DE60010252T2

DE60010252T2 - Beschleunigungsmittel, Spritzmaterial und seine Verwendung in einem Spritzverfahren

Info

Publication number: DE60010252T2
Application number: DE60010252T
Authority: DE
Inventors: Isao Nishi-Kubiki-gun Terashima; Atsumu Nishi-Kubiki-gun Ishida; Eiichi Nishi-Kubiki-gun Usui; Masahiro Nishi-Kubiki-gun Iwasaki; Akira Nishi-Kubiki-gun Watanabe
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: DE60010252D1; EP1180505B1; ATE265401T1; EP1180505A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzmaterial, das auf eine ausgesetzte Bodenoberfläche auf einer Straße oder einer Eisenbahnschiene oder in einem Tunnel, wie z. B. einem Kanal, aufgespritzt werden soll, ein Spritzverfahren, das dieses Material verwendet, und die Verwendung eines Beschleunigungsmittels zur Herstellung des Spritzmaterials. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung wird ein Zementbeton im allgemeinen Sinne verwendet, der eine Paste, Mörtel und Beton umfasst.
Bisher war es üblich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem ein rasch härtender Beton, zu dem ein Beschleunigungsmittel gemischt wurde, gespritzt wurde, um ein Fallen auf den ausgesetzten Grund, z. B. durch Aushöhlen eines Tunnels, zu verhindern (JP-B-60-4149).
Dieses Verfahren ist üblicherweise ein Verfahren, bei dem Zement, Zuschlag und Wasser in einer Mess- und Mischanlage, die an der Seite der Aushöhlung angebracht ist, gemischt werden, um einen Spritzbeton herzustellen, der mittels eines Rührwerks transportiert und mittels einer Betonpumpe unter Druck eingespritzt wird, um ihn mit einem getrennt unter Druck eingespritzten Beschleunigungsmittel in einem Sammelrohr, das an der mittleren Wegstrecke vorgesehen ist, zu mischen, um einen rasch abbindenden Spritzbeton zu erhalten, der dann auf die Grundfläche gespritzt wird, bis die Dicke ein bestimmtes Niveau erreicht.
Als hierfür verwendetes Beschleunigungsmittel waren Calciumaluminat und/oder ein Alkalimetallaluminat, oder eine Mischung davon mit einem Alkalimetallcarbonat, bekannt (JP-A-64-15351, JP-B-56-27457, JP-A-61-26538 und JP-A-63-210050).
Patent Abstracts of Japan, Bd. 1999, Nr. 12, 29. Oktober 1999, und JP-A-11-180745 beschreiben ein Spritzmaterial, ein Beschleunigungsmittel und ein Verfahren zum Spritzen von Beton, worin das Spritzmaterial Wasser, ein Calciumaluminat und ein Sulfat aufweist.
EP-A-0 807 613 beschreibt ein Spritzmaterial, ein Beschleunigungsmittel und ein Verfahren zum Spritzen von Beton, worin das Beschleunigungsmittel Calciumaluminiumsilikatglas und Aluminiumsulfat als wirksame Komponenten aufweist.
Patent Abstracts of Japan, Bd. 014, Nr. 382, 17. August 1990, und JP-A-02-141449 beschreiben eine Zementmischung, die Calciumaluminat, Al₂(SO₄)₃ und Na₂SO₄ und/oder K₂SO₄ enthält.
DATABASE WPI, Sektion Ch, Woche 199020, Derwent Publication Ltd., London, GB; Klasse L02, AN 1990-152310 XP002160157 & JP-A-02-097445 beschreiben ein Auskleidungsmaterial für eine Rohrleitung.
Vor kurzem wurde ein Beschleunigungsmittel vom Typ, das eine Alkali-Zuschlag-Reaktion unterdrückt und Aluminiumsulfat enthält, bekannt, um die Langzeit-Festigkeit zu verbessern, oder für eine permanente Struktur, die während eines langen Zeitraums verwendet werden kann, um brauchbar zu sein. Als solches Beschleunigungsmittel vom Typ, das eine Alkali-Zuschlag-Reaktion unterdrückt, und Aluminiumsulfat enthält, wurde eine Mischung aus Calciumaluminat und wässerigem Aluminiumsulfat, das Kristallwasser aufweist, vorgeschlagen (JP-A-8-48553).
Wenn die konventionellen Beschleunigungsmittel verwendet wurden, trat jedoch das Problem auf, dass das Rückprallverhältnis während des Spritzens groß ist, oder eine Langzeit-Festigkeit kaum zu erhalten ist.
In einem Fall, bei dem die Mischung aus Calciumaluminat und wasserfreiem Aluminiumsulfat verwendet wurde, trat außerdem das Problem auf, dass die Anfangsfestigkeit gering ist, und insbesondere wenn die Temperatur niedrig ist, die Anfangsfestigkeit dazu tendiert, sehr niedrig zu sein, und gegenüber dem Einfluss des Wasser/Zement-Verhältnisses anfällig ist.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben verschiedene Untersuchungen an den vorstehenden Problemen durchgeführt und als Ergebnis gefunden, dass es möglich ist, die vorstehenden Probleme unter Verwendung bestimmter spezifischer Spritzmaterialien zu lösen. Auf dieser Basis wurde die vorliegende Erfindung gemacht.
Die vorliegende Erfindung verwendet nämlich ein Beschleunigungsmittel, das ein Calciumaluminat, Aluminiumsulfat und ein Alkalimetallsulfat aufweist, und stellt ein Verfahren zum Spritzen von Beton gemäß Anspruch 1 und ein Spritzmaterial gemäß Anspruch 4 bereit, vorzugsweise ein solches Spritzmaterial, worin das Alkalimetallsulfat 10 bis 30 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels beträgt, ein solches Spritzmaterial, worin CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) des Calciumaluminats 1,5 bis 3,0 ist, ein solches Spritzmaterial, wobei die Beschleunigungsmasse zusätzlich eine aromatische Sulfonsäure und/oder ein aromatisches Sulfonat-Formaldehyd-Kondensat aufweist, ein Spritzmaterial, wobei die Beschleunigungsmittelmasse einen pH-Wert von weniger als 7 aufweist, und ein solches Spritzmaterial, worin das Vitrifikationsverhältnis des Calciumaluminats mindestens 40% beträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein solches Spritzmaterial bereit, worin der Zementbeton zusätzlich ein Polyalkylenoxid enthält, und ein solches Spritzmaterial, das zusätzlich ein faserförmiges Material enthält. Außerdem weist das Spritzverfahren das Druckeinspritzen einer Beschleunigermasse durch Druckluft auf, um es mit einem Zementbeton zu mischen.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben.
Das für die vorliegende Erfindung vorgesehene Beschleunigungsmittel weist ein Calciumaluminat, Aluminiumsulfat und ein Alkalimetallsulfat auf.
Unter einem Calciumaluminat, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird im allgemeinen eine Substanz verstanden, die CaO und Al₂O₃ als Hauptkomponenten aufweist und eine Hydratationswirkung zeigt, die erhältlich ist durch Mischen eines Calciumoxid (calcia) enthaltenden Materials und eines Aluminiumoxid enthaltenden Materials, und nachfolgende Hitzebehandlung, wie z. B. Kalzinierung in einem Kalzinierofen oder Schmelzen in einem elektrischen Ofen, erhältlich ist, und eine Verbindung ist, worin ein Teil des CaO und/oder Al₂O₃ durch z. B. ein Alkalimetalloxid, ein Erdalkalimetalloxid, Siliciumoxid, Titanoxid, Eisenoxid, ein Alkalimetallhalogenid, ein Erdalkalimetallhalogenid, ein Alkalimetallsulfat oder ein Erdalkalimetallsulfat, ersetzt ist, oder eine Substanz mit einer solchen Verbindung, die in einer kleinen Menge in einer Substanz, die CaO und Al₂O₃ als Hauptkomponenten enthält, in fester Lösung vorliegt. Vom Standpunkt der Mineralmorphologie kann es kristallin oder amorph sein.
Unter ihnen ist Calciumaluminat vom Standpunkt der Reaktivität bevorzugt. Insbesondere bevorzugt ist eine Mischung, die amorphes Calciumaluminat enthält, erhalten durch Quenchen eines hitzebehandelten Produkts, das eine Zusammensetzung 12CaO·7Al₂O₃ (nachfolgend als C₁₂A₇ bezeichnet) enthält.
Das Vitrifikationsverhältnis des Calciumaluminats beträgt vorzugsweise mindestens 40%, insbesondere mindestens 60%, noch bevorzugt mindestens 80% und vor allem 100%, im Hinblick auf die Beschleunigung der anfänglichen Abbindung, Verbesserung der anfänglichen Festigkeit und Verringerung des Abprallverhältnisses. Wenn es weniger 40% beträgt, zeigt die Abbindeeigenschaft oder die Entwicklung der Festigkeit eine Verschlechterung, und das Abprallverhältnis tendiert dazu, sich zu vergrößern.
