DE10310599A1

DE10310599A1 - Verfahren zum beschleunigten Erstarren von Spritzbeton

Info

Publication number: DE10310599A1
Application number: DE10310599A
Authority: DE
Inventors: Dieter Rebhan
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspritzen von Spritzbeton (4) über eine Spritzdüse (3) auf ein Objekt (1). Dem Spritzbeton (4) wird dabei nach dem Austritt aus der Spritzdüse (3) Kohlendioxid (9) zugegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspritzen von Spritzbeton, wobei der Spritzbeton über eine Düse auf ein Objekt gespritzt wird und dem Spritzbeton Kohlendioxid zugegeben wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Aufspritzen von Spritzbeton mit einer mit einer Spritzdüse versehenen Zuführungsleitung für den Spritzbeton und einer Kohlendioxidzuführung.

Spritzbeton wird häufig als erste Sicherungsmaßnahme im Tunnel- oder Stollenbau und für Baugrubenwände eingesetzt. Der Spritzbeton wird über eine Rohrleitung oder einen druckfesten Schlauch zur Einbaustelle gefördert, über eine Düse auf das Objekt gespritzt und dabei verdichtet. Im Vergleich zu anderen Betonarten muss Spritzbeton besonders schnell erstarren, damit die aufgespritzten Spritzbetonschichten nicht aufgrund ihres Eigengewichts von dem Objekt herunterfallen.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren bekannt, die Erstarrung von Beton durch verschiedenste chemische Zusätze zu beschleunigen. Weiterhin wird in der DE 100 26 022 A1 vorgeschlagen, dem Spritzbeton Kohlendioxid zuzusetzen, um die Erstarrungszeit zu verkürzen. Das Kohlendioxid wird hierbei entweder über das Anmach- oder Zugabewasser dem Beton zugesetzt oder dem Luftstrom zugeführt, der den Beton durch die Leitung fördert und auf das Objekt fördert.

Dieses Verfahren zeigt zwar die gewünschte schnellere Erstarrung des Spritzbetons, benötigt aber spezielle Pumpen, Mischer, Apparate und Regeleinrichtungen, um die richtige Menge Kohlendioxid vor dem Aufspritzen in den Beton einzubringen. Wird das Verhältnis von Kohlendioxid zu Beton nicht genau genug abgestimmt, kann es zu einer zu frühen Erstarrung des Spritzbetons bereits in der Zufuhrleitung oder der Düse kommen, wodurch Störungen in den oben genannten Apparaten, wie Pumpen oder Mischern, sowie Verlegungen der Düse hervorgerufen werden können. Bei einer zu geringen Kohlendioxidzufuhr wird dagegen die gewünschte Erstarrungsbeschleunigung nicht oder nur unzureichend erreicht.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Aufspritzen von Spritzbeton so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile möglichst vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Kohlendioxid dem Spritzbeton nach dem Austritt aus der Spritzdüse zugegeben wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Kohlendioxidzuführung und die Spritzdüse so angeordnet sind, dass der Spritzbetonstrahl und der aus der Kohlendioxidzuführung austretende Kohlendioxidstrahl im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Ziel ist es, eine möglichst gute Wechselwirkung zwischen dem Spritzbeton und dem Kohlendioxid, insbeosndere im Bereich des Objekts, zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird eine schnellere Erstarrung des Spritzbetons durch Zugabe von Kohlendioxid erzielt. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird jedoch nicht das gesamte Kohlendioxid dem Spritzbeton vor der Spritzdüse zugegeben.

Vorzugsweise wird dem Spritzbeton erst nach dessen Verlassen der Spritzdüse Kohlendioxid zugemischt. Durch diese Art der Kohlendioxidzugabe werden Störungen in der Betonspritzvorrichtung durch zu schnelle Betonerstarrung ausgeschlossen. Die Zubereitung und Zuführung des Spritzbetons erfolgt bis zur Abstrahlung des Spritzbetons wie bei jeder anderen ohne Kohlendioxidzugabe arbeitenden Betonspritzvorrichtung. Insoweit können bekannte Betonspritzvorrichtungen auch schnell und einfach für den Einsatz der Erfindung nachgerüstet werden.

Es hat sich aber auch als günstig erwiesen, einen Teil Kohlendioxid dem Spritzbeton bereits vor der Spritzdüse zuzumischen und einen weiteren Teil Kohlendioxid nach dem Austritt aus der Spritzdüse dem Spritzbeton zuzuführen.

Die Kohlendioxidzufuhr erfolgt über eine separate Zuführung in den Spritzbetonstrahl, nach dem dieser die Spritzdüse verlassen hat. Unter dem Begriff Spritzdüse werden hierbei alle Vorrichtungen und Austrittsöffnungen verstanden, die geeignet sind, um den Spritzbeton aus der Zufuhrleitung bzw. dem Zufuhrschlauch auf das Objekt zu spritzen.

Vorzugsweise wird über die separate Zuführung ausschließlich Kohlendioxid, insbesondere im gasförmigen Aggregatszustand, dem Spritzbetonstrahl zugegeben. Es hat sich auch die Zugabe von flüssigem Kohlendioxid oder von Gemischen aus gasförmigem Kohlendioxid und Kohlendioxidschnee bewährt. Flüssiges oder festes Kohlendioxid werden insbesondere dann eingesetzt, wenn neben einer schnellen Erstarrung zusätzlich eine Kühlung des Spritzbetons von Vorteil ist. Bei der Verwendung von Kohlendioxidschnee ist es günstig, wenn sich dieser vermengt mit dem Spritzbeton auf dem Objekt ablagert.

Von Vorteil wird das Kohlendioxid dem Spritzbeton vor dessen Auftreffen auf dem Objekt zugegeben. Mit anderen Worten: Die Zumischung des Kohlendioxid zum Spritzbeton erfolgt während des Fluges des Spritzbetons zum Objekt.

Vorzugsweise werden der Spritzbeton und das Kohlendioxid im Wesentlichen parallel zueinander abgestrahlt. Hierbei ist es insbesondere günstig, den Spritzbetonstrahl mit einem Kohlendioxidhüllstrahl zu umgeben. Das Kohlendioxid wird beispielsweise durch eine die Spritzdüse umgebende Ringdüse oder mehrere die Spritzdüse umgebende Austrittsöffnungen abgestrahlt, so dass der Spritzbetonstrahl während des Fluges von der Spritzdüse zum Objekt von Kohlendioxid eingehüllt ist und im Strahl eine Kohlendioxidanreicherung aufrechterhalten werden kann. Umgekehrt ist auch ein Spritzbetonmantelstrahl mit einem zentralen Kohlendioxidstrahl von Vorteil.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das Kohlendioxid über ein Dosierrohr in den Spritzbetonstrahl eingestrahlt. Die Austrittsöffnung des Dosierrohres wird bevorzugt zentral in dem Spritzbetonstrahl angeordnet, so dass das Kohlendioxid mittig in den Spritzbetonstrahl eingedüst wird.

Von Vorteil ist das Dosierrohr relativ zur Spritzdüse für den Spritzbeton in Abstrahlrichtung verschiebbar. Die Austrittsöffnung des Dosierrohres wird je nach Zusammensetzung des Spritzbetons, Austrittsgeschwindigkeit des Spritzbetons aus der Spritzdüse, Entfernung des Objekts von der Spritzdüse sowie der Art des Objekts positioniert. Die Austrittsöffnung für das Kohlendioxid kann auch mit einer Düse oder einer Verteilvorrichtung versehen sein. Auf diese Weise können der Zeitpunkt der Kohlendioxidzugabe und dessen Verteilung und damit der Erstarrungsbeginn des Spritzbetons an die jeweiligen Randbedingungen angepasst werden. Es wird so sichergestellt, dass die Erstarrung so früh beginnt, dass der Spritzbeton die durch sein Eigengewicht verursachten Zugspannungen aufnehmen kann und an dem Objekt haften bleibt, dass aber zum anderen der Erstarrungszeitpunkt nicht so früh liegt, dass der Spritzbeton beim Auftreffen auf das Objekt bereits soweit abgebunden hat, dass er an dem Objekt nicht mehr anhaftet und sich nicht mehr verdichten lässt.

Die Kohlendioxidzugabe erfolgt bei einem Druck von bis zu 550 bar. Vorzugsweise wird jedoch bei geringeren Drücken bis zu 100 bar, besonders bevorzugt bis zu 20 bar, gearbeitet. Pro Kubikmeter Spritzbeton werden vorzugsweise 5 bis 50 kg, bevorzugt 10 bis 30 kg Kohlendioxid zugemischt.

Die Vorteile der Erfindung kommen sowohl beim Trockenspritzverfahren als auch beim Nassspritzverfahren zum Tragen. Beim Trockenspritzverfahren wird ein Trockengemisch einer Förderleitung und mit Hilfe eines Förderluftstromes zur Spritzdüse transportiert. Dort wird das Trockengemisch mit Wasser versetzt und über die Spritzdüse abgegeben. Beim Nassspritzverfahren wird dagegen das fertige Betongemisch mittels einer Pumpe oder in einem Druckluftstrom durch die Förderleitung zur Spritzdüse gefördert und dann abgestrahlt. In beiden Fällen wird das Kohlendioxid erst nach dem Abstrahlen des Spritzbetons zugegeben, um Verstopfungen durch vorzeitig abbindenden Beton zu verhindern, wie sie bei einer Kohlendioxidzugabe zum Anmachwasser oder zur fertigen Betonmischung auftreten könnten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird auch das Objekt mit Kohlendioxid eingehüllt, so dass in der das Objekt umgebenden Atmosphäre eine Kohlendioxid-Anreicherung aufrechterhalten wird.

Die Erfindung wird bevorzugt dort eingesetzt, wo Spritzbeton an senkrechte Wände oder an Decken gespritzt werden muss, wie zum Beispiel im Tunnel- und Stollenbau.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Hierbei zeigt die Figur eine erfindungsgemäße Betonspritzvorrichtung.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betonspritzen, beispielsweise zum Erstellen einer Spritzbetonwand 1 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Nassspritzverfahren, bei dem eine fertige Spritzbetonmischung 6 über einen Zufuhrschlauch 2 zum Einsatzort gefördert wird. Die geförderte Betonmenge wird mittels eines geeigneten Durchflussmessers 11 oder indirekt über die Förderleistung der in der Figur nicht dargestellten Betonförderpumpe bestimmt. An den Zufuhrschlauch 2 ist eine Spritzdüse 3 angeschlossen, über die der Spritzbeton gemeinsam mit einem Druckluftstrahl, der als Treibmedium dient, abgestrahlt wird. Der Spritzbetonstrahl 4 ist auf die senkrechte Wand 1 gerichtet, auf der der Spritzbeton 4 anhaften soll.
Zur Verkürzung der Erstarrungszeit des Spritzbetons 4 wird diesem gasförmiges Kohlendioxid zugegeben. Die Kohlendioxidversorgung erfolgt über Gasflaschen, Flaschenbündel oder Tankanlagen. Aus dem Kohlendioxidspeicher 5 wird gasförmiges Kohlendioxid entnommen und unter einem Druck von bis zu 550 bar einem Dosierrohr 7 zugeführt. Die zugespeiste Kohlendioxidmenge ist veränderbar, so dass jeweils das optimale Mengenverhältnis von Kohlendioxid zu Spritzbeton eingestellt werden kann.
Das Dosierrohr 7 ist in Längsrichtung der Spritzdüse 3 verschiebbar und ragt etwa in die Mitte des Spritzbetonstrahls 4. Der Abstand zwischen dem Austrittsende der Spritzdüse 3 und der Austrittsöffnung 8 des Dosierrohres 7 wird an den verwendeten Betontyp und an die Art des zu bestrahlenden Objekts angepasst. Beim Betonspritzen einer senkrechten Wand 1 ist beispielsweise ein Abstand von 2 m zwischen dem Austrittsende 8 des Dosierrohres 7 und der Austrittsöffnung der Spritzdüse 3 günstig.
Die Austrittsöffnung 8 des Dosierrohres 7 befindet sich ungefähr zentral im Spritzbetonstrahl 4. Stromabwärts der Austrittsöffnung 8 des Dosierrohres 7 bildet sich so ein Spritzbetonstrahl 4, in dessen Zentrum das Kohlendioxid 9 als Gas oder Gas-Schnee-Gemisch in Richtung der Wand 1 strömt.
In unmittelbarer Nähe der Wand 1 sind weitere Kohlendioxid-Düsen 10 angeordnet, die einen Kohlendioxidschleier aus Gas oder einem Gas-Schnee-Gemisch vor der Wand 1 erzeugen, so dass der frisch auf die Wand 1 aufgespritzte Beton in einer mit Kohlendioxid angereicherten Atmosphäre abbindet, wodurch der Abbinde- und Erstarrungsvorgang nochmals beschleunigt wird.

Claims

Verfahren zum Aufspritzen von Spritzbeton, wobei der Spritzbeton über eine Spritzdüse auf ein Objekt gespritzt wird und dem Spritzbeton Kohlendioxid zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid (9) dem Spritzbeton (4) nach dem Austritt aus der Spritzdüse (3) zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid (9) dem Spritzbeton (4) vor dessen Auftreffen auf dem Objekt (1) zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid (9) dem Spritzbetonstrahl (4) als Hüllstrom und/oder als Zentralstrom (9) zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid (9) dem Spritzbeton (4) gasförmig oder als Gas-Schnee-Gemisch zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzbeton im Trockenspritzverfahren verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzbeton im Nassspritzverfahren verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die das Objekt (1) umgebende Atmosphäre mit Kohlendioxid (10) angereichert wird.
Vorrichtung zum Aufspritzen von Spritzbeton mit einer mit einer Spritzdüse versehenen Zuführungsleitung für den Spritzbeton und einer Kohlendioxidzuführung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxidzuführung (7) und die Spritzdüse (3) so angeordnet sind, dass der Spritzbetonstrahl (4) und der aus der Kohlendioxidzuführung (7) austretende Kohlendioxidstrahl (9) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxidzuführung (7) eine die Spritzdüse (3) umgebende ringförmige Austrittsöffnung oder mehrere die Spritzdüse (3) umgebende Austrittsöffnungen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (8) der Kohlendioxidzuführung (7) stromabwärts der Spritzdüse (3) angeordnet ist.