DE3703762C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Spritzbeton­ schicht auf eine Oberfläche mit Hilfe der Treibluftspritztechnik, wobei aus Zement, Zuschlagstoffen, gegebenenfalls Zusatzstoffen und Wasser eine pumpfähige Spritzbeton-Ausgangsmischung angemacht wird, die einer Treiblufteinführungseinrichtung sowie mit Treibluft einer Spritz­ düse zugeführt wird, und wobei in die Spritzbeton-Ausgangsmischung auf ihrem Weg zur Spritzdüse ein pulverförmiger Zusatzstoff mit Hilfe der Treibluft eingemischt wird. - In der Praxis wird ein solches Ver­ fahren als Naßspritzverfahren bezeichnet. Die pumpfähige Spritzbeton- Ausgangsmischung führt das für das Anbinden erforderliche Wasser mit. Die Erfindung betrifft fernerhin ein Spritzaggregat für die Durch­ führung des Verfahrens.
Bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht (DE-OS 21 30 257, DE-OS 23 53 509), wird eine pumpfähige Spritzbeton-Aus­ gangsmischung, die so eingestellt ist, daß sie nicht zu schnell er­ härtet, in einer Rohr- oder Schlauchleitung über eine längere Strecke ohne störendes Ansteifen gefördert. Kurz vor dem Verspritzen wird die Spritzbeton-Ausgangsmischung mit Hilfe der Treibluft mit einem chemischen Abbindebeschleuniger vermischt, damit der Spritzbeton nach dem Aufbringen auf die mit dem Spritzbeton zu versehende Oberfläche ausreichend schnell abbindet. Die auf diese Weise erzielbare Schicht­ dicke der Spritzbetonschicht auf Decken oder Wänden, im Untertagebe­ trieb auf dem Hangenden oder an Stößen, ist beschränkt. Wenn große Schichtdicken verlangt werden, muß aufwendig in mehreren Arbeits­ gängen gearbeitet werden. Zusammenfassend ist zu den vorstehend beschriebenen und ähnlichen, in der Praxis üblichen Maßnahmen fol­ gendes zu bemerken: In der Spritzbeton-Ausgangsmischung ist die An­ steifzeit aus förderungstechnischen Gründen verhältnismäßig groß ein­ gestellt. Die pump- und spritzfähige Spritzbeton-Ausgangsmischung weist Überschußwasser auf, welches bei der Hydration nicht ver­ braucht wird. Es verlängert in störendem Maße die Ansteifzeit. Das beeinträchtigt trotz des beigemischten chemischen Abbindebeschleuni­ gers die Dicke der in einem Arbeitsgang auftragbaren Spritzbeton­ schicht. Aus der Praxis bekannte Maßnahmen zum Aufbringen einer Spritzbetonschicht verwenden wasserglas- oder aluminathaltige Erstar­ rungsbeschleuniger, um das Ansteifen zu beschleunigen und größere Schichtdicken zu ermöglichen. Diese Stoffe sind jedoch störend in den Erhärtungsprozeß eingreifende Zusatzmittel. Da Wasserglas den pH-Wert des Frischbetons über den normalen Wert von pH = 12,6 anhebt, kön­ nen unerwünschte Alkalisilikatreaktionen dafür verantwortlich sein, daß die Festigkeit des erhärteten Betons in Abhängigkeit von der Zeit bisweilen eine abfallende Tendenz zeigt, was außerordentlich stört, wenn die Spritzbetonschicht, beispielsweise in Untertageräumen oder Tunneln, ausbauähnlich tragen soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beschriebene Verfahren so weiter auszubilden, daß die Spritzbetonschicht sich in gegenüber den bekannten Maßnahmen wesentlich größerer Schichtdicke aufbringen läßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als pulverförmi­ ger Zusatzstoff amorphe Silica-Pulver mit großer innerer Oberfläche von zumindest 25 m2/g der Treibluft beigegeben wird und daß, be­ zogen auf den Mengenstrom der Spritzbeton-Ausgangsmischung, das Silica-Pulver in solcher Menge eingebracht wird, daß der aufgetragene Spritzbeton unmittelbar nach dem Aufbringen eine spontane Temperatur­ erhöhung von 5 bis 10° Kelvin erfährt. Silica-Pulver bezeichnet staub­ feine, amorphe, auch als kolloidal bezeichnete Kieselsäure, die als Fällungskieselsäure oder durch Hochtemperaturhydrolyse hergestellt wird. - Erfindungsgemäß wird, betontechnisch ausgedrückt, durch die Beigabe des Silica-Pulvers die Ansteifzeit reduziert, und zwar ohne störend in den chemischen Erhärtungsprozeß einzugreifen. Arbeitet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, so verändert der Spritzbeton in einer sehr kurzen Zeitspanne beim Auftreffen auf die zu beschich­ tende Oberfläche und unmittelbar nach dem Auftreffen seine weich­ plastische Konsistenz in eine erdfeuchte Konsistenz, wobei sich sehr große Schichtdicken auftragen lassen. Erfindungsgemäß erfolgt eine sehr innige Vermischung des Silica-Pulvers mit der Spritzbeton-Aus­ gangsmischung. Es werden die Körner des Silica-Pulvers gleichsam ein­ zeln eingemischt. Da sich störende Konglomerate nicht bilden, kann das Silica-Pulver beim Auftreffen auf die zu beschichtende Oberfläche die physikalische Wirkung seiner sehr großen inneren Oberfläche voll entwickeln. Dadurch entsteht die angegebene Temperaturerhöhung, die erfindungsgemäß für die Mengendosierung des Silica-Pulvers beim Ein­ mischen ausgenutzt wird. Würde man weniger Silica-Pulver beigeben, so blieben die störenden Einflüsse des Überschußwassers. Arbeitet man nach der Lehre der Erfindung, so können die angegebenen großen Schichtdicken auch auf Decken und Wände bzw. auf dem Hangenden oder an Stößen aufgebracht werden.
Die Beigabe von Silica-Pulver zu Beton ist grundsätzlich bekannt (DE-OS 29 16 335). Im Rahmen dieser bekannten Maßnahmen wird zu­ nächst aus Zement, gegebenenfalls feinkörnigen Füllern und Wasser eine fließfähige Mischung angemacht, die später mit trockenen Zu­ schlagstoffen versetzt wird. In die fließfähige Mischung wird das Si­ lica-Pulver eingebracht, dessen innere Oberfläche im Rahmen der be­ kannten Maßnahmen nicht spezifiziert ist. Das Silica-Pulver kommt sehr frühzeitig mit dem Wasser in der fließfähigen Mischung in Berüh­ rung, und zwar längere Zeit vor dem Spritzvorgang, so daß es beim Auftreffen auf die zu beschichtende Oberfläche nicht mehr in der be­ schriebenen Weise wirken kann. Erfindungsgemäß wirkt das Silica- Pulver zunächst physikalisch. Dabei nimmt es mit seiner großen Ober­ fläche Wasser auf. Später trägt das Silica-Pulver in vorteilhafter Weise zur Festigkeitssteigerung der Spritzbetonschicht bei, ein Abfal­ len der Festigkeitswerte wird nicht mehr beobachtet. Vermutlich rea­ giert das Silica-Pulver bei dem erfindungsgemäßen Verfahren später mit dem Kalziumhydroxid des Zementes unter Bildung von Kalziumsili­ kathydraten (DE-OS 33 40 681, DE-OS 33 43 948). Das bewirkt eine den Klin­ kerphasen des Zementes verwandte Kristallstruktur und macht es ver­ ständlich, daß die Festigkeitssteigerungen erreicht werden.
Vorzugsweise wird mit der Treibluft in den Mengen­ strom der Betonmischung, bezogen auf den Zementgehalt, 2-6 Gew.-%, vorzugsweise etwa 4 Gew.-%, des Silica-Pulvers eingebracht. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die unter dem Förderdruck stehende Treibluft mit dem Silica-Pulver beladen, was die Bildung von Flocken und Klumpen aus dem Silica-Pulver vermeidet.
Im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten der weiteren Ausbil­ dung und Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Stets muß die innere Oberfläche des Silica-Pulvers in ausreichendem Maße spontan das Wasser aufnehmen. Damit dies geschieht, ist, wie angegeben, eine innere Oberfläche von zumindest 25 m2/g erforderlich. Nach Möglichkeit soll die innere Oberfläche größer sein. Eine bevorzugte Ausführungs­ form der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Treibluft mit einem Silica-Pulver beladen wird, das eine innere Oberfläche im Be­ reich zwischen 200 bis 300 m2/g aufweist. Man kann aber auch mit einer inneren Oberfläche arbeiten, die 700 m2/g und mehr ausmacht. Je größer die innere Oberfläche ist, desto geringer kann die beige­ gebene Menge sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es, dem Silica- Pulver vor dem Einbringen oder beim Einbringen in die Treibluft fein­ körniges Abbindebeschleunigungsmittel beizugeben, z. B. können dem Silica-Pulver 25-40 Gew.-% eines Abbindebeschleunigungsmittels bei­ gegeben werden, wobei die Mischung insgesamt mit 100 Gew.-% anzu­ nehmen ist.
Im Rahmen der Erfindung kann mit allen üblichen Spritzbetonmischun­ gen gearbeitet werden, insbesondere auch mit solchen, die eine Kunst­ harzkomponente enthalten. Bewährt hat sich eine Spritzbetonmischung, die etwa 360 kg/m³ Zement, 1760 kg/m3 Zuschlagstoff der Sieblinie B8/C8 und 200 kg/m3 Wasser aufweist. Der Zement ist zweckmäßiger­ weise ein Portlandzement 45F.
Gegenstand der Erfindung sind auch Spritzaggregate zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Sie sind an sich bekannt (US 25 43 517).
Ein Spritzaggregat ist in der Zeichnung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein solches Spritz­ aggregat.
Man erkennt in der Figur ein gerades Führungsrohr 1 für die mit dem Silica-Pulver beladene Treibluft und ein in das gerade Führungsrohr 1 in der durch den Pfeil 2 angedeuteten Spritzrichtung, jedoch schräg, eingeführtes Zuführungsrohr 3 für die vorher angemachte und mit der Betonförderpumpe zugeführte Spritzbetonmischung. Das Spritzaggregat kann aber auch anders geschaltet werden, so daß das gerade Füh­ rungsrohr 1 für die Führung der Spritzbetonmischung und das schräg eingeführte Zuführungsrohr 3 für die mit dem Silica-Pulver beladene Treibluft dient. An das gerade Führungsrohr 1 ist im Ausführungsbei­ spiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ein von einer Bedienungsperson beim Auftragen des Spritzbetons führbarer Schlauch 4 angeschlossen. Er dient gleichzeitig als Verwirbelungslanze oder Verwirbelungsschlauch 4. Entsprechend könnte man mit einem Ver­ wirbelungsrohr arbeiten. In bezug auf die Betonförderleitung kann das gerade Führungsrohr 1 auch als Düse ausgeführt und dazu mit einer Einschnürung versehen sein, in der sich der statische Druck in kine­ tische Energie umsetzt. Das dargestellte Spritzaggregat ist für einen Förderdruck der Treibluft von über 5 bar, vorzugsweise von etwa 8 bar, eingerichtet. Das Führungsrohr 1 sowie das Zuführungsrohr 3 be­ sitzen dazu einen Innendurchmesser D von etwa 50 mm. Der Einfüh­ rungswinkel a beträgt etwa 30°.

Claims (14)

1. Verfahren zum Aufbringen einer Spritzbetonschicht auf eine Ober­ fläche mit Hilfe der Treibluftspritztechnik,
  • wobei aus Zement, Zuschlagstoffen, gegebenenfalls Zusatz­ stoffen und Wasser eine pumpfähige Spritzbeton-Ausgangs­ mischung angemacht wird, die einer Treiblufteinführungs­ einrichtung sowie mit Treibluft einer Spritzdüse zugeführt wird,
und wobei in die Spritzbeton-Ausgangsmischung auf ihrem Weg zur Spritzdüse ein pulverförmiger Zusatzstoff mit Hilfe der Treibluft einge­ mischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmiger Zusatzstoff amorphes Silica-Pulver mit großer innerer Oberfläche von zumindest 25 m2/g der Treibluft beigegeben wird und daß, bezogen auf den Mengenstrom der Spritzbeton-Ausgangs­ mischung, das Silica-Pulver in solcher Menge eingebracht wird, daß der aufgetragene Spritzbeton unmittelbar nach dem Aufbringen eine spontane Temperaturerhöhung von 5 bis 10° Kelvin erfährt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Treibluft in den Mengenstrom der Spritzbetonmischung, bezogen auf den Zementanteil, 2-6 Gew.-% Silica-Pulver eingebracht werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Mengenstrom der Betonmischung, bezogen auf den Zementanteil, etwa 4 Gew.-% Silica-Pulver eingebracht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die unter dem Förderdruck stehende Treibluft mit dem Silica- Pulver beladen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Treibluft mit einem Silica-Pulver beladen wird, das eine innere Oberfläche im Bereich zwischen 200-300 m2/g aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Silica-Pulver vor dem Einbringen oder beim Einbringen in die Treibluft mit einem feinkörnigen Abbindebeschleunigungsmittel gemischt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Silica-Pulver 20-45 Gew.-% des Abbindebeschleunigungsmittels bei­ gegeben werden, Mischung 100 Gew.-%.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß mit einer Spritzbetonmischung gearbeitet wird, die etwa
  • 360 kg/m3 Zement,
  • 1760 kg/m3 Zuschlagstoffe der Sieblinie B8/C8,
  • 200 kg/m3 Wasser
aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit Port­ landzement 45F gearbeitet wird.
10. Spritzaggregat mit Treiblufteinführungseinrichtung für die Durch­ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge­ kennzeichnet durch ein gerades Führungsrohr (1) für die mit dem Silica-Pulver beladene Treibluft und durch zu­ mindest ein in das gerade Führungsrohr (1) in Spritzrichtung, jedoch schräg, eingeführtes Zuführungsrohr (3) für die Spritzbetonmischung.
11. Spritzaggregat mit Treiblufteinführungseinrichtung für die Durch­ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge­ kennzeichnet durch ein gerades Führungsrohr (1) für die Spritzbetonmischung und durch zumindest ein in das gerade in Spritzrichtung, jedoch schräg eingeführtes Zuführungsrohr (3) für die mit dem Silica-Pulver beladene Treibluft.
12. Spritzaggregat nach einem der Ansprüche 10 oder 11 in der Aus­ führungsform für einen Förderdruck der Treibluft von über 5 bar, vorzugsweise von etwa 8 bar, dadurch gekennzeichnet, daß das Füh­ rungsrohr (1) sowie das Zuführungsrohr (3) einen Innendurchmesser (D) von etwa 50 mm aufweisen und der Einführungswinkel (a) etwa 30° beträgt.
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