Sika Spritzbeton Handbuch · Handbuch. 3 Vorwort Spritzbeton ist ein schnell erhärtendes Material zur Stabilisierung, Sicherung von Bauteilen, und zur Betonapplikation, ohne die

Sika SpritzbetonHandbuch

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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

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1. Inhaltsverzeichnis

Vorwort 3

2. Einleitung 7

3. Spritzbetonanwendungen 10

3.1 Bauweisen 113.2 Sicherung 123.3 Ausbau 14

4. Spritzbetontechnologie 16

4.1 Ausgangsstoffe 164.1.1 Zement 164.1.2 Zusatzstoffe 164.1.3 Gesteinskörnungen 184.1.4 Feinanteile 194.1.5 Wasser 204.2 Spritzbetonzusatzmittel 214.2.1 Abbinde- und Erstarrungsbeschleuniger für Spritzbeton 224.2.2 Hochleistungsverflüssiger 274.2.3 Konsistenzstabilisierer / Abbindeverzögerer 314.2.4 Mischungsstabilisatoren 32

5. Spritzbetonanforderungen 35

5.1 Frühfestigkeitsentwicklung 355.2 Endfestigkeit 365.3 Faserspritzbeton 385.4 Spritzbeton mit erhöhter Brandbeständigkeit 415.5 Dauerhaftigkeit 42

6. Nassspritzbeton 44

6.1 Anwendungsgebiete 446.2 Vorteile 446.3 Nassspritzbetonrezepturen 456.4 Mengenbilanz von Nassspritzbeton 476.5 Spezialrezepturen für Nassspritzbeton 486.6 Sieblinie für Spritzbeton 506.7 Qualitätssicherung 51

7. Trockenspritzbeton 52

7.1 Anwendungsgebiete 527.2 Vorteile 527.3 Trockenspritzbetonrezepturen 53

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1. Inhaltsverzeichnis

7.4 Feuchtigkeit der Zuschlagsstoffe 537.5 Mischverhältnis von Trockenspritzbeton 54

8. Spritzbetonapplikation 55

8.1 Sicherheit 558.3 Spritztechnik 568.3.1 Empfohlene Parameter für das Nassspritzverfahren 588.3.2 Applikationsregeln für den Spritzbetonauftrag 608.4 Düsenkonfigurationen 618.5 Messmethoden 638.5.1 Penetrometer 648.5.2 Bolzensetzmethode (Hilti) 648.5.3 Bohrkernmethode 658.5.4 Festigkeitsklassen (EN 14487-1) 658.6 Rückprall 678.7 Staubentwicklung 688.8 Spritzschatten 698.9 Mechanisierung / Automatisierung 69

9. Spritzverfahren 70

9.1 Dichtstromverfahren 729.1.1 Vorteile 739.1.2 Maschinen für das Dichtstromverfahren 749.2 Dünnstromverfahren 759.2.1 Vorteile 769.2.2 Maschinen für das Dünnstromverfahren 76

10. Spritzbetonequipment 78

10.1 Sika-Putzmeister Spritzbetonsysteme 7810.2 Aliva Spritzbetonmaschinen 8010.3 Aliva TBM Spritzroboter 8210.4 Aliva Dosiergeräte 83

11. Abdichtungen 84

11.1 Sikaplan® - Dichtungsbahnen 8411.2 FlexoDrain W und Sika® Shot-3 85

12. Problembehandlung 86

12.1 Applikationsprobleme 8612.2 Pumpenprobleme 87

13. Index 88

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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.

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

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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:

2. Einleitung

� 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:

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� 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.

2. Einleitung

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ngBild 2-2: Spritzapplikation trocken

Bild 2-3: Spritzapplikation nass

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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:

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.

� 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

Bild 3-1: Kavernenstabilisierung mit Spritzbeton

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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.

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Bild 3-8: Ulmenstollenvortrieb Bild 3-9: Kalottenausbruch

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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

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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)

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 einemfeineren Gunit möglichst glatt ausgeglichen und damit die Voraussetzungen für ein ebenes Verlegen der Dichtungsbahnen erheblich verbessert.


