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8/12/2019 einfluesse.pdf

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Entwicklung von NassspritzbetonTunnel 6/2006 29

dahingehend aufbereitet, dass

eine sichere, einigermaen voraussagbare Festigkeitsent- wicklung in den ersten24 Stunden bei Einhaltung ge- wisser Grenzwerte zu erwar- ten sein sollte.

An den konstruktivenund materialtechnologischenLaboratorien der Fakultt frBauingenieurwissenschaften derUniversitt Innsbruck/A wur-den diesbezglich Versuchean Nassspritzbeton durchge- fhrt. Es sollen eine Aussagehinsichtlich Einussfaktorenauf die Frhfestigkeitsentwicklung von Nassspritzbeton ab-geleitet werden und Bereiche fr eine sichere Manifestierungder Festigkeitsentwicklung fest-gelegt werden.

Aussagekrftige Ergebnissekonnten in Bezug auf dieFestigkeitsentwicklung bis zu24 Stunden in Abhngigkeit von folgenden Parametern ge- wonnen werden:

! Beschleunigerdosierung undGesamtwassergehalt! Spritzbetontemperatur bei Verarbeitung

! Auentemperatur/Aushr- tungstemperatur des Spritz-betons! Beschleunigertemperatur! Klebrigkeit des Nassmisch-gutes! Optimierungsgrad und Pa-ckungsdichte des Bindemittels! Betonalter bei Verarbei- tung.

Die Frhfestigkeitsentwick-lungen des jungen Spritz-betons wurden in den Labo-ratorien der Fakultt fr Bau-ingenieurwissenschaften derUniversitt Innsbruck unternachgestellten Bedingungenaufgezeichnet.

Ausgehend von diesen Aufzeichnungen und Unter-suchungen, konnten die Zu-sammenhnge der einzelnen

Faktoren und deren Auswir-kungen auf Festigkeitsent- wicklung und Betonqualittermittelt werden (Tabelle 1).

Beschleuniger-dosierungen und

Gesamtwassergehalt(W/B-Wert)Die Regelung der BE-Zu-

gabe bietet die Mglichkeiteiner kurzfristigsten Beein- ussung der Frhfestigkeits-entwicklung.

Eine Erhhung der Frh- festigkeiten durch zuneh-mende BE-Dosierung hat, biszu einem bestimmten Grad,immer eine leicht sinkendeEndfestigkeit zur Folge. Die

folgenden Abbildungen zeigendie Frhfestigkeitsentwicklun-gen der Spritzbetone mit unter-schiedlichen BE-Dosierungen.

Laboratories of the University ofInnsbruck/A. The intention wasto arrive at factors of in uenceaffecting the early strength de-velopment of wet mix shotcreteand guidelines determined forsafely plotting the early strengthdevelopment.

Meaningful results were ar-rived at with respect to thestrength development for up to24 h in conjunction with the fol-lowing parameters:! accelerator dosage and totalwater content! shotcrete temperature dur-

ing processing! temperature of accelerator! stickiness of the wet mixproduct

! degree of optimisation andpacking density of the bindingagent! age of concrete when proc-essed.

The early strength develop-ment of the young shot-crete were recorded in thelaboratories of the Faculty forConstruction Engineering atthe University of Innsbruck un-der simulated conditions.

Based on these recordingsand examinations the inter-relationships of the individu-

al factors and their effects onthe strength development andconcrete quality could be ascer-tained (Table 1).

1 Festigkeitsentwicklung in Abhngigkeit von BE-Dosierung (3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen)

1 Strength development related to the setting accelerator dosage (3 h and 12 h values were not measured)

BE-Dosierung/Setting accelerator dosage [%] 5.57.7

Beschleunigertemperatur/Accelerator temperature [C] 20

Wasser/Water [kg] 200

Zement/Cement [kg/m 3] 400

AHWZ/Prepared hydraulically effective additives [kg/m 3] 20

W/B [] 0.48

Lufttemperatur/Air temperature [C] 21

Lufttemperatur (Einbauort) [C] 21Air temperature (Placement point)

Temperatur Spritzbeton/Shotcrete temperature [C] 25


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30 Development of wet mix Shotcrete Tunnel 6/2006

Die Angabe der BE-Zugabe er-

folgt in Prozent vom anrechen-baren Bindemittelgehalt.Eine Steigerung der BE

Dosierung um 25 % von5,5 % auf 7,0 % bei gleichemGesamtwassergehalt bewirkteine deutliche Anhebung derFrhfestigkeit nach 2 min.Eine Steigerung von bis zu90 % ist zu beobachten. EineErhhung der BE-Dosierungbei gleichen Randbedingungenbewirkt aber auch eine 25 %igeSenkung der Festigkeit nach24 Stunden (Bild 1).