Das Vitrifikationsverhältnis ist hier ein solches, das durch eine Methode erhalten wurde, worin erfindungsgemäßes Calciumaluminat bei 1.000°C 2 Stunden lang erhitzt wird und dann allmählich mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 5°C/min abgekühlt wird, wobei die Fläche So des Haupt-Peaks des Kristallminerals durch eine Pulver-Röntgenbeugungsmethode erhalten wird, und das Vitrifikationsverhältnis durch die folgende Formel (1) aus diesem S₀ und der Haupt-Peak-Fläche S des Kristalls des Calciumaluminats in der Probe der vorliegenden Erfindung erhalten wird. X(%) = 100 × (1 – S/S0) Formel (1)
Das CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) des Calciumaluminats beträgt üblicherweise 1,5 bis 3,0, vorzugsweise 1,7 bis 2,5, im Hinblick auf eine Beschleunigung des anfänglichen Abbindens, Verbesserung der Entwicklung der anfänglichen Festigkeit und Verringerung des Abpraliverhältnisses. Wenn es geringer als 1,5 ist, zeigt die Abbindungseigenschaft oder die Entwicklung der anfänglichen Festigkeit die Tendenz einer Verschlechterung, und das Abprallverhältnis tendiert dazu, größer zu werden. Wenn es andererseits 3,0 überschreitet, zeigt die Abbindeeigenschaft oder Entwicklung der Festigkeit die Tendenz einer Verschlechterung, und das Abprallverhältnis die Tendenz, sich zu vergrößern, was wirtschaftlich unerwünscht ist.
Die Teilchengröße des Calciumaluminats liegt vorzugsweise bei einem Niveau mit einem Blaine-Wert von mindestens 4.000 cm²/g, insbesondere mindestens 5.000 cm²/g, vom Standpunkt der raschen Abbindefähigkeit oder Entwicklung der anfänglichen Festigkeit. Wenn sie geringer als 4.000 cm²/g ist, tendieren die rasche Abbindeeigenschaft oder Entwicklung der anfänglichen Festigkeit dazu, schlecht zu werden.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Aluminiumsulfat ist eine Komponente, die das anfängliche Abbinden beschleunigt und das Rückprallverhältnis verringert, und trägt zu einer Verbesserung der Entwicklung der anfänglichen Festigkeit in einer solchen Weise bei, dass es in dem Verfahren der Hydratationsreaktion von Zement Aluminiumionen liefert, die mit Calciumionen des Zements oder mit Calciumaluminat unter Bildung von Calciumaluminathydrat reagieren, und außerdem mit Sulfationen, um Calciumsulfoaluminathydrat in einer frühen Phase zu bilden.
Das Aluminiumsulfat kann entweder in Form eines Anhydrids oder eines Hydrats verwendet werden, und das Anhydrid und das Hydrat können in Kombination verwendet werden. Unter ihnen ist das Hydrat bevorzugt, weil es für die Beschleunigung des anfänglichen Abbindens, der Verringerung des Rückprall-Verhältnisses und der Verbesserung der Entwicklung der anfänglichen Festigkeit wirksamer ist.
Die Menge des Aluminiumsulfats beträgt vorzugsweise 5 bis 100 Gew.-Teile, insbesondere 10 bis 45 Gew.-Teile, in erster Linie 10 bis 40 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Calciumaluminats, berechnet als Anhydrid. Wenn es weniger als 5 Gew.-Teile beträgt, tendiert das Rückprall-Verhältnis dazu, sich zu vergrößern, und die anfängliche Abbindung tendiert dazu, schlechter zu werden, und wenn es 100 Gew.-Teile übersteigt, zeigt die Entwicklung der Langzeitfestigkeit die Tendenz einer Verschlechterung.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Alkalimetallsulfat ist eine Komponente, die die Entwicklung der anfänglichen Festigkeit verbessert.
Als Alkalimetallsulfat können z. B. Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Natriumhydrogensulfat, Natriumsulfat, Kaliumaluminat, Chromaluminat und Eisenaluminat genannt werden. Unter ihnen sind eine oder mehrere Substanzen ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natriumsulfat, Kaliumsulfat und Kaliumaluminat, bevorzugt, da die Abbindeeigenschaft oder Entwicklung der anfänglichen Festigkeit dadurch gut ist, und Natriumsulfat und/oder Kaliumsulfat sind besonders bevorzugt, und Natriumsulfat ist ganz besonders bevorzugt.
Das Alkalimetallsulfat kann in Form eines Anhydrids oder eines Hydrats verwendet werden, und das Anhydrid und das Hydrat können in Kombination verwendet werden. Unter ihnen ist das Anhydrid vom Standpunkt der Stabilität bevorzugt.
Die Menge des Alkalimetallsulfats beträgt vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-Teile, insbesondere 15 bis 20 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist. Wenn es geringer als 10 Gew.-Teile ist, zeigt das Rückprall-Verhältnis die Tendenz einer Vergrößerung, die Entwicklung der anfänglichen Festigkeit die Tendenz einer Verschlechterung, und in einem Fall, bei dem das Beschleunigungsmittel eine Aufschlämmung ist, zeigt die Druckeinspritzeigenschaft des rasch abbindenden Zementbetons die Tendenz einer Verschlechterung, und wenn sie 30 Gew.-Teile übersteigt, zeigt die Abbindeeigenschaft oder die Entwicklung der Langzeitfestigkeit die Tendenz einer Verschlechterung. Das Beschleunigungsmittel kann in Kombination mit Gips oder einem Abbindepromotor für den Zweck verwendet werden, um die anfängliche Abbindung oder Entwicklung der Festigkeit zu verbessern.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Beschleunigungsmittel, das Calciumaluminat, Aluminiumsulfat und Alkalimetallsulfat aufweist, im Hinblick auf die Verringerung des Rückprall-Verhältnisses und die Verbesserung der Entwicklung der Festigkeit verwendet. Im Hinblick auf die Verringerung des Rückprall-Verhältnisses oder von Staub wird Wasser (nachfolgend als Schlämmwasser bezeichnet) zugemischt, um die im Verfahren in Anspruch 1 verwendete Beschleunigungsmasse zu erhalten.
In der Beschleunigermasse beträgt der pH-Wert des Beschleunigungsmittels normalerweise weniger als 7, vorzugsweise mindestens 3 und weniger als 7, insbesondere 4 bis 6, um das anfängliche Abbinden zu beschleunigen, die Entwicklung der anfänglichen Festigkeit oder der Druckeinspritzeigenschaft der Beschleunigermasse zu verbessern oder um das Rückprall-Verhältnis zu verringern. Wenn er kleiner als 3 ist, zeigt die Abbindeeigenschaft oder die Entwicklung der anfänglichen Festigkeit die Tendenz einer Verschlechterung, und das Rückprall-Verhältnis tendiert dazu, groß zu werden, und wenn er 7 oder höher ist, zeigt die Druckeinspritzeigenschaft die Tendenz, schlechter zu werden, die Entwicklung der Langzeitfestigkeit die Tendenz, nachteilig beeinflusst zu werden, und das Rückprall-Verhältnis tendiert dazu, groß zu werden. Der pH-Wert der Beschleunigermasse ist für den Zweck der vorliegenden Erfindung hier der pH-Wert eines verdünnten Produkts, bei dem die Beschleunigermasse mit dem 10-fachen an Wasser verdünnt ist.
Die Menge des Schlämmwassers beträgt 30 bis 600 Gew.-Teile, insbesondere 50 bis 80 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels. Wenn sie geringer als 30 Gew.-Teile ist, könnte die Menge an Staub nicht verringert werden, und wenn sie 600 Gew.-Teile übersteigt, zeigt die Entwicklung der Festigkeit die Tendenz, schlecht zu werden.
Um die Eigenschaften des Zementbetons zu verbessern, kann ein Abbindeverzögerer, ein Verdickungsmittel und ein ultrafeines Pulver mit dem Schlämmwasser kombiniert werden. Das Aluminiumsulfat oder das Alkalimetallsulfat können außerdem wie im Schlämmwasser gelöst verwendet werden.
Wenn ein pulveriges Beschleunigungsmittel als Beschleunigungsmittel verwendet wird, besteht andererseits der Vorteil, dass der Arbeitsvorgang leicht ist, weil eine Stufe der Benässung oder Aufschlämmung des Beschleunigungsmittels nicht erforderlich ist.
