CH681541A5 - - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Betonspritzverfahren und insbesondere die Verwendung von Microsilica in Trockenspritzverfahren. 



  In einem Trockenspritzverfahren werden alle Bestandteile der Betonmischung ausser Wasser und eventuell Zusatzmittel, die im Wasser gelöst sind, trocken vermischt und pneumatisch zur Spritzdüse geführt, wo das Trockengemisch mit Wasser gemischt und anschliessend auf eine Wand gespritzt wird. 



  Einer der Nachteile dieses Trockenspritzverfahrens ist der Verlust durch Rückprall der Betonmischung von der Wand und es wurde bereits versucht, diesen Rückprallverlust herabzusetzen, indem Microsilica (silica fume) dem Trockengemisch zugesetzt wird. Wenn dieser Zusatzstoff als Pulver eingesetzt wird, ist die Rückprallverminderung geringer als bei Verwendung von Schlämmen, jedoch mit den Nachteilen einer erhöhten Staubbildung und der schwierigen Handhabung dieses feinteiligen Pulvers verbunden. Wird hingegen Microsilica als wässrige Aufschlämmung eingesetzt, kann es nicht mit dem Trockengemisch vermischt werden, sondern muss dem Mischwasser zugesetzt oder über eine eigene Leitung zur Düse gebracht werden. 



  Auch die Staubbildung ist bei einem solchen Verfahren erstaunlicherweise nicht geringer, sodass nach wie vor nach einem Produkt gesucht wird, das die Rückprallverluste herabsetzen kann, ohne mit den oben beschriebenen Nachteilen verbunden zu sein. 



  Es wurde nun gefunden, dass ein mit Flüssigkeit vorbehandeltes Microsilica-Pulver diese Anforderungen erfüllt und dass ein Microsilica-Pulver, welches mit einer wässrigen Lösung von Erstarrungsbeschleunigern  oder von sonstigen Zusatzmitteln vorbehandelt wurde, weitere Vorteile aufweist. 



  Die Erfindung betrifft also ein Betonspritzverfahren unter Verwendung von Microsilica, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Microsilica eingesetzt wird, das mit 2 bis 25 Gewichtsprozent einer Flüssigkeit vorbehandelt worden ist. Als Flüssigkeit ist Wasser, ein Alkanolamin, ein Polyol oder eine wässrige Lösung eines Zusatzmittels aus der Gruppe Betonzusatzmittel, Alkanolamin, Polyol und wasserlösliche Cellulose-Verbindungen gemeint. 



  Auch wenn die Betonmischung erfindungsgemäss nach dem Nassspritzverfahren appliziert werden kann, wird ein Trockenspritzverfahren bevorzugt, wobei man das vorbehandelte Microsilica dem Trockengemisch von Zement, Aggregat und sonstigen Zusatzstoffen einverleibt und diese Mischung nach bewährter Methode in der Spritzdüse mit Wasser vermischt und verspritzt. Bei diesem Trockenspritzverfahren lässt sich eine Rückprallverminderung erzielen, die mindestens so gut ist wie bei der Verwendung einer wässrigen Aufschlämmung von Microsilica, jedoch nicht mit einer erhöhten Staubbildung verbunden ist. Ausserdem ist das mit Wasser bzw. einer wässrigen Lösung von Zusatzmitteln vorbehandelte Microsilica ein rieselfähiges Pulver, das einfach zu handhaben und leicht zu dosieren ist. Wenn eine wässrige Lösung von Zusatzmitteln (z.B.

  Erstarrungsbeschleunigern) zur Vorbehandlung benutzt wird, entsteht ein Microsilica-Pulver, das als Kombination von Wirkstoffen dem Trockengemisch zugesetzt werden kann und eine genaue und sparsame Dosierung dieser Wirkstoffe erlaubt. 



  Microsilica (silica fume) wie es im oben beschriebenen Verfahren eingesetzt wird, ist ein äusserst feinteiliges amorphes Pulver, bestehend aus mindestens 90 Gewichtsprozent Siliciumdioxid. Die kugelförmigen Partikel haben einen Durchmesser von 0,1 bis 0,2  mu m und eine spezifische Oberfläche von 15 bis 30 m<2>/g. Dieses Microsilica ist ein Nebenprodukt der Herstellung von Silicium oder Ferrosilicium. 



  Als Alternative kann auch reines Siliciumdioxid verwendet werden, welches synthetisch hergestellt wird (Fällungskieselsäure), wobei noch wesentlich höhere Feinheiten (bis zu 200 m<2>/g) möglich sind. 



  Für die Vorbehandlung wird Microsilica mit 2 bis 25 Gewichtsprozent der oben definierten Flüssigkeit vermischt, vorzugsweise durch Sprühen, und in einem Mischer gerührt, bis ein einheitlich benetztes Pulver erhalten wird. Als Flüssigkeit können nicht nur die einzelnen aufgezählten Lösungsmittel bzw. Lösungen, sondern auch Mischungen von zwei oder mehr Flüssigkeiten eingesetzt werden. So können im Fall der Lösungen solche eingesetzt werden, die zwei oder mehr der aufgezählten Verbindungen enthalten. Bevorzugt werden Wasser oder wässrige Lösungen von Betonzusatzmitteln verwendet, aber auch Glycerin und wässrige Lösungen von Glycerin, Polyäthylenglykol, Triäthanolamin, Methylcellulose oder Hydroxyäthylcellulose sind sehr geeignete Flüssigkeiten. 



  Als Betonzusatzmittel kommen solche in Frage, die üblicherweise in Spritzbetonmischungen eingesetzt werden, wie z.B. Luftporenbildner, Stabilisatoren, Wasser reduzierende Verflüssiger und vor allem Erstarrungsbeschleuniger. Ein bevorzugtes Zusatzmittel ist eine Mischung aus Natrium- bzw. Kaliumaluminat und Pottasche (Kaliumcarbonat), die als Erstarrungsbeschleuniger für Spritzbetonmischungen bekannt ist und auch als wässrige Lösung eingesetzt wird. Im letzteren Falle wird sie dem Mischwasser zugesetzt, das beim Trockenspritzverfahren erst in der Spritzdüse mit dem Trockengemisch zusammengebracht wird, wobei eine optimale Dosierung schwierig und eine Überdosierung mit Nachteilen hinsichtlich Endfestigkeiten des Spritzbetons verbunden ist.

  Wenn diese  wässrige Lösung erfindungsgemäss zur Vorbehandlung des Microsilica verwendet wird, kann man den Erstarrungsbeschleuniger in das Trockengemisch einarbeiten und die genannten Nachteile vermeiden. 



  Microsilica und die genannte Lösung von Erstarrungsbeschleunigern lassen sich in beliebigen Mengen mischen, solange der Wassergehalt des so behandelten Microsilica nicht mehr als 25 Gewichtsprozent beträgt. Wenn grössere Mengen Wasser eingesetzt werden, entsteht eine wässrige Aufschlämmung von Microsilica, die nicht mehr die beschriebenen Vorteile aufweist. Es werden also vorteilhaft solche Mengen Microsilica und wässrige Lösung miteinander vermischt, wie sie normalerweise in der Betonmischung nebeneinander eingesetzt werden, wobei die nachstehenden Prozentangaben sich auf das Zementgewicht beziehen. 



  Für eine Erzielung der gewünschten Effekte werden vorteilhaft 3 bis 20, vorzugsweise 5-15% Microsilica und 3 bis 8, vorzugsweise 4-6% Erstarrungsbeschleuniger eingesetzt. 



   Bei der Vermischung von Microsilica mit der wässrigen Lösung von Erstarrungsbeschleunigern wird vorteilhaft zunächst Microsilica mit Pottasche trocken vorgemischt und diese Mischung mit einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumaluminat überzogen. 



  Microsilica bzw. Fällungskieselsäure bzw. ihre Mischungen mit Flugasche, usw. können aber auch mit einer Trockenmischung von Beschleunigungswirkstoffen (Soda, Pottasche und/oder andere Alkalihydroxide, Kalkhydrat und Natriumaluminat) vorgemischt und diese Pulvermischung mit Flüssigkeit behandelt werden. 



  Es resultiert ein pulverförmiges Betonzusatzmittel für Spritzbeton, das als Trockenbestandteile 50 bis 70 Teile Microsilica bzw. Fällungskieselsäure bzw. ihre Mischungen mit Flugasche, usw. neben 8 bis 12 Teile Soda, Pottasche und/oder andere Alkalihydroxide bzw. Kalkhydrat und 22 bis 38 Teile Natrium- oder Kaliumaluminat enthält. 



  In den folgenden Beispielen sind alle Angaben in Teilen als Gewichtsteile zu verstehen und werden Temperaturen in Celsiusgraden ausgedruckt. 