Die Steuerung des Was-sergehalts hat einen gravie-renden Einuss auf die Festig-keitsentwicklung des Spritz-betons. Je geringer der Was-sergehalt bzw. der W/B-Wertgehalten wird, desto besserentwickelt sich die Frhfes-

tigkeit des Spritzbetons.Mit einer eingestellten BE-Dosierung von 6,5 % undeinem Referenzwassergehalt

von 200 l/m3 liegt die Frhfes- tigkeitsentwicklung in deroberen Hlfte des J2-Bereichs,nach 24 h im J3-Bereich. Wirddie Gesamtwassermenge um10 l/m3 erhht, dies entsprichteiner Zunahme um 5 %, sinktdie Frhfestigkeit ab 2 min

teilweise um bis zu 25 %,bei einer ebenfalls 25 %igenReduktion der 24-Stunden-Festigkeiten (Bild 2).

Spritzbetontemperatur Eine kurzfristige, einfache

und wirtschaftliche Beeinus-sung der Frhfestigkeitsent-

wicklung kann die Regulierungder Nassmischguttemperaturdarstellen. Kontrolle und Ein-haltung geforderter Grenz-

werte sind wichtig, um zuniedrige Temperaturen desNassmischgutes zu vermei-den. Besondere Aufmerksam-

keit muss auf die Spritzbe- tonherstellung im Herbst undWinter gerichtet werden. Je

wrmer das Nassmischgut

ist, desto hher kann sich dieFrhfestigkeit, vor allem in denersten 30 min, entwickeln. Bei tiefen Temperaturen werdendie chemischen Reaktionengebremst und verhindern ei-nen raschen Festigkeitsanstiegin der frhen Phase.

Bei einer Nassmischgut- temperatur im Bereich von25 C ist bei einem Referenz-gesamtwassergehalt von 200 l/m3 bei einer BE-Dosierung von6,5 % eine Frhfestigkeitsent-

wicklung im J3-, bzw. J3-na-hen J2-Bereich erreichbar.Bei einer Reduktion der

Nassmischguttemperatur auf

2 Festigkeitsentwicklung in Abhngigkeit vom Gesamtwassergehalt bei gleicher BE-Dosierung(3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen)

2 Strength development depending on the total water content given the same setting accelerator dosage(3 h and 12 h values were not measured)

BE-Dosierung/Setting accelerator dosage [%] 6.5





W/B [] 0.480.50




Accelerator dosagesand total watercontent (W/B value)

The adding of setting accel-erator enables the early strengthdevelopment to be brie y in u-enced.

An increase of the ear-ly strengths by adding greaterdosages of setting acceleratorup to a certain degree, alwaysresults in a slightly reduced nalstrength. The following exam-

ples display the early strengthdevelopments of the shotcretewith different setting accelera-tor dosages. The amount of set-

ting accelerator added is pro-vided as a percentage of theacceptable binding agent con-tent.

An increase in the accelera-tor dosage by 25 % from 5.5 %to 7.00 % given the same to-tal water content brings abouta considerable increase in theearly strength after 2 min. An in-crease of up to 90 % can be ob-served. However, an increase inthe setting accelerator dosagegiven the same general condi-

tions also results in a 25 % dropin strength after 24 h (Fig .1).Controlling the water con-

tent exerts a signi cant in u-


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19 C (25 %) ist eine um ca.25 % reduzierte Frhfestig-keitsentwicklung bis zu einerStunde zu beobachten, wobeidie 24-h-Festigkeiten von einerauf 19 C reduzierten Nass-mischguttemperatur weitge-hend unberhrt bleiben. Wirddie Nassmischguttemperaturauf 15 C reduziert (40 %),ist eine ca. 35 %ige Reduk- tion der Frhfestigkeitsentwick-lung zu beobachten, die bis zu24 h bestehen bleibt. Eine zu

tiefe Nassmischguttempera- tur schlgt sich also auch aufdie 24-h-Festigkeiten nieder(Bild 3).

Auentemperatur/ Aushrtungs-temperatur des Spritz-betons

In Tunnelbaustellen wirddie Temperatur am Einbauortdes Spritzbetons bzw. die Er-hrtungstemperatur des Spritz-betons durch unterschiedlicheFaktoren beeinusst. Durchdie Wrmeabgabe der ma-schinellen Ausrstung in ge-schlossenen Tunnelbaustellen

sinkt diese Temperatur seltenauf tiefere Bereiche ab. Sind jedoch Sicherungsarbeiten anexponierter Stelle bzw. im

3 Beein ussung der Frhfestigkeit durch die Mischguttemperatur bei gleicher BE-Dosierung(3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen

3 In uencing the early strength by the mix product temperature given the same setting accelerator dosage(3 h and 12 h values were not measured)






W/B [] 0.48




ence on the shotcretes strengthdevelopment. The lower thewater content or the W/B val-ue is kept, the better the shot-cretes early strength develops.Given a setting accelerator dos-age of 6.5 % and a reference wa-ter content of 200 l/m the ear-ly strength development in theupper half of the J2 area is locat-ed in the J3 area after 24 h. If thetotal water content is increasedby 10 l/min , corresponding to a5 % increase, the early strength

drops as from 2 min in part upto 25 %, given a 25 % reduc-tion in the 24 h strengths as well(Fig. 2).

Shotcrete Temperature

Regulating the wet mix tem-perature can represent a short-term, straightforward and eco-nomic in uence of the earlystrength development. It is es-sential to check and adhere tothe required limit values in or-der to avoid low temperaturesof the wet mix product. Specialattention must be paid to pro-ducing shotcrete in autumnand winter. The warmer the wetmix product is, the higher theearly strength develops, espe-cially in the course of the ini-tial 30 min. In the event of lowtemperatures, the chemical re-actions are held up and preventa speedy rise in strength in theearly phase.

Given a wet mix producttemperature of around 25 Cearly strength development inthe J3 or at least in the J2 areaclose to J3 is attainable with areference total water content of200 l/m given a setting acceler-ator dosage of 6.5 %.

If the wet mix product tem-perature is reduced to 19 C(25 %) an early strength de-velopment reduced by rough-ly 25 % can be observed forup to an hour with the 24 hstrengths for a wet mix prod-uct temperature reduced to19 C largely remaining unaf-fected. If the wet mix producttemperature is reduced to 15 C(40 %), an approx. 35 % reduc-tion in the early strength de-velopment can be observed,which lasts for up to 24 h. Inother words, if the wet mix tem-perature is too low it also exertsan affect on the 24 h strengths(Fig. 3).

External Temperature/HardeningTemperature of theShotcrete

On tunnelling sites the tem-perature at the spot where theshotcrete is placed and the shot-


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Freien zu realisieren, kanndie Umgebungstemperatur,speziell im Herbst und in denWintermonaten deutlich abfal-len.

Bei einer Reduktion der Aushrtungstemperatur um60 % (8 C) bezogen auf 21 CUmgebungstemperatur hal-bieren sich die Frhfestig-keitswerte bis zu einer Stun-de. Nach 24 h kann der unter8 C ausgehrtete Spritzbe-

ton die Werte des Referenz-spritzbetons beinahe wieder

erreichen.Eine Erhhung der Aus-hrtungstemperatur auf 30 Cbewirkt eine konstante Stei-

gerung der Frhfestigkeitsent- wicklung bis 24 [h] (Bild 4).

Beschleuniger-temperatur

Eine Regulierung der BE-Temperatur kann deutlichenEinuss auf die Frhfestig-keitsentwicklung zeigen. Zuniedrige Temperaturen desBeschleunigers sind tunlichstzu vermeiden. Besondere Aufmerksamkeit muss wiede-rum auf die Spritzbetonher-

stellung im Herbst und Wintergerichtet werden. Je wr-mer die BE-Temperatur ist,desto hher kann sich die

4 Beein ussung der Frhfestigkeit durch die Auentemperatur/Aushrtungstemperatur des Spritzbetons beigleicher BE-Dosierung (3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen)

4 In uencing the early strength by the external temperature of the shotcrete given the same setting acceleratordosage (3 h and 12 h values were not measured)






W/B [] 0.48




crete hardening temperatureare in uenced by various fac-tors. Owing to the heat releasedby the mechanical equipmentin closed tunnelling sites thistemperature seldom drops to aparticularly low level. However,If supporting work has to be car-ried out at some exposed pointor in the open the surroundingtemperature can drop consider-ably especially during autumnand the winter months.