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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)

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Effekt Zusatz Bemerkungen

Hydraulisch Zement Zementtyp und –menge beeinflussen die Verarbeitbar-keit und die Festigkeitsentwicklung.

Latent hydraulisch Hochofenschlacke (GGBS)Flugasche (Typ W)

Verlangsamt die Festigkeitsentwicklung und erhöht die Dauerhaftigkeit.

Puzzolanisch SilikafumeFlugasche (Typ V)

Verbessert die Dauerhaftigkeit, erhöht das Bindungs-verhalten und damit die mechanischen EigenschaftenReduziert 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


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� 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.

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.

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Charakteristik Zement Silikafume Flugasche Schlacke Steinmehl

FrischbetonHandlingWasserrückhaltekapazität

++++

+++++

++++

++

+++++

Festigkeitsentwicklung Frühstfestigkeit bis 4 hFrühfestigkeit bis 12 hEndfestigkeit

+++++++

++++++

––++

––+++

+ / –+ / –+ / –

DauerhaftigkeitWassereindringwiderstandSulfatwiderstandASR 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)

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.

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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


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

� 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.


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Eigenschaften Beschleunigertyp

AlkalischAluminatbasis

AlkalischSilikatbasis

Alkalifrei

Dosierbereich 3 – 6 % 12 – 15 % 4 – 7 %

pH-Wert 13 – 14 12 – 13 3

Na2O Äquivalent 20 % 12 % < 1 %

Frühfestigkeit bei gleicher Dosierung ++++ ++++ ++

Endfestigkeit + – – +++

Wasserdichtigkeit ++ – – +++

Auslaugverhalten – – – – – –

Arbeitshygiene – – – – +++

Sicherheit bei Arbeit und Transport – – – +++

+ verbessernd – vermindernd

Typ Produkt Anwendung / Wirkung Bemerkung

Abbindebeschleuni-ger flüssig, alkalifrei

Sigunit ®-L 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

Abbindebeschleuni-ger Pulver, alkalifrei

Sigunit ®-AF

Abbindebeschleuni-ger flüssig, alkalisch

Sigunit ®-L � 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

Abbindebeschleuni-ger Pulver, alkalisch

Sigunit ®

Tabelle 4-5: Produkt Typen und ihre Hauptanwendungen

Tabelle 4-4: Beschleunigertypen und ihre Hauptmerkmale

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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.

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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.

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4.2.3 Konsistenzstabilisierer / Abbindeverzögerer:

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 Empfohlene Dosierung pro Zement

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 %


SikaTard ®-930

0,8 – 1,5 % 0,4 – 0,6 %


SikaTard ®-930

0,8 – 1,5 % 0,6 – 0,8 %

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

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Typ Produkt Anwendung/ Wirkung Bemerkungen

Beschleuniger Sigunit ® � Schalungsfreies Betonieren � Zugabe an der Düse

Hochleistungs-fliessmittel

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

� Höhere Wasserdichtigkeit

� 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

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 Frost-Tausalzbeständigkeit

� Weniger Rückprall

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

Polymer- vergütetes Silicafume-Pulver

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

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


35

5. Spritzbetonanforderungen

Anf

orde

rung

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

36


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.

40


� 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.

Energieabsorbtions-klasse

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

Anwendung für folgende Boden- / Felsbedingungen

E500 500 vernünftig

E700 700 mittelmässig

E1000 1000 schwierig

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

Tabelle 5-3: Energieabsorbtionsklassen bezüglich EN 14487-1

42

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


43


Anf

orde

rung

Zielparameter Massnahme Produkt

Erhöhung der Druckfestigkeit

� Reduktion Wassergehalt � Einsatz von Silicafume

Sika® ViscoCrete ® SC

SikaFume®

Verbesserung der Wasserdurchlässigkeit



SikaFume®

Erhöhung der Frostbeständigkeit



SikaFume ®

Erhöhung der Sulfatbeständigkeit

� Reduktion Wassergehalt � Einsatz eines sulfatbeständigen CEM und/oder Einsatz von Silicafume

� Minimierung der Beschleuniger-Dosis


SikaFume®

Sigunit ®-L AF

Erhöhung der AAR-Beständigkeit

� Reduktion Wassergehalt � Einsatz von Bindemittel mit niedrigem Na2O-Äquivalent

� Einsatz von Gesteinskörnungen mit geringem AAR-Potential

� Minimierung der Beschleuniger-Dosis

Sika® ViscoCrete® SC

Sigunit ®-L AF

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

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.

