 Teile Wasser und 0,003 Teile Zusatz zugesetzt, wodurch man einen Brei mit einem Setzwert von 23 cm erhält. Der Brei wird dann mit Hilfe einer Pumpe gefördert, während die andere Portion mit Preßluft gefördert wird. Beide Portionen werden dann in der Nähe der Spritzdüse vereinigt und dann aufgespritzt.

Der erhaltene Beton enthält 1 Teil Zement, 1,·4 Teile Sand, 1,4 Teile Kies, 0,31 Teile Wasser und 0,006 Teile Zusatz und hat eine maximale Scherfestigkeit von 213 g/cm . Die

Druckfestigkeit des Betons beträgt 285 kg/cm nach 3 Tagen, 421 kg/cm nach 7 Tagen und 623 kg/cm nach 28 Tagen.

Gemäß diesem Beispiel wird die Mischung aus Zement, Sand und Kies in zwei Portionen aufgeteilt. Danach wird eine der Portionen mit Wasser und Zement versetzt, wodurch man einen Brei erhält. Dementsprechend ist es möglich, die Mischanlagen zu vereinfachen. Dies gilt insbesondere für die Anlagen zum Wiegen und Beschicken der einzelnen Komponenten vor dem

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Mischen, da für Sand und Kies ein einziges System ausreicht.

Wie bereits beschrieben, werden der Zementbrei bzw. Mörtel, der Grobzuschlag, wie Kies, und der Feinzuschlag, wie Sand, durch getrennte Rohre gefördert, so daß der Zementbrei bzw. der Mörtel im Breizustand, d.h. fließfähig gefördert werden kann. Ferner werden der Grob- und Feinzuschlag in trockenem Zustand gefördert, was ihren raschen Transport ermöglicht. Die einzelnen Komponenten können somit über eine große Strecke mit Hilfe relativ einfacher Förderanlagen transportiert werden. Im Spritzbereich werden die einzelnen Komponenten miteinander vereinigt und dann bei maximaler Scherfestigkeit und minimalem Verspritzen und Abbröckeln aufgespritzt. Außerdem werden die pulverförmigen Stoffe, wie Zement, als Brei oder Mörtel infolge der Zugabe von Wasser transportiert, was das Problem der Staubbildung beseitigt und somit die Arbeitsbedingungen verbessert. Außerdem ist der Wasserzementwert herabgesetzt, die Feststoffe üben aufeinander unmittelbar Anziehungskräfte aus, wobei sich, wenn überhaupt, zwischen ihnen nur ein ganz dünner Wasserfilm befindet, weshalb Betonschichten von hoher Festigkeit und großer Dicke erzeugt werden können. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, vorteilhaft eine Spritzzementmischung zu erzeugen, was nach den bisherigen Naß-, Trocken- bzw. Halbnaßverfahren nicht möglich war. Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, die Zementmenge herabzusetzen, die Bereitung der aufzuspritzenden Stoffe zu vereinfachen und die Trockenkomponente mit dem Brei homogen zu vermischen.

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Claims

PATENTANWÄLTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBI NG HAUS _ FlNCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95

Yasuro ITO und TAISEI Corporation

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIG SCHIFF (1964-1978)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER DIPL. ING. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL. ING. DIETER EBBiNGHAUS DR. INS. DIETER FINCK .

TELEFON (O89) 43 2054 TELEX 5-23 565 AURO D TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA-19288

23. April 1979

VERFAHREiJ ZUR HERSTELLUNG VON SPRITZBETON

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von Spritzbeton, dadurch gekennzeichnet , daß man durch Mischen eines Pulvers eines hydraulischen Stoffes mit ¥asser eine breiförmige flüssige Mischung herstellt, diese Mischung und einen Zuschlag durch voneinander getrennte Rohre unter Druck über eine bestimmte Strecke fördert, den Brei mit dem Zuschlag vermischt und die Endmischung auf den zu verputzenden Körper aufspritzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die flüssige Mischung einen Brei darstellt, hergestellt durch Einarbeiten von Wasser in einen hydraulischen Stoff oder in einen Mörtel, hergestellt durch Versetzen des Breis mit dem Feinzuschlag.

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ORIGINAL INSPECTED

L,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zuschlag Kies, Sand oder deren Gemisch darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wassermenge so gewählt wird, daß die Mischung in den Kapillarzustand versetzt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die flüssige Mischung hergestellt wird durch Vermischen des Pulvers des hydraulischen Stoffes mit einem körnigen,eine bestimmte Menge Wasser enthaltenden Stoff.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Mörtel hergestellt wird durch vorgängiges Mischen von Sand und Zement und nachfolgende Zugabe von Wasser zur erhaltenen Mischung.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man außerdem die breiartige Rohmischung innerhalb eines bestimmten Zeitraums stehenläßt und sie vor dem Weitertransport erneut vermengt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die breiartige Rohmischung und der Zuschlag in der Nähe der dem Aufspritzen der erhaltenen Mischung dienenden Düse miteinander vereinigt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet , daß der hydraulische Stoff Tonerdezement ist und der Zuschlag ein feuerbeständiger Grobzuschlag, ein feuerbeständiger Feinzuschlag oder beides ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die breiartige Rohmischung mit einer oder mehreren Komponenten der Gruppe, bestehend aus Flugasche, granulierter Schlacke,Pozzolanerde, Wasserglas, kolloidale Kieselerde, höhermolekulare Kunststoffe, Calciumchlorid, Natriumaluminat, Natriumcarbonat und Natriumhydroxid^ vermischt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zuschlag mit einer oder mehreren Komponenten der Gruppe, bestehend aus Metallfasern, synthetischen Fasern, Asbest, Steinwolle und Hochofenwolle, vermischt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Prozentgehalt an Zuschlag in der aufgespritzten Mischung allmählich gesteigert wird.

13· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Rohrs für den Transport der breiartigen Rohmischung zu ihrer Verteilung an der Eintrittsstelle des Zuschlags reduziert ist.

14. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zuschlag in trockenem

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Zustand mit Hilfe eines komprimierten Gases transportiert wird.

15· Verfahren zur Herstellung von Spritzbeton, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Trockenmischung aus einem Pulver einer hydraulischen Substanz, einem Feinzuschlag und einem Grobzuschlag herstellt, die Trockenmischung in zwei Portionen aufteilt, der einen Portion zur Herstellung eines flüssigen Betonbreis Wasser und Zement zusetzt, diesen Brei und die andere Portion unter Druck durch getrennte Rohre über eine bestimmte Strecke fördert, den Betonbrei mit der anderen Portion vermischt und die Endmischung auf den zu verputzenden Körper aufspritzt.

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