Given a reduction in thehardening temperature of

60 % (8 C) related to 21 C sur-rounding temperature the ear-ly strength values are halved upto an hour. After 24 h the shot-

crete that has hardened at 8 C

can practically retain the valuesof the reference shotcrete.If the hardening tempera-

ture is increased to 30 C, thereis a constant increase in the ear-ly strength development for upto 24 h (Fig. 4).

AcceleratorTemperature

Regulation of the setting ac-celerator temperature can exerta substantial in uence on theearly strength development.Excessively low accelerator tem-peratures should be avoided atall costs. As a consequence, par-ticular attention must be paid tothe production of shotcrete inautumn and winter. The warm-er the accelerator temperatureis, the higher the early strengthcan develop especially in thecourse of the initial 30 min. Onthe other hand, at low tempera-tures, chemical reactions are re-tarded and hamper the settingaccelerator working reliably inthe early phase.

In the case of an over-pro-portional reduction in the set-ting accelerator temperature to5 C (75 %) a halving of the earlystrength development duringthe initial 15 min can in somecases be observed. This reduc-tion is gradually compensatedfor as from one hour onwardsso that the 24 h value approxi-mates the reference values giv-en reduced accelerator temper-ature.

An excessively low settingaccelerator temperature thusevidently in uences the earlystrength development, aboveall, up to 15 min. This signi -cant in uence is surprising al-though the products availableon the market here probablydiffer from one another. An ex-cessively high setting accelera-

tor temperature can lead to theaccelerator crystallising, whichdoes not particularly affect theagents effectiveness (Fig. 5).


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Frhfestigkeit, vor allem in

den ersten 30 Minuten, entwi-ckeln. Bei tiefen Temperaturen werden wiederum die che-mischen Reaktionen gebremstund beeintrchtigen eine zu- verlssige Wirkungsweise desErstarrungsbeschleunigers inder frhen Phase.

Bei einer berproportio-nalen Reduktion der BE-Temperatur auf 5 C (75 %)ist teilweise eine Halbierungder Frhfestigkeitsentwick-lung in den ersten 15 min zubeobachten. Diese Reduktion wird ab einer Stunde suk-zessive ausgeglichen, sodasssich die 24-h-Werte bei redu-zierter BE-Temperatur denReferenzwerten nhern.

Eine bermig tiefe BE-Temperatur schlgt sich alsoziemlich deutlich auf dieFrhfestigkeitsentwicklung, vorallem bis 15 min, nieder. Die-ser doch merkliche Einussberrascht, wobei sich hieram Markt erhltliche Produkteunterscheiden drften. Eine zuhohe BE-Temperatur kann zur Auskristallisation des Erstar-rungsbeschleunigers fhren, was aber die Wirkungsweisedes Mittels nicht merklich be-einusst (Bild 5).

Klebrigkeit desMischgutes

Neben all den betontech-nologischen Vorteilen, die mo-derne Fliemittel mit sichbringen, sind in der PraxisProbleme bezglich der Ver-arbeitbarkeit bekannt, wel-che sich auch im Bereich desSpritzbetons bemerkbar ma-chen knnen. Sowohl die ein- wandfreie Pumpbarkeit derBetone als auch eine konstante Festigkeitsentwicklung vonNassspritzbeton kann beim

Einsatz solcher Zusatzmittel, trotz Erreichens eines groen Ausbreitmaes, oft nicht ge- whrleistet werden.

Unter Bercksichtigungdurchgefhrter Untersuchun-gen ist festzustellen, dass die Verarbeitbarkeit und die teilweise negativen Einsse aufdie Frhfestigkeitsentwicklungaber nicht nur vom Fliemittelund von seiner Polymerstruk- tur allein abhngen, son-dern dass vielmehr auchdie Kombination aus Flie-mittel, Bindemittel, Gesteins-krnungen und dem dazuge-hrenden Wasseranspruch ei-nen groen Einuss auf die

rheologischen Eigenschaftendes Nassspritzgutes und infol-gedessen auf die Klebrigkeithat [2].

5 Beein ussung der Frhfestigkeit durch die BE-Temperatur bei gleicher BE-Dosierung(3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen)

5 In uencing the early strength by the setting accelerator temperature given the same setting accelerator dosage(3 h and 12 h values were not measured)






W/B [] 0.48




Stickiness of theMix Product

Apart from all the concretetechnological advantages,which modern plasticisers bringwith them, problems relatingto processability are known inpractice, which can also exertan in uence where shotcrete isconcerned as well.

Both the perfect pumpabili-ty of the concrete as well as con-stant early strength develop-ment of the wet mix shotcrete

often cannot be assured whensuch additives are applied inspite of a large slump ow be-ing attained.

Taking investigations thathave been undertaken into ac-count, it can be determinedthat the processability and thein part, negative in uences onthe early strength developmentdo not solely depend on theplasticiser and its polymer struc-ture. Far rather the combinationof plasticiser, binding agent,rock granulations and the re-lated water requirement exertsa major in uence on the rheo-logical properties of the wet mixproduct and as a consequence,

on the stickiness [2]. The reason for a varyingly

high stickiness of the wet mix


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Der Grund fr eine wech-

selnd hohe Klebrigkeit desNassmischgutes und die da-raus resultierende Problema-

tik einer streuenden Festig-keitsentwicklung liegt in ei-ner quantitativ unkonstantenEinmischung des Erstarrungs-beschleunigers an der Dse.

Die Auswirkungen daraussind! unterschiedliche Festigkeits-entwicklungen (Bereiche mitber- und Unterdosierungen)und! geringere Endfestigkeiten(Reduktion der Endfestigkeitdurch berdosierungen).

ber diesen Einuss wurdeausfhrlich in Tunnel 1/2006[2] berichtet; er wird demnachhier nur noch vollstndigkeits-halber angefhrt.

Optimierung undPackungsdichte desBindemittels

Der Unterschied in dernachfolgend beschriebenenSpritzbetonserie besteht inder Maximierung der Pa-ckungsdichte des verwen-deten Bindemittels. DieseModikation wird durchBeigabe eines Zusatzstoffes inidealer Korngrenverteilungerreicht, wobei der Gesamt-bindemittelgehalt und das

Ausgangsbindemittel bezo-gen auf die Referenzmischunggleich bleiben.

Durch verschiedene Unter-suchungen ist bekannt, dassauer der spezischenOberche die Korngren-

verteilung der Zementbe-standteile die Eigenschaftender Zemente und somit derMrtel und Betone mageb-lich beeinusst. Im folgendenFall werden Erkenntnisse berdie positive Wirkung einerModikation der Bindemittel-

kornverteilung in Kombinationmit den Feinteilen aus derGesteinskrnung bis zu einemGrtkorn von 192 m auf die

Frhfestigkeitsentwicklung vonNassspritzbeton dokumentiert[3].

Grundlage hierfr lieferteine auf mathematisch-em-pirischer Grundlage basie-rende Bindemitteloptimie-rung, welche an der Universi- tt Innsbruck entwickelt wur-de.

Diese Optimierung ba-siert auf einer mglichst ge-ringen Abweichung der Sum-menfunktion der verbessertenBindemittelkombination aus

Zement und Zusatzstoff imBereich bis 192 m, bezogenauf eine optimale Summen- funktion in Anlehnung an eine

6 Beein ussung der Frhfestigkeit durch Optimierung der Packungsdichte der Bindemittelkombination beigleicher BE-Dosierung (3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen)

6 In uencing the early strength by optimisation of the packing density of the binding agent combination giventhe same setting accelerator dosage (3 h and 12 h values were not measured)






W/B [] 0.48




product and the resultant prob-lems associated with uctuat-ing strength development canbe attributed to a quantitativelynon-constant mixing of the ac-celerator at the nozzle.

The effects of this are:! different strength develop-ments (zones with over and un-der dosages) and! lower nal strengths (reduc-tion of the nal strength as a re-sult of over dosages).

This in uence was dealt withat length in Tunnel 1/2006 [2]and as a consequence will bemore or less neglected here.

Optimisation andPacking Density of theBinding Agent

The difference in the shot-crete series described in the fol-lowing relates to the maximi-sation of the applied bindingagents packing density. Thismodi cation is brought aboutby adding an additive with ide-al grain-size distribution, in thecase of which the entire bind-ing agent content and the initialbinding agent relating to the

reference mix stay the same.Various investigations haverevealed that apart from thespeci c surface area the grain-


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modizierte Idealsummen- funktion [3].