Die Menge des Beschleunigungsmittels beträgt vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-Teile, insbesondere 5 bis 20 Gew.-Teile, in erster Linie 7 bis 15 Gew.-Teile, berechnet Feststoffgehalt, pro 100 Gew.-Teile Zement. Wenn sie kleiner als 2 Gew.-Teile ist, ist die Tendenz vorhanden, dass es schwierig ist, das anfängliche Abbinden zu beschleuni gen, und wenn sie 25 Gew.-Teile übersteigt, zeigt die Entwicklung der Langzeitfestigkeit die Tendenz einer Verschlechterung.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Zement kann z. B. ein solcher sein aus der Gruppe, die üblicherweise im Handel als verschiedene Portland-Zemente erhältlich sind, wie z. B. mit normaler, hoher früher Festigkeit, ultrahoher früher Festigkeit und Portland-Zement mäßiger Wärme, und verschiedene gemischte Zemente, die Hochofenschlacke oder Flugasche solchen Portland-Zementen zugemischt enthalten, und sie können zur Verwendung fein pulverisiert sein. Unter ihnen ist normaler Portland-Zement und/oder Portland-Zement mit hoher früher Festigkeit bevorzugt, da die Druckeinspritzeigenschaft des Zementbetons dadurch gut wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es außerdem bevorzugt, ein Polyalkylenoxid auf der Zementbetonseite im Hinblick auf die Verringerung des Rückprall-Verhältnisses oder der Menge an Staub zu verwenden.
Das Polyalkylenoxid (nachfolgend als PAO bezeichnet), das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein solches, das dem Zementbeton eine Viskosität verleiht, um ein Durchsenken des Zementbetons von der bespritzten Oberfläche sofort nach dem Spritzen zu verhindern oder um das Rückprall-Verhältnis oder die Menge des Staubs zu verringern. Das Polyalkylenoxid kann z. B. Polyethylenoxid, Polypropylenoxid oder Polybutylenoxid sein. Unter ihnen ist Polyethylenoxid bevorzugt, weil es wirksamer ist, um dem Zementbeton Viskosität zu verleihen, und um das Rückprall-Verhältnis oder die Menge des Staubs während des Spritzens zu verringern.
Das Molekulargewicht des PAO beträgt vorzugsweise 1.000.000 bis 5.000.000. Wenn es geringer als 1.000.000 ist, tendiert die Viskosität des Zementbetons dazu, gering zu sein, wodurch ein Durchsenken des Zementbetons von der Spritzoberfläche sofort nach dem Spritzen nicht verhindert werden kann. Wenn es 5.000.000 übersteigt, tendiert die Entwicklung der Festigkeit dazu, verschlechtert zu werden, und in einem Fall, bei dem das Beschleunigungsmittel eine Aufschlämmung ist, tendiert die Druckeinspritzeigenschaft des rasch abbindenden Zementbetons, der durch Mischen des Beschleunigungsmittels mit dem Zementbeton hergestellt wurde, dazu, schlecht zu sein.
Die Menge an PAO beträgt vorzugsweise 0,001 bis 0,2 Gew.-Teile, insbesondere 0,005 bis 0,1 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Zements. Wenn sie geringer als 0,001 Gew.-%-Teile ist, tendiert die Viskosität des schnell abbindenden Zementbetons dazu, gering zu sein, wodurch die Menge des Staubs dazu tendiert, groß zu sein, und das Rückprall-Verhältnis dazu tendiert, groß zu sein. Wenn sie 0,2 Gew.-Teile übersteigt, tendiert die Viskosität des Zementbetons oder das Rückprall-Verhältnis dazu, groß zu sein, und die Menge an Staub tendiert dazu, groß zu sein, und in einem Fall, bei dem das Beschleunigungsmittel eine Aufschlämmung ist, tendiert die Druckeinspritzeigenschaft des rasch abbindenden Zementbetons dazu, schlecht zu sein.
In der vorliegenden Erfindung ist es außerdem für den Zweck einer Verringerung des Rückprall-Verhältnisses oder der Menge an Staub bevorzugt, eine aromatische Sulfonsäure und/oder ein aromatisches Sulfonat/Formaldehyd-Kondensat auf der Seite des Beschleunigungsmittels zu verwenden.
Die aromatische Sulfonsäure und/oder das aromatische Sulfonat/Formaldehyd-Kondensat (nachfolgend allgemein als aromatisches Sulfonat bezeichnet), das erfindungsgemäß verwendet wird, ist ein solches, das die Fluidität des Zementbetons oder die Dispersionsfähigkeit des Beschleunigungsmittels verbessert, die Adhäsion des rasch abbindenden Zementbetons zur Zeit des Spritzens verbessert und das Rückprall-Verhältnis oder die Menge an Staub verringert, und es kann entweder in Form einer Flüssigkeit oder eines Pulvers verwendet werden. Wenn es außerdem mit dem Polyalkylenoxid im Zementbeton reagiert, um die Viskosität zu erhöhen, wird die Adhäsion des rasch abbindenden Zementbetons zur Zeit des Spritzens verbessert, und die Wirkung der Verringerung des Rückprall-Verhältnisses oder der Menge an Staub wird erhöht. Die aromatischen Sulfonate können z. B. eine aromati sche Sulfonsäure, wie z. B. Naphthalinsulfonsäure, ein Alkylnaphthalinsulfonat, Bisphenol A-Sulfonsäure, Phenolsulfonsäure, Trisphenolsulfonsäure, 4-Phenoxybenzol-4'-sulfonsäure, Methyldiphenylethersulfonsäure oder Anthracensulfonsäure, und ein Formaldehyd-Kondensat einer solchen aromatischen Sulfonsäure sein. Der aromatische Ring kann außerdem eine Alkylkgruppe aufweisen. Unter ihnen ist ein aromatisches Sulfonat/Formaldehyd-Kondensat bevorzugt, da es wirksamer ist zur Verbesserung der Fluidität des Zementbetons oder der Dispergierbarkeit des Beschleunigungsmittels, der Verbesserung der Adhäsion des schnell abbindenden Zementbetons zur Zeit des Spritzens, und der Verringerung des Rückprall-Verhältnisses oder der Menge an Staub. Eine oder mehrere der Substanzen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat, einem Alkylnaphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat und einem Bisphenol-A-Sulfonat/Formaldehyd-Kondensat sind besonders bevorzugt, und ein β-Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat (nachfolgend als β-NS bezeichnet) ist ganz besonders bevorzugt.
Die Menge des aromatischen Sulfonats beträgt vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-Teile, insbesondere 0,1 bis 3 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist. Wenn sie geringer als 0,05 Gew.-Teile ist, zeigen die Wirkungen einer Verbesserung der Fluidität des Zementbetons oder der Dispergierbarkeit des Beschleunigungsmittels, der Verbesserung der Adhäsion des schnell abbindenden Zementbetons zur Zeit des Spritzens und die Verringerung des Rückprall-Verhältnisses oder der Menge an Staub die Tendenz, sich zu verschlechtern, und wenn sie 5 Gew.-Teile übersteigt, tendiert das Rückprall-Verhältnis dazu, groß zu sein, und die Menge an Staub tendiert dazu, groß zu sein, und die Entwicklung der Festigkeit zeigt die Tendenz einer Verschlechterung.
Außerdem ist es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, ein faserförmiges Material im Hinblick auf eine Verbesserung der Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit und Beständigkeit des rasch abbindenden Zementbetons zu verwenden. Das erfindungsgemäß zu verwendende faserige Material kann anorganisch oder organisch sein. Als anorganisches faseriges Material können z. B. Glasfasern, Mineralwolle, Asbest, keramische Fasern oder metallische Fasern genannt werden, und als organisches faseriges Material können Vinylonfasern, Polyethylenfasern, Polypropylenfasern, Polyacrylfasern, Cellulosefasern, Polvinylalkoholfasern, Polyamidfasern, Zellstoff, Hanf, Holzwolle oder Holzspäne genannt werden. Außerdem kann Kohlenstofffaser verwendet werden. Unter ihnen sind Metallfasern und/oder Vinylonfasern vom Standpunkt der ökonomischen Effizienz bevorzugt.
Die Länge des faserförmigen Materials beträgt im Hinblick auf die Druckeinspritzeigenschaften oder die Misch barkeit vorzugsweise höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 30 mm. Wenn sie 50 mm übersteigt, kann sich das Druckeinspritzrohr leicht während dem Druckspritzen verstopfen.
Die Menge des faserförmigen Materials beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Vol.-Teile, insbesondere 0,3 bis 1,2 Vol.-Teile, pro 100 Vol.-Teile des Zementbetons, der das faserförmige Material enthält. Wenn sie geringer als 0,1 Gew.-Teile ist, wird die Biegefestigkeit, Stoßfestigkeit und Beständigkeit nicht verbessert, und wenn sie 1,5 Vol.-Teile übersteigt, tendiert die Druckeinspritzeigenschaft des rasch abbindenden Zementbetons dazu, schlecht zu sein, und die Stoßfestigkeit oder die Entwicklung der Festigkeit zeigen die Tendenz einer Verschlechterung.