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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.

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6. Nassspritzbeton

Nas

sspr

itzen

6.3 Nassspritzbetonrezepturen

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

� 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 1718 � Kornstruktur des Betons � Aufgrund des Rückpralls ist die Korngrösse auf 8 mm begrenzt

Hochleistungs-verflüssiger

Sika® ViscoCrete® SC 4 � Reduziert den benötigten Wassergehalt � Verbessert die Verarbeitbarkeit

Dichte [kg/m3] 2310

Beschleuniger Sigunit ®-L AF 24 � Beschleunigt die Festigkeitsentwicklung � Betonieren ohne Schalung möglich

Tabelle 6-1: Effekte der Spritzbetonkomponenten

46

6. Nassspritzbeton

Tabelle 6-2: Mischungsentwurf für Nassspritzbeton

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

Mischungsentwurf von 1 m3 Spritzbeton Gehalt kg kg/L Liter

Mischungsentwurf 1000

Zement 400 3,15 127

Wasser W/Z: 0,48 192 1,00 192

Luftporen 4 % 0 0,00 40

Gesteinskörnungen 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 4 % 1031 1,00 41

Kiesfeuchte 2 % 687 1,00 14

Zusatzwasser 137

Zusatzmittel

Sika® ViscoCrete® SC 1 % 4 1,10 4

Sigunit®-L AF 6 % 24 1,40 17

48

6. Nassspritzbeton

Beton-Zusammensetzung

Komponenten Typ

Zement CEM I

Gesteinskörnung 0 – 8 mm

Wasser Keine Verunreinigungen

Hochleistungsverflüssiger Sika® ViscoCrete® SC

Beschleuniger Sigunit ®-L AF

6.5 Spezialrezepturen für Nassspritzbeton

Höhere Frühfestigkeit

Rezeptur Änderung Produkt Effekt

+ 30 kg Zement CEM l Stärkere Frühfestigkeitsentwicklung

+ 2 % Beschleuniger Sigunit ®-L AF Stärkere Frühfestigkeitsentwicklung

Höhere Endfestigkeit


+ 20 kg Silica Fume SikaFume® Höhere Dichte

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger Sika® ViscoCrete® SC Bessere Verarbeitbarkeit / geringerer Wasserbedarf

- 15 kg Wasser Wasser Höhere Dichte

Längere Verarbeitungszeit


+ 0,3 % Verzögerer SikaTard® Hydratationsverzögerung

Bessere Pumpbarkeit


+ 30 kg Feinanteile Feinsand/ Kalkstein/ Flugasche Schmierung

+ 0,5 % Pumpmittel SikaPump® Kleinerer Pumpendruck

+ 0,2 % Hochleistungsverflüssiger Sika® ViscoCrete® SC Bessere Verarbeitbarkeit

Höhere Dauerhaftigkeit I


- 15 kg Wasser Wasser Höhere Dichte


Höhere Dauerhaftigkeit II


+ 30 kg Silica fume SikaFume® Höhere Dichte


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

Tabelle 6-3: Empfohlene Beton-Zusammensetzung

49

Menge

400 kg

1718 kg

192 kg

1 %

6 %

6. Nassspritzbeton

Empfohlene Parameter

Ausbreitmass 600 mm

Temperatur 20 °C

Luftporengehalt 4%

Festigkeitsentwicklung J2

Verarbeitungszeit 2 Std.