Die Qualitt der Optimie-rung wird durch einen einge- fhrten Parameter Summedist2 (x,y) beschrieben, der die Abweichung der Bindemittel-summenfunktionen von Ist undSoll (= Optimal) vergleicht. Jekleiner dieser Wert wird, destophysikalisch optimierter istdie Bindemittelkombination.

Eine derartige Optimierungkann direkt auf einen redu-zierten Wasseranspruch (und

dadurch eine erhhte Frh- festigkeitsentwicklung, sieheBeschleunigerdosierungen undGesamtwassergehalt) bei gleich

bleibendem Ausbreitma um-gelegt werden.

Im vorliegenden Fall wird je-doch der Gesamtwassergehaltkonstant gehalten und esstellt sich dadurch eine Er-hhung des Ausbreitmaesinfolge einer Senkung desWasseranspruches der Binde-mittelkombination ein. Das Ausbreitma wird durch eineReduktion des ParametersSumme dist2 (x,y) bei gleicherFM-Dosierung von 52 cm auf59 cm erhht.

Eine leichte Erhhung derFrhfestigkeitsentwicklungkann dadurch einerseits einerbesseren Einmischung des Er-

7 Beein ussung der Frhfestigkeit durch das Spritzbetonalter bei gleicher BE-Dosierung(3-h- und 12-h-Werte wurden nicht gemessen)

7 In uencing the early strength by the shotcrete age given the same setting accelerator dosage(3 h and 12 h values were not measured)

BE-Dosierung/Setting accelerator dosage [%] 5.56.5





W/B [] 0.48




size distribution of the cementcomponents substantially in-

uences the properties of thecements and in turn, mortarsand concretes. In the followingcase, recognitions pertaining tothe positive effect of a modi -cation of the binding agentgrain distribution combinedwith the ne particles from therock granulation up to a max-imum grain of 192 m on theearly strength developmentof wet mix shotcrete are docu-mented [3].

The basis for this is suppliedby an empirical-mathematicalprinciple relating to the optimi-sation of a binding agent, which

was developed at the University

of Innsbruck. This optimisation is found-ed on an as low as possible de-viation of the sum function ofthe improved binding agentcombination consisting of ce-ment and additive in the rangeup to 192 m related to an op-timal sum function in conjunc-tion with a modi ed ideal sumfunction [3].

The optimisation quality isdescribed by an introduced pa-rameter sum dist2 (x, y), whichcompares the binding agentsum functions of actual and re-quired (= optimal). The smallerthe value is the more the bind-ing agent combination is phys-ically optimised.

Such optimisation can betransposed directly to a re-duced water requirement (andconsequently an increased ear-ly strength development, pleasesee accelerator dosages and to-tal water content) given an un-altered slump ow.

In the existing case, however,the total water content is keptconstant and as a consequencean increase in the slump ow re-sults from a reduction of the wa-ter requirement for the bindingagent combination. The slump

ow is increased from 52 to59 cm through a reduction ofthe parameter sum dist2 (x, y)given the same plasticiser dos-age.

A slight increase in the ear-ly strength development can,on the one hand, be attained byensuring that the accelerator ismixed better by means of an in-creased slump ow and on theother, can be attributed to com-pacting the texture by maximis-ing the packing density of bind-ing agent and ne particles ofthe grading curve.

Texture compaction thatthus ensues probably would

lead to a slight increase in thestrength development up to24 h. In addition, latent hydrau-lic potentials of cement com-


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starrungsbeschleunigers durch

eine Ausbreitmaerhhung,andererseits einer Verdichtungdes Gefges durch Maximie-rung der Packungsdichte vonBindemittel und Feinteilen derSieblinie zugerechnet wer-den.

Eine sich dadurch einstel-lende Gefgeverdichtung drf-

te zu einer leichten Erhhungder Festigkeitsentwicklung biszu 24 h fhren. Ferner drftenlatent hydraulische Potenziale

von Zementbestandteilen undZusatzstoff durch eine physi-kalische Optimierung besserausgereizt werden (Bild 6).