 BEISPIEL 1 
 



  57 Teile Microsilica werden mit 11,9 Teilen Soda, 9,9 Teilen Natriumaluminat und 2,6 Teilen Calciumhydroxid in einem Pulvermischer vorgemischt und mit 18,6 Teilen einer wässrigen Lösung von 0,5 Teil Hydroxyäthylcellulose in 99,5 Teilen Wasser überzogen. 


 BEISPIEL 2 
 



  55 Teile Microsilica werden mit 11,4 Teilen Soda 9,5 Teilen Natriumaluminat und 2,5 Teilen Calciumhydroxid in einem Pulvermischer vorgemischt und mit 21,6 Teilen Glycerin überzogen. 


 BEISPIEL 3 
 



  25 Teile Microsilica (Schüttgewicht 0,25 kg/dm<3>) werden in einem ein Fliessbett erzeugenden Mischer über feine Düsen mit 8,33 Teilen Wasser granuliert. Es resultiert ein Produkt mit Schüttgewicht 0,56 kg/dm<3>. 


 BEISPIEL 4 
 



  50 Teile Microsilica (Schüttgewicht 0,307 kg/dm<3>) werden in einem ein Fliessbett erzeugenden Mischer durch Besprühen mit 8 Teilen Wasser granuliert. Es resultiert ein Produkt mit Schüttgewicht 0,553 kg/dm<3>. 


 BEISPIEL 5 
 



  50 Teile Microsilica werden entsprechend Beispiel 3 bzw. 4 granuliert mit einer Mischung aus 8 Teilen Wasser und 
 
   a) 0,5 Teilen Hexylenglykol; 
   b) 0,5 Teilen Diethylenglykol; 
   c) 0,5 Teilen Glycerin. 
 


 BEISPIEL 6 
 



  50 Teile Microsilica werden entsprechend Beispiel 3 bzw. 4 granuliert mit 8 Teilen einer wässrigen Lösung von 0,5 Teilen Hydroxyethylcellulose und 99,5 Teilen Wasser. 


 BEISPIEL 7 
 



  50 Teile Microsilica werden gemischt mit 25 Teilen Soda, 5 Teilen Kalziumhydroxid und 20 Teilen Natriumaluminat. Diese Mischung wird mit 8 Teilen Wasser granuliert. 


 BEISPIEL 8 
 



  50 Teile Microsilica werden mit 8 Teilen Wasser granuliert und danach mit 25 Teilen Soda, 5 Teilen Kalziumhydroxid und 20 Teilen Natriumaluminat vermischt. 


 BEISPIEL 9 
 



  50 Teile Microsilica werden mit 6,5 Teilen Wasser granuliert und danach mit 12,5 Teilen Soda, 2,5 Teilen Kalziumhydroxid und 10,0 Teilen Natriumaluminat vermischt. 


 BEISPIEL 10 
 



  50 Teile Microsilica werden mit 6,5 Teilen Wasser und 0,5 Teilen Glycerin granuliert und danach mit 12,5 Teilen Soda, 2,5 Teilen Kalziumhydroxid und 10,0 Teilen Natriumaluminat vermischt. 


 BEISPIEL 11 
 



  50 Teile Microsilica werden mit 20 Teilen einer ca. 45%igen wässrigen Lösung von Na-Aluminat granuliert. 


 BEISPIEL 12 
 



  50 Teile Microsilica werden mit 20 Teilen einer ca. 45%igen wässrigen Lösung von K-Aluminat granuliert. 


 BEISPIEL 13 
 



  50 Teile Microsilica werden mit 15 Teilen einer wässrigen Lösung bestehend aus 45 Teilen K-Aluminat, 15 Teilen K-Carbonat und 40 Teilen Wasser granuliert. 


 ANWENDUNGSBEISPIELE 
 


 A. Trockenspritzverfahren 
 



  Es werden zwei Gemische miteinander verglichen, deren Zusammensetzung und Verarbeitung mit Wasser wie folgt aussieht: 
<tb><TABLE> Columns=3 
<tb>Head Col 01 AL=L: neu 
<tb>Head Col 03 AL=L: bisher 
<tb>Head Col 01 to 03 AL=L: Ausgangsgemische: Mix design für 1 m<3> Spritzbeton 
<tb> <SEP>400 kg <SEP>Zement <SEP>400 kg 
<tb> <SEP>20 kg <SEP>Prod. nach Bsp. 4 <SEP>- 
<tb> <SEP>1740 kg <SEP>Zuschlag <SEP>1740 kg 
<tb> <SEP>Zugabe an der Düse 
<tb> <SEP>200 kg <SEP>ca. Wasser <SEP>200 kg 
<tb> <SEP>- <SEP>Microsilica Slurry* <SEP>40 kg 
<tb> <SEP>24 kg <SEP>Meyco Gunit F 100
(Beschleuniger) <SEP>24 kg 
 * Dispersion von 50 Teilen Microsilica in 50 Teilen Wasser.
  
<tb></TABLE> 



  In beiden Fällen sind das Erstarrungs- und Erhärtungsverhalten des gespritzten Betons sowie der Rückprall gleich. Die Vorteile der neuen Mischung: 



  es gibt weniger Staubentwicklung; eine spezielle Zufuhrleitung für Microsilica-Slurry entfällt. 


 B. Nassspritzen 
 



  Zwei Gemische werden miteinander verglichen, die folgende Zusammensetzung haben: 
<tb><TABLE> Columns=3 
<tb>Head Col 01 AL=L: neu 
<tb>Head Col 03 AL=L: alt 
<tb> <SEP>400 kg <SEP>Zement <SEP>400 kg 
<tb> <SEP>20 kg <SEP>Produkt nach Bsp. 4 <SEP>- 
<tb> <SEP>- <SEP>Microsilica unbehandelt <SEP>20 kg 
<tb> <SEP>1740 kg <SEP>Zuschlag <SEP>1740 kg 
<tb> <SEP>220 kg <SEP>Wasser <SEP>240 kg 
<tb> <SEP>4 kg <SEP>Rheobuild 1000
(Superverflüssiger) <SEP>4 kg 
<tb></TABLE> 



  Der Unterschied ist, dass ein Produkt gemäss Beispiel 4 mechanisch dosierbar ist, während unbehandeltes Microsilica von Hand zugegeben werden muss. 


 C. Trockenspritzen mit einem Zusatzstoff, der Beschleuniger enthält 
 



   Identische Ausgangsgemische bestehen aus 



  400 kg Zement
 1740 kg Zuschlag 



  und werden einmal (neu) mit 40 kg Produkt nach Bsp. 8 und einmal (alt) mit 24 kg Barra Gunit LL (Beschleuniger) - in beiden Fällen ein pulverförmiges Zusatzmittel - mittels Förderband-Dosiergerätes vermischt. 



  Bei der Düse wird die neue Mischung nur mit 200 kg Wasser, die alte Mischung mit 200 kg Wasser und 40 kg Microsilica-Slurry benetzt. 



  In beiden Fällen sind die Frühfestigkeitsentwicklung, der Rückprall und die Festbetoneigenschaften des gespritzten Betons gleich. Die Vorteile der neuen Mischung sind, dass nur ein Zusatzmittel zugesetzt werden muss, dass die Schlauchleitung für den Slurry entfällt und dass keine Gefahr für Überdosierung des Beschleunigers besteht. 

Claims (11)

1. Verfahren zum Spritzen von Beton unter Verwendung von Microsilica, dadurch gekennzeichnet, dass Microsilica eingesetzt wird, welches mit 2 bis 25 Gewichtsprozent Flüssigkeit vorbehandelt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Lösung von Betonzusatzmitteln verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Glycerin oder eine wässrige Lösung von Glycerin, Triäthanolamin, Methylcellulose oder Hydroxyäthylcellulose verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trockenspritz-Verfahren benutzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbehandelte Microsilica dem Trockengemisch von Zement, Aggregat und Zusatzstoffen zugesetzt wird.

6.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Microsilica eingesetzt wird, welches mit einer wässrigen Lösung von Erstarrungsbeschleunigern vorbehandelt wurde.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf 100 Teile Zement 3 bis 20, vorzugsweise 5-15 Teile Microsilica und 3 bis 8, vorzugsweise 4-6 Teile Erstarrungsbeschleuniger eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Microsilica mit Pottasche trocken vorgemischt und diese Mischung mit einer wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumaluminat überzogen wird.

9. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, bestehend aus Microsilica und 2 bis 25 Gewichtsprozent Flüssigkeit aus der Gruppe Wasser, Glycerin und wässrige Lösungen von Betonzusatzmitteln, Glycerin, Triäthanolamin, Methylcellulose oder Hydroxyäthylcellulose.

10.

Mittel nach Anspruch 9, bestehend aus Microsilica und Wasser oder eine wässrige Lösung von Erstarrungsbeschleunigern.

11. Mittel nach Anspruch 10, bestehend aus 50-70 Teilen Microsilica, 8-12 Teilen Pottasche und 22-38 Teilen Natrium- oder Kaliumaluminat als Trockenbestandteile.