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Stärke als Rückprallminderer im Spritzbeton
Dr. Dietmar GRÜLL, Südzucker/ZAFES
28.03.2007
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 2
Stärke und Stärkederivatisierung
O
CH2OH
OH
OH
O O
O
CH2OH
OH
O
OH
O
CH2OH
OH
OH
O
O
CH2OH
OH
OH
OO
O
CH2
OH
OH
O
O
CH2OH
OH
OH
O
6
5
4
3 2
1 Amylose
Amylo-pektin
OH
HOO
HOHO
OH
OH
HOO
OO
O
R1R2
R3
O
AlkylO
Cl
ClO
O
O CH3
O
Na+
Veretherung
Veresterung
Vernetzung
Kombination
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 3
Spritzbeton Bauaktivitäten:
Langjährige Erfahrung im Trockenmörtelbereich (Fliesenkleber und Putze) Produkte: propoxylierte, carboxymethylierte und/oder vernetzte Stärkeether – kaltwasserlöslich –
geringe Einsatzmengen Stärkeether als Co-Verdicker der Celluloseether, Rheologiegeber zur Erhöhung der Fließgrenze
und als Pumphilfsmittel
Spritzbeton: Gemisch aus Bindemittel, Zuschlag und Zusatzmitteln Tunnel, Baugrubensicherung, Sanierung 2 Verfahren – Trockenspritzbeton und Nassspritzbeton ähnliche Problematik: Staubbelastung und Rückprall hohe Klebkraft und gutes Zusammenhalten erforderlich Rückprall va. von Grobkorn arbeitshygienische, ökonomische und ökologische Aspekte – Recycling oder Entsorgung des
Rückpralls
Trockenspritzbeton: pneumatische Förderung des Spritzguts zur Düse – Wasserzugabe
Nassspritzbeton: Fließbeton aus Betonwerk – Fließmittel, Pumphilfsmittel, Stabilisator – an der Düse Beschleunigerzugabe
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 4
Zusatzmittel für Spritzbeton
Anforderungen an den Rückprallminderer: rasche Hydratation geringe Änderung des W/B-Wertes (entscheidend für die Festigkeit) keine Abbindeverzögerung Festigkeitserhalt Rheologieverbesserung (Erhöhung der Fliessgrenze)
Stärkeether als Zusatzmittel: Produkte für Fliesenkleber mit hohem Wasseranspruch – erhöhter W/B-Wert hoher Wassergehalt führt zu einer Verringerung der Festigkeit Nebenprodukte aus der Herstellung – Verzögerung, Festigkeitsminderung
Spezielle Modifizierungen der Stärke – sehr hohe Derivatisierungsgrade und neue Reagenzien - Rohstoffbasis
Resultat: hohe Klebkraft, nur geringfügige Änderung des WB-Werts und geringe Festigkeitsminderung – nur geringste Einsatzmengen notwendig – stabilisierend
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 5
Trockenspritzversuche
Spritzversuche mit der Fa. Schretter&Cie am Spritzbetonversuchsstand
Dosierung von 0,1-0,2% (auf das Bindemittel)
15% Bindemittelgehalt im Spritzgut - 150-300g Stärkederivat pro Tonne Spritzgut
Spritzleistung 6900kg/h
Rückprallmengenermittlung durch Auswaage
Festigkeitsklasse J2
Spritzmaschine: Meyco GM 57, 10 l Rotor, 1. Stufe; 40 m DM 50 mm Schlauch, Laborspritzanlage
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 6
Durchführung der Spritzversuche
Befüllen des Vorratsilos, Förderanlage Spritzplatten Spritzkisten
halbfertige Spritzplatte
Spritzversuch
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 7
Spritzmaschine im Einsatz
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 8
Rückprallmessungen (Konzentrationsabhängigkeit)
25
30
35
40
45
50
55
Nullbeton SZ A (0,1%) SZ A (0,2%) SZ B (0,1%) SZ B (0,2%)
Rü
ck
pra
ll [%
]
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 9
Rückprallmessungen
25
35
45
55
Nullbe ton SZ A(0,2%) SZ B (0,2%) SZ C (0,2%) SZ D (0,2%)
Rü
ck
pra
ll [
%]
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 10
Festigkeitsmessungen
Frühfestigkeit Penetrationsmethode – 1 N/mm2 innerhalb der ersten 5 Minuten
Bolzensetzverfahren:
Eindringtiefe und Ausziehkraft von eingeschossenen Nägeln
nach 3, 6 und 9h, Geltungsbereich 1-16 N/mm2
Druckfestigkeit Messung an Bohrkernen nach 1, 7 und 28 Tagen
Lagerung unter Wasser oder im Klimaschrank
Festigkeitsklasse J2 – geforderte Festigkeiten
(Spritzbetonrichtlinie) 1 N/mm2 nach 3h
2 N/mm2 nach 9h
5 N/mm2 nach 24h
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 11
Festigkeitsmessungen
Frühfestigkeitsmessung mit dem Penetrometer
Spritzkisten (Bolzensetzverfahren)
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 12
Festigkeitsentwicklung - Konzentrationsabhängigkeit
0
10
20
30
40
50
Nullbeton SZ A (0,1%) SZ A (0,2%) SZ B (0,1%) SZ B (0,2%)
Dru
ckfe
stig
keit
[M
Pa]
3h
9h
7d
28d
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 13
Festigkeitsentwicklung
0
10
20
30
40
50
Nullbeton SZ A (0,2%) SZ B (0,2%) SZ C (0,2%) SZ D (0,2%)
Dru
ck
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MP
a]
3h
9h
7d
28d
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 14
Nassspritzbeton (NSB)
17,5
20
22,5
25
Nullmörtel SZ A SZ B SZ C
AB
M [
cm
]
Im Trockenspritzbeton ist die Verdickerwirkung nicht so wichtig – kein Pumpen notwendig
Spezielle Anforderungen im NSB:
NSB ist Fließbeton – Fließmitteleinsatz - keine zusätzliche Verdickung durch Zusatzmittel (ABM) – Wechselwirkung zwischen einzelnen Zusatzmitteln – bis zu 2h Garantie der Konsistenz bis zur Applikation
Interessantes Entwicklungsprodukt SZ B – gute Wirkung im Trockenspritzverfahren
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 15
Zusammenfassung
Das Projektziel „Die Entwicklung von Stärkeethern als Rückprallminderer im Spritzbeton“ konnte erreicht werden. Es gibt einige viel versprechende Produkte, die auch am Markt umgesetzt werden sollen, nachdem es von dort eine sehr positive Resonanz gibt.
Das Projekt war auf die Trockenspritzbetonanwendung fokussiert. Es gibt aber auch ein erfolgversprechendes Produkt für die Nassspritzbetonanwendung.
UND …..
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 16
Trockenspritzbeton Praxiserfahrung
Erfolgreiche Versuche am Spritzbetonversuchsstand – Baustellenversuch beim Wiener U-Bahn-Bau (Linie U2)
Bestätigung der Ergebnisse – Rückprallreduktionen um 10-20%-Punkte
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 17
Es ist schwieriger, eine vorgefaßte Meinung zu zertrümmern als ein Atom.
Albert Einstein (40)14.03.1879 - 18.04.1955deutscher Physiker und Nobelpreisträger
Dr. GRÜLL, Südzucker, ZAFES Seite 18
VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT