Spritzbeton
Spritzbeton ist ein Beton, der in einer geschlossenen Rohr-/Schlauchleitung zur Einbaustelle gefördert, dort aus einer Spritzdüse pneumatisch aufgetragen und durch die Aufprallenergie verdichtet wird.
Herstellung und Verwendung von Spritzbeton ist in Deutschland mit der DIN 18551 geregelt. Es handelt sich aber keineswegs um besonderen Beton, sondern um Beton nach der DIN 1045-2, der lediglich in einem besonderen Verfahren hergestellt und eingebaut wird. Obwohl in Deutschland seit 1920 bekannt und verwendet (meist unter dem Namen Torkretbeton), hat die Anwendung dieses Verfahrens in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Zur Anwendung kommt Spritzbeton heute vor allem bei der Ausbesserung/Verstärkung von Betonbauteilen, sowie zur Felskonsolidierung und zum temporären Ausbau im Tunnelbau.
Beim Spritzvorgang prallt ein Teil des Spritzguts, der sogenannte Rückprall ab, wodurch sich eine nicht unerhebliche Veränderung der Ausgangsmischung ergibt. Diese Veränderung muß beim Entwurf der für bestimmte Betoneigenschaften erforderlichen Betonzusammensetzung berücksichtigt werden. Wegen der von der normalen Betonherstellung stark abweichenden Besonderheiten dieses Verfahrens, ist die Anwendung von Spritzbeton für technisch anspruchsvolle Arbeiten heute weitgehend die Domäne spezialisierter Firmen, die über erfahrenes Personal, entsprechendes Know-how und den notwendigen Maschinenpark verfügen.
Anders als bei konventionellen Betonierverfahren, bei denen der Frischbeton zunächst fertig angemischt, dann mittels Fördergeräten in eine Schalung eingebracht und dann erst verdichtet wird, erfolgen beim Spritzbeton mehrere dieser Arbeitsgänge gleichzeitig. Eine nur teilweise hergestellte Ausgangsmischung wird durch Schläuche geblasen, beim Durchfliegen der am Ende des Schlauches befindlichen Düse mit den restlichen Frischbetonkomponenten vermischt, und gleichzeitig eingebaut und verdichtet. Dabei kommen zwei unterschiedliche Mischverfahren zur Anwendung.
Trockenspritzverfahren
Beim Trockenspritzverfahren werden Zement und Zuschlagstoffe trocken zusammengemischt und in einem Druckluftstrom freischwimmend durch eine Rohr-/Schlauchleitung zu einer Mischdüse befördert. Im Düsