Sika Spritzbeton Handbuch by Sika Schweiz AG

Sika Spritzbeton Handbuch

Verfasser Sika Schweiz AG Putzmeister AG Tüffenwies 16 Max-Eyth-Strasse 10 CH-8048 Zürich D-72631 Aichtal www.sika.ch www.putzmeister.de Autoren Dipl.-Ing. Jürgen Höfler, Putzmeister AG Dipl.-Ing. HTL Jürg Schlumpf, Sika Services AG Dipl.-Ing. FH Markus Jahn, Sika Services AG Layout Sika Services AG Corporate Marketing Service © 2012 by Sika Schweiz AG Alle Rechte vorbehalten 4. Ausgabe 02/2012

Vorwort Spritzbeton ist ein schnell erhärtendes Material zur Stabilisierung, Sicherung von Bauteilen, und zur Betonapplikation, ohne die Verwendung von Schalungen. Die Qualität von Spritzbeton wird bestimmt durch das Zusammenspiel von Mensch, Maschine und dem Baustoff Beton. Vom Menschen, personifiziert in der Funktion des Düsenführers, wird hohe Fachkompetenz und Herzblut im Einsatz verlangt. Der Düsenführer muss sich aber vollständig auf die Maschine und den Baustoff Spritzbeton verlassen können. Das Zusammenspiel und die Qualität dieser Komponenten bestimmen schlussendlich den Erfolg der Spritzbetonapplikation. In Zeiten stark steigender Mobilität und beschränkter Platzverhältnisse besteht ein immer grösserer Bedarf an Infrastrukturbauten unter Tage. In diesem Zusammenhang nimmt Spritzbeton eine bedeutende Stellung ein. Diese Bauweise eignet sich wirtschaftlich hervorragend und ist technisch beinahe uneingeschränkt nutzbar, womit sie eine Antwort auf viele Herausforderungen bietet. Vor diesem Hintergrund haben sich die Putzmeister AG und die Sika AG zu einer weltweiten Allianz im Bereich des Spritzbetons im Tunnel- und Minenbau zusammengeschlossen. Diese Allianz sichert unseren Kunden eine innovative, stetige und abgestimmte Weiterentwicklung von Spritzbetonmaschinen und Spritzbetonzusatzmittel für höchste Anforderungen in der mechanisierten Spritzbetonverarbeitung. Das Beste aus der Spritzbetontechnologie und dem Maschinen Know-How wird so zusammengeführt. Die beiden Unternehmen haben sich deswegen auch dazu entschlossen, dieses Buch aufzulegen, um Interessierten den faszinierenden Einstieg in die Welt des Spritzbetons im Untertagebau zu erleichtern. Die Autoren Jürg Schlumpf und Jürgen Höfler arbeiten seit vielen Jahren als Ingenieure in den beiden Unternehmen im Produkt- und Projektmanagement. Dieses Buch bietet einen Einstieg in die Materie des Spritzbetons und dessen Applikation. Dient auch zur Vertiefung der Kenntnisse dieser hervorragenden Bauweise und soll allen unseren Partnern als verlässliche Informationsquelle dienen. Die neue Edition (August 2011) wurde durch Markus Jahn revidiert und ergänzt. Er arbeitet bereits mehrere Jahre als Corporate Produktingenieur für Spritzbeton bei der Sika Services AG.

August 2011

1. Inhaltsverzeichnis

Vorwort

2. Einleitung

3. Spritzbetonanwendungen

3.1 Bauweisen 3.2 Sicherung 3.3 Ausbau

11 12 14

4. Spritzbetontechnologie

4.1 Ausgangsstoffe 4.1.1 Zement 4.1.2 Zusatzstoffe 4.1.3 Gesteinskörnungen 4.1.4 Feinanteile 4.1.5 Wasser 4.2 Spritzbetonzusatzmittel 4.2.1 Abbinde- und Erstarrungsbeschleuniger für Spritzbeton 4.2.2 Hochleistungsverflüssiger 4.2.3 Konsistenzstabilisierer / Abbindeverzögerer 4.2.4 Mischungsstabilisatoren

16 16 16 18 19 20 21 22 27 31 32

5. Spritzbetonanforderungen

5.1 Frühfestigkeitsentwicklung 5.2 Endfestigkeit 5.3 Faserspritzbeton 5.4 Spritzbeton mit erhöhter Brandbeständigkeit 5.5 Dauerhaftigkeit

35 36 38 41 42

6. Nassspritzbeton

6.1 Anwendungsgebiete 6.2 Vorteile 6.3 Nassspritzbetonrezepturen 6.4 Mengenbilanz von Nassspritzbeton 6.5 Spezialrezepturen für Nassspritzbeton 6.6 Sieblinie für Spritzbeton 6.7 Qualitätssicherung

44 44 45 47 48 50 51

7. Trockenspritzbeton

7.1 Anwendungsgebiete 7.2 Vorteile 7.3 Trockenspritzbetonrezepturen

52 52 53 5

1. Inhaltsverzeichnis 7.4 7.5

Feuchtigkeit der Zuschlagsstoffe Mischverhältnis von Trockenspritzbeton

53 54

8. Spritzbetonapplikation

8.1 Sicherheit 8.3 Spritztechnik 8.3.1 Empfohlene Parameter für das Nassspritzverfahren 8.3.2 Applikationsregeln für den Spritzbetonauftrag 8.4 Düsenkonfigurationen 8.5 Messmethoden 8.5.1 Penetrometer 8.5.2 Bolzensetzmethode (Hilti) 8.5.3 Bohrkernmethode 8.5.4 Festigkeitsklassen (EN 14487-1) 8.6 Rückprall 8.7 Staubentwicklung 8.8 Spritzschatten 8.9 Mechanisierung / Automatisierung

55 56 58 60 61 63 64 64 65 65 67 68 69 69

9. Spritzverfahren

9.1 Dichtstromverfahren 9.1.1 Vorteile 9.1.2 Maschinen für das Dichtstromverfahren 9.2 Dünnstromverfahren 9.2.1 Vorteile 9.2.2 Maschinen für das Dünnstromverfahren

72 73 74 75 76 76

10. Spritzbetonequipment

10.1 10.2 10.3 10.4

78 80 82 83

Sika-Putzmeister Spritzbetonsysteme Aliva Spritzbetonmaschinen Aliva TBM Spritzroboter Aliva Dosiergeräte

11. Abdichtungen

11.1 Sikaplan - Dichtungsbahnen 84 11.2 FlexoDrain W und Sika® Shot-3 85 ®

12. Problembehandlung

12.1 Applikationsprobleme 12.2 Pumpenprobleme

86 87

13. Index

Einleitung

2. Einleitung Spritzbeton hat im Verlauf des letzten Jahrhunderts die klassische Bauweise der Ausmauerung von Tunnelprofilen verdrängt und so eine grosse Bedeutung in der Ausbruchsicherung erlangt. Ohne Spritzbeton ist moderner Tunnelbau undenkbar geworden. Der immer gleiche Begriff „Spritzbeton“ beschreibt dabei verschiedene Komponenten einer ganzen Technologie: der Baustoff Spritzbeton das Betonierverfahren Spritzbeton die Bautechnik Spritzbeton Diese drei Komponenten beschreiben eine ganze Technologie, welche eine lange Tradition, hohes Innovationspotential und eine grosse Zukunft besitzt. Die Betonrezeptur für den Baustoff Spritzbeton wird durch die Anforderungen der Verwendung und der Zielgrössen bestimmt. In aller Regel bedeutet das eine Reduktion der maximalen Gesteinskörnung auf 8 mm, eine Erhöhung des Bindemittelgehaltes und den Einsatz spezieller Spritzbetonzusatzmittel zur Steuerung der Eigenschaften von Spritzbeton.

Bild 2-1: Spritzbetonapplikation mit Sika ®-PM 500

2. Einleitung Spritzbeton, der erstmals im Jahre 1914 eingesetzt wurde, ist in den letzten Jahrzehnten stetig weiterentwickelt und verbessert worden. Heute wird grundsätzlich zwischen zwei Spritzbetonverfahren unterschieden: der Trockenspritzbeton der Nassspritzbeton Die wichtigsten Anforderungen an Spritzbetonrezepturen richten sich nach der Verarbeitbarkeit (Förderung, Spritzapplikation) sowie der Dauerhaftigkeit: hohe Frühst- und Frühfestigkeiten zielgerichtete Festbetoneigenschaften anwendergerechte Verarbeitungszeiten (lange Offenzeiten)

gute Pumpbarkeit (Dichtstromförderung) gute Spritzbarkeit (Geschmeidigkeit) minimaler Rückprall

Das Betonierverfahren Spritzbeton bezeichnet die Verarbeitung. Spritzbeton wird nach der Herstellung konventionell zum Verarbeitungsgerät transportiert. Mittels geschlossenen und überdruckfesten Rohr- oder Schlauchleitungen wird Spritzbeton oder -mörtel zur Verwendungsstelle gefördert, durch Spritzen aufgetragen und dabei verdichtet. Folgende Methoden werden für diesen Prozessschritt unterschieden: das Dichtstromverfahren für den Nassspritzbeton das Dünnstromverfahren für den Trockenspritzbeton das Dünnstromverfahren für den Nassspritzbeton Vor dem Spritzen durchströmt der Spritzbeton mit hoher Geschwindigkeit die Spritzdüse. Dort wird der Spritzstrahl geformt und die notwendigen fehlenden Rezepturbestandteile, wie Wasser beim Trockenspritzbeton, Druckluft beim Dichtstromverfahren und Abbindebeschleuniger, wo notwendig, zudosiert. Die nun fertig zubereitete Spritzbetonmischung schiesst unter hohem Druck an den Untergrund und verdichtet sich dabei so stark, dass augenblicklich eine fertig verdichtete Betonstruktur entsteht, welche je nach Abbindebeschleunigung in allen Richtungen, auch senkrecht über Kopf, aufgetragen werden kann. Die Bautechnik Spritzbeton kann für verschiedenste Anwendungen eingesetzt werden. Spritzbetone und -mörtel werden in der Betoninstandsetzung, im Tunnel- und Minenbau, bei der Baugrubensicherung bis hin zur kunstvollen Gestaltung von Objekten eingesetzt. Die Spritzbetonbauweise zeichnet sich durch verschiedenste Vorteile aus:

Einleitung

2. Einleitung Auftrag in alle Richtungen, da Spritzbeton sofort haftet und sein Eigengewicht trägt applizierbar auf allen Unebenheiten des Untergrundes gute Haftung am Untergrund dank Auftrag unter hohem Druck (Verkrallung) absolut flexibel in der örtlichen Gestaltung der Schichtstärke Betonieren ohne Schalungen Ausführung auch als bewehrter Spritzbeton möglich (Stabarmierungen/Faserbewehrungen) rasche Schalentragwirkung herstellbar, ohne Formen (Schalungen) und lange Wartezeiten Spritzbeton ist eine flexible, wirtschaftliche und schnelle Bauweise, welche aber einen erhöhten Grad der Mechanisierung erfordert und von Fachpersonal durchgeführt werden muss.

Bild 2-2: Spritzapplikation trocken

Bild 2-3: Spritzapplikation nass

3. Spritzbetonanwendungen Die Bauweise Spritzbeton wird in verschiedensten Bauaufgaben eingesetzt. Die Flexibilität und Wirtschaftlichkeit dieses Baustoffes findet Anwendung im Hoch- und Tiefbau, im Tunnelbau und Spezialtiefbau, also im gesamten konstruktiven Bauwesen. Folgende Anwendungen sind weit verbreitet: Ausbruchssicherung imTunnelbau und Kavernenbau Tunnel- und Kavernenausbau Sicherung im Minen- und Stollenbau Betoninstandsetzung (Betonersatz und Betonverstärkung) Restaurierung historischer Bauwerke (Blocksteinkonstruktionen)

Abdichtungsarbeiten Baugrubensicherung Hangsicherung Schutzverkleidung Verschleissschichten tragende leichte Spezialkonstruktionen gestalterische Anwendungen Swimmingpool-Bau

Bedeutungsmässig stehen dabei der Tunnel- und Minenbau sowie die Betoninstandsetzung im Vordergrund. Für den Tunnel- und Minenbau steht der Einsatz in der Ausbruchsicherung und im temporären sowie dauerhaften Gewölbeausbau im Vordergrund. Daneben wird Spritzbeton für alle sich anbietenden weiteren Betonierarbeiten angewendet. So werden oft grössere Hohlräume ausgespritzt. Der Spritzbeton hat sich neben der Tunnelsegmentauskleidung (Tübbing) und dem Innenringbeton als zentrale Betonierweise bestätigt und wurde stetig weiterentwickelt. Die Anwendungsgrenzen liegen in den technischen und wirtschaftlichen Abgrenzungen zu den anderen Betonierweisen und Bauverfahren.

Bild 3-1: Kavernenstabilisierung mit Spritzbeton

3.1 Bauweisen Spritzbeton findet in allen Bereichen des Stollen- und Tunnelbaus seine Anwendung, sei dies für Strassen- oder Bahntunnels, für Wasserstollen oder Bauwerke von militärischer Bedeutung, wie auch für Hangsicherungsmassnahmen bei verschiedensten Bauprojekten. Unabhängig davon, ob ein Objekt unterfahren oder ein Hindernis durchfahren wird, richtet sich die Bauweise nach dem Eigentragverhalten und der Standsicherheit des zu durchfahrenden Untergrundes. Unterschieden wird primär zwischen dem Vollausbruch des gesamten Querschnittes in einem Arbeitsgang oder dem Teilausbruch in verschiedensten Formen und Bauweisen. Wenn wegen der Gebirgsstabilität kein Vollausbruch möglich ist, wird das endgültige Ausbruchsprofil oft in mehreren Phasen ausgebrochen. Da im Untertagebau nicht selten grosse Spannungen auf die sofort eingebrachte Ausbruchsicherung und den Ausbau wirken, werden oft vorbestimmte Deformationen des Ausbruchquerschnittes zugelassen und erst danach die Sicherung kraftschlüssig geschlossen. Dadurch lagern sich Spannungen um den Ausbruchquerschnitt herum und im Umfeld der Ausbruchfläche ab.

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 

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Bild 3-2: Ulmenstollenvortrieb: Vorauseilende Ulmenstollen (1+2), Kalotte (3), Strosse und Sohle (4)

Bild 3-3: Teilausbruch: Kalotte (1), Strosse (2), Sohle (3)

Bild 3-4: Vollausbruch mit TBM oder Sprengung

Anwendung

3. Spritzbetonanwendungen

3. Spritzbetonanwendungen 3.2 Sicherung In der Ausbruchsicherung ist Spritzbeton das herausragende Baumaterial. Die einmalige Flexibilität in der Wahl der Auftragsstärke, Materialrezeptur (Fasern), Auftragsgeschwindigkeit, Frühstfestigkeitsentwicklung (trocken und/oder nass) und der Möglichkeit des jederzeitigen Nachspritzens machen Spritzbeton zu dem führenden Baustoff in der Ausbruchsicherung. Abhängig vom Tragverhalten und Standverhalten des Untergrundes wird unterschieden zwischen Vollausbruch und Teilausbruch. Ausgebrochen wird durch Sprengen oder durch mechanischen Abbau. Der alten Tunnelbauweisheit „vor der Hacke ist es dunkel“ folgend, werden bei schwierigen Baugrundverhältnissen oft Vorbohrungen oder Pilotstollen mit geringem Querschnitt vorgezogen. Diese Vorerkundungsbauwerke werden in den Ausbruch des künftigen Tunnels integriert oder als Parallelstollen für verschiedenste Anwendungen ausgeführt. Bei all diesen Anwendungen wird Spritzbeton für die Ausbruchssicherung eingesetzt, wenn die Ausbruchsfläche selber eine unzureichende Standsicherheit aufweist. Durch Spritzbeton lässt sich sehr rasch eine dünne Tragschicht in Form einer feinen Schale aufbauen. Genügt das Tragverhalten des Spritzbetons nicht, wird dieser durch Bewehrungen (Fasern / Bewehrungsstähle) verstärkt. Durch den Einsatz von Stahlbogen und Stahlnetzen wird Spritzbeton zum Fachwerkbaustoff zwischen den Trägern.

Spritzbeton Fleece / Drainage Abdichtungsfolie Beton

Bild 3-5: Tunnelausbau mit Spritzbeton, Dichtung, Beton

Spritzbeton Fleece/Drainage Abdichtungsfolie Spritzbeton

Bild 3-6: Tunnelausbau mit Spritzbeton, Dichtug, Spritzbeton

Spritzbeton Spritzbeton 2. Schicht

Bild 3-7: Tunnelausbau mit Spritzbeton

Anwendung

3. Spritzbetonanwendungen Durch den Einsatz von Ankern lässt sich das Tragverhalten der Spritzbetonschale erhöhen, da diese mit dem ausbruchnahen Untergrund verbunden wird. Bei starkem Wasseranfall und/ oder hoher Zerklüftung des Untergrundes wird injiziert und mit Guniten und Halbschalen vorabgedichtet und so die Voraussetzung geschaffen, die Spritzbetonschale aufzubringen. Der Untertagebau ist wie jede Bauweise historisch regional gewachsen. Was beim Bauen unter Tage dazu kommt, sind die verschiedenen geologischen Verhältnisse der einzelnen Regionen. Dadurch und aufgrund der verschiedenen Projekte (Querschnitte und Längen) haben sich verschiedene Bauweisen entwickelt. Im Bereich des Teilausbruches sind das im wesentlichen die Österreichische Bauweise (NÖT), die Deutsche Kernbauweise oder zum Beispiel die Belgische Unterfangungsbauweise. Dabei wird der Gesamtquerschnitt in Teilbereiche unterteilt, welche einzeln temporär gesichert werden und erst am Ende zum vollen Querschnitt vereint werden. Im Bereich des Vollausbruches haben neben der Sprengung des gesamten Querschnittes vor allem der teil- und vollmechanisierte Tunnelausbruch ein gewaltiges Entwicklungspotential. Die Anwendungseinschränkungen reduzieren sich längerfristig nur noch auf die Wirtschaftlichkeit der Tunnelbohrmaschinen (TBM). Auf Tunnelbohrmaschinen werden Spritzbetonsysteme zur Applikation des Spritzbetons fest installiert.

Bild 3-8: Ulmenstollenvortrieb

Bild 3-9: Kalottenausbruch

3. Spritzbetonanwendungen 3.3 Ausbau Der dauerhafte Endausbau eines Tunnelbauobjektes ist die bleibende sichtbare Visitenkarte des ausführenden Tunnelbauunternehmers. Ausnahme davon ist der Endausbau mit Plattenverkleidungen. Zum dauerhaften konstruktiven Endausbau werden Innenringbeton (Schalenbeton) und Spritzbeton gleichermassen eingesetzt. Je höher die Anforderungen an die Ebenheit der Betonoberfläche gestellt werden, desto eher wird der Ausbau als Konstruktionsbeton mit Innenringschalungen ausgeführt. Auch ästhetisch werden geschalte Innenflächen als hochwertiger empfunden. Allerdings sind für diesen Ausbau neue und zusätzliche Installationen in grossem Umfang nötig, die aber je nach Länge des Projektes durch die Wirtschaftlichkeit des Innenringbetons kompensiert werden. Im Wesentlichen sind hier sehr massive Innenringschalungen und die Maschinentechnik zur Betonförderung, dem Verdichten und zum Verschieben der Schalungen notwendig. Konventionell hergestellter Beton muss mit erheblichem Aufwand verdichtet werden, da Innenringbeton meist über eine grosse Wandstärke verfügt.

Bild 3-10: Ausbau mit Spritzbeton

Die Zugänglichkeit ist grösstenteils schwierig, so dass man sich sogenannter Schalungsvibratoren bedient. Diese weisen aber eine beschränkte Tiefenwirkung auf und müssen deshalb sehr zeitintensiv und verschleissfördernd eingesetzt werden, was eine zusätzliche sehr starke Lärmbelastung bedeutet. Ein wichtiger Innovationsschritt kann der Einsatz von selbstverdichtendem Beton (SVB oder SCC) bedeuten, bei dem der gesamte mechanische Verdichtungsprozess entfällt und der dank seiner fliessfähigen Konsistenz tatsächlich zum vollständigen Ausfüllen solcher Formen geeignet ist. Ohne die Vorgaben höchster Ebenheit eignet sich Spritzbeton auch für den Endausbau. Auch wird oft vor dem Verlegen der Abdichtungen der Spritzbetonuntergrund mit einem feineren Gunit möglichst glatt ausgeglichen und damit die Voraussetzungen für ein ebenes Verlegen der Dichtungsbahnen erheblich verbessert.

Dauerhafter Endausbau (Konstruktionsmethode)

Vorteile der gewählten Methode

Spritzbetonausbau

Benutzen der vorhandenen Geräte für die Spritzbetonapplikation: Ökonomischer in kurzen Tunnels Keine zusätzliche Installationen Endausbau gleichzeitig auch Stabilisierung: Ein ganzer Arbeitsablauf wird gespart

Betonausbau

Ebene Betonoberfläche: geringerer Luftwiderstand (Ventilation) bessere Lichtverhältnisse Ästhetischer Einfacheres Anbringen von Installationen Verhinderung von Betoninhomogenitäten, da nicht aufgespritzt wird Ohne die „Frühstfestigkeitsanforderung“ gibt es mehr Möglichkeiten in der Betonrezeptur bezüglich der Dauerhaftigkeit

Tabelle 3-1: Vergleich von Ausbau Methoden (Spritzbeton gegen Beton)

Anwendung

3. Spritzbetonanwendungen

4. Spritzbetontechnologie 4.1 Ausgangsstoffe Im Wesentlichen ist Beton ein Dreistoffsystem aus Zement, Zuschlagstoff und Wasser. Um die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern, kann daraus leicht ein Fünfstoffsystem (mit Zusatzstoffen und Zusatzmitteln) werden, was zusammen mit den Applikationsparametern bei Spritzbeton, zu komplexen gegenseitigen Abhängigkeiten führt. Deshalb ist es eine wichtige Voraussetzung, speziell auch bei Spritzbeton, bei Versuchen nicht zu viele Parameter gleichzeitig zu ändern. Nur die technisch richtige und wirtschaftlich finanzierbare Lösung wird zur Zufriedenheit aller gelingen.

4.1.1 Zement Der Zement wirkt in der Spritzbetonrezeptur als „Leim“, welcher die Gesteinskörnungen miteinander durch den Zementstein verbindet – „sie einbettet“. Weiter dient der Zement auch als wichtigster Schmierfilm für die Förderung des Spritzbetons. Zemente sind hydraulisch abbindend und damit für die mechanischen Eigenschaften des erhärteten Betons wesentlich mitverantwortlich. In Ergänzung zur Anwendung im Konstruktionsbeton wird an Zemente aber eine zusätzliche zentrale Anforderung gestellt. Zemente für den Spritzbeton müssen in jedem Fall einen extrem raschen Erstarrungsbeginn und hohe Frühstfestigkeiten ermöglichen. Zemente mit einem ungenügenden Verhalten in Kombination mit Abbindebeschleunigern oder in Verbindung mit langsam reagierenden Zusatzstoffen in Kompositzementen eignen sich nur bedingt zur Herstellung von Spritzbeton im Sicherungsbereich. Der Zementanteil beträgt im Allgemeinen 300 – 450 kg/m³. Abhängig von der Applikationsmethode und den geforderten Spritzbetoneigenschaften.

4.1.2 Zusatzstoffe Zusatzstoffe werden im Spritzbeton für verschiedene Anforderungen eingesetzt und unterscheiden sich deshalb auch in den Eigenschaften ganz wesentlich: zur Ergänzung der Feinanteilbilanz ≤ 0,125 mm (Füllstoff) zur Verbesserung bestimmter Dauerhaftigkeitseigenschaften (Festigkeiten / Widerstand gegen lösenden oder treibenden Angriff) zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens (Mischungsstabilisation) zur Reduktion der Pumpendrücke bei der Förderung (Schmierstoff)

4. Spritzbetontechnologie

Material

zum partiellen Ersatz von Zement (Kostenoptimierung) zur Beschleunigung (hohe Frühstfestigkeiten) Zum Einsatz gelangen verschiedenste, der Dauerhaftigkeit und Frühfestigkeit nicht abträgliche Feinanteilarten mit unterschiedlichem eigenem Reaktionsverhalten. Ein wichtiges Auswahlkriterium bei den Zusatzstoffen ist die Wirtschaftlichkeit und damit auch die örtliche Verfügbarkeit dieser Feinststoffe. Darum werden örtlich bedingt unterschiedliche Typen bevorzugt. Effekt

Zusatz

Bemerkungen

Hydraulisch

Zement

Zementtyp und –menge beeinflussen die Verarbeitbarkeit und die Festigkeitsentwicklung.

Latent hydraulisch Hochofenschlacke (GGBS) Flugasche (Typ W)

Verlangsamt die Festigkeitsentwicklung und erhöht die Dauerhaftigkeit.

Puzzolanisch

Silikafume Flugasche (Typ V)

Verbessert die Dauerhaftigkeit, erhöht das Bindungsverhalten und damit die mechanischen Eigenschaften Reduziert den pH-Wert des im Beton vorhandenen Wassers und sollte dadurch nur in kleinen Mengen verwendet werden.

Inert

Steinmehl (z.B. Kalksteinmehl)

Tragen selber nicht zur Erhöhung der Festigkeit bei, helfen aber die Partikelmatrix zu verfeinern.

Tabelle 4-1: Effekte von Zusätzen in Spritzbeton und –mörtel

Mikrosilikat Mikrosilikat ist amorphes SiO2, das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Silizium entsteht. Der sogenannte Silicafume weist eine enorme Oberfläche auf, ist äusserst reaktiv und eignet sich deshalb technisch für die verschiedensten Anforderungen. Auch ist der Einfluss auf die Frühfestigkeiten positiv. Damit wird Silicafume zum idealen Zusatzstoff. Allerdings sind die Kosten hoch. Flugasche Flugasche fällt aus den Elektrofiltern bei der Elektrizitätsgewinnung mit feingemahlener Steinkohle an. Flugaschen sind wirtschaftlich günstig und weisen sehr gute Eigenschaften bezüglich Verarbeitungswilligkeit auf. Auch eignen sich Flugaschen für bestimmte Dauerhaftigkeitsanforderungen. Wichtig bei der Flugasche ist die Gleichmässigkeit des Produktes.

4. Spritzbetontechnologie Hüttensand Hüttensand fällt bei der Verhüttung von Eisenerzen an. Hüttensande sind darum wirtschaftlich günstig und eignen sich deshalb hervorragend als Füllstoffe. Sie reduzieren aber die Frühstfestigkeit. Die Dauerhaftigkeit von Spritzbeton lässt sich mit Hüttensand in vielen Fällen positiv beeinflussen.

Charakteristik

Zement

Silikafume

Flugasche

Schlacke

Steinmehl

Frischbeton Handling Wasserrückhaltekapazität

++ ++

++ +++

+++ +

+ +

+++ ++

Festigkeitsentwicklung Frühstfestigkeit bis 4 h Frühfestigkeit bis 12 h Endfestigkeit

+++ ++ ++

+ ++ +++

– – ++

– – +++

+/– +/– +/–

Dauerhaftigkeit Wassereindringwiderstand Sulfatwiderstand ASR Widerstand

++ – –

+++ ++ +/–

++ +/– +/–

++ +++ +++

+ +/– +/–

+ verbessernd - vermindernd Tabelle 4-2: Eigenschaften von Zusätzen in Spritzbeton und -mörtel

4.1.3 Gesteinskörnungen Die Zuschlagsstoffe (Gesteinskörnungen) bilden das Gerüst in der Spritzbetonmatrix und wirken als Füllstoff in der Rezeptur. So besteht das Volumen zu ca. 75 % aus den Komponenten Sand und Kies. Die geologische Zusammensetzung der Zuschläge hat einen entscheidenden Einfluss auf die Verarbeitungs- und Festbetoneigenschaften. Gesteinskörnungen haben verschiedenste Funktionen zu erfüllen: wichtigster Einflussparameter auf die Gleichmässigkeit in der Spritzbetonmischung bestimmende Ausgangsgrösse für den Wasserbedarf wirtschaftlicher Füllstoff in der Spritzbetonmatrix Einfluss auf mechanische Eigenschaften (Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit) starke Beeinflussung der Verarbeitbarkeit der Mischung (Kornformen und Feinanteile) hohen Einfluss auf die zu erreichende Dauerhaftigkeit (Porosität und Reinheit)

Aus all diesen Gründen muss den Gesteinskörnungen höchste Priorität zugeordnet werden, was leider nicht immer geschieht. Verschieben sich die Gehalte an Feinanteilen (≤ 0,125 mm) nur um wenige Prozente, so kann aus einer hervorragend verarbeitbaren Mischung eine nicht mehr zu pumpende Rezeptur werden. Oder liegen in den Zuschlagsstoffen wenige Prozente Weichteile vor, so kann das vernichtende Auswirkungen auf die Frostbeständigkeit haben. Betontechnologisch günstig wären meist Siebkurven mit einem max. Zuschlagskorn von 16 mm. Im gesamten Prozess der Spritzbetonverarbeitung zeigen aber Körnungen bis 8 mm meist die grössten Vorteile.

100 90

0 – 4 mm

Siebdurchgang Anteil in %

4 – 8 mm

70 60 50 40 30 20 10 0 0,125

0,25

0,5

Siebweite in mm

Bild 4-1: Patrikelgrössenverteilung der einzelnen Komponenten

4.1.4 Feinanteile Die Feinanteile bestehen aus: dem Zement dem Anteil der Gesteinskörnung ≤ 0,125 mm und verschiedenen Betonzusatzstoffen

Material

4. Spritzbetontechnologie

Bindemittelgehalt (reaktiv) [kg/m3]

Die Feinanteile wirken wie Schmierstoffe im Frischbeton und erhöhen die Verarbeitbarkeit und das Wasserrückhaltevermögen. Das Risiko einer Entmischung während der Applikation wird vermindert und die Verdichtung wird erleichtert. Zu hohe Feinanteile jedoch bilden einen teigigen, klebrigen Beton. Aufgrund des höheren Wassergehaltes wird der Beton vermehrt schwinden und zu kriechen neigen. Die folgenden Mengen (grün) eigneten sich am besten: 500 ton Klebriger Be hung von hte Vermisc Schlec

400

Bindemittel < 400 kg/m³ Tiefe Fühfestigkeit

100

kg/m³

halt < 400

kg/m³

halt Zusammen it Optimaler ke Frühfestig Optimale it ke ar tb ur rarbei kt Ve ru e St al e Optim Optimal kg/m³ halt < 450 Mehlkornge Mehlkornge

rkeit Verarbeitba it Schlechte arke hte Pumpb Schlec

300

halt > 500

Mehlkornge

ton

ger & Be Beschleuni

Risiko von

en tion & Blut Sedimenta rungen Blockie

< 350 kg/m

Schlechte

Untergrund Haftung am versagen Verbund

50 Feinanteile aus Betonzuschlag & inerten Zusatzstoffen[kg/m3]

Bild 4-2: Einfluss der Feinanteile auf die Spritzbetonrezeptur (0-8 mm Gesteinskörnung)

4.1.5 Wasser Wasser gelangt einerseits als Zugabewasser bei der Herstellung und durch die Eigenfeuchtigkeit der Gesteinskörnungen in den Spritzbeton. Über das Wasser und die Spritzbetonzusatzmittel wird die Konsistenz (Weichheit) der Mischung eingestellt. Das Zugabewasser darf keine die Hydratation behindernde oder beschleunigenden Bestandteile enthalten. Im Wesentlichen sind das: Öle und Fette

Chloride

Sulfate

Zucker

Salze

Die in der Natur vorkommenden Wässer, wie Grundwasser, Regenwasser, Fluss- oder Seewasser sind in aller Regel geeignet. Meerwasser hingegen darf aufgrund seines hohen Chloridgehaltes nicht eingesetzt werden. Trinkwasser ist immer für die Herstellung von Spritzbeton geeignet.

4. Spritzbetontechnologie

Betonzusatzmittel werden zur Vergütung und/oder Veränderung von Betoneigenschaften zudosiert, welche über die Komponenten Zement, Gesteinskörnung und Wasser nicht, oder nicht zielgerichtet gesteuert werden können. Zusätzlich werden beim Spritzbeton Zusatzmittel während des Spritzprozesses zur Regelung des Erstarrungsbeginns zugegeben. Durch Betonzusatzmittel und Zusatzstoffe wird aus Beton ein komplexes Mehrstoffsystem. Spritzbetonzusatzmittel werden in Prozent des Zementes über Gewichtsmessung oder volumetrisch zudosiert. Sie werden im Bereich von ca. 0,5 % bis 7,0 % eingesetzt. Das ergibt Mengen von 2 kg/m³ bis 32 kg/m³, also im Promillebereich des gesamten Betonvolumens. Alle verwendeten Zusatzmittel werden dem Beton bereits bei der Herstellung auf der Mischanlage nach der Grobwasserdosierung beigegeben. Als Ausnahme davon gilt der Erstarrungsbeschleuniger, der unmittelbar vor der Spritzapplikation eingedüst wird.

Spritzbeton Zielspezifikation

Kontrollparameter

Betonzusatzmitteltyp

Druckfestigkeit Biegesteifigkeit Dauerhaftigkeit

Betoneigenschaften

Fliessmittel Zusatzstoffe Fasern (Stahl, Kunststoff) Curingmittel

Pumpbarkeit Spritzbarkeit Spritzkonfiguration

Verarbeitbarkeit

Mischungsstabilisatoren Zusatzstoffe Fliessmittel

Festigkeitsentwicklung

Abbinden und erhärten

Spritzbetonbeschleuniger Fliessmittel

Verarbeitungszeit

Offenzeit

Verzögerer Slump Keeper

Tabelle 4-3: Zielspezifikationen für den Gebrauch von Spritzbeton- und Spritzmörtelzusätzen

EQ on

E of nc uro p r e t e a n F e d e r a t i o n c i a ti eA d m ixture s A sso

Die Beurteilung der Ökologie und Sicherheit von Spritzbetonzusatzmitteln wird durch das Gütesiegel des EFCA (European Federation Concrete Admixtures) beurteilt und klassiert.

Conforms to the EFCA environmental quality standard Konform mit den Umweltrichtlinien der EFCA Conforme aux directives écologiques de l’EFCA

Bild 4-3: Gütesiegel des EFCA

Material

4.2 Spritzbetonzusatzmittel

4. Spritzbetontechnologie 4.2.1 Abbinde- und Erstarrungsbeschleuniger für Spritzbeton Chemische Zusammensetzung von flüssigen alkalifreien Beschleunigern Flüssige alkalifreie Beschleuniger sind mittlerweile weltweit der Standard für anspruchsvolle Spritzbetonapplikationen, dies aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften in Bezug auf die Verarbeitbarkeit und Umwelt, Gesundheit und Sicherheit. Diese Produkte, welche auf wässrigen Lösungen oder Suspensionen von Aluminiumsulfat-Verbindungen basieren, sind einfach in der Handhabung. Wird nun eine konstante Dosierung gewährleistet, entwickeln sich sehr gute Frühfestigkeiten, welche gleichzeitig optimale Spritzbetoneigenschaften erzeugen. Bei der Bezeichnung „alkalifrei“ muss man unterscheiden zwischen zwei chemischen Aspekten und den daraus resultierenden Effekten auf die Spritzbetoneigenschaften. Alkalinität (als Synonym für basisch) Der pH-Wert von alkalifreien Beschleunigern ist tief, typischerweise um pH 3. Dies wirkt sich positiv auf die Aspekte Gesundheit und Sicherheit aus, da das menschliche Gewebe durch stark basische Flüssigkeiten stärker gefährdet wird als durch schwache Säuren. Der pH-Wert von alkalifreien Beschleunigern befindet sich im Bereich von schwachen Säuren, d.h. sie sind vergleichbar mit süssen Limonaden und Fruchtsäften wie Cola (pH 2,4 – 3). Alkali-Ionen Gehalt Der Gehalt von Alkali-Ionen (Natrium und Kalium) beeinflusst die Betoneigenschaften. Durch einen erhöhten Alkaligehalt wird die Endfestigkeit und Dauerhaftigkeit des Spritzbetons reduziert.

Chemische Bestandteile in Spritzbeton mit alkalifreien Beschleunigern Es gibt einige anspruchsvolle Anforderungen an Spritzbeton, aufgrund seiner Verarbeitung: Bei Frischbeton wird in der Regel eine gute Verarbeitbarkeit gefordert, d.h. gute Verarbeitungszeit und Pumpfähigkeit. Für Spritzbeton wird oft das Gegenteil gefordert. Eine plötzliche Festigkeit muss erreicht werden, damit das Auftragen von Betonschichten über Kopf ermöglicht wird, welche ihr eigenes Gewicht halten können. Jede Verzögerung der Zementhydratation kann in einem Versagen der Spritzbetonkonstruktion enden, dies aufgrund sekundärer Effekte wie Kriechen oder Eindringen von Wasser. Die wichtigsten Eigenschaften von beschleunigtem Spritzbeton, Abbinden und frühes Erstarren, werden durch zwei chemische Reaktionen der alkalifreien Beschleuniger (basierend auf Aluminiumsulfaten und Aluminiumhydroxid Sulfaten) erreicht. Diese Reaktionen finden

4. Spritzbetontechnologie

Die Aluminatreaktion in alkalifreiem Spritzbetonbeschleuniger Wird der Beschleuniger an der Düse in den Beton gemischt, startet eine deutliche Ettringitbildung. Diese plötzlichen Ettringitniederschläge, welche während einer Aushärtezeit von ca. 1 Stunde stattfinden, bilden eine feste Matrix, welche stark genug ist eine gute Spritzbetonapplikation zu ermöglichen. Aufgrund chemischer und technischer Ursachen wird bei dieser ersten Spritzbetonreaktion jedoch eine Druckfestigkeit von 1,0 bis 1,5 MPa nicht überschritten. Durch die negativen Faktoren, welche auf den jungen Spritzbeton wirken wie, statische Kräfte (Überkopfanwendungen) oder Wassereindringungen, muss dieser erste Festigkeitsgewinn durch eine anschliessende Festigkeitsentwicklung, der Silikat-Hydratation als zweite Spritzbetonreaktion, gesteigert werden. Silikatreaktion in alkalifreiem Spritzbetonbeschleuniger Sogar im Spritzbeton werden oft Verzögerer eingesetzt, um eine verlängerte Verarbeitungszeit des Gemisches zu erreichen. Wenn der Spritzbeton einmal aufgetragen ist wirkt sich die Zementverzögerung, d.h. die Verzögerung der Silikat-Hydratationsreaktion negativ auf die Leistung des Spritzbetons aus. Ein zweiter Effekt von alkalifreien Beschleunigern findet während dem Aushärten von frischem Spritzbeton statt. Die anfängliche Zementverzögerung (welche für die Verarbeitbarkeit gefordert ist) wird abgebrochen, was wiederum zu einer früheren Silikatreaktion führt im Vergleich zu frischem Beton.

Weitere flüssige Beschleuniger Neben der vorher beschriebenen modernen Beschleunigertechnologie auf alkalifreier Basis, gibt es ältere Typen von flüssigen Beschleunigern, welche nicht alkalifrei sind, was bedeutet, sie beinhalten eine hohe Anzahl von Alkali-Ionen und sind sehr basische Flüssigkeiten mit pH-Werten über pH 11. Die chemischen Abläufe im Spritzbeton unterscheiden sich von den vorher Beschriebenen für alkalifreie Beschleuniger. Aus diesen Differenzen ergeben sich bei der Benutzung von nicht alkalifreien Beschleunigern im Spritzbeton weitere negative Effekte in Bezug auf die Sicherheit während der Applikation und auf die Spritzbetondauerhaftigkeit. Wegen der hohen Alkalität (pH) können diese Produkte Verbrennungen von menschlichem Gewebe verursachen.

Material

grösstenteils nacheinander statt, wobei es trotzdem eine Überlappung und eine chemische Beeinflussung zwischen ihnen gibt.

4. Spritzbetontechnologie Dies gilt für direkten Kontakt (Haut, Augen), wie auch für die Aerosole der Beschleuniger, welche eher schädlich für die Atmung sind (Lungen). Diese Beschleuniger haben normalerweise eine ausreichend gute Frühfestigkeitsentwicklung, die weiteren Spritzbetoneigenschaften sind jedoch beeinträchtigt, d.h. die endgültige Festigkeit ist stark reduziert und der Beton wird durch die Wasserinfiltration ausgelaugt. Letzterer Effekt erzeugt weitere Probleme bei Drainagesystemen, da darin durch das Sickerwasser des Spritzbetons schnell Versinterungen entstehen.

Druckfestigkeit fc [MPA]

Beschleunigter Spritzbeton Aluminatreaktion aufgrund Beschleunigerzugabe

Silikatreaktion des Zements

0,2

Zeit

6 min

Bild 4-4: Interaktion der Aluminat- und Silikatreaktion

10 h

24 h

28 d

4. Spritzbetontechnologie

Eigenschaften

Beschleunigertyp Alkalisch Aluminatbasis

Alkalisch Silikatbasis

Alkalifrei

Dosierbereich

3–6%

12 – 15 %

4–7%

pH-Wert

13 – 14

12 – 13

Na2O Äquivalent

20 %

12 %

< 1 %

Frühfestigkeit bei gleicher Dosierung

++++

Endfestigkeit

––

+++

Wasserdichtigkeit

––

+++

Auslaugverhalten

–––

––

–

Arbeitshygiene

–––

–

+++

Sicherheit bei Arbeit und Transport

––

–

+++

+ verbessernd

– vermindernd

Tabelle 4-4: Beschleunigertypen und ihre Hauptmerkmale

Typ

Produkt

Anwendung / Wirkung

Bemerkung

Abbindebeschleuniger flüssig, alkalifrei

Sigunit -L AF

Abbindebeschleuniger Pulver, alkalifrei

Sigunit ® -AF

Vortriebssicherung im Tunnelbau Fels- und Hangsicherung Hochwertiger Ausbauspritzbeton Sehr hohe Frühfestigkeit Erhöhte Wasserdichtigkeit Reduktion der Eluatmenge Erhöhte Arbeitssicherheit und -hygiene

Für das Trocken- und Nassspritzverfahren Geringer Endfestigkeitsabfall im vergleich mit dem nicht beschleunigten Ausgangsbeton Nicht verträglich mit alkalischen Beschleunigern Metallteile in Kontakt mit diesem Beschleuniger müssen aus rostfreiem Stahl sein

Abbindebeschleuniger flüssig, alkalisch

Sigunit ® -L

Abbindebeschleuniger Pulver, alkalisch

Sigunit ®

Vortriebssicherung im Tunnelbau Fels- und Hangsicherung Sehr hohe Frühfestigkeit Weniger Rüchprall Spritzen auch auf nassen Untergründen

Für das Trocken- und Nassspritzverfahren Ätzend Endfestigkeitsabfall im Vergleich mit dem nicht beschleunigten Ausgangsbeton

Tabelle 4-5: Produkt Typen und ihre Hauptanwendungen

4. Spritzbetontechnologie Aus dieser Tabelle wird ersichtlich, dass für den dauerhaften Qualitätsspritzbeton unter Berücksichtigung der Sicherheit der Spritzgruppe nur alkalifreie Abbindebeschleuniger eingesetzt werden sollen. Alkalifreie Abbindebeschleuniger bieten eine verbesserte Sicherheit in verschiedensten Bereichen: Arbeitssicherheit: Durch den pH-Wert von ca. 3 entstehen keine ätzenden Wasserspritznebel und Aerosole in der Tunnelluft und somit keine Schädigungen von Haut, Schleimhäuten und Augen. Umweltsicherheit: Durch den Einsatz von alkalifreien Abbindebeschleunigern gelangen keine hochalkalischen Zusatzmittelanteile in Gebirgs- und Drainagewässer. Transportsicherheit: Alkalifreie Abbindebeschleuniger haben kein Gefahrenpotential beim Transport, beim Lagern, dem Umfüllen und der Dosierung. Betonqualitätssicherheit: Der Einsatz von alkalifreien Abbindebeschleunigern minimiert den Einfluss der Betonerhärtung und verbessert die Dichtigkeit des Spritzbetons und somit die Dauerhaftigkeit. Entsorgungssicherheit: Durch alkalifreie Abbindebeschleuniger werden keine zusätzlichen löslichen Alkalien in den Beton eingebracht, und das Betongefüge wird dichter. Dadurch wird die Gefahr von Versinterungen der Drainagen deutlich verringert.

Abbindebeschleuniger werden dann als alkalifrei bezeichnet, wenn der Alkaligehalt bezogen auf die Masse des Beschleunigers ≤ 1% beträgt. Produkte werden dann als alkalisch bezeichnet, wenn sie einen pH-Wert zwischen 7 und 14 aufweisen.

4. Spritzbetontechnologie

14 13 12

BASIC BASIC Basisch

Alkalische Beschleuniger

Material

pH-Wert

Frischbeton Seife 8 – 11 Wasser 6,5 – 7,5

8 nicht Gesundheitsgefährdende Zone

3,5

Honig 4–5 Cola / Fruchtsaft 2,4 – 2,8

Alkalifreier Beschleuniger

2,5 ACID Sauer

Bild 4-5: pH-Werteverteilung von Spritzbetonbeschleunigern

4.2.2 Hochleistungsverflüssiger Neben den Spritzbetonbeschleunigern ist der Hochleistungsverflüssiger (Fliessmittel) das wichtigste Betonzusatzmittel in feuchtem Spritzbeton. Um Spritzbetonbeschleuniger effektiv zu nutzen muss der Wassergehalt im frischen Beton begrenzt werden. Der maximale W/Z-Wert ist generell definiert als 0,5 aber ein maximaler W/Z-Wert unter 0,48 ist besser für die Leistung und Qualität.

Wasser/Zement Wert

Beispiel I

Beispiel II

Maximaler Wert: 0,5

425 kg/m CEM I 42,5 tt212,5 liter/m3

300 kg/m3 CEM I 42,5 & 125 kg/m3 Flugasche (k=0,4) tt175 liter/m3

Maximaler Wert: 0,46

425 kg/m3 CEM I 42,5 tt195,5 liter/m3

300 kg/m3 CEM I 42,5 & 125 kg/m3 Flugasche (k=0,4) tt161 liter/m3

Tabelle 4-6: Berechnung des Wassergehaltes

4. Spritzbetontechnologie Die Verarbeitungszeit und die innere Kohäsion des frischen Betons werden beeinflusst durch die Hochleistungsverflüssiger, und dadurch auch alle weiteren Eigenschaften. Die Zusammensetzung der Verflüssiger hat auch einen Effekt auf die Spritzbetonbeschleuniger. Alle unten genannten Eigenschaften werden überwiegend beeinflusst durch die Betonrezeptur, welche wiederum durch die Verflüssiger optimiert und kontrolliert wird. Die Hauptanforderungen an Hochleistungsverflüssiger in Spritzbeton sind folgende: Wasserreduzierung: Erreichen der geforderten Fliessfähigkeit wenn der Wassergehalt im Frischbeton reduziert ist. Ideale Frischbetonkonsistenz: Ausbreitmass von 550 bis 650 mm Verarbeitungszeit: Die Frischbetonkonsistenz muss möglichst konstant bleiben über die geforderte Verarbeitungszeit, da für den Pumpvorgang eine weiche Konsistenz nötig ist. Pumpbarkeit: Eine tiefe Viskosität ergibt eine gute Pumpbarkeit und eine homogene Vermischung des Spritzbetonbeschleunigers (Sigunit) und des Betons in der Spritzdüse. Kompatibilität: Die Wirkung von Hochleistungsverflüssiger, Abbindebeschleuniger und allen anderen Betonzusatzmitteln müssen untereinander kompatibel sein. Darum müssen diese Kombinationen getestet und bestätigt werden vom Fliessmittelhersteller und dem Betonproduzenten. Eine beliebige Kombitation von verschiedenen Produkten und Mitteln kann zu sehr unbefriedigenden Resultaten führen.

Hinsichtlich der Betontechnologie werden alternative Hochleistungsverflüssiger unterschieden aufgrund ihrer Wasserreduzierung und ihrer Eignung: Verflüssiger Die begrenzte Wasserreduzierung (5 – 10%) sowie gelegentlich ihre chemische Zusammensetzung machen Verflüssiger unzweckmässig für Spritzbeton.

Hochleistungsverflüssiger Es gibt zwei unterschiedliche Technologien für Hochleistungsverflüssiger: Die Naphthalin- (SNF) und Melamin- (SMF) typen, welche eine gute Wasserreduktion und eine hervorragende Verträglichkeit in Kombination mit Spritzbeton Abbindebeschleunigern aufweisen. Die Verlängerung der Verarbeitungszeiten und die maximale Wasserreduktion sind jedoch etwas limitiert. Die neue Generation der Polycarboxylate (PCE) zeichnet sich durch optimale Wasserreduktion aus und erlaubt eine extrem verlängerte Verarbeitungszeit. Die Interaktionen zwischen dieser Art von Hochleistungsverflüssiger und Spritzbeton Abbindebeschleuniger sind komplexer und somit müssen diese Produkte aufeinander abgestimmt werden.

Fliessmitteltypen

Chemische Basis

Wasserreduktionspotential

Effekt

Verflüssiger

Kohlenhydrate/ Ligninsulfonate

5 – 10 %

Elektrostatische Kräfte:

Hochleistungsverflüssiger

Naphthalin (SNF) & Melamin (SMF)

5 – 25 %

Polycarboxylate (PCE)

10 – 40 %

–

– –

–

Sterische Hinderung: –

–

– –

–

– –

–

Tabelle 4-7: Fliessmitteltypen

Merkmale und Vorteile der Polycarboxylatether Technologie (PCE) Das Hauptmerkmal der Polycarboxylatether-basierenden Hochleistungsverflüssigertechnologie ist das gezielte Polymerdesign um spezifische Betoneigenschaften zu erreichen. Die erste Komponente, Backbone mit Carboxylgruppen, ist verantwortlich für die Senkung des Wasserverbrauchs. Die Zweite, die Seitenketten, bestimmen die Rückhaltefähigkeit der Fliessmittel, aufgrund einer steigenden Anzahl der Seitenketten.

Material

4. Spritzbetontechnologie

4. Spritzbetontechnologie Entscheidend ist der limitierte Platz fĂźr Carboxylgruppen und Seitenketten am Backbone. An einer bestimmten Stelle kann nur entweder eine Carboxylgruppe oder eine Seitenkette angebracht werden. Dies fĂźhrt zur technologischen Limitierung, so dass es im Wesentlichen drei verschiedene Typen von Polymeren gibt â&#x20AC;&#x201C; wasserreduzierende, verarbeitungskontrollierende und verarbeitungshaltende Polymere.

Bild 4-6: Adsorption des Polymeres an das Zementkorn

Bild 4-7: Detail der Adsorption des Polymeres an das Zementkorn

Bild 4-8: Bessere Verarbeitbarkeit aufgrund der sterischen Hinderung

Bild 4-9: Detail der besseren Verarbeitbarkeit aufgrund der sterischen Hinderung

4. Spritzbetontechnologie

Spritzbeton wird meistens im Tunnel- und Untertagebau benutzt, wo riesige logistische Herausforderungen existieren. Deshalb muss die Verarbeitungszeit des Betons so flexibel wie möglich sein. Dies kann effektiv erreicht werden, da der Start und die Geschwindigkeit der Hydratation unabhängig gesteuert werden können. Dies geschieht durch das Hinzufügen des Spritzbeton-Abbindebeschleunigers bei der Düse. Darum kann die Verarbeitbarkeit über mehrere Stunden verlängert werden und die logistischen Operationen wie die Betonherstellung, der Transport, Wartezeiten und die Applikation können angemessen eingeplant werden. SikaTard ® -930 Konsistenzstabilisierer für Spritzbeton, wie SikaTard® -930, ermöglichen fast jede beliebige Frischbeton-Verarbeitungszeit. Der spezifische Zeiteffekt hängt von der Dosierung, dem Zementtyp, dem Bindemittelgehalt, dem Wassergehalt und den Temperaturverhältnissen ab.

Erforderliche Verarbeitungszeit

Produkt

1 bis 3 Stunden

Sika ViscoCrete -SC

Abhängig vom benötigten W/Z-Wert: 0,8 – 1,5 %

4 Stunden

Sika ® ViscoCrete ® -SC SikaTard ® -930

0,8 – 1,5 % 0,2 – 0,4 %

8 Stunden

Sika ® ViscoCrete ® -SC SikaTard ® -930

0,8 – 1,5 % 0,4 – 0,6 %

12 Stunden

Sika ® ViscoCrete ® -SC SikaTard ® -930

0,8 – 1,5 % 0,6 – 0,8 %

Empfohlene Dosierung pro Zement ®

Tabelle 4-8: Verlängerung der Verarbeitungszeit durch zusätzliche Zugabe von SikaTard ® -930

Material

4.2.3 Konsistenzstabilisierer / Abbindeverzögerer:

4. Spritzbetontechnologie

30 cm

20 cm

Verarbeitungszeit

Langzeitverzögerter Nassspritzbeton Sika® ViscoCrete® SC und SikaTard ®-930

40 cm

Nassspritzbeton mit einer Verzögerung von 5 h mit Sika® ViscoCrete® SC

50 cm

Nassspritzbeton mit einer Verzögerung von 3 h mit gebräuchlichem Hochleistungsverflüssiger

Ausbreitmass (Konsistenz)

60 cm

Bild 4-10: Verarbeitungszeit von Nassspritzbetonmischungen

4.2.4 Mischungsstabilisatoren Die Weichheit und die Pumpbarkeit sind die zwei Schlüsselkriterien zur Bewertung von Frischbeton zur Spritzbetonapplikation. Weichheit Die Weichheit des Betons sollte nicht mit der Fliessfähigkeit verwechselt werden. Weichheit definiert die Viskosität von Frischbeton. Je weicher ein Beton ist, desto einfacher und vollständiger kann er die Spritzdüse durchfliessen. Dadurch wird der Beschleuniger homogener und somit effizienter in den Strahl injiziert und verteilt. Fliessfähigkeit Die Fliessfähigkeit beeinflusst das Füllvermögen für den Transport in Containern und Fahrmischern. Noch wichtiger jedoch beeinflusst sie den möglichen Füllgrad in den Zylindern der Betonpumpe während dem Ansaugen, was die Pumpeffektivität steigert.

4. Spritzbetontechnologie

Die beiden Eigenschaften (Weichheit und Fliessfähigkeit) zusammen sind essentiell um die Pumpbarkeit von Beton zu bewerten. Erstens für die Pumpmenge und zweitens für die benötigte Pumpenergie. Um die Frischbetoneigenschaften zu kontrollieren werden spezielle Betonzusatzmittel hinzugefügt. So werden die Fliessfähigkeit, die Weichheit und die Pumpfähigkeit kontrolliert ohne die korrekte Betonrezeptur zu verändern. Das Ziel dieser Massnahmen ist immer die Optimierung der Mischungsstabilität. Feinanteil Ein Feinanteil von ≤ 0,125 mm in kg/m³ und ein Volumen der Feinanteile in l/m³ sind bestimmende Faktoren. Der benötigte Minimalanteil ist abhängig von der Fördermethode und –distanz, dem Grösstkorn und der Kornform (gerundet oder gebrochen). Sika® Stabilizer Stabilisierer wie der Sika® Stabilizer steigern die Kohäsion in der Betonmixtur und erzeugen somit eine stabilere und homogenere Mischung. Stabilisierer werden meistens benutzt, wenn der Frischbeton zur Entmischung tendiert, und dies nicht mehr durch die Anpassung der Rezeptur verhindert werden kann.

Förderdruck

SikaPump® Wie der Name schon sagt, werden Pumpmittel wie SikaPump® eingesetzt um die Pumpfähigkeit im Dichtstrom Nassspritzprozess zu steigern. Neben der Erhöhung der Pumpfähigkeit der Mischung, schmieren sie zusätzlich die Rohre und steigern somit die Kontinuität und reduzieren die benötigte Pumpenergie und den Pumpendruck.

Zeit

Bild 4-11: ohne SikaPump : stossweiser Förderdruck ®

Bild 4-12: mit SikaPump ®: kontinuierlicher Förderdruck

Material

Pumpbarkeit

4. Spritzbetontechnologie Typ

Produkt

Anwendung/ Wirkung

Bemerkungen

Beschleuniger

Sigunit ®

Schalungsfreies Betonieren

Zugabe an der Düse

Hochleistungsfliessmittel

Sika ViscoCrete SC Hohe Wasserreduktion Bessere Verarbeitbarkeit Zeitlich kontrolliert verarbeitbar Starke Festigkeitssteigerung Besseres Schwind- und Kriechverhalten Höhere Wasserdichtigkeit

Verzögerer

SikaTard ®

Verarbeitbarkeitszeit einstellbar Keine Reinigung von Pumpen und Schläuchen während der Verzögerungsphase notwendig

Silicafume

SikaFume ®

Verbesserte Frischbetonhomogenität Stark erhöhte Dichtigkeit Verbesserte Haftung zwischen Zuschlägen und Zementstein Hohe Frost und FrostTausalzbeständigkeit Weniger Rückprall

Zugabe im Betonwerk Optimale Nachbehandlung ist notwendig, da Silicafumebeton an der Oberfläche sehr schnell austrocknet

Polymervergütetes SilicafumePulver

Sikacrete ® -PP1

gleich wie bei SikaFume ® und: Beträchtliche Wasserreduktion Für höchste Qualitätsanforderungen

gleich wie bei SikaFume ®

Pumphilfen und Stabilisatoren

SikaPump ® Sika ® Stabilizer

Verbesserung von Homogenität innerer Kohäsion bei ungünstigen Betonmischungen Erhöhung der Spitzenleistung mit weniger Energieverbrauch sogar bei Mischungen mit gebrochenen Zuschlägen

Zugabe erhöht die Leistungsaufnahme des Mischers und erhöht die Betonkonsistenz – nicht mittels Zusatzwasser korrigieren

Schmiermittel

SikaPump ® -Start 1

Reduziert den Reibungswiderstand der Schläuche/Rohre Ersetzt Zementschlämme als Schmiermittel

Schmiermittelmixtur darf nicht auf die Applikationsfläche gespritzt werden

Macro Fasern

SikaFiber ®

Verstärken der Spritzbetonschale Erhöhung der Biegezugfestigkeit und der Energieabsorption

Zugabe im Betonwerk

Optimale Wirkung bei Zugabe nach dem Anmachwasser Optimale Dosierung abhängig von Zementtyp Für spezifische Eigenschaften sind Vorversuche mit dem zu verwendenden Zement und den Zuschlagsstoffen zwingend notwendig

Tabelle 4-9: Übersichtstabelle von Zusatzmitteln und Zusatzstoffen für den Spritzbeton

5. Spritzbetonanforderungen

Anforderung

Dieses Kapitel beschreibt alle Anforderungen an Spritzbeton und –mörtel auf einfache und verständliche Art und Weise. Gewappnet mit diesen Informationen können die Materialien korrekt gewählt werden. Es vereinfacht die Wahl zwischen Nass- und Trockenspritzverfahren, der richtigen Mischrezeptur und der korrekten Frühfestigkeitsentwicklung und Dauerhaftigkeit des aufgetragenen Materials gemäss den benötigten Anforderungen.

5.1 Frühfestigkeitsentwicklung Stark abhängig vom Anwendungsort des Spritzbetons oder -mörtels müssen unterschiedliche Anforderungen an die Frühfestigkeitsentwicklung erfüllt werden. Man unterscheidet dabei zwischen: Frühstfestigkeitsentwicklung im Bereich von Minuten bis ca. 1 Stunde Frühfestigkeitsentwicklung im Bereich von ca. 1 Stunde bis max. 1 Tag Danach spricht man von der normalen Festigkeitsentwicklung, vergleichbar mit derjenigen von Konstruktionsbeton. Die Festigkeitsentwicklung wird durch die gleichen Faktoren beeinflusst: Gesteinskörnung Zementtyp und Zementgehalt Bauteilstärke Wassergehalt Temperaturen im Beton und der Umgebung (Untergrund) Für den Spritzbeton kommt als wesentliche Einflussgrösse der Abbindebeschleuniger hinzu, welcher die Festigkeiten ab der ersten Minuten bis zu Stunden deutlich erhöht. Angewendet wird Spritzbeton hauptsächlich in der Sicherung und im Ausbau. Daneben werden Spritzbetone immer wieder auch zur Verfüllung oder Ausfüllung von Hohlräumen verwendet. Vor allem im Sicherungsbereich sind die Anforderungen an die Frühst- und Frühfestigkeitsentwicklung massgebend und werden meist auch vorgeschrieben. Frühstfestigkeitsentwicklung In den ersten Minuten nach Auftrag des Spritzbetons ist die Klebkraft des Materials massgebend. Die richtig dosierte Luftmenge hat dabei einen grossen Einfluss. Sie bestimmt die Auftragsgeschwindigkeit (Auftragsstärke). Zu geringe Luftmenge bewirkt eine ungenügende Verdichtung des Spritzgutes, was sich negativ auf die Endfestigkeit auswirkt. Zu hohe Luftmenge erzeugt viel Staub und grossen Rückprall. Die im Staub schwebenden Feinanteile von Zement 35

5. Spritzbetonanforderungen und Beschleuniger sind wichtige Bestandteile, die für eine optimale Festigkeitsentwicklung fehlen. Staubemissionen sind aber auch aus arbeitshygienischen (gesundheitlichen) Gründen möglichst zu vermeiden. Es kann immer nur so viel Spritzbeton aufgetragen werden, wie es die Haftzugfestigkeit zwischen Spritzbeton und Untergrund zulässt. Die Frühstfestigkeitsentwicklung bestimmt die Arbeitsleistung bei der Applikation. Frühfestigkeitsentwicklung Ab ca. 1 Stunde (in ausgewählten Fällen oder in der Sofortsicherung bereits nach wenigen Minuten) stellt sich eine messbare Druckfestigkeit ein. Von dieser Festigkeitsentwicklung ist es abhängig, ab wann mit dem Vortrieb weitergefahren werden kann. Die Frühfestigkeitsentwicklung bestimmt den Baufortschritt im Tunnelvortrieb. .

5.2 Endfestigkeit Neben den für Spritzbeton spezifisch geforderten Frühst- und Frühfestigkeiten werden genauso wie bei konventionellem Beton auch mechanische Anforderungen an den erhärteten Spritzbeton gestellt, in aller Regel nach 28 Tagen. Die Höhe der Festigkeiten richtet sich nach den Bemessungen des projektierenden Tunnelbauingenieurs. Gemessen werden die Druckfestigkeiten am Bauwerk oder aus Spritzkisten entnommenen Bohrkernen. Als Referenzwerte dienen zuweilen auch Würfelproben des ungespritzten Betons, welche aber für die Anwendung Spritzbeton nicht massgebend sein können, da durch den Prozessschritt des Spritzens die Eigenschaften deutlich verändert werden können. So haben z.B. die verwendeten Abbindebeschleuniger und die Fachkompetenz des Düsenführers einen enormen Einfluss auf die zu erreichenden Endfestigkeiten. Spritzbeton wird meist als dünne Tragschale ausgebildet und sollte daher ein duktiles Tragverhalten aufweisen. Das kann über Bewehrungsstähle erreicht werden. Ideal für die flexible Formausbildung von Spritzbeton ist aber der Einsatz von Fasern zur Bewehrung von Spritzbeton und -mörtel. Durch Fasern bewehrter Spritzbeton ist ein höchst leistungsfähiger, tragender Baustoff. Geprüft werden die Eigenschaften des Spritzbetons an Proben, die direkt dem Bauwerk entnommen werden oder an Spritzkisten, die parallel zur Applikation unter möglichst vergleichbaren Voraussetzungen gespritzt und dann zur Probekörperentnahme ohne Zerstörung des Bauwerkes herangezogen werden. Spritzkisten mit definierten Abmessungen werden auch für den Plattentest zur Bestimmung des Biegezugverhaltens und des Arbeitsvermögens des faserbewehrten Spritzbetons herangezogen.

Spritzbeton Klasse SC

Druckfestigkeits- Expositionsklasse klasse

Empfohlene Anwendungsbereiche

SC 1

C16/20

Füllen von Rissen und Hohlräumen

SC 2

C25/30

Sofortige Unterstützung

SC 3

C25/30

XA1, XD1

Weitere Schichten des temporären Auftrags, bzw. erste Schicht, wenn keine besonderen Anforderungen gestellt sind

SC 4

C30/37

XA1, XD1

SC 5

C30/37

XA2, XD1

Temporäre Unterstützung für Einzelschalenausbau, verstärkt

SC 6

C30/37

XA1, XD1, XC3, XF3

SC 7

C35/45

XA1, XD3, XC3, XF4

Anforderung

5. Spritzbetonanforderungen

Ausbau für Einzelschalenausbau, verstärkt oder unverstärkt

Tabelle 5-1: Enddruckfestigkeiten gemäss SN 531 198 (Schweiz)

Ausbruchsicherung

SC 1 Abdichtungssystem SC 2 Ausbaubeton SC 3 SC 4 SC 5 SC 6 SC 7

Bild 5-1: Spritzbetonklassen nach SN 531 198 (Schweiz)

5. Spritzbetonanforderungen 5.3 Faserspritzbeton

Erhöht Kohäsion (Bluten) Reduziert plastische Abbinderisse Reduziert plastische Schwindrisse Erhöht Einschlag- und Abrasionswiderstand Erhöht Bruch- und Abplatzungswiderstand Reduziert Permeabilität Erhöht Abplatzungswiderstand bei Feuer Langfristige Risskontrolle Erhöhter Ermüdungs- und Einschlagswiderstand Erhöhte Duktilität (Energieabsorption)

Sathlfaser

Eigenschaften

MakroSyntetikfaser Ø > 0,30 mm

Fasertypen

MicroSyntetikfaser Ø < 0,30

Faserspritzbeton ist ein bereits bekannter Baustoff, der durch die Entwicklung von neuen und leistungsfähigeren Fasertypen, durch die zunehmende Verbreitung und durch die Aufnahme in verschiedene Normenwerke stark an Bedeutung gewonnen hat. Wie konventioneller Beton ist auch Spritzbeton ein sprödes Material mit begrenzter Zug- und Biegezugfestigkeit bei gleichzeitig sehr guten Druckfestigkeiten. Selbstverständlich ist es möglich, Spritzbeton auch mit herkömmlichen Bewehrungsstählen zu armieren. Die Montage der Armierungen ist jedoch sehr aufwändig und oft geschieht dies in einem, bezüglich Sicherheit, noch kritischen Bauzustand und ist zeitraubend in der Ausführung. Zudem kann mit Bewehrungsstählen nicht optimal auf die flexible Schichtstärkengestaltung von Spritzbeton eingegangen werden. Darum bietet sich der Einsatz von Faserspritzbeton an. Die wichtigsten positiven Eigenschaften sind:

x x x

x x x x x x x

Tabelle 5-2: Fasertypen und ihre Eigenschaften

Bild 5-2: Gleichmässig verteilte Stahlfasern in Beton

Bild 5-3: Stahlfasern zur Erhöhung der Energieabsorbtion von Beton

Grundsätzlich stehen für Spritzbeton verschiedene Faserarten und Fasermaterialien zur Verfügung. Aufgrund der Anwendung von Spritzbeton im Tunnelbau bieten sich aber meist Stahlfasern oder Makrokunststofffasern an. Fasern aus Kohlenstoff besitzen ideale Eigenschaften, sind aber für die Anwendung im klassischen Spritzbeton absolut unwirtschaftlich. Glasfasern eigenen sich nur für feinkörnige Spezialanwendungen und haben bezüglich ihrem Langzeitverhalten besondere Anforderungen zu erfüllen. Mikrokunststofffasern werden speziell in der Betoninstandsetzung aufgrund ihrer Verbesserung des inneren Zusammenhaltes der Spritzmörtel und der Reduktion von Schwindrissen während der frühen Festigkeitsentwicklung eingesetzt. Zudem eignen sich Mikrokunststofffasern hervorragend zur Verbesserung des Brandwiderstandes von Beton ganz allgemein. Neuere Generationen von Makrokunststofffasern sind für Spritzbeton durchaus mit Stahlfasern vergleichbar. In Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit (cost-performance) übertreffen Stahlund Makrokunststofffasern Bewehrungsstähle und -matten in fast jedem Fall. Für die Herstellung von Faserspritzbeton sind folgende Punkte zu beachten: Die Frischbetonkonsistenz muss weicher eingestellt werden, damit Faserspritzbeton gefördert werden kann. Aufgrund der erhöhten Oberflächen steigt der Bedarf an Schmierfilm und Klebfilm, darum muss der Bindemittelgehalt erhöht werden. Energie-Absorption 70

1400

50 Kraft [kN]

1200

Kraft / Dehnungskurve Energie / Dehnungskurve

1000

800

600

400

200

Energie [J]

0 0

Dehnung [mm]

Bild 5-4: Kraft / Dehnungsdiagramm von stahlfaserverstärktem Spritzbeton, EN 14488-5

Anforderung

5. Spritzbetonanforderungen

Eine Maximierung der Verbundeigenschaften wird durch die Verwendung von Silicafume erreicht. Der Zugabezeitpunkt der Faser ist abhängig vom Fasertyp und kann im Falle von Problemen (z.B. Igelbildung) evtl. abgeändert werden. Es ist zu berücksichtigen, dass beim Rückprall auch Fasern verloren gehen und deshalb der Gehalt, bzw. die Leistungsfähigkeit des gespritzten Betons massgebend sind und nicht die theoretische Stahlfaserdosierung.

Energieabsorbtionsklasse

Energieabsorbtion in Joules [J] für eine Auslenkung bis 25 mm

Anwendung für folgende Boden/ Felsbedingungen

E500

500

vernünftig

E700

700

mittelmässig

E1000

1000

schwierig

Tabelle 5-3: Energieabsorbtionsklassen bezüglich EN 14487-1

Bild 5-5: Plattendruckversuch von stahlfaserverstärktem Spritzbeton gemäss EN 14488-5

5. Spritzbetonanforderungen

Die Erhöhung des Brandwiderstandes von Spritzbeton und -mörtel kann durch aufwändige Mischungsformulierungen maximiert werden. Diese meist als Fertigmischungen angelieferten Materialien sind sehr teuer. Es ist damit möglich, fast jede Anforderung bezüglich Brandwiderstand zu erfüllen. Zur Erreichung solcher Rezepturen müssen alle Bestandteile auf ihren Brandwiderstand hin ausgewählt werden, was vor allem bei den Zuschlagsstoffen zu speziellen Lösungen führt. Dagegen kann bei Berücksichtigung einer sogenannten Verschleissschicht mit geringem Kostenaufwand eine starke Verbesserung des Brandwiderstandes erreicht werden. Durch die Zugabe von speziellen Mikrokunststofffasern (PP-Fasern) kann der Temperaturabbau in einer geringen Verschleissschicht gesichert werden, welche nach einer Brandbelastung ersetzt werden muss.

Brandschutz 1400 1200

Temperatur[°C]

1000 Feuertemperatur / Betonoberfläche Temperatur mit 30 mm Beton Temperatur mit 50 mm Beton Temperatur mit 100 mm Beton

800 600 400 200 0

60 Zeit [min]

100

120

Bild 5-7: Brandwiderstand von Spritzbeton

Anforderung

5.4 Spritzbeton mit erhöhter Brandbeständigkeit

5. Spritzbetonanforderungen 5.5 Dauerhaftigkeit Die Menge an Wasser in einer Mischung beeinflusst alle Eigenschaften des erhärteten Betons zentral und ist darum die entscheidende Einflussgrösse, insbesondere bei der Dauerhaftigkeit. Auch im Spritzbeton gilt: je tiefer der Wassergehalt in der Mischung, desto besser sind die Dauerhaftigkeitseigenschaften des Baustoffes. Das Mass zur Beurteilung ist der Faktor Wasser zu Zement oder Wasser zu Bindemittel. Dieser Faktor wird durch die Zuschlagsstoffe am stärksten beeinflusst. Die gegebenen Zuschlagsstoffe müssen bei der Festlegung der Grenzwerte für den Wassergehalt berücksichtigt werden. Wasser / Zement-Wert ≤ 0,55 für Beton mit geringen Anforderungen Wasser / Zement-Wert ≤ 0,50 für Beton mit mittleren Anforderungen Wasser / Zement-Wert ≤ 0,46 für Beton mit hohen Anforderungen Neben dem Wassergehalt beeinflussen natürlich die Zuschlagsstoffe und das Bindemittel die Dauerhaftigkeitseigenschaften. Zusätzlich kommt beim Spritzbeton der Einfluss der sehr raschen Frühst- und Früherhärtung dazu, welche meist über einen Abbindebeschleuniger oder spezielle Zemente gesteuert wird. Herkömmliche Abbindebeschleuniger reduzieren die Endfestigkeiten und führen grössere Mengen an Sulfaten in den Spritzbeton ein. Auch deshalb ist der Einsatz von alkalifreien Beschleunigern zur Herstellung von dauerhaftem Spritzbeton zu bevorzugen. Weiter ermöglicht der Einsatz von Silicafume eine zusätzliche, deutliche Verdichtung des Betongefüges und eine Erhöhung der Klebkraft zwischen Zuschlagstoff und Zementsteinmatrix. Beides verbessert die Dauerhaftigkeit erheblich. Richtig zusammengestellter Spritzbeton ist in der Lage, alle Anforderungen an die Beständigkeit zu erfüllen, genau gleich wie konventioneller Beton. Vergleichbar mit konventionell eingebautem Beton gilt ebenso für den Spritzbeton: Die Spritzbetonoberfläche ist nur so gut, wie sie nachbehandelt worden ist. Die Durchführung der Nachbehandlung gestaltet sich allerdings weit schwieriger. Vor allem, da in den ersten Stunden, in denen der geschalte Beton durch die Form geschützt ist, bereits Austrocknung und Zugluft auf die Spritzbetonoberfläche einwirken. Abhilfe schafft das regelmässige Netzen der Oberfläche, was im Tunnelquerschnitt aber praktisch nur sehr schwer durchführbar ist. Auch das Abdecken, beispielsweise mit einem Nachbehandlungswagen, lässt sich im Spritzbetonbau nur schwer umsetzen. Seit kurzem sind sogenannte interne Nachbehandlungsmittel auf dem Markt, welche

5. Spritzbetonanforderungen

Zielparameter

Massnahme

Produkt

Erhöhung der Druckfestigkeit

Reduktion Wassergehalt Einsatz von Silicafume

Sika ® ViscoCrete ® SC SikaFume®

Verbesserung der Wasserdurchlässigkeit

Reduktion Wassergehalt Einsatz von Silicafume

Sika® ViscoCrete ® SC SikaFume®

Erhöhung der Frostbeständigkeit

Reduktion Wassergehalt Einsatz von Silicafume

Sika ® ViscoCrete ® SC SikaFume ®

Erhöhung der Sulfatbeständigkeit

Reduktion Wassergehalt Einsatz eines sulfatbeständigen CEM und/oder Einsatz von Silicafume Minimierung der BeschleunigerDosis

Sika® ViscoCrete ® SC SikaFume®

Reduktion Wassergehalt Einsatz von Bindemittel mit niedrigem Na2O-Äquivalent Einsatz von Gesteinskörnungen mit geringem AAR-Potential Minimierung der BeschleunigerDosis

Sika® ViscoCrete® SC

Erhöhung der AAR-Beständigkeit

Anforderung

dem Spritzbeton schon bei der Herstellung zudosiert werden können und die Aufgabe der Nachbehandlung dann integriert übernehmen.

Sigunit ® -L AF

Tabelle 5-4: Massnahmen zur Änderung der Spritzbetoneigenschaften und zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit

Jede Tätigkeit wird durch die Menschen bestimmt, die sie ausführen. Hier sind es insbesondere der Düsenführer und der Schichtleiter, die die Qualität des eingebauten Spritzbetons zentral beeinflussen. Alle Massnahmen im Vorfeld erfüllen ihren Zweck nur so gut, wie sie vor Ort umgesetzt werden. Allerdings müssen den Ausführenden auch praxisgerechte Voraussetzungen zur Verfügung gestellt werden.

6. Nassspritzbeton Unter Nassspritzbeton versteht man die Förderung (Transport) eines fertig hergestellten Spritzbetons von Gesteinskörnungen, Zement, Wasser und Spritzbetonzusatzmitteln zu einer verarbeitbaren Mischung. Für den Spritzvorgang wird der Nassspritzbeton mit Luft und Erstarrungsbeschleunigern vermischt und appliziert. Für den Transport von Nassspritzbeton kann das Dichtstromverfahren oder das Dünnstromverfahren eingesetzt werden. Das Nassspritzbetonverfahren im Dichtstrom ist das modernste Hochleistungsverfahren.

6.1 Anwendungsgebiete Nassspritzbeton findet immer dann seine Anwendung, wenn hohe Festbetonqualitäten gefordert sind und hohe Leistungen verlangt werden. So schreitet die Verbreitung von Nassspritzbeton im maschinellen Tunnelvortrieb unwiderruflich voran. Schlussendlich sind aber auch die Präferenzen des ausführenden Unternehmers massgebend bei der Wahl des Verfahrens! Primäre Einsatzgebiete für das Nassspritzbetonverfahren: Spritzbetonarbeiten mit hohen Anforderungen an die Spritzleistung massgebliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen im Bereich der Applikation verbesserte Dauerhaftigkeitseigenschaften dank kontrollierter Zugabewassermenge

6.2 Vorteile Die Vorteile des Nassspritzverfahrens liegen in verschiedensten Bereichen. Der Nassspritzbeton ist das modernere und leistungsfähigere Verfahren zur Verarbeitung von Spritzbeton. Erhöhung der Spritzleistung, im Einzelfall bis zu 25 m³/h Reduktion der Rückprallmenge um das Doppelte bis Vierfache deutliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen dank reduzierter Staubbildung Senkung der Verschleisskosten an der Spritzeinrichtung Verringerung des Luftmengenbedarf bei der Spritzapplikation Verbesserung der Qualität des eingebauten Spritzbetons (konstanter Wassergehalt) Beim Nassspritzbeton im Dichtstromverfahren ist der Aufwand zu Beginn (Anfahren) und am Ende (Reinigung) der Applikation aufwändiger als im Trockenspritzbetonverfahren. Zudem wird die Verarbeitungszeit bei der Herstellung vorbestimmt, der Spritzbeton muss also in dieser Zeit verarbeitet werden. Andernfalls fallen Restbetonmengen an. 44

6. Nassspritzbeton 6.3 Nassspritzbetonrezepturen

den vorgegebenen Festbetonzielwerten (Druckfestigkeit / Dauerhaftigkeit) dem durchzuführenden Logistikkonzept (Transportwege / Temperaturverhältnisse) den vorgeschriebenen Einbauverhältnissen (Frühst- und Frühfestigkeitsentwicklung) der Wirtschaftlichkeit der Nassspritzbetonrezeptur Als Folge von all diesen Parametern werden Zementtyp und -gehalt, Typ und Abstufungen der Gesteinskörnungen, der Wassergehalt und die Art und Menge der Spritzbetonzusatzmittel gewählt, mit Versuchen bestätigt oder nach Beurteilung der Zielgrössen angepasst. Nachfolgend werden stellvertretend Nassspritzbetonrezepturen detailliert dargestellt. Bei den Gesteinskörnungen sind die vor Ort vorhandenen Zuschlagsstoffe zentral massgebend für die Wahl der Abstufung in der Sieblinie. Durch Versuche und Erfahrungswerte mit dem zur Verfügung stehenden Granulat muss diejenige Sieblinie bestimmt werden, welche die aufgezählten Anforderungen bestmöglich erfüllt. Ein Ersatz der Gesteinskörnungen kommt aus wirtschaftlichen Gründen (Transport von gewaltigen Mengen) nur im Ausnahmefall in Frage. Als Beispiele dienen die nachfolgenden Diagramme zur Festlegung der Sieblinie aufgrund der Aussiebungen der Einzelkomponenten. Komponente

Typ

Menge [kg/m3] Effekt

Bindemittel

Zement

400

„Leim“ der Betonmatrix Hohe Festigkeitsentwicklung Gute Pumpbarkeit Kleben auf dem Substrat nach dem Spritzen

Wasser

Keine Verunreinigungen

192

Hydratationsprozess Gute Pumpbarkeit

Zuschläge

0 – 8 mm

Hochleistungs- Sika® ViscoCrete® SC verflüssiger Dichte [kg/m3] Beschleuniger

1718

Kornstruktur des Betons Aufgrund des Rückpralls ist die Korngrösse auf 8 mm begrenzt Reduziert den benötigten Wassergehalt Verbessert die Verarbeitbarkeit

2310 Sigunit ® -L AF

Beschleunigt die Festigkeitsentwicklung Betonieren ohne Schalung möglich

Tabelle 6-1: Effekte der Spritzbetonkomponenten

Nassspritzen

Die Mischungszusammenstellung von Nassspritzbeton ist abhängig von den geforderten Festbetonwerten und der erwarteten Verarbeitbarkeit, also von den Zielvorgaben:

6. Nassspritzbeton

Mischungsentwurf von 1 m3 Spritzbeton

Gehalt

kg/L

Mischungsentwurf Zement Wasser Luftporen Gesteinskörnungen

Liter 1000

400

3,15

127

W/Z: 0,48

192

1,00

192

0,00

100 %

1718

2,68

641

Sand 0 – 4 mm

60 %

1031

2,68

385

Kies 4 – 8 mm

40 %

687

2,68

256

Wasser

192

Sandfeuchte

1031

1,00

Kiesfeuchte

687

1,00

Zusatzwasser

137

Zusatzmittel Sika® ViscoCrete® SC

1,10

Sigunit -L AF

1,40

Tabelle 6-2: Mischungsentwurf für Nassspritzbeton

Bild 6-1: Inhaltsstoffe von Spritzbeton: Kies, Wasser, Zement, Betonverflüssiger, Sand (v.l)

6. Nassspritzbeton 6.4 Mengenbilanz von Nassspritzbeton Volumen / m3 Frischbeton 2310 kg/m3

Beton: 2310 kg Wasser 192 kg Zement 400 kg

Hochleistungs-verflüssiger 4 kg Wasser 192 L

Beton: 1000 Liter

Luft 40 L

Hochleistungsverflüssiger 4 L

Zement 127 L Gesteinskörnung 1718 kg

Bild 6-2: Inhaltsstoffe nach Gewicht

Bild 6-3: Inhaltsstoffe nach Volumen

– Ø 10 % Rückprall von Gesteinskörnung – Ø 4 % Zementverlust (Gewicht) – Ø 3 % Betonverdichtung + 6 % Spritzbetonbeschleuniger (Zementgewicht)

Spritzprozess

Spritzbeton: 2119 kg Fliessmittel 4 kg Wasser 184 kg Zement 384 kg

Gesteinskörnung 641 L

Applizierter Spritzbeton 2362 kg/m3 Beschleuniger 24 kg

Spritzbeton: 897 Liter

Fliessmittel 4 L Luft 10 L Wasser 184 L

Beschleuniger 17 L

Zement 122 L

Zuschläge 1546 kg

Bild 6-4: Gewichtsverteilung nach der Applikation

Zuschläge 577 L

Bild 6-5: Volumenverteilung nach der Applikation

Nassspritzen

Gewicht / m3

6. Nassspritzbeton 6.5 Spezialrezepturen für Nassspritzbeton Beton-Zusammensetzung Komponenten Typ Zement CEM I Gesteinskörnung 0 – 8 mm Wasser Keine Verunreinigungen Hochleistungsverflüssiger Sika® ViscoCrete® SC Beschleuniger Sigunit ® -L AF Tabelle 6-3: Empfohlene Beton-Zusammensetzung Höhere Frühfestigkeit Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 30 kg Zement

CEM l

Stärkere Frühfestigkeitsentwicklung

+ 2 % Beschleuniger

Sigunit ® -L AF

Stärkere Frühfestigkeitsentwicklung

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 20 kg Silica Fume

SikaFume®

Höhere Dichte

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit / geringerer Wasserbedarf

- 15 kg Wasser

Wasser

Höhere Dichte

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 0,3 % Verzögerer

SikaTard®

Hydratationsverzögerung

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 30 kg Feinanteile

Feinsand/ Kalkstein/ Flugasche

Schmierung

+ 0,5 % Pumpmittel

SikaPump®

Kleinerer Pumpendruck

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

- 15 kg Wasser

Wasser

Höhere Dichte

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit / geringerer Wasserbedarf

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 30 kg Silica fume

SikaFume®

Höhere Dichte

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit / geringerer Wasserbedarf

Höhere Endfestigkeit

Längere Verarbeitungszeit

Bessere Pumpbarkeit

Höhere Dauerhaftigkeit I

Höhere Dauerhaftigkeit II

Tabelle 6-5: Anpassungsmöglichkeiten der Beton-Zusammensetzung für spezielle Anforderungen

6. Nassspritzbeton

Nassspritzen

Empfohlene Parameter Ausbreitmass 600 mm Temperatur 20 °C Luftporengehalt 4% Festigkeitsentwicklung J2 Verarbeitungszeit 2 Std. Wasser / Zement 0,48

Menge 400 kg 1718 kg 192 kg 1%

Tabelle 6-4: Optimale Spritzbetonparameter Erhöhung der Duktilität I Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 30 kg Makro Stahlfasern

mit Endhaken L=35 mm, Ø 0,5 mm

Höhere Energieabsorbtion

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 10 kg Makro Synthetikfasern

Modifizierte PP L=50 mm, Ø 0,5 mm

Höhere Energieabsorbtion

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

+ 2 kg Mikro Synthetikfasern

PP L=6 mm, Ø 0,04 mm

Dampfdruckreduktion

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC

Bessere Verarbeitbarkeit

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

- 70 kg Zement

CEM I

Kostenreduktion

+ 70 kg Zusätze

Kalkstein/ Flugasche

Ersatz für Zement

Rezeptur Änderung

Produkt

Effekt

- 400 kg Zement

CEM I

Kostenreduktion

+ 400 kg Mischzement

CEM II

Ersatz für Zement

Erhöhung der Duktilität II

Erhöhte Feuerbeständigkeit

Kostenoptimierung I

Kostenoptimierung II

6. Nassspritzbeton 6.6 Sieblinie für Spritzbeton 100 0 – 8 mm EN 12620 oben EN 12620 unten optimal für Dichtstromförderung

90 80

Durchlass [%]

70 60 50 40 30 20 10 0 0,063

0,125

0,25

0,5 1 Sieböffnung [mm]

Bild 6-6: Optimale Siebkurve und Begrenzungen

Komponentengehalt

Siebkurvenkomponenten

0,063 mm

0,125 mm

0,25 mm

0,5 mm

1 mm

2 mm

4 mm

8 mm

16 mm

Sieböffnung und Durchlass

60 %

0 – 4 mm

18 %

38 %

48 %

82 %

97 %

100 %

40 %

4 – 8 mm

97 %

100 %

0 – 8 mm

1,8 %

4,2 %

10,8 % 22,8 % 29,2 % 50,0 % 60,6 % 98,8 % 100 %

Tabelle 6-6: Optimale Siebkurvenkonfiguration

6. Nassspritzbeton 6.7 Qualitätssicherung Im Rahmen der Eignungsprüfungen (Erstprüfung) und auch für die laufende Qualitätssicherung ist durch den ausführenden Unternehmer ein Konzept zur Qualitätssicherung aufzustellen. Darin sind alle relevanten Parameter bezüglich Qualität und Sicherheit nachvollziehbar abgebildet. Die praxistaugliche Erstellung des Konzeptes ermöglicht eine wirtschaftliche Durchführung und damit auch dessen Durchsetzung. Die Qualitätssicherung soll den gesamten Prozess beschreiben.

Prozess

Arbeitsschritt

Prüfgrösse

Häufigkeit

Komponenten

Geisteinskörnungen

Feuchtigkeit Sieblinie Kornzusammensetzung

Jede Lieferung/ Charge Periodisch Periodisch

Zement/ Zusatzstoffe

Lieferpapiere

Jede Lieferung/ Charge

Betonzusatzmittel

Lieferpapiere

Jede Lieferung/ Charge

Mischanlage

Waagen / Mischwerkzeug

Nach Wartungsplan

Betonherstellung

Konsistenz Herstellung

Jede Lieferung/ Charge

Frischbetonprüfung

Wassergehalt Frischbetonrohdichte Temperaturen (Beton/ Luft) Konsistenz Luftporen

Periodisch

Transport

Transportfahrzeug

Wartung

Nach Wartungsplan

Anwendung

Spritzbetongerät

Wartung Beschleuniger-Dosis

Nach Wartungsplan Täglich

Spritzbeton

Konsistenz Festigkeitsentwicklung Endfestigkeit Dauerhaftigkeit

Nach Prüfplan

Betonproduktion

Nassspritzen

Um ein optimales Zusammenwirken von Zusatzmitteln und Zement zu erreichen, kann es bei Grossprojekten sinnvoll sein eine Zementanalyse durchzuführen. Dadurch können die Zusatzmittel im Vorfeld optimal auf den Zement abgestimmt werden.

Tabelle 6-7: Qualitätssicherung für Spritzbeton

7. Trockenspritzbeton Unter Trockenspritzbeton versteht man die Förderung (Transport) eines vorgemischten Spritzbetons, bestehend aus Gesteinskörnungen, Zement, evtl. Spritzbetonzusatzmitteln, aber ohne Zugabewasser. Diese vorgemischte Rezeptur ist entweder gänzlich trocken (ofentrocken) oder aber durch die Eigenfeuchtigkeit der Gesteinskörnungen benetzt. Für den Spritzvorgang wird der Trockenspritzbeton mit Wasser und Erstarrungsbeschleunigern vermischt und dann appliziert. Anstelle von Erstarrungsbeschleunigern kann im Trockenspritzverfahren auch mit speziellen Schnellzementen gearbeitet werden, die nach der Benetzung mit Wasser in kürzester Zeit abbinden. Für den Transport von Trockenspritzbeton kann nur das Dünnstromverfahren eingesetzt werden. Das Trockenspritzbetonverfahren ist ein ständig weiterentwickeltes, optimiertes und seit langem bewährtes Verfahren.

7.1 Anwendungsgebiete Trockenspritzbeton findet immer dann seine Anwendung, wenn geringere Mengen und Leistungen gefordert sind und höchste Frühstfestigkeiten, beispielsweise zur Vorabdichtung von starkem Wasseranfall durch Gunite, unabdingbar sind. Schlussendlich sind aber auch die Präferenzen des ausführenden Unternehmers massgebend bei der Wahl des Verfahrens! Einsatzgebiete für Trockenspritzbeton und Fertiggunite: Betoninstandsetzung Abdichtungsarbeiten Vorabdichtungen bei starkem Wasseranfall zeitlich unabhängiges Logistikkonzept kleinere Spritzarbeiten (Siloware vor Ort)

7.2 Vorteile Die Vorteile des Trockenspritzbetons liegen in seiner Flexibilität. Der Trockenspritzbeton ist das traditionelle und weltweit bekanntere Verfahren zur Verarbeitung von Spritzbeton. höchste Frühstfestigkeiten zur Vorabdichtung oder Vorsicherung beinahe unbegrenzte Vorhaltezeit (Verfügbarkeit) bei siliertem Material kein Restbeton

7. Trockenspritzbeton Beim Trockenspritzbeton verschlechtern die hohen Rückprallmengen, die Staubentwicklung und die höheren Verschleisskosten die Wirtschaftlichkeit.

Auch die Trockenspritzbeton-Zusammensetzung ist abhängig von den geforderten Zielvorgaben. Neben den geforderten Festbetonwerten ist hier die Abstimmung zur Optimierung der Staubentwicklung und der Rückprallmenge massgebend für den wirtschaftlichen Einsatz von Trockenspritzbeton. Als Folge dieser Parameter werden Zementtyp und -gehalt, Typ und Abstufungen der Gesteinskörnungen, der Wassergehalt (Eigenfeuchtigkeit) und die Art und Menge der Spritzbetonzusatzmittel gewählt, mit Versuchen bestätigt oder nach Beurteilung der Zielgrössen angepasst. Nachfolgend wird stellvertretend eine Trockenspritzbetonrezeptur detailliert dargestellt. Bei den Gesteinskörnungen sind die vor Ort vorhandenen Zuschlagsstoffe ausschlaggebend für die Wahl der Abstufung in der Sieblinie. Durch Versuche und Erfahrungswerte mit dem zur Verfügung stehenden Granulat muss diejenige Sieblinie bestimmt werden, welche die aufgezählten Anforderungen bestmöglich erfüllt. Im Trockenspritzbeton, vor allem aber im Trockenspritzmörtelbereich, also bei den Guniten, wird oft auch mit ofengetrockneten Fertigmischungen von Spritzmörtelherstellern gearbeitet. Diese Gunite werden im Sack oder per Silofahrzeug angeliefert und im Zwischensilo bis zur Verarbeitung gelagert. So wird man unabhängig von den vor Ort anzutreffenden Gesteinskörnungen.

7.4 Feuchtigkeit der Zuschlagsstoffe Die Einstellung der Eigenfeuchtigkeit im Trockenspritzverfahren ist massgebend für die Staubentwicklung und die Förderbarkeit. Ist das Material zu trocken, entwickeln sich sehr grosse Mengen an Staub. Ist das Material hingegen zu feucht, bilden sich Verstopfungen (Anbackungen) im Fördersystem. Die Eigenfeuchtigkeit sollte zwischen 2% bis 5% liegen und wird entweder durch die Feuchtigkeit im Granulat gesteuert oder mittels spezieller Benetzungsinstallationen erreicht. Vor Ort auf der Mischanlage hergestellter Trockenspritzbeton besitzt immer eine geringe Eigenfeuchtigkeit, da die Gesteinskörnungen nur sehr aufwändig gänzlich trocken gehalten werden können. Im Trockenbaustoffwerk hergestellte Fertigmörtel und -spritzbetone hingegen sind ofentrocken und müssen zur Reduktion der Staubentwicklung vorbenetzt werden.

Trockenspritzen

7.3 Trockenspritzbetonrezepturen

7. Trockenspritzbeton 7.5 Mischverhältnis von Trockenspritzbeton Gesteinskörnung 55 % Sand (0 – 4 mm) 45 % Kies (4 – 8 mm)

800 L

Zement 280 kg

Spritzbeton 555 L

Beton 1000 L Rückprall

SikaTard®-930 1 kg

Verdichtung

25 %

Faktor 1.35

250 L

195 L

Wasser + Sigunit®-L

Bild 7-1: Materialgehalt von Trockenspritzbeton

Zementgehalt im applizierten Spritzbeton =

Zementmenge – Zementverlust (1 Volumen des applizierten Spritzbetons

0,9 x 280 kg/m3 x 1000 L

= 454 kg/m3

555 L (1

25 % Rückprall ≈ 10 % Zementverlust (Gewicht)

Bild 7-2: Zementgehalt in appliziertem Spritzbeton

8. Spritzbetonapplikation 8.1 Sicherheit Sicherheit ist ein zentraler Begriff im gesamten Bauwesen, speziell aber auch im Spritzbetonbau, da hier Maschinentechnik mit starken Kräften (Hydraulik / Pneumatik / Elektronik) mit einer Applikationstechnik zusammentreffen, bei der wortwörtlich der Beton durch die Luft fliegt! Also müssen die Anwender und im nahen Umkreis befindliche Personen geschützt werden. Die Gefahrenquellen: Lieferung des Spritzbetons mit grossen Fahrzeugen in meist beengten Verhältnissen bei schlechtem Licht: persönliche Vorsichtsmassnahme durch eindeutiges und frühes zur Seite treten; Tragen von reflektierenden Schutzkleidern; ausreichende Beleuchtung des Fahrzeuges (auch dessen Reinigung); Signalerkennung bei Rückwärtsfahrt

Förderung des Spritzbetons, der Luft, der Erstarrungsbeschleuniger zur Applikationsstelle: regelmässige Wartung der Geräte nach Wartungsplan (speziell auch Überprüfung der Förderleitungen oder -schläuche); entsprechende Fachausbildung der Beschäftigten bei der Maschinentechnik; persönliche Schutzausrüstung; genügende Arbeitsbeleuchtung sicherstellen Applikation des Spritzbetons: persönliche Schutzausrüstung (schlagfeste Brille, Helm, Handschuhe, Atemschutz, Gehörschutz, Arbeitsschuhe, Ganzkörperbekleidung); noch ungeschützten und frisch betonierten Bereich nicht betreten, ausreichende Arbeitsbeleuchtung sicherstellen Im Umfeld der Spritzapplikation sollen sich keine Unbeteiligten aufhalten. Und wenn doch, müssen diese die gleiche persönliche Schutzausrüstung tragen. Die ganz grossen Gefahren liegen sicher im Abbrechen von frischem Spritzbeton oder noch unbefestigtem Untergrund auf Personen, in der unsachgemässen Bedienung von Geräten und Installationen für Elektrik, Hydraulik und Pneumatik und in der eigenen Unachtsamkeit, hier speziell beim Weglassen bestimmter Teile der persönlichen Schutzausrüstung wie z.B. der Schutzbrille.

Applikation

Umschlag des Betons in das Fördergerät: Schutzgitter zur Verhinderung des Zugangs zur Fördereinheit; persönliche Schutzausrüstung (wichtig: Augenspritzschutz)

8. Spritzbetonapplikation 8.2 Spritzbetonuntergrund Der Verbund des Spritzbetons mit dem Untergrund kann nur so gut sein, wie die Qualität der beiden Kontaktflächen. Spritzbeton besitzt aufgrund seines Bindemittelgehaltes und der hohen Aufprallgeschwindigkeit beim Spritzen gute Voraussetzungen für eine starke Verkrallung und hohe Haftzugfestigkeiten. Die andere Seite der Kontaktstelle, der Untergrund wird deshalb meist massgebend für die Verbindung. Im Falle von Unterbeton soll dieser aufgeraut sein, was bei rauen Spritzbetonoberflächen in der Regel erfüllt ist. Zudem muss die Oberfläche frei von losen und nur schwach haftenden Teilen sein. Die Oberfläche muss vorgenässt werden, damit durch das Saugverhalten des bereits trockenen Unterbetons die Verbundstelle nicht vertrocknet. Bei frischen Ausbruchsoberflächen gilt prinzipiell das gleiche. Die Intensität der Reinigung ist abhängig vom inneren Zusammenhalt des Untergrundes und die Notwendigkeit des Wässerns richtet sich nach der Eigenfeuchtigkeit des Haftgrundes. Der Untergrund muss aber immer staubfrei sein. Reinigung der Kontaktfläche (Staub / lose Teile) Vornetzten des Untergrundes (abhängig vom Saugverhalten des Untergrundes) fachgerechtes Applizieren des Spritzbetons / -mörtels (rechtwinklig) Um die Arbeitsgänge zu optimieren, kann mit der Druckluft der Spritzeinrichtung die Oberfläche gereinigt und mit Druckwasser gewaschen und genetzt werden. Diese Arbeiten müssen unmittelbar vor der Spritzapplikation ausgeführt werden, damit sich nicht sofort wieder eine Staubtrennschicht bildet. Das gilt auch bei schichtweisem Aufbau von Spritzbeton. Bei starkem Wasseranfall ist das vorgängige Abdichten oder Ableiten des Wassers mit Drainagerinnen vorzusehen.

8.3 Spritztechnik Spritzbeton und Spritzmörtel werden schichtweise aufgetragen, entweder im gleichen Arbeitsgang bei wiederholtem Überspritzen der gleichen Fläche oder in einem späteren Arbeitsgang nach einer Arbeitsunterbrechung. Bei einer längeren Arbeitsunterbrechung muss die Oberfläche wieder gereinigt und vorbefeuchtet werden. Wieviel sich in einem Arbeitsgang auftragen lässt, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

8. Spritzbetonapplikation Klebkraft der Spritzbetonrezeptur (Zement / Grösstkorn / Beschleuniger) eingestellte Spritzleistung Spritzrichtung (nach oben / horizontal) Untergrund oder Unterschichtbeschaffenheit Behinderungen (Bewehrungen / Wasser) Spritzverfahren und Einstellungen Für verschiedene Spritzrichtungen muss unterschiedlich vorgegangen werden. Beim Spritzen nach unten können beliebig dicke Schichten gespritzt werden. Hier ist auf die Einbettung oder Entsorgung des Rückpralles zu achten, da dieser auf der Oberfläche liegen bleibt. Beim horizontalen Spritzen kann in dünnen Schichten etappenweise die Schichtstärke aufgebaut werden oder bei dicken Auftragsstärken von unten in schrägen Streifen gleich die gesamte Stärke, dafür in der Höhe in Schichten, gespritzt werden. Auch hier soll am Fusspunkt der Rückprall vor der nächsten Schicht entfernt werden.

Applikation

Beim Spritzen über Kopf wirken Eigengewicht und Haftung des Spritzbetons entgegengesetzt, so dass dünnere Schichten aufgebaut werden müssen. In aller Regel wird mit geringerer Spritzleistung und dünneren Schichten weniger Rückprall und damit letztendlich die bessere Auftragsleistung erreicht. Der Rückprall macht hier keine Probleme. Der Auftrag des Spritzbetons hat rechtwinklig zum Untergrund oder Unterbeton zu erfolgen. So wird die Haftung und Verdichtung optimiert und der Rückprall minimiert. Mit kreisenden Bewegungen wird der Spritzbeton oder -mörtel flächig gleichmässig von Hand oder maschinell aufgetragen. Das Einspritzen von Bewehrungen ist besonders anspruchsvoll und muss mit Erfahrung erfolgen, da Hohlräume durch Spritzschatten sehr häufig sind. Die Anwendung von Stahlfaser- oder Makrokunststofffaserspritzbeton weist diese Schwierigkeit nicht auf. Der optimale Spritzabstand beträgt 1,2 bis 1,5 m. Oft wird aber im Bereich von 1 bis 2 m gespritzt. Wird der Spritzabstand weiter erhöht, erhöhen sich der Rückprall und die Staubentwicklung und damit verringert sich die Leistungsfähigkeit der Applikation.

8. Spritzbetonapplikation 8.3.1 Empfohlene Parameter für das Nassspritzverfahren

Konditionen

Zylinderfüllung

Umwelt, Gesundheit & Sicherheit

Mischen von Beschleuniger und Spritzbeton

Substratbindung x

Kohäsion

Pumpbarkeit x

Bindemittel

400 – 500 kg/m3

Zuschläge Gesteinskörnung

60 % 0 – 4 mm / 40 % 4 – 8 mm / 4 – 9 % ≤ 0,125 mm

Wasser

w/b 0,45 – 0,50

Hochleistungsverflüssiger

0,8 – 1,2 %

Beschleuniger

5 – 8 %, Alkalifrei

Ausbreitmass

550 – 620 mm über mindestens 2 Std.

160 – 200 mm über mindestens 2 Std.

Luftporengehalt

3–8%

Temperatur

15 – 25 °C

Leistung

≤ 75 % der maximalen Leistung

Distanz

1,5 – 2 m

Winkel

90°

Luft

4 – 5 bar

Substrat

sauber und trocken

Temperatur

> 10 °C

Düsenführer

geschult

Ausrüstung

gewartet

Frischbeton Setzmass

Applikation

Verarbeitungszeit

Betonmischung

Festigkeitsentwicklung

Parameter

Empfehlungen & Limiten

Verbesserung von…

x x

x x x

x x

x x x

x x

Applikation

Staubentwicklung

Extrakosten aufgrund schlechter Applikation

Zeitverluste im Spritzvorgang

Adhäsionsfehler im Spritzbeton

Zusatzmittelverbrauch

Spritzbetoninhomogenität

Schichtbildung durch Pulsation

Verschleiss

Verstopfen des Equipments

Betonbluten

Rückprall

Betonklebrigkeit

Effizienz

Spritzbetonqualität

Spritzbetonkompaktion

Beschleunigereffizienz

Reduktion von…

x x

8. Spritzbetonapplikation 8.3.2 Applikationsregeln für den Spritzbetonauftrag

Bild 8-1: Reinigen des Untergrundes mit Wasser

Bild 8-2: Füllen von Ausbrüchen

Bild 8-3: 1. Spritzbetonschicht Ausbruchsstabilisierung und Adhäsionsbrücke für die 2. Spritzbetonschicht

Bild 8-4: Wegwaschen des Staubes nach langen Pausen

Bild 8-5: 2. Spritzbetonschicht Ausbruchsstabilisation, normalerweise stahlfaserverstärkt

Bild 8-6: Korrekte Düsenführung zuviel Luft erzeugt Rückprall und zu grosse Fördermenge erzeugt Schichtbildung

8. Spritzbetonapplikation 8.4 Düsenkonfigurationen Unter der Düsenkonfiguration versteht man die Art und Weise, wie die zur Applikation notwendigen Elemente in den Spritzbetonhauptstrom eingedüst werden. Den verschiedenen Verfahren werden kurz vor der Applikation folgende Elemente eingedüst: Nassspritzbeton Dichtstromverfahren

Nassspritzbeton Dünnstromverfahren

Trockenspritzbeton Dünnstromverfahren

Luft als Fördermedium für Beton und Beschleuniger Spritzbetonbeschleuniger

Luft als Fördermedium für Beschleuniger Spritzbetonbeschleuniger

Wasser (Fördermedium) Spritzbetonbeschleuniger (Wasser als Fördermedium)

Die Düsenkonfiguration ist abhängig von der Verfahrensart und der Wahl der eingesetzten Beschleuniger. Alkalihaltige Beschleuniger werden vorzugsweise 2 – 5 m hinter der Düse zudosiert. Da sie eine gewisse Reaktionszeit benötigen, bewirkt man dadurch bessere Resultate im Bereich der Frühstfestigkeiten. Durch die von der Doppelkolbenpumpe herrührenden Unterbrüche des Spritzstrahls werden bei alkalihaltigen Beschleunigern ätzende Wasserspritznebel und Aerosole in die Tunnelluft freigesetzt. Durch eine korrekte Eindüsung 2 – 5 m hinter der Düse wird die Pulsation kompensiert und der Beschleuniger gebunden. Dadurch wird die Staubbildung drastisch reduziert. Die Probleme mit ätzendem Wasserdampfnebel und Aerosolen entstehen bei den alkalifreien Beschleunigern überhaupt nicht. Da sie zudem äusserst reaktiv sind, müssen sie unmittelbar vor der Spritzdüse zudosiert werden. Durch die damit verbundene kurze Flugzeit des Spritzbetons reduziert sich die Staubbildung. Die Spritzdüse bündelt den Spritzstrahl und ist verantwortlich für das Spritzbild. Qualitativ hochwertige Spritzdüsen sind derart konzipiert, dass sie das gesamte Konglomerat ohne Verluste an den Untergrund bringen.

Bild 8-7: ungenügende Verteilung der Granulometrie über den Querschnitt des Spritzstrahlst

Bild 8-8: gute Verteilung der Granulometrie über den Querschnitt des Spritzstrahls

Applikation

Tabelle 8-2: Komponenten, die bei der Düse hinzugegeben werden

8. Spritzbetonapplikation Gleichzeitig muss die gesamte Granulometrie regelmässig über den Querschnitt des Spritzstrahles verteilt sein. Die Spritzdüse ist eines der wichtigsten Elemente des Betonspritzsystems und das Hauptverschleissteil beim Spritzen. In der Düse erfolgt die Durchmischung von Luft, Beton und Erstarrungsbeschleuniger. Aus der Entwicklung von neuen Düsenkonzepten resultieren verschiedene Vorteile. Mit der Reduzierung der Austrittsöffnung konnte der Luftverbrauch optimiert und gleichzeitig die zunehmend strenger beachteten Gesundheitsvorschriften berücksichtigt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Düse bei einer Verstopfung vom Injektor abgestossen wird. Dadurch werden die Löcher, bei welchen die Luft und der Erstarrungsbeschleuniger in den Betonstrom gelangen nicht verstopft. Die abgefallene Düse kann gereinigt und mit wenigen Handgriffen wieder montiert werden. Um die Kosten für das Hauptverschleissteil gering zu halten wurde die Düse einfach und mit einem Minimum an Material gefertigt.

Bild 8-9: Dünnstromdüse

Bild 8-10: Dichtstromdüse

8. Spritzbetonapplikation 8.5 Messmethoden Die Frühst- und Frühfestigkeitsentwicklung von Spritzbeton wird, in der Regel innerhalb der ersten 24 Stunden, anhand von sogenannten indirekten Messmethoden gemessen. Zu diesen zählen der Penetrometer und die Hilti Bolzensetzmethode. Beide Methoden messen die Druckfestigkeit anhand der Eindringtiefe einer Nadel in den Beton. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass Korrelationskurven, wie sie hier in der Methodenbeschreibung, wie auch in den spezifischen Normen vorkommen nur Approximationen sind. Die Resultate dieser Methoden hängen ab von der Zusammensetzung, der Grösse der Zuschläge (0 – 8 mm) und geben nicht die absoluten Druckfestigkeiten wieder.

10 2 1

Applikation

Druckfestigkeit [MPa]

100

FFestigkeitsentwicklung Spritzbeton

1 0.1

0.01

0´

60´

12 h

28 d

Zeit Bild 8-11: Messmethoden der Festigkeitsentwicklung

Die Gesamte Druckfestigkeitsmessung von Spritzbeton beruht auf drei Methoden: Entwicklung der

Methode

Instrument

Festigkeit

Zeit

Frühstfestigkeit

Nadeleindringen

Penetrometer

Bis zu 1,5 MPa

0–3h

Frühfestigkeit

Gewindebolzen

Hilti DX 450-SCT

1 – 20 MPa

3 – 24 h

Endfestigkeit

Kernbohrungen

Druckfestigkeitstestmaschine

5 – 100 MPa

1 – 28 d

Tabelle 8-3: Messmethoden der Festigkeitsentwicklung

8. Spritzbetonapplikation 8.5.1 Penetrometer Die Resultate dieser Methode werden berechnet aus der Kraft die nötig ist um eine Nadel mit 3 mm Durchmesser 15 mm in das Material zu pressen. Die Nadelspitze hat einen Winkel von 60°. Mit dieser Methode kann man die Druckfestigkeit bis zu 1,5 MPa von Hand messen.

Bild 8-12: Penetrationstest von frisch applizierten Beton mit einem digitalen Penetrometer (Mecmesin AFG 1000)

8.5.2 Bolzensetzmethode (Hilti) Druckfestigkeiten zwischen 1 und 20 MPa werden anhand von Gewindebolzen gemessen. Sie werden in die Spritzbetonoberfläche geschossen. Anhand der Eindringtiefe kann dann die Druckfestigkeit errechnet werden.

Bild 8-13 / 14: Setzbolzenverfahren: Mit dem Schussbolzenapparat Hilti DX 450-SCT, werden Bolzen in den jungen Spritzbeton geschossen und die herausstehende Länge des Bolzen gemessen.

8. Spritzbetonapplikation 8.5.3 Bohrkernmethode

Applikation

Die finale Druckfestigkeit kann mit Bohrkernen, gemäss EN 12504-1 „Prüfung von Beton in Bauwerken“, gemessen werden.

Bild 8-15 / 16: Bohrkernentnahme einer Spritzbetonprobe (links) und Druckfestigkeitsmessung des Bohrkernes (rechts)

8.5.4 Festigkeitsklassen (EN 14487-1) Ein Grossteil des Spritzbetons wird im Tunnelbau eingesetzt. Gerade in diesem Bereich spielt die Frühfestigkeitsentwicklung eine zentrale Rolle. Spritzbeton sollte schnell in dicken Schichten aufgetragen werden können, und dies sogar über Kopf. Daher wird die Festigkeit von frisch aufgetragenem Spritzbeton in drei Klassen eingeteilt: J1, J2 und J3 (EN 14487).

8. Spritzbetonapplikation

100

Druckfestigkeit [MPa]

20 10 5

Klasse

1 0,5

Klasse

0,2 0,1

10 Minuten

3 Stunden

Zeit

Bild 8-17: Frühfestigkeitsklassen Spritzbeton gemäss EN 14487-1

Klasse J1: Wird verwendet für Applikationen in dünnen Schichten auf trockenem Untergrund. Während den ersten Stunden nach der Applikation dürfen an diesen Spritzbetontyp keine strukturellen Anforderungen gestellt werden. Klasse J2: Wird verwendet für Applikationen, wo dickere Schichten in kurzer Zeit aufgetragen werden müssen. Dieser Spritzbetontyp kann auch über Kopf aufgetragen werden, sowie unter schwierigeren Umständen. D.h. auch an Wasseraustritten und bei nachfolgenden Arbeiten wie Bohren und Sprengen. Klasse J3: Wird verwendet bei hoch unstabilem Gestein und starken Wasseraustritten. Aufgrund seiner schnellen Erstarrung entstehen mehr Staub und Rückprall. Dadurch wird die Klasse J3 nur in speziellen Fällen angewendet.

8. Spritzbetonapplikation 8.6 Rückprall Die Reduktion des Rückpralls von Spritzbeton während des Spritzprozesses ist eine der komplexesten Herausforderungen in der Spritzbetonbauweise. Die Einflüsse sind derart vielfältig, dass eine systematische Beherrschung äusserst schwierig ist. Wichtigster Faktor ist aber eindeutig der Düsenführer. Seine Fachkompetenz und Erfahrung wird die Rückprallmenge entscheidend beeinflussen. Die Rückprallmenge ist wirtschaftlich und logistisch von grosser Bedeutung, da jede Tonne an Rückprall die doppelte Menge an Arbeit bedeutet! Einflussfaktoren der Rückprallmenge:

+ hoch geeignet gut gut

Applikation

Fachkompetenz und Erfahrung des Düsenführers Spritzrichtung (nach oben, nach unten, horizontal) Spritzeinrichtung (Luftdruck, Düse, Spritzleistung) Spritzverfahren (Trocken-, Nassspritzbeton) Spritzbetonrezeptur (Gesteinskörnung, Siebkurve, Beschleuniger, Fasern, Bindemittel) Spritzbeton (Frühstfestigkeit, Klebkraft, Schichtstärke) Untergrundbeschaffenheit (Ebenheit, Haftfähigkeit)

–

Erfahrung des Düsenführers Spritzprozess Mix Design Bedingungen (Umwelt)

niedrig ungeeignet schlecht schlecht

Bild 8-18: Einflüsse auf die Rückmenge

8. Spritzbetonapplikation Der Rückprall verändert sich während des Spritzprozesses. Im ersten Moment prallen vor allem die grösseren Zuschläge ab, da sich am Untergrund zuerst eine feine Schicht als Haftfläche aufbauen muss. Danach setzt sich der Rückprall aus sämtlichen Komponenten der Rezeptur zusammen. Über die Klebkraft des Spritzbetons kann die Rückprallmenge stark gesteuert werden. Rückprallmenge Ohne eigene Messungen des Rückpralles mit den vor Ort herrschenden Gegebenheiten kann die Rückprallmenge nur grob abgeschätzt werden: Rückprall beim Trockenspritzbeton 20 – 30% bei der Applikation senkrecht nach oben Rückprall beim Nassspritzbeton 5 – 15% bei der Applikation senkrecht nach oben Wiederverwendung / Entsorgung Spritzbetonrückprall ist prinzipiell Recyclingbeton mit allen Komponenten der ursprünglichen Mischung. Im schlechteren Fall ist er noch durch die vor Ort herrschenden Verhältnisse verunreinigt (verschmutzt). Es gilt wie bei Konstruktionsbeton: Ein geringer Anteil von ca. 10 – max. 20% richtig aufbereiteter Spritzbetonrückprall kann bedenkenlos wieder eingesetzt werden.

8.7 Staubentwicklung Staub entsteht bei jeder Art der Spritzbetonapplikation. Allerdings unterscheiden sich Menge und Art des Staubes sehr stark. Ein sehr grosses Problem entsteht beim Trockenspritzbeton, da die Komponenten naturgemäss stark zur Staubbildung neigen. Mit geeigneten Massnahmen kann die Staubentwicklung aber auch hier reduziert werden. Massnahmen zur Reduktion der Staubmenge sind: Verwendung von erdfeuchten Gesteinskörnungen (statt offentrocken) Abdichtung der Beschickung der Fördermaschine optimal eingestellte und aufeinander abgestimmte (synchronisierte) Parameter an der Spritzdüse. pulsationsarme Materialförderung Einsatz von alkalifreien Erstarrungsbeschleunigern ab Leistungen > 6 m3/h Verwendung von Spritzmanipulatoren Spritzbetonzusatzmittel zur Staubbindung

8. Spritzbetonapplikation richtiger Wasserdruck (ca. 4 - 7 bar) an der Düse evtl. Druckerhöhungspumpe

Trotz aller Massnahmen liegt die Staubentwicklung von Trockenspritzbeton aber um das doppelte bis vierfache über den Mengen beim Nassspritzbeton. Zur weiteren Verbesserung der Arbeitssicherheit sollten nur alkalifreie Erstarrungsbeschleuniger verwendet werden.

Die Entstehung von Hohlräumen im applizierten Material, zum Beispiel hinter Bewehrungen ist vor allem in der Betoninstandsetzung bei Spritzmörteln ein grosses Problem. Aber auch in der klassischen Spritzbetonbauweise ist diese Herausforderung bekannt. Letztlich kann hier nur der geübte Düsenführer durch geschickte Wahl des Spritzvorganges eine Minimierung der Spritzschatten erreichen. Auch hier zeigt sich wieder die Wichtigkeit des Düsenführers als entscheidendes Kriterium für qualitativ hochwertigen Spritzbeton.

8.9 Mechanisierung / Automatisierung Jeder sich ständig wiederholende Arbeitsvorgang oder Arbeitsschritt verlangt nach einer Verbesserung der Automatisierung. Während vor nahezu 100 Jahren der schnellbindende Mörtel Sika ® -1 von Hand von unzähligen Tunnelbauern zwischen die Fugen der Bruchsteinmauerwerke gepresst wurde, werden heutzutage Grossmengen von mit Spritzbetonzusatzmitteln vergüteten Spritzbetonen und -mörteln mit hochleistungsfähigen Spritzmaschinen und Betonspritzsystemen schnell und in hoher Qualität durch wenige Fachspezialisten industriell verarbeitet. Die Mechanisierung in der Spritzbetontechnologie ist weit fortgeschritten und beinhaltet praktisch alle Abläufe von der Herstellung bis zur Applikation. Die Zukunft der nächsten Jahre liegt in der weiteren Automatisierung der Abläufe, primär zur Entlastung des Düsenführers. Ziel muss es dabei sein, die Fähigkeiten des Düsenführers auf die zu leistende Spritzbetonarbeit zu richten und ihn von den vielfältigen mechanischen Abläufen, die automatisiert werden können, zu entlasten. Dabei müssen alle Entwicklungen für ihre Eignung im Tunnelbau massiv und äusserst robust konstruiert und so einfach wie möglich ausgelegt sein, um einen dauerhaften Bestand zu haben.

Applikation

8.8 Spritzschatten

9. Spritzverfahren Das Spritzverfahren beschreibt die Förderung des Spritzbetons- oder mörtels von der Übergabe des Transportfahrzeuges zur Spritzdüse und das Spritzen des Baustoffes. Wir haben gesehen, dass zwischen Trockenspritzbeton und Nassspritzbeton unterschieden wird. Auch beim Verfahren werden diese beiden Sorten unterschieden, da sie aufgrund ihrer Materialeigenschaften nicht gleich gefördert und gespritzt werden können. Medium

Materialzustand

Liefersystem

Trägermedium

Liefermethode

Zusätzliche Injektion an der Düse

Gunite (ready-mix)

Staubtrocken

Rotor (pneumatisch)

Luft

Dünnstrom (Lufttransport)

Wasser

Trockenbeton

Erdfeucht

Rotor (pneumatisch)

Luft

Dünnstrom (Lufttransport)

Wasser + Beschleuniger

Beton

Nass

Rotor (pneumatisch)

Luft

Dünnstrom (Lufttransport)

Luft + Beschleuniger

Beton

Nass

Pumpe (hydraulisch)

Beton

Dichtstrom (Drucktransport)

Luft + Beschleuniger

Tabelle 9-1: Zusammenfassung der Spritzbetonprozesse

Die beiden Spritzverfahren zeichnen sich durch anwendungsspezifische Vor- und Nachteile aus, aus denen die Einsatzgebiete der beiden Verfahren hervorgehen. In der nachfolgenden Übersicht sind diese systembedingten Eigenschaften im Vergleich dargestellt.

Trocken

Nass

Staubentwicklung

moderat

gering

Rückprall

moderat

gering

Spritzleistung

mittel

hoch

Equipmentkosten

gering

hoch

mittlere Mengen

grosse Mengen



kleine Querschnitte Tabelle 9-2: Hauptkriterien für die Wahl der Spritzmethode



grosse Querschnitte

9. Spritzverfahren

Pumpe, Beton

Dichtstrom

Rotor, Beton

Rotor, Beton Erdfeucht

Rotor, ready-mix Mörtel

Ausrüstung / Medium

Dünnstrom

Anforderungen an Transport Förderdistanz > 200 m

x (1

Förderdistanz 40 - 200 m

Förderdistanz < 40 m

Förderleistung 3 - 10 m3/h

Förderleistung < 3 m3/h

Förderhöhe > 100 m

Förderhöhe 20 - 100 m

Förderhöhe < 20 m

Förderleistung > 10 m3/h

x (1 x

x (1 x (1

Verfahren

Bedingungen auf der Baustelle Enge Platzverhältnisse

Viele Unterbrechungen

x (2

Extrem hohe Frühfestigkeiten gefordert (Wassereinbruch/ Tiefe Temperaturen/ …)

x (2

Art der Anwendung Tunnelbau

Böschungsstabilisierung Grabenstabilisierung

Sanierung

Kunstbau

Dichtung

x x = geeignet

= hoher Verlustanteil

= Verzögerter Beton

Tabelle 9-3: Verschiedene Spritzprozesse und deren Einsatzbereich

9. Spritzverfahren 9.1 Dichtstromverfahren Wenn grosse Mengen aufgetragen werden müssen, wird der Beton in einem „Dichtstrom“ durch Röhren zu der Düse gepumpt, wo er mit Druckluft hinausgespritzt wird. Der Erstarrungsbeschleuniger wird mit der Druckluft in den Beton gemischt. Die Düse formt die Beton-Beschleunigermischung zu einem Spritzstrahl. Dank der grossen Kapazität wird diese Methode für die Stabilisierung im Tunnelbau und zur Stabilisierung von grossen Baugruben verwendet. Der grosse Unterschied zum klassischen Pumpbeton liegt in der Anforderung, eine möglichst geringe Pulsation in der Förderung zu erreichen, um ein unterbrechungsfreies Spritzen an der Düse zu gewährleisten. Dazu werden verschiedene Massnahmen zur Verbesserung des Füllungsgrades und der Verkürzung der Unterbrechungen getroffen. Über einen Druckluft-Kompressor wird die Druckluft in separaten Schläuchen zur Spritzdüse geführt. Mit dem Dosiergerät wird der Erstarrungsbeschleuniger ebenfalls getrennt mit Schläuchen zur Düse geführt. Die Dosiermenge ist mit der Betonmenge synchronisiert, so dass immer die eingestellte Menge Beschleuniger zudosiert wird. Für die Förderung von Nassspritzbeton mit dem Dünstromverfahren werden speziell konzipierte Rotormaschinen benötigt. Nasses Gemisch

Hydraulische Förderung

Spritzbeton Pumpe

Luft

flüssiger Beschleuniger Bild 9-1: Dichtstromverfahren für Nassspritzbeton

Dosiergerät

9. Spritzverfahren 9.1.1 Vorteile Die Vorteile des Nassspritzverfahrens liegen in verschiedensten Bereichen. Der Nassspritzbeton ist das modernere und leistungsfähigere Verfahren zur Verarbeitung von Spritzbeton. Erhöhung der Spritzleistung, im Einzelfall bis zu 25 m3 /h Reduktion der Rückprallmenge um das Doppelte bis Vierfache Deutliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen dank reduzierter Staubbildung Reduktion der Verschleisskosten an der Spritzeinrichtung Geringerer Luftmengenbedarf bei der Spritzapplikation im Dichtstromverfahren Verbesserung der Qualität des eingebauten Spritzbetons (konstanter Wassergehalt) Beim Nassspritzbeton im Dichtstromverfahren ist der Aufwand zu Beginn (Anfahren) und am Ende (Reinigung) der Applikation aufwändiger als im Trockenspritzbetonverfahren. Zudem wird die Verarbeitungszeit bei der Herstellung vorbestimmt, der Spritzbeton muss also in dieser Zeit verarbeitet werden. Andernfalls fallen Restbetonmengen an. Die idealen Einsatzgebiete (Anwendungen) für das Nassspritzbetonverfahren ergeben sich aus den Vorteilen des Verfahrens:

Verfahren

hohe bis höchste Spritzleistungen hohe und höchste mechanische Festbetonanforderungen hohe Dauerhaftigkeitsanforderungen

9. Spritzverfahren 9.1.2 Maschinen für das Dichtstromverfahren Für das Nassspritzverfahren werden das manuelle und das maschinelle Spritzen eingesetzt. Die klassische Nassspritzbetonbauweise wird aber vorwiegend maschinell durchgeführt. Die hohen Spritzleistungen und die grossen Querschnitte verlangen nach einer Mechanisierung der Arbeiten. Für die Verarbeitung von Nassgemischen werden vorwiegend Betonspritzsysteme mit Doppelkolbenpumpen verwendet. Im Vergleich zu konventionellen Betonpumpen stellen diese Fördersysteme den zusätzlichen Anspruch nach einem möglichst gleichmässigen und damit unterbrechungsfreien Betonförderstrom, um eine möglichst gleichmässige Spritzapplikation zu gewährleisten. Funktionsbeschreibung Putzmeister‚ Doppelkolbenpumpen: Betonpumpen werden durch Elektro- oder Dieselmotoren mittels Ölpumpen hydraulisch angetrieben. Die Förderkolben sind über Antriebszylinder hydraulisch miteinander verbunden. Sie arbeiten im Gegentakt. Der rücklaufende Förderkolben erzeugt einen Unterdruck, der durch das in den Zylinder einfliessende Medium ausgeglichen wird. Gleichzeitig drückt der vorlaufende Förderkolben den Zylinderinhalt (Spritzbeton) in die Förderleitung. Am Hubende schaltet die Pumpe um. Die Rohrweiche schwenkt vor den anderen gefüllten Förderzylinder, und die Förderkolben kehren ihre Bewegungsrichtung um. Eine Kernpumpe besteht aus hydraulischem Antriebszylinder, Förderzylinder mit Förderkolben, dazwischen geschaltetem Wasserkasten, Betontrichter mit Rührwerk sowie der Rohrweiche, Hebel und Umschaltzylinder für die Rohrweiche.

Bild 9-2: Putzmeister Doppelkolbenpumpe

Bild 9-3: Sika® -PM 702 D

9. Spritzverfahren 9.2 Dünnstromverfahren Rotormaschinen fördern den Beton pneumatisch, dass heisst unter Luftdruck (Dünnstrom), dadurch muss der Beton bei der Düse nicht mehr speziell hinausgepresst werden. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sowohl Nass- und Trockenspritzbeton verwendet werden kann. Maschinen für das Dünnstromverfahren sind zudem kleiner als jene für das Dichtstromverfahren. Somit ist diese Technik geeignet für Sanierungen mit grossen räumlichen Einschränkungen. Mit einem Dosiergerät wird der Erstarrungsbeschleuniger getrennt mit Schläuchen zur Düse geführt. Die Menge an Beschleuniger wird mit der Betonmenge synchronisiert, so dass immer der eingestellte Prozentsatz zudosiert wird. Anstelle von Erstarrungsbeschleunigern kann im Trockenspritzverfahren auch mit speziellen Schnellzementen gearbeitet werden, welche nach der Benetzung mit Wasser in kürzester Zeit abbinden.

Verfahren

Druckluft

Trockenes / Nasses Gemisch

Pneumatische Förderung Spritzbetonmaschine

Wasser / Luft

Dosiergerät

flüssiger Beschleuniger

Bild 9-4: Dünnstromverfahren für Nass- und Trockenspritzbeton

9. Spritzverfahren 9.2.1 Vorteile Die Vorteile des Trockenspritzbetons liegen in seiner Flexibilität. Der Trockenspritzbeton ist ein traditionelles und weltweit das bekannteste Verfahren zur Verarbeitung von Spritzbeton. höchste Frühstfestigkeiten zur Vorabdichtung oder Vorsicherung beinahe unbegrenzte Vorhaltezeit (Verfügbarkeit) bei siliertem Material kein Restbeton Beim Trockenspritzbeton belasten die hohen Rückprallmengen, die Staubentwicklung und die höheren Verschleisskosten die Wirtschaftlichkeit. Die idealen Einsatzgebiete (Anwendungen) für Trockenspritzbeton und Fertiggunite ergeben sich aus den Vorteilen des Verfahrens: Betoninstandsetzung Vorabdichtungen bei starkem Wasseranfall kleinere Spritzarbeiten zeitlich unabhängiges Logistikkonzept (Siloware vor Ort)

9.2.2 Maschinen für das Dünnstromverfahren Auch für das Trockenspritzverfahren werden das manuelle und das maschinelle Spritzen eingesetzt. Da mit Trockenspritzbeton sehr oft nur kleinere Spritzleistungen benötigt werden, hat die manuelle Applikation durch den Düsenführer eine weit grössere Bedeutung als im Nassspritzbeton. Wie beschrieben, werden für die Verarbeitung von Trockengemischen vorwiegend Rotormaschinen verwendet, die sich im Direktvergleich unterscheiden durch: Spritzleistung (m3 /h) Verwendungszweck (trocken / nass / beides) Antriebsenergie (Luft / Elektro) Abmessungen Spritzgerät (Dimensionen / Gewicht / Handlichkeit) Steuerung (manuell / teilautomatisiert) Bedienung (am Gerät / ferngesteuert) Zusatzinstallationen (Dosiergeräte / Reinigungsgeräte)

9. Spritzverfahren Rotormaschinen sind robuste Geräte mit grosser Tradition und immer noch grossem Entwicklungspotential, das sich auf die nachfolgend genannten Bereiche konzentriert: Erhöhung der Verschleissteilbeständigkeit Verbesserung der Staubabdichtung leistungsfähigere Kammerbefüllung für bestimmte Märkte Erhöhung der Spritzleistung

Funktionsbeschreibung der Aliva ® Rotor Maschinen: 7

1 2

3 5

Das zu fördernde Material im Fülltrichter (7) rutscht in die Rotorkammer (6). Durch drehen des Rotors (2) und mit Hilfe der Oberluft (1) wird das Material in die Auslasskammer (5) befördert. Durch die Unterluft wird das Material in den Förderschlauch (4) geblasen. Von dort wird das Material im Dünnstromverfahren zur Spritzdüse gefördert, wo gegebenenfalls Zusatzmittel und beim Trockenspritzen Wasser zudosiert werden kann.

Verfahren

257.014

Bild 9-5: Funktionsprinzip der Rotormaschine

Bild 9-6: Aliva ®-237 Top

Bild 9-7: Aliva ®-237 Top (geöffnet)

10. Spritzbetonequipment 10.1 Sika-Putzmeister Spritzbetonsysteme Die Produktpalette von Spritzbetonequipment umfasst mobile Spritzgeräte, mit Spritzradien bis zu 17 m und Betonlieferkapazitäten bis zu 30 m³/h.

10.1.1 Sika® -Aliva 503 Der mobile Betonspritzarm mit Kettenfahrzeug dient der automatischen Applikation von Spritzbeton im Nass- und Trockenspritzprozess unter Tage. Die Maschine ist ideal für niedrige Sektionen im Tunnel- und Bergbau geeignet. 10.1.2 Sika® -PM 4210 Die robuste und kompakte Spritzbetonmaschine ist besonders geeignet für die harten Arbeitsbedingungen im Bergbau. Der Spritzarm hat eine vertikale Reichweite von ca. (max.) 9 m und ist ausgelegt für die Arbeit in mittleren und kleinen Querschnitten. Die Doppelkolbenpumpe Putzmeister P715 hat eine maximale Förderkapazität von 20 m³/h. Durch einen On-BoardSchraubenkompressor wird die Maschine noch mobiler und unabhängiger im Gebrauch. 10.1.3 Sika® -PM 500 Das erste gemeinsam entwickelte Spritzbetonsystem der Sika-Putzmeister-Allianz. Mit einer vertikalen Spritzreichweite von 17 m, wurde die Sika® -PM 500 für mittlere und grosse Tunnelsektionen, Kavernen und hohe Böschungen entwickelt. Der automatische Spritzarm erlaubt eine optimale Manövrierbarkeit. Die Doppelkolbenpumpe Putzmeister BSA 1005 hat eine maximale Pumpkapazität von 30 m³/h. 10.1.4 Sika® -PM 5312 Diese kompakte Maschine wurde entwickelt zum Aufbau auf gängigen 2 oder 3 achsigen LKW. Sie ist äusserst flexibel und mobil. Das Design ermöglicht dem Benutzer einen einfachen Zugang zu allen Komponenten und vereinfacht die Anwendung und den Service. Der Spritzarm hat eine vertikale Reichweite von 14 m, die maximale Pumpkapazität beträgt 20 m³/h. 10.1.5 Sika® -PM 702 Kompakte Doppelkolbenpumpe für den Handgebrauch. Dabei wird der FeuchtMischprozess / Dichtstromprozess verwendet. Erhältlich mit einem mobilen Chassis und Flüssigzusatzmittelpumpe.

10. Spritzbetonequipment

Systeme

Bild 10-1: Sika ®-PM 4210

Bild 10-2: Sika ®-PM 500

Bild 10-3: Sika ®-PM 5312

10. Spritzbetonequipment 10.2 Aliva Spritzbetonmaschinen Die Aliva Spritzbetonmaschinen und Systeme die durch die Sika gebaut wurden sind konstruiert um effiziente, robuste und flexible Arbeit zu ermöglichen. Dabei wird das Rotorprinzip für die Förderung verwendet. Das Trockengemisch wird durch Luftdruck in einem dünnen Strom zur Spritzdüse geführt, wo Wasser zusammen mit verschiedenen weiteren flüssigen Zusätzen (Additiven), wie Erstarrungsbeschleuniger, vermischt werden kann. Eine optional erhältliche automatische Plattenschmierung reduziert zudem den Verschleiss auf der Maschine und minimiert dadurch die Betriebskosten.

10.2.1 Aliva® -237 Die AL-237 ist eine kompakte Spritzbetonmaschine für Trockenspritzbeton sowie für kleine Nassspritzapplikationen von Mörtel. Die niedrige Einfüllhöhe des Trichters erlaubt die Benutzung von abgepackten Materialien ohne grossen Aufwand. Der integrierte Frequenzumformer (in der Top-Version) ermöglicht ein stufenloses Umschalten der Rotordrehzahlen. Dadurch kann die Förderleistung spezifisch für jede Anwendung abgestimmt werden. Mit einer Leistung von 0.4 – 4.0 m³/h ist die AL-237 für jegliche Trockenspritzarbeiten bestens geeignet. 10.2.2 Aliva® -257 Die AL-257 ist eine Maschine für die Trocken- und Nassspritzapplikation im Dünnstromverfahren. Die Maschine kann durch ihre kleinen Abmessungen, dem Gewicht und der trotzdem hohen Leistung beeindrucken. Mit ca. 600 kg und den Abmessungen einer kleinen Trockenspritzmaschine passt die AL-257 auf verschiedenste Arbeitsplätze und ist einfach zu installieren und verwenden. Mit einer Kapazität von 0.7 – 9.6 m³/h kann die Maschine für kleine Betonrenovationen aber auch für grosse Hangsicherungen oder im Tunnelbau eingesetzt werden. 10.2.3 Aliva® -267 Besonderes Merkmal ist die durch austauschbare Rotoren variable Kapazität von 4 – 21 m³/h. Diese wird ergänzt, durch eine automatische Beschleunigerdosierung (Option). Hinsichtlich Verschleiss kommen hier die neuesten verschleissarmen, inovativen Stahldichtplatten zum Einsatz. Damit ist ein Einsatz im Tunnelbau, Karvernenbau sowie für Fels- und Hangsicherungen mit hoher Leistung möglich. Ebenso wird die AL-267 auf Tunnelbohrmaschinen (TBM) sehr oft für die Tübbinghinterfüllung eingesetzt.

10. Spritzbetonequipment

Bild 10-4: Aliva ®-237 Top

Systeme

Bild 10-5: Aliva ®-257 Top

Bild 10-6: Aliva ®-267 Top Plus mit integrierter Dosierpumpe

10. Spritzbetonequipment 10.3 Aliva TBM Spritzroboter Gegenüber dem traditionellen Bohren und Sprengen sowie dem Baggervortrieb, ist der Tunnelvortrieb mit Tunnelbohrmaschinen (TBM) die modernste Methode. Eine TBM bricht und löst den Fels normalerweise durch Meisseln und Bohren. Es gibt aber viele verschiedene Typen von TBM, abhängig von den geologischen oder hydraulischen Verhältnissen oder den Abmessungen des Tunnels. Der Tunnelbohrprozess mit einer TBM folgt immer einem ähnlichen Ablauf: a) Die Ausbruchfläche wird bearbeitet mit Meisseln, Rotationsschneidern, etc. b) Der Felsausbruch wird an die Oberfläche transportiert c) Stabilisierungsarbeiten sowie der Innenausbau werden ausgeführt. Während der Stabilisationsphase c), werden entweder vorgefertigte Tunnelsegmente (vorgefertigte Betonelemente) montiert, oder es wird stahlfaserverstärkter Spritzbeton appliziert. Für die Stabilisierung mit Spritzbeton wurde spezielles Spritzbetonequipment entwickelt, welches auf die TBM montiert werden kann. Diese grossen Systeme werden von der Firma Aliva selber entwickelt, gebaut und installiert.

Bild 10-7: Aliva ® Spritzbetonequipment für eine TBM

10. Spritzbetonequipment 10.4 Aliva Dosiergeräte Dosiergeräte werden benutzt um den Beschleuniger an der Spritzdüse dem Beton zuzufügen. Um eine konstante Betonqualität zu garantieren muss die Dosierung der Beschleuniger mit der gelieferten Menge Beton übereinstimmen. Das Dosiergerät muss also fähig sein, die gesamte Breite an Dosierungen der gebräuchlichen Produkte abzudecken. (Minimal- und Maximaldosierung multipliziert mit dem Zementgehalt der geförderten Spritzbetonmischung.) Funktionsweise der Aliva Dosiergeräte für Spritzbetonbeschleuniger

Systeme

Der flüssige Beschleuniger wird durch einen Schlauch angesogen und in die Pumpe geleitet. Eine Rotationsscheibe drückt mit zwei Rollen einen speziellen Schlauch zusammen. Der Inhalt wird dadurch vorangedrückt und dosiert. Am Ende der Pumpe wird das Zusatzmittel über ein Ventil mit Wasser oder Luft (falls erforderlich) gemischt. Ein integriertes Ventil verhindert, dass die Pumpe Überdruck erfährt, falls es eine Verstopfung im Leitungssystem gibt. Für kleinere Applikationen kann der Beschleuniger von Hand in Form eines Puders zugefügt werden. Dabei kann die Dosierung nicht überprüft werden. Daher ist dieses Verfahren nicht für grössere Applikationen mit definierten Beton – Festigkeitsvorgaben zu empfehlen.

Bild 10-8: Schemaquerschnitt der Schlauchquetschpumpe

Bild10-9: Aliva ®-403.6 Synchro

11. Abdichtungen 11.1 Sikaplan® - Dichtungsbahnen Um Kosten für die Herstellung und Installation von speziell angefertigten Schalungen bei Tunnelaufweitungen zu vermeiden, kann Spritzbeton eingesetzt werden. Bei dieser Methode wird der Spritzbeton direkt auf die Polymer-Dichtungsbahnen gespritzt. Um den Rückprall zu minimieren, werden feine Drahtgitter über die befestigten Bahnen gelegt und mit speziellen Ankern fixiert. Die Polymer-Dichtungsbahnen selber werden auf der Spritzbetonschutzschicht fixiert. Diese Schutzschicht muss die Unebenen Felsflächen glätten, damit die Bahnen glatt und eben ausgelegt werden können. Es gibt einige wichtige technische Anforderungen an die Schutzschicht: keine Stahlfasern, Grösstkorn ≤ 8 mm, Druckfestigkeitsklasse C25/30 und Mindestschichtdicke ≥ 50 mm. Die Toleranz wird im Bild 11-1 gezeigt:

t0Distanz 1 ≥ l le≥cn10tatsiD

Bild 11-1: Zulässige Unebenheiten für den Abdichtungslayer gemäss EAG-EDT

Bild 11-2: Sikaplan ® überdeckt mit Spritzbeton

t ≤ 20 cm

mc 02 ≤ t

5t r tr5≥ ≥

11. Abdichtungen 11.2 FlexoDrain W und Sika® Shot-3 FlexoDrain W Halbschalen wurden primär für Tunnelbauarbeiten entwickelt, wo sie Wasser aus dem Felsen drainieren. Zusammen mit anderen Drainagekomponenten wie Astrohre und Kollektoren kann ein Drainagesystem jeglicher Grösse hinter der Tunnelschale gebaut werden. Die FlexoDrain W Stücke werden mit Stahlbolzen auf dem Felsen befestigt und können einfach mit einer Spritzbetonschicht überdeckt werden. Kleinere Wassereinbrüche können mit Sika® Shot-3 verschlossen werden. Sika® Shot-3 ist ein Mörtel mit extrem hoher Frühfestigkeit. Der wasserdichte Mörtel wird im Trockenspritzprozess aufgetragen.

Abdichten

FlexoDrain W Stücke oder Halbschalen können mit Sika® Shot-3 direkt auf dem Felsen befestigt werden.

Bild 11-3: Befestigen der FlexoDrain W mit Sika ® Shot-3

12. Problembehandlung 12.1 Applikationsprobleme Tabelle 12-1: Troubleshooting Anleitung bei Spritzbeton-Performance Problemen Problem in Bezug auf

Lösungsansatz

Problembehandlung

Verdichtung

Optimierung der Matrix durch Verfeinerung des Mix Designs

Optimale Siebkurve Feinanteilgehalt > 450 kg/m³ Zugabe von Zuschlägen

Erhöhung der Verdichtungsenergie

Düsenabstand 1,5 – 2,0 m Luftdruck 3,5 – 4,5 bar Reinigen des Spritzkopfes

Reaktion

Abbinde- und Härteprozesse des Betons verbessern

Beschleunigerverbrauch prüfen Wassergehalt reduzieren Zementgehalt erhöhen Beschleunigerdosis erhöhen Beschleuniger wechseln Zement mit hohem C3A-Gehalt benutzen Zement mit grösserer Mahlfeinheit benutzen

Mischung

Reduzieren der Klebrigkeit

Feinanteil reduzieren Wassergehalt erhöhen Verflüssigertyp wechseln Verflüssigerdosis verringern

Erhöhen der Homogenität

Maschine warten Luftdruck 3,5 – 4,5 bar Verwenden eines Sprühkopfrotors Spritzkopf reinigen

Pulsieren

Erhöhen der Zylinderfüllung

Reduzieren der Förderleistung Einsatz von fliessfähigem Beton (F5-F6) Maschine warten

Abbindeverhalten

Abbinde- und Härteprozesse des Betons verbessern

Betontemperatur erhöhen Tiefen w/z-Gehalt anzielen Zementgehalt erhöhen Beschleunigerdosis erhöhen Zement mit hohem C3 A-Gehalt benutzen Zement mit grösserer Mahlfeinheit benutzen Betontemperaturverluste verhindern

12. Problembehandlung 12.2 Pumpenprobleme Tabelle 12-2: Anleitung für Spritzbeton-Pumpen Probleme Problem in Bezug auf

Lösungsansatz

Problembehandlung

Blockierung

Verbessern der Pumpbarkeit

Optimale Siebkurve Erhöhen der Feinanteile Erhöhen des Wassergehaltes (Bluten vermeiden) Erhöhen der Hochleistungsverflüssiger Dosis Benutzen von SikaPump® (verbesserte Verarbeitbarkeit) Reduktion der Beton-Fördermenge (< 10 m3/h) Benutzen von SikaPump®-Start 1 (oder Schmiermischung) Erhöhen des Luftporengehaltes Benutzen von SikaTard® (verlängerte Verarbeitungszeit) Verlängern der Mischzeit bei Fasern

Fehleranalyse gemäss Handbuch

Fehlerkorrektur mit Troubleshooting Anleitung

Probleme

Fehlfunktion

13. Index A AAR Widerstand Abbindebeschleuniger Abbindeverzögerer Aliva Alkalifreie Beschleuniger Alkali-Ionen Gehalt Alkalinität Aluminatreaktion Applikationsregeln Ausbruchssicherung Ausgangsstoffe

G 43 22 31 80 22 22 22 23 60 10 16

B Beschleuniger Betonpumpen Bohrkernmethode Bolzensetzmethode Brandwiderstand

D Dauerhaftigkeit Dichtstromverfahren Dichtungsbahnen Dosiergerät Drainagesystem Druckluft Dünnstromverfahren Düsenkonfiguration

53 14 36 40 22

Hilti Hochleistungsverflüssiger Hüttensand

64 27 18

K Kies Kolbenpumpen Kompatibilität Konsistenzstabilisierer

P Penetrometer Polycarboxylate Pumpbarkeit Putzmeister

18 74 28 31

58, 86

38 33 52, 70 65 32 29 17 70 35, 66

Qualitätssicherung

U 56

28, 31 31

20 27 32 42

Z Zement 64 Zementgehalt 29 Zusatzmittel 33, 87 Zusatzstoffe 78 Zuschläge 51

56, 60 45, 53 75, 80 54, 67

S Sathlfaser

Trockenspritzbeton

Wasser Wassergehalt 42 Weichheit 44, 72 W/Z-Wert 58

R Reinigen Rezeptur Rotormaschinen Rückprall

34 84 55 50 23 80 78 21 62 69 58 68 17

Untergrund 39 69 V 63 Verarbeitungszeit 17 Verzögerer 32 47, 54 W

F Fasern Feinanteil Fertiggunite Festigkeitsklassen Fliessfähigkeit Fliessmitteltypen Flugasche Förderung Frühfestigkeit

52, 53

22, 25 L 74, 78 Luftdruck 65 64 M 41 Makrokunststofffaser Mechanisierung Messmethoden 42 Mikrosilikat 72 Mischungsstabilisatoren 84 Mischverhältnis 83 85 N 72, 75 Nachbehandlung 75 Nassspritzbeton 61 Nassspritzverfahren

E Eigenfeuchtigkeit Endausbau Endfestigkeit Energieabsorbtion Erstarrungsbeschleuniger

Gunit

Schmiermittel Schutzschicht Sicherheit Siebkurve Silikatreaktion Spritzbetonmaschinen Spritzbetonsysteme Spritzbetonzusatzmittel Spritzdüse Spritzschatten Spritzwinkel Staubentwicklung Steinmehl

16 46, 54 21 16 18

Sika Schweiz AG Tüffenwies 16 CH-8048 Zürich Tel. +41 58 436 40 40 Fax +41 58 436 45 84 www.sika.ch

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