In der vorliegenden Erfindung kann ein AE-Mittel oder ein Schaummittel zugegeben werden, um dadurch Luftblasen einzubauen, die die Menge an Staub verringern.
Die Menge an Wasser im Zementbeton beträgt vorzugsweise 35 bis 65 Gew.-Teile, insbesondere 40 bis 55 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile des Zements. Wenn sie geringer als 35 Gew.-Teile ist, kann der Zementbeton nicht zufriedenstellend gemischt werden, und wenn sie 65 Gew.-Teile übersteigt, tendiert die Entwicklung der Festigkeit dazu, schlecht zu werden. Hierin schließt "Wasser" nicht das Schlämmwasser ein.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zuschläge (Aggregate) sind nicht besonders beschränkt, solange sie spritzbar sind. Solche mit einer hohen Aggregatfestigkeit sind jedoch bevorzugt. Als feine Zuschläge können z. B. Flusssand, Grubensand, Kalksand oder Quarzsand verwendet werden, und als grobe Zuschläge Flusskies, Grubenkies oder Kalkkies verwendet werden.
Nach dem in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Spritzverfahren kann das Spritzen im Hinblick auf die gewünschten physikalischen Eigenschaften, die ökonomische Effizienz und die Verfahrenseffizienz in Form eines rasch abbindenden Zementbetons durchgeführt werden.
Als Spritzverfahren in einem Fall, bei dem das Beschleunigungsmittel nicht aufgeschlämmt ist, ist es bevorzugt, ein Spritzverfahren zu verwenden, worin Zementbeton und ein pulverförmiges Beschleunigungsmittel getrennt unter Druck eingespritzt werden, um das pulverförmige Beschleunigungsmittel mit dem Zementbeton zu kombinieren und zu mischen, um einen rasch abbindenden Zementbeton auszubilden, der dann gespritzt werden kann. Als Spritzmethode in einem Fall, worin gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschleunigermasse verwendet wird, ist es bevorzugt, ein Spritzverfahren zu verwenden, worin ein Zementbeton und ein Beschleunigungsmittel getrennt eingespritzt werden, und zum Beschleunigungsmittel Wasser unmittelbar vor dem Kombinieren und Mischen des Zementbetons und des Beschleunigungsmittels zuzugeben, um eine Beschleunigermasse auszubilden, und diese Beschleunigermasse wird mit dem Zementbeton kombiniert und gemischt, um einen rasch abbindenden Zementbeton auszubilden, der dann gespritzt wird. Hier kann eine Nass-Spritzmethode oder eine Trocken-Spritzmethode verwendet werden. Unter ihnen ist eine Nassspritzmethode bevorzugt, weil die Menge des Staubs dadurch gering ist.
Als Nass-Spritzmethode in einem Fall, worin eine Beschleunigermasse verwendet wird, kann eine Spritzmethode genannt werden, worin Zement, Zuschlag und Wasser gemischt und geknetet und unter Luftdruck transportiert werden, und kurz vor Zugabe eines Beschleunigungsmittels Wasser zum Beschleunigungsmittel zugegeben wird, um eine Beschleunigermasse zu erhalten, die dann von einem Schenkel eines Y-verzweigten Rohrs zugefügt wird, und nachfolgendem Spritzen.
Als Trocken-Spritzverfahren in einem Fall, worin eine Beschleunigermasse verwendet wird, kann z. B. ein Verfahren erwähnt werden, worin Zement und Zuschlag gemischt und unter Luftdruck transportiert werden, und eine Beschleunigermasse, die nach der gleichen Methode wie beim Nass-Spritzverfahren erhalten wurde, und Wasser dazugefügt werden, unter nachfolgendem Spritzen.
Somit wird das Beschleunigungsmittel aufgeschlämmt und mit dem Zementbeton gemischt, wodurch die Menge des Staubs oder das Rückprall-Verhältnis verringert werden können, und die Arbeitsumgebung verbessert werden kann.
Das Verfahren des Aufschlämmens des Beschleunigungsmittels ist nicht besonders beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, z. B. ein Verfahren zu verwenden, worin Wasser unter hohem Druck aus Löchern, die an mehreren Stellen um ein Beines eines Y-verzweigten Rohrs zum Transport des Beschleunigungsmittels unter Luftdruck zugeführt wird, um eine Aufschlämmung zu bilden. Dieses Hochdruckwasser hat auch die Wirkung, die Beschleunigermasse in den Zementbeton zu spritzen, wodurch die Mischwirkung gut wird. Die Reaktivität des Zementbetons wird dadurch erhöht, und die Menge an Staub oder das Rückprall-Verhältnis können verringert werden, die Abbindeeigenschaften oder die Entwicklung der Festigkeit wird verbessert, und außerdem wird die Qualität des rasch abbindenden Spritzzementbetons stabilisiert.
Im Spritzverfahren der vorliegenden Erfindung können übliche Spritzeinrichtungen usw. verwendet werden. Die Spritzeinrichtung ist nicht besonders beschränkt, solange das Spritzen zufriedenstellend durchgeführt werden kann. Zum Druckeinspritzen eines Zementbetons kann z. B. "Ariber 280", Handelsname, hergestellt von Ariber Company, verwendet werden, und zum Druckeinspritzen des Beschleunigungsmittels kann eine Beschleunigungsmittel-Druckeinspritzvorrichtung "Natmcrete" von Chiyoda Manufactory Co. verwendet werden. Um Wasser zum Beschleunigungsmittel unter Bildung einer Beschleunigermasse zuzufügen, kann eine übliche Wasserpumpe verwendet werden, und eine Methode zur Einführung von Druckluft während der Zugabe des Wassers kann ebenfalls verwendet werden. Der Druck des Druckeinspritzens des Zementbetons ist vorzugsweise größer als 0,2 bis 0,6 MPa. Der Druck der Druckluft, um das Beschleunigungsmittel unter Druck einzuspritzen, ist außerdem vorzugsweise 0,01 bis 0,3 MPa größer als der Druck des Druckeinspritzens des Zementbetons.
Die Druckeinspritzrate des rasch abbindenden Zementbetons beträgt vorzugsweise 4 bis 20 m³/h. Um das Mischen des Beschleunigungsmittels und des Zementbetons zu erleichtern, muss die Form des Rohrs oder der inneren Wand des Rohrs an der Stelle des Zusammentreffens des Beschleunigungsmittels und des Zementbetons so ausgestaltet sein, dass sie eine Spiralstruktur oder die Struktur einer turbulenten Strömung aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Testbeispiele näher beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung keinesfalls auf solche spezifischen Testbeispiele beschränkt ist.
TESTBEISPIEL 1
Ein Spritzbeton wurde so hergestellt, dass die Einheitsmenge des Materials eine solche war, dass der Zement 500 kg/m³ betrug, Wasser 200 kg/m³ betrug, die feinen Zuschläge 1,173 kg/m³ betrugen und die groben Zuschläge 510 kg/m³ betrugen, und außerdem wurde PAO in einer Menge von 0,02 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Zements zugefügt, und ein faserförmiges Material wurde in einer Menge von 1,0 Vol.-Teilen pro 100 Vol.-Teile des Spritzbetons, der das faserförmige Material enthält, zugegeben. Der Spritzbeton wurde durch Druckeinspritzen mittels einer Beton-Druckeinspritzvorrichtung "Ariber 280" mit einer Druckeinspritzrate von 4 m³/h unter einem Einspritzdruck von 0,4 MPa durch Druck eingespritzt.
Andererseits wurde ein pulveriges Beschleunigungsmittel durch Mischen von 100 Gew.-Teilen eines Calciumaluminats, Aluminiumsulfats in einer Menge, wie sie in Gew.-Teilen in Tabelle 1, berechnet als Anhydrid, angegeben ist, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat 1 aufweist, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat, und 2 Gew.-Teilen eines aromatischen Sulfats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels hergestellt. Das pulverige Beschleunigungsmittel wurde mittels Druckluft durch Druck so eingespritzt, dass es 10 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Zements beträgt.
Ein solches Beschleunigungsmittel wurde unter einem Einspritzdruck von 0,5 MPa druckeingespritzt und mit dem Spritzbeton gemischt, um einen rasch abbindenden Spritzbeton zu erhalten. Dieser rasch abbindende Spritzbeton wurde bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Verwendete Materialien

Zement: normaler Portland-Zement, handelsübliches Produkt, Blaine-Wert: 3.200 cm²/g, relative Dichte: 3,16
Feiner Zuschlag: ein in Himekawa, Niigata-ken, Japan, mit einem Oberflächenwassergehalt von 4,0% und einer relativen Dichte von 2,62 hergestellter Flussand
Grober Zuschlag: ein in Himekawa, Nügata-ken, Japan, mit trockener Oberfläche und einer relativen Dichte von 2,64, einer maximalen Größe von 10 mm hergestellter Flusskies
PAO: Polyethylenoxid, Molekulargewicht: 200.000, Handelsprodukt
Faserförmiges Material: Stahlfasern, Länge: 30 mm, relative Dichte, Handelsprodukt
Calciumaluminat 1: Calciumaluminat, das hauptsächlich einer Zusammensetzung C₁₂A₇ entspricht, amorph ist,
Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, Calciumoxid-Material) und Aluminiumoxidmaterial wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen, dann abgekühlt, um ein Vitrifikationsverhältnis von 100% zu ergeben, und danach pulverisiert, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 2,0
Aluminiumsulfat: wässeriges Aluminiumsulfat, Handelsprodukt
Alkalimetallsulfat: Natriumsulfat, Anhydrid, Handelsprodukt
Aromatisches Sulfonat β: β-NS, pulverig, Handelsprodukt

