Aufsatz: Die Quellzemente für Spritzbetone im Tunnelbau – Fraunhofer IRB

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Die Quellzemente für Spritzbetone im Tunnelbau

Autor: Chartschenko, Igor Jakovlevich; Alekseev, Vyacheslav Aleksandrovich; Erofeev, Vladimir Trofimovich; Pantschenko, Alesandr Ivanovich
Quelle: Ibausil. 20. Internationale Baustofftagung, 12.-14. September 2018, Weimar, Bundesrepublik Deutschland. Tagungband 1
Seiten: 449-458
2018

Publikationslisten zum Thema:
Tunnelbau, Spritzbetonbauweise, Betoneigenschaft, Rissbeständigkeit, Einfluss, Betonzusammensetzung, Zementart, Quellzement, Chemische Zusammensetzung, Chemische Reaktion, Volumenvergrößerung, Sulfattreiben, Ettringitbildung, Wirkungsmechanismus, Auswirkung, Betoneigenschaft, Druckfestigkeit, Festigkeitseigenschaft, Porosität, Untersuchungsmethode, Versuchsdurchführung, Anwendungsmöglichkeit, Betontechnologie, tunnel construction, shotcrete construction, concrete property, resistance to cracking, influence, concrete composition, cement type, expanding cement, chemical composition, chemical reaction, volume enlargement, sulphate expansion, ettringite formation, mechanism of action, effect, concrete property, compressive strength, strength propertyteristic, porosity, investigation method, test procedure, potentiality,

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Spritzbeton
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Im Rahmen der Forschungsarbeit wird die Tragfähigkeit der Verbundfuge von unbewehrten Stahlfaserspritzbetonergänzungen experimentell sowie numerisch untersucht. Die Bewertung der Schubfestigkeit der unbewehrten Verbundfuge erfolgt durch kleinformatige Probekörper ohne Fugennormalspannung und mit Fugennormalspannung. Dabei wird der Einfluss der Oberflächenvorbehandlung, des Betonuntergrundes und des Fasergehaltes bei verschiedenen Rautiefen unter Verwendung von verschiedenen, praxisüblichen Spritzbetonmischungen untersucht. Des Weiteren werden die zwangsspannungsinduzierenden Schwindverformungen für unterschiedliche Spritzbetonmischungen ermittelt. Die statistische Auswertung der durchgeführten Kleinkörperversuche ohne Fugennormalspannung zeigt, dass bei der verwendeten Fasergeometrie mit den Bemessungsansätzen der Adhäsionstragfähigkeit nach (DIN EN 1992-1-1:2011-01) in Verbindung mit (DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04) für Bauteile, die nachträglich mit Spritzbeton bzw. unbewehrten Stahlfaserspritzbeton ergänzt werden, unter sorgfältiger Nachbehandlung ein ausreichendes Sicherheitsniveau für Fugen der Rauheitskategorie rau, verzahnt und spritzrau erreicht wird.

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Mit dem Einsatz alkalifreier Erstarrungsbeschleuniger für Spritzbeton im konstruktiven Ingenieurbau (z. B. bei Hangsicherungen, Im Tunnelbau, u.ä.) konnten mehrere bisher aufgetretene Probleme gelöst werden. Insbesondere haben diese Erstarrungsbeschleuniger gegenüber den klassischen Produkten Vorteile hinsichtlich reduzierter Auslaugbarkeit und der Früh- und Endfestigkeit. Alkalifreie Erstarrungsbeschleuniger werden meist auf Basis von Aluminiumhydroxid und Sulfat hergestellt. Der Wirkungsmechanismus dieser Erstarrungsbeschleuniger basiert auf einer erhöhten Ettringitbildung im frischen Spritzbeton. Bei einer üblichen Dosierung von ca. 4,0 bis 8,0 M.-Prozent bezogen auf den Zementgehalt wird damit zusätzlich Sulfat in den Beton eingetragen, wobei dieser Anteil auch in etwa in der Größenordnung des nach DIN EN 197-1 max. zul. Sulfatgehaltes liegt. Das Potential für eine schädigende Ettringit- und/oder Thaumasitbildung wird folglich seitens Sulfat in etwa verdoppelt. Inwieweit dieses Potential im Spritzbeton tatsächlich zu Schäden führt, wurde bisher noch nicht näher untersucht. Ziel des Forschungsvorhabens war es zu untersuchen, inwieweit der durch den Einsatz alkalifreier Erstarrungsbeschleuniger verursachte Anstieg des Sulfatgehaltes die Dauerhaftigkeit von Spritzbeton beeinträchtigt. Dabei stand das Schädigungspotential infolge des erhöhten Sulfatgehaltes im Festbeton unter Berücksichtigung des spezifischen Spritzbetongefüges im Mittelpunkt der Untersuchungen. Bei diesem Forschungsprojekt wurden im Spritzstand der Ruhr-Universität Bochum unter praxisnahen Bedingungen 8 Spritzbetone unter Variation von Zement, alkalifreiem Erstarrungsbeschleuniger sowie Dosiermenge hergestellt. Aus den gespritzten Platten wurden jeweils mehrere Bohrkerne entnommen, die über einen Zeitraum von einem Jahr in 0,22 prozentige Sulfatlösung (Na tief 2 SO tief 4), Wasser bzw. an der Luft bei 8 Grad C gelagert wurden. Über diesen Zeitraum wurden die. Druckfestigkeit, Längenänderung und Ultraschalllaufzeit sowie auf der mikroskopischen

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