Betonalter Eine rechtzeitige Aufbrin-

gung des Spritzbetons ge- whrleistete einen kontinuier-lichen Arbeitsablauf auf derBaustelle. UnvorhersehbareEreignisse und Erschwernisseknnen oft betrchtliche

Auswirkungen auf die zeitliche Abfolge des Tunnelvortriebshaben und beeinussen da-durch die Spritzbetonqualitt.

Wird zu lange mit dem Auftrag des Spritzbetons ge- wartet, beginnt infolge derchemischen Reaktionen ein

verfrhtes Ansteifen und Ab-binden des Nassmischgutes.Die Folgen sind Verminde-rungen der Frhfestigkeiten,

Verluste der Konsistenz unddaraus resultierende Ver-schlechterungen des Spritzbe-

toneinbaues.Mglichkeiten zur Regu-

lierung von langen Zwischen-lagerungszeiten bieten Erstar-rungsverzgerer, welche aufden eingesetzten Beschleuni-ger abgestimmt werden ms-sen (Bild 7).

Zusammenfassung

Im Zuge der Realisierung von Spritzbetonarbeiten wirddeutlich dargelegt, dass Spritz-beton ein sehr vielseitiger,

aber auch sensibler Werkstoff

ist. Zum einen kann durchEinsatz von Hilfsmitteln (Be- tonzusatzstoffe, Betonzusatz-mittel, Fasern) und unterschied-liche Variation der Betonaus-gangsstoffe das BaumaterialSpritzbeton ideal an bestehen-de und sich schnell wechseln-de Bedingungen angepasst werden. Um aussagekrftigeBereiche denieren zu kn-nen, muss stets auf die Wech-selwirkungen der einzelnenEinussfaktoren geachtet wer-den. Der Ausdruck kein Vor-ohne Nachteil ist bei der Her-stellung von Spritzbeton alsoein grundstzlicher Leitgedanke.

Bei Nichteinhaltung vonGrenzwerten der Zusammen-setzung bzw. der uerenEinsse, ber einen Grenz-nutzwert hinaus, werden positive Auswirkungen umgekehrt.Wichtigste Ansatzpunkte inder Anpassung von Spritzbe- ton an die geforderten tech-nischen und wirtschaftlichenEigenschaften sind also das Verweilen der Mischgutzu-sammensetzung und der ue-ren Einsse in verhltnism-ig engen Bereichen, sodasseine konstante Frhfestig-keitsentwicklung erzielbar ist.

Das Hauptmerkmal bei derBeschleunigerdosierung liegtin der Steigerung der Frh- festigkeit, um auf negativeEinsse aus Gebirge und/ oder aus der Mischungszu-sammensetzung zu reagieren.

Spritzbeton hat ein gewis-ses Ma an Beschleunigerpo- tenzial. Das heit, das Erstar-rungsverhalten kann nur biszu einem bestimmten Grad be-einusst werden. Wird ber-dosiert, kann sich die positiveWirkung auf die Frhfestigkeit wieder umkehren. Eine Er-hhung der Frhfestigkeitendurch zunehmende BE-Do-

sierung hat, bis zu einem be-stimmten Grad, immer eineleicht sinkende Endfestigkeitzur Folge.

ponents and aggregate can be

better arrived at by means ofphysical optimisation (Fig. 6).

Age of ConcretePlacing the shotcrete in time

assures a continuous workingcycle on the construction site.Unforeseen events and diffi cul-ties can often have far-reach-ing effects on the chronologicalprogression of the tunnel exca-vation and thus in uence theshotcrete quality.

If there is a delay in placingthe shotcrete, the wet mix prod-uct starts to harden and bindsprematurely on account of thechemical reactions. The out-come is decreases in the earlystrengths, losses of consisten-cy and resultant worsening inplacing the shotcrete.

Possibilities to regulatelengthy intermediate storagetimes are provided by retard-ers, which have to be geared tothe accelerator that is applied(Fig. 7).

SummaryWithin the scope of the com-

pletion of shotcreting opera-tions it is clearly revealed thatshotcrete is an extremely versa-tile but at the same time sensi-tive material. On the one hand,by the application of ancillaryagents (concrete additives, con-crete admixtures, bres) andby varying the initial substanc-es contained in the concrete indifferent ways, the constructionmaterial shotcrete can be ide-ally adapted to cope with ex-isting as well as rapidly chang-ing conditions. In order to be ina position to de ne meaningfulsectors, the interactions of theindividual factors of in uencemust be observed. In otherwords, the term no advantage

without disadvantage thus rep-resents a fundamental guidingprinciple for the production ofshotcrete.

Positive effects are reversed

if the limit values and the com-position as well as the externalin uences, over and above alimit value, are not adhered to. Two of the most important ap-proaches in adapting shotcreteto meet the required technicaland economic characteristicsare thus con ning the mix prod-uct composition retention peri-od and the external in uenceswithin relatively narrow limitsso that a constant early strengthdevelopment can be arrived at.

The main feature as far asthe accelerator dosage is con-cerned relates to increasing theearly strength in order to reactto negative in uences from theground and/or from the com-position of the mix.

Shotcrete possesses a certainamount of accelerator potential.In other words the setting be-haviour can only be in uencedto a certain extent. If an exces-sive dosage is administered,the positive effect on the earlystrength can be reversed. Anyincrease in the early strengthsthrough increasing the acceler-ator dosage always results upto a certain degree in a slightlyreduced nal strength.

An increase in the settingaccelerator dosage within thenormal dosing range, around25 %, given the same total wa-ter content causes a substantialincrease in the early strength af-ter 2 min; however, it results inan approx. 25 % reduction ofthe strength after 24 h given thesame general conditions.

The in uence of the total wa-ter content can be transferreddirectly to the early strengthdevelopment. In principle, theprocessability and pumpabili-ty are improved as the amountof water added is increased.At the same time though, thestrength development deterio-

rates. If the total water contentis increased by 10 l/m , corre-sponding to an increase of 5 %,the early strength drops as from


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Eine Steigerung der BE-

Dosierung um 25 % im nor-malen Dosierbereich, bei glei-chem Gesamtwassergehalt, bewirkt eine deutliche Anhe-bung der Frhfestigkeit nach2 min, bewirkt aber eine ca.25 %ige Senkung der Festig-keit nach 24 h bei gleichenRandbedingungen.

Der Einuss des Gesamt- wassergehaltes kann direktauf die Frhfestigkeitsent- wicklung bertragen werden.Prinzipiell werden mit zu-nehmender Wasserbeigabe Verarbeitbarkeit und Pump-barkeit verbessert. Gleichzeitigstellen sich aber Einbuen inder Festigkeitsentwicklung dar.Wird die Gesamtwassermengeum 10 l/m3 erhht, das ent-

spricht einer Zunahme um

5 %, sinkt die Frhfestigkeitab 2 Minuten teilweise um biszu 25 %, bei einer ebenfalls25 %igen Reduktion der 24-h-Festigkeiten.

Die Vergleiche mit unter-schiedlicher Mischguttempe-ratur zeigten die positive Auswirkung einer steigendenMischguttemperatur auf dieFrhfestigkeitsentwicklung. Ei-ne Anwrmung von Zuschl-gen und/oder Anmachwasserspeziell im Herbst und Winterbietet eine schnelle und gns- tige Mglichkeit, Einuss aufdie Spritzbetonqualitt zu neh-men.

Bei einer Nassmischgut- temperatur im Bereich von25 C ist bei einem Referenz-

2 min in some cases by up to

25 %, with the 24 h strength be-ing reduced by 25 % as well.Comparisons with different

mix product temperature re-vealed the positive effect of anincreasing mix product temper-ature on the early strength de-velopment. Heating up aggre-gates and/or the mixing waterparticularly in autumn and win-ter affords a speedy and favour-able possibility to exert an in u-ence on the shotcrete quality.

Given a wet mix producttemperature of around 25 Can early strength developmentin the J3 range or J2 close to J3range can be attained given areference total water content of200 l/m and a setting accelera-tor dosage of 6.5 %.

If the wet mix product tem-

perature is reduced to 19 C(25 %) an early strength devel-opment reduced by around25 % can be observed for upto an hour, whereas the 24 hstrength of a wet mix producttemperature reduced to 19 Clargely remains unaffected. Ifthe wet mix product tempera-ture is reduced to 15 C (40 %)an approx, 35 % reduction inthe early strength developmentcan be observed, which lasts forup to 24 h. In other words, if thewet mix product temperature istoo low, it has an effect on the24 h strengths.

If the hardening tempera-ture is reduced by 60 % (8 C)related to a 21 degree refer-ence surrounding temperature


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