Messmethoden
Abbindezeit: Mörtel wurde unter Verwendung eines einen groben Zuschlag aufweisenden Materials, das vom Spritzbeton weggelassen wurde, geknetet, und die Abbindezeit gemäß "Quality Standard for Accelerating Agents for Spraying Concrete (JSCED-102)" gemessen.
Druckfestigkeit: gemessen bei 20°C. Der hergestellte rasch abbindende Spritzbeton wurde zu einer ausgezogenen Arbeitsform (25 cm breite × 25 cm lang) und zu einer Arbeitsform (50 cm breit × 50 cm lang × 20 cm dick) gespritzt. Die Anfangsfestigkeit nach 3 Stunden wurde unter Verwendung einer Testprobe der ausgezogenen Arbeitsform bestimmt. Ein Stift wurde mit dem rasch abbindenden Spritzbeton von der vorderen Oberfläche des ausgezogenen Formstücks bedeckt und der Stift dann von der Rückseite des Formstücks herausgezogen, wodurch die Ausziehfestigkeit erhalten wurde. Die Druckfestigkeit wurde mit der Formel berechnet: Druckfestigkeit = Ausziehfestigkeit × 4/Oberfläche des Teststücks
Nach einem Tag oder länger wurde ein Teststück (5 cm Durchmesser × 10 cm Länge) aus dem Formstück (50 cm Breite × 50 cm Länge × 20 cm Dicke) entnommen, verwendet, und das Teststück wurde mit einem einer einem Druck von 20 Tonnen standhaltenden Vorrichtung gemessen.
Rückprall-Verhältnis: Der rasch abbindende Spritzbeton wurde in ein simuliertes Tunnel mit einer Höhe von 3,5 m und einer Breite von 2,5 m, hergestellt durch eine Eisenplatte in Form eines Bogens, mit einer Druckeinspritzrate von 4 m³/h während 10 Minuten eingespritzt. Danach wurde das Rückprall-Verhältnis durch die nachfolgende Formel berechnet: Rückprall-Verhältnis = Gewicht des rasch abbindenden Spritzbetons, der ohne Ablagerung auf dem simulierten Tunnel abfällt/Gewicht des rasch abbindenden Spritzbetons, der auf das simulierte Tunnel aufgespritzt wurde × 100 (%).
Tabelle 1
TESTBEISPIEL 2
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats, wie in Tabelle 2 identifiziert, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfonats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Verwendete Materialien