Wasser / Zement 0,48

Erhöhung der Duktilität I


+ 30 kg Makro Stahlfasern mit Endhaken L=35 mm, Ø 0,5 mm Höhere Energieabsorbtion


Erhöhung der Duktilität II


+ 10 kg Makro Synthetikfasern Modifizierte PP L=50 mm, Ø 0,5 mm Höhere Energieabsorbtion


Erhöhte Feuerbeständigkeit


+ 2 kg Mikro Synthetikfasern PP L=6 mm, Ø 0,04 mm Dampfdruckreduktion


Kostenoptimierung IRezeptur Änderung Produkt Effekt

- 70 kg Zement CEM I Kostenreduktion

+ 70 kg Zusätze Kalkstein/ Flugasche Ersatz für Zement

Kostenoptimierung II


- 400 kg Zement CEM I Kostenreduktion

+ 400 kg Mischzement CEM II Ersatz für Zement

Nas

sspr

itzenTabelle 6-4: Optimale Spritzbetonparameter

51

6. Nassspritzbeton

Nas

sspr

itzen

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.

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.

Prozess Arbeitsschritt Prüfgrösse Häufigkeit

Komponenten Geisteinskörnungen FeuchtigkeitSieblinieKornzusammensetzung

Jede Lieferung/ ChargePeriodischPeriodisch

Zement/ Zusatzstoffe Lieferpapiere Jede Lieferung/ Charge

Betonzusatzmittel Lieferpapiere Jede Lieferung/ Charge

Beton-produktion

Mischanlage Waagen / Mischwerkzeug Nach Wartungsplan

Betonherstellung Konsistenz Herstellung Jede Lieferung/ Charge

Frischbetonprüfung WassergehaltFrischbetonrohdichteTemperaturen (Beton/ Luft)KonsistenzLuftporen

Periodisch

Transport Transportfahrzeug Wartung Nach Wartungsplan

Anwendung Spritzbetongerät WartungBeschleuniger-Dosis

Nach WartungsplanTäglich

Spritzbeton KonsistenzFestigkeitsentwicklungEndfestigkeitDauerhaftigkeit

Nach Prüfplan

Tabelle 6-7: Qualitätssicherung für Spritzbeton

52

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

53

7. Trockenspritzbeton

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

7.3 Trockenspritzbetonrezepturen

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.

55

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

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

� 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.

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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:

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App

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� 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.

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.

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Bild 8-1: Reinigen des Untergrundes mit Wasser

Bild 8-2: Füllen von Ausbrüchen

Bild 8-3: 1. Spritzbetonschicht - Ausbruchsstabilisierung und Adhäsions- brücke 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

8.3.2 Applikationsregeln für den Spritzbetonauftrag

61


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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:

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.

NassspritzbetonDichtstromverfahren

NassspritzbetonDünnstromverfahren

TrockenspritzbetonDünnstromverfahren

� Luft als Fördermedium für Beton und Beschleuniger

� Spritzbetonbeschleuniger

� Luft als Fördermedium für Beschleuniger

� Spritzbetonbeschleuniger

� Wasser (Fördermedium) � Spritzbetonbeschleuniger (Wasser als Fördermedium)

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

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

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

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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


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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.


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

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.

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8.5.3 Bohrkernmethode

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).

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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


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� 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.

8.8 Spritzschatten

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.


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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:

� hohe bis höchste Spritzleistungen � hohe und höchste mechanische Festbetonanforderungen � hohe Dauerhaftigkeitsanforderungen

9. Spritzverfahren

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ahre

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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)

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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 503Der 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 4210Die 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-Board-Schraubenkompressor wird die Maschine noch mobiler und unabhängiger im Gebrauch.

10.1.3 Sika®-PM 500Das 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 5312Diese 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 702Kompakte Doppelkolbenpumpe für den Handgebrauch. Dabei wird der Feucht-Mischprozess / Dichtstromprozess verwendet. Erhältlich mit einem mobilen Chassis und Flüssigzusatzmittelpumpe.

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Bild 10-3: Sika ®-PM 5312



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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®-237Die 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®-257Die 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®-267Besonderes 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.

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Bild 10-4: Aliva ®-237 Top

Bild 10-5: Aliva ®-257 Top

Bild 10-6: Aliva ®-267 Top Plusmit integrierter Dosierpumpe

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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 transportiertc) 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


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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

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

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11. Abdichtungen

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

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.

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

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12. Problembehandlung

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 Verdichtungs-energie

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

12.1 ApplikationsproblemeTabelle 12-1: Troubleshooting Anleitung bei Spritzbeton-Performance Problemen

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12. Problembehandlung

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 Verar-beitbarkeit)

Reduktion der Beton-Fördermenge (< 10 m3/h)

Benutzen von SikaPump®-Start 1 (oder Schmiermischung)

Erhöhen des Luftporengehaltes

Benutzen von SikaTard® (verlängerte Verarbei-tungszeit)

Verlängern der Mischzeit bei Fasern

Fehlfunktion Fehleranalyse gemäss Handbuch

Fehlerkorrektur mit Troubleshooting Anleitung

12.2 PumpenproblemeTabelle 12-2: Anleitung für Spritzbeton-Pumpen Probleme

Prob

lem

e

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A

AAR Widerstand 43

Abbindebeschleuniger 22

Abbindeverzögerer 31

Aliva 80

Alkalifreie Beschleuniger 22

Alkali-Ionen Gehalt 22

Alkalinität 22

Aluminatreaktion 23

Applikationsregeln 60

Ausbruchssicherung 10

Ausgangsstoffe 16

B

Beschleuniger 22, 25

Betonpumpen 74, 78

Bohrkernmethode 65

Bolzensetzmethode 64

Brandwiderstand 41

D

Dauerhaftigkeit 42

Dichtstromverfahren 72

Dichtungsbahnen 84

Dosiergerät 83

Drainagesystem 85

Druckluft 72, 75

Dünnstromverfahren 75

Düsenkonfiguration 61

E

Eigenfeuchtigkeit 53

Endausbau 14

Endfestigkeit 36

Energieabsorbtion 40

Erstarrungsbeschleuniger 22

F

Fasern 38

Feinanteil 33

Fertiggunite 52, 70

Festigkeitsklassen 65

Fliessfähigkeit 32

Fliessmitteltypen 29

Flugasche 17

Förderung 70

Frühfestigkeit 35, 66

G

Gunit 52, 53

H

Hilti 64

Hochleistungsverflüssiger 27

Hüttensand 18

K

Kies 18

Kolbenpumpen 74

Kompatibilität 28

Konsistenzstabilisierer 31

L

Luftdruck 58, 86

M

Makrokunststofffaser 39

Mechanisierung 69

Messmethoden 63

Mikrosilikat 17

Mischungsstabilisatoren 32

Mischverhältnis 47, 54

N

Nachbehandlung 42

Nassspritzbeton 44, 72

Nassspritzverfahren 58

P

Penetrometer 64

Polycarboxylate 29

Pumpbarkeit 33, 87

Putzmeister 78

Q

Qualitätssicherung 51

R

Reinigen 56, 60

Rezeptur 45, 53

Rotormaschinen 75, 80

Rückprall 54, 67

S

Sathlfaser 38

Schmiermittel 34

Schutzschicht 84

Sicherheit 55

Siebkurve 50

Silikatreaktion 23

Spritzbetonmaschinen 80

Spritzbetonsysteme 78

Spritzbetonzusatzmittel 21

Spritzdüse 62

Spritzschatten 69

Spritzwinkel 58

Staubentwicklung 68

Steinmehl 17

T

Trockenspritzbeton 52

U

Untergrund 56

V

Verarbeitungszeit 28, 31

Verzögerer 31

W

Wasser 20

Wassergehalt 27

Weichheit 32

W/Z-Wert 42

Z

Zement 16

Zementgehalt 46, 54

Zusatzmittel 21

Zusatzstoffe 16

Zuschläge 18

13. Index

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Sika Spritzbeton Handbuch · Handbuch. 3 Vorwort Spritzbeton ist ein schnell erhärtendes Material zur Stabilisierung, Sicherung von Bauteilen, und zur Betonapplikation, ohne die