Calciumaluminat 2: entspricht hauptsächlich einer Zusammensetzung C₁₂A₇, Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann abgekühlt, um ein Vitrifikationsverhältnis von 40% zu ergeben, und danach pulverisiert, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 2,0
Calciumaluminat 3: entspricht hauptsächlich einer Zusammensetzung C₁₂A₇, Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann abgekühlt, um ein Vitrifikationsverhältnis von 60% zu ergeben, und danach pulverisiert, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 2,0
Calciumaluminat 4: entspricht hauptsächlich einer Zusammensetzung C₁₂A₇, Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann abgekühlt, um ein Vitrifikationsverhältnis von 80% zu ergeben, und danach pulverisiert, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 2,0

Tabelle 2
TESTBEISPIEL 3
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats, wie in Tabelle 3 identifiziert, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calci umaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfonats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Verwendete Materialien

Calciumaluminat 5: Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann auf ein Vitrifikationsverhältnis von 100% abgekühlt, und danach pulverisiert; amorph; Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 1,5
Calciumaluminat 6: Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann auf ein Vitrifikationsverhältnis von 100% abgekühlt, und danach pulverisier; amorph; Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 1,7
Calciumaluminat 7: Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann auf ein Vitrifikationsverhältnis von 100% abgekühlt, und danach pulverisier; amorph; Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 2,5
Calciumaluminat 8: Calciumoxid-Material und Aluminiumoxid-Material wurden in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, mittels eines Hochfrequenz-Induktionsofens geschmolzen und dann auf ein Vitrifikationsverhältnis von 100% abgekühlt, und danach pulverisiert; amorph; Blaine-Wert: 6.000 cm²/g, CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) = 3,0

Tabelle 3
TESTBEISPIEL 4
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats 1, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, einem Alkalimetallsulfat in einer Menge, die in Tabelle 4 in Gew.-Teilen angegeben ist, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfanats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4
TESTBEISPIEL 5
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 18 Gew.-Teilen des Alkalimetallsulfats pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfonats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, ohne ein Calciumaluminat zu verwenden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
Messmethode
Druckfestigkeit bei niederer Temperatur: gemessen auf gleiche Weise wie die Druckfestigkeit, mit der Ausnahme, dass sie bei 10°C gemessen wurde.
Tabelle 5
TESTBEISPIEL 6
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats 1, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und das aromatische Sulfonat α in einer Menge, die in Tabelle 6 in Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels angegeben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.
Verwendete Materialien

Aromatisches Sulfonat β: β-Alkylnaphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat, pulverig, Handelsprodukt
Aromatisches Sulfonat γ: Bisphenol-A-sulfonat/Formaldehyd-Kondensat; pulverig, Handelsprodukt
Aromatisches Sulfonat δ: Phenolsulfonsäure; pulverig, Handelsprodukt

Messmethode
Menge des Staubs: Der rasch abbindende Spritzbeton wurde in ein simuliertes Tunnel mit einer Höhe von 3,5 m und einer Breite von 2,5 m, hergestellt durch eine Eisenplatte in Form eines Bogens, bei einer Druckeinspritzrate von 4 m³/h während 10 Minuten eingespritzt. Dann wurde die Menge des Staubs an einer vorbestimmten Stelle, die 3 m von der Stelle des Spritzens entfernt war, gemessen, und der mittlere Wert der gemessenen Werte angegeben.
Tabelle 6
TESTBEISPIEL 7
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein Spritzbeton hergestellt wurde, der zugegebenes PAO in einer Menge, wie sie in Tabelle 7 pro 100 Gew.-Teile des Zements angegeben ist, und mit einem Fasermaterial in einer Menge von 1,0 Vol.-Teilen pro 100 Vol.-Teile des Spritzbetons, der das faserige Material enthält, und ein solcher Spritzbeton wurde druckgespritzt, während ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats 1, 15 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfonats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 angegeben.
Tabelle 7
TESTBEISPIEL 8
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein Spritzbeton hergestellt wurde, der 0,02 Gew.-Teile PAO, die zu 100 Gew.-Teilen Zement zugegeben wurden, enthielt, und ein faserförmiges Material in einer in Tabelle 8 angegebenen Menge pro 100 Vol.-Teile des Spritzbetons, der das faserige Material enthält, enthielt, und ein solcher Spritzbeton wurde druckgespritzt, während ein pulveriges Beschleunigungsmittel verwendet wurde, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats 1, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfonats α pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 angegeben.
Messmethode
Stoßfestigkeit: Nach Ablauf einer 1 Stunde wurde der rasch abbindende Spritzbeton in eine Größe von 20 cm Breite × 20 cm Länge × 1 cm Dicke geschnitten, dann auf einem Standardsand gestellt, der flach war, und dann ein kugelförmiger Körper mit einem Gewicht von 200 g aus einer Höhe von 50 cm darauf fallen gelassen. Eine Probe, die innerhalb von fünfmaligem Fallenlassen brach, wurde mit X bezeichnet, eine die nicht brach, aber einen Riss bildete, wurde mit Δ bezeichnet, und eine die weder brach noch eine Rissbildung zeigte, wurde mit O bezeichnet.
Tabelle 8
TESTBEISPIEL 9
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Testbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein Beschleunigungsmittel, das hergestellt wurde durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats 1, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen-Sulfonats α, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, mit Druckluft eingespritzt wurde, und Aufschlämmwasser in einer in Tabelle 9 pro 100 Gew.-Teilen des Beschleunigungsmittels angegebenen Menge aus Löchern, die an mehreren Stellen um einen Zweig eines Y-verzweigten Rohrs, das im Fließweg vorgesehen war, ausgebildet waren, zugegeben wurde, um eine Beschleunigermasse auszubilden, diese Beschleunigermasse wurde durch Druck eingespritzt und mit einem durch Druck eingespritzten Spritzbeton aus einem anderen Zweig des Y-verzweigten Rohrs gemischt, um einen rasch abbindenden Spritzbeton auszubilden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9 angegeben.
Tabelle 9
TESTBEISPIEL 10
Der Test und die Bewertung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass ein Beschleunigungsmittel, hergestellt durch Mischen von 100 Gew.-Teilen des Calciumaluminats 1, 25 Gew.-Teilen Aluminiumsulfat, berechnet als Anhydrid, 18 Gew.-Teilen eines Alkalimetallsulfats, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, das das Calciumaluminat, das Aluminiumsulfat und das Alkalimetallsulfat aufweist, und 2 Gew.-Teilen des aromatischen Sulfonats α, pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels, mit Druckluft eingespritzt wurde, und 70 Gew.-Teile Aufschlämmwasser pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels aus Löchern zugegeben wurde, die an mehreren Stellen um einen Zweig eines Y-verzweigten Rohrs, das im Fließweg vorgesehen war, zugegeben wurden, um eine Beschleunigermasse auszubilden, und diese Beschleunigermasse wurde durch Druck eingespritzt und mit einem durch Druck eingespritzten Spritzbeton aus einem anderen Zweig des Y-verzweigten Rohrs gemischt, um einen rasch abbindenden Spritzbeton auszubilden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 10 angegeben.
Messmethoden

pH: Die Beschleunigermasse wurde mit Wasser auf das 10-fache verdünnt, und der pH-Wert des verdünnten Produkts angegeben.
Druck-Einspritzeigenschaft: Der Spritzbeton wurde 20 m durch eine Betonpumpe druckeingespritzt und dann mit dem Beschleunigungsmittel gemischt, um einen rasch abbindenden Beton auszubilden, und dieser rasch abbindende Beton wurde 5 Minuten lang gespritzt. Ein Fall, bei dem kein Verstopfen am Y-verzweigten Rohr oder in der Rohrleitung beobachtet wurde, wurde mit O bezeichnet, ein Fall, bei dem die Tendenz einer Verstopfung auftrat, wurde mit Δ bezeichnet, ein Fall, bei dem das Y-verzweigte Rohr oder die Rohrleitung verstopft war, wodurch kein Spritzen möglich war, wurde mit X bezeichnet.
Durchsenken: Der rasch abbindende Spritzbeton wurde in ein simuliertes Tunnel mit einer Höhe von 3,5 m und einer Breite von 2,5 m, hergestellt durch eine Eisenplatte in Form eines Bogens, mit einer Druckeinspritzrate von 4 m³/h 10 Minuten lang eingespritzt. Ein Fall, wo der rasch abbindende Spritzbeton nicht von den Seitenwänden des simulierten Tunnels durchhing, wurde mit einem O bezeichnet, ein Fall, bei dem der Beton etwas durchhing, wurde mit Δ, und ein Fall, bei dem der Beton im wesentlichen durchhing, wurde mit X bezeichnet.

Tabelle 10
Wie vorstehend beschrieben, kann durch Verwendung des Spritzmaterials der vorliegenden Erfindung das Rückprall-Verhältnis zur Zeit des Spritzens des rasch abbindenden Zementbetons verringert werden. Außerdem kann sowohl für die Anfangsfestigkeit als auch die Langzeitfestigkeit eine hohe Festigkeit erwartet werden, und die Spritzdicke kann dünn gemacht werden. Die Betriebskosten können außerdem verringert werden, und sofort nach dem Spritzen kann eine hohe Festigkeit erhalten werden, wodurch die Sicherheit verbessert werden kann.

Claims

Verfahren zum Spritzen von Beton, das aufweist (A) Bereitstellen eines rasch abbindenden Betons als Spritzmaterial durch (A1) Bereitstellen einer Beschleunigermasse durch Zugabe von (a) von 30 bis 600 Gew.-Teilen Wasser zu (b) 100 Gew.-Teilen des Beschleunigungsmittels, das aufweist: (b1) ein Calciumaluminat, (b2) Aluminiumsulfat und (b3) ein Alkalimetallsulfat; und (A2) Druckeinspritzen der Beschleunigermasse durch Druckluft, um sie mit einem Zementbeton zu mischen; und (B) Spritzen des in Stufe (A) erhaltenen Spritzmaterials.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Zementbeton außerdem ein Polyalkylenoxid enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Spritmaterial außerdem ein faserförmiges Material enthält.
Spritzmaterial, das einen ein Zement enthaltenden Zementbeton enthält, und eine Beschleunigermasse, die aufweist: (a) 30 bis 600 Gew.-Teile Wasser und (b) 100 Gew.-Teile eines Beschleunigungsmittels, das aufweist: (b1) ein Calciumaluminat, (b2) Aluminiumsulfat und (b3) ein Alkalimetallsulfat.
Spritzmaterial nach Anspruch 4, worin der Zementbeton außerdem ein Polyalkylenoxid enthält.
Spritzmaterial nach Anspruch 4 oder 5, worin das Spritzmaterial außerdem ein faserförmiges Material enthält.
Spritzmaterial nach einem der Ansprüche 4 bis 6, worin das Alkalimetallsulfat in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Beschleunigungsmittels vorhanden ist.
Spritzmaterial nach einem der Ansprüche 4 bis 7, worin CaO/Al₂O₃ (Mol-Verhältnis) im Calciumaluminat 1,5 bis 3,0 beträgt.
Spritzmaterial nach einem der Ansprüche 4 bis 8, worin die Beschleunigermasse außerdem eine aromatische Sulfonsäure und/oder ein aromatisches Sulfonat/Formaldehyd-Kondensat enthält.
Spritzmaterial nach Anspruch 9, worin die Beschleunigermasse einen pH-Wert von weniger als 7 aufweist.
Spritzmaterial nach einem der Ansprüche 4 bis 10, worin das Calciumaluminat ein Vitrifikationsverhältnis von mindestens 40% aufweist.
Verwendung eines Beschleunigungsmittels, das aufweist: (b1) ein Calciumaluminat, (b2) Aluminiumsulfat und (b3) ein Alkalimetallsulfat, zur Herstellung des Spritzmaterials nach einem der Ansprüche 4 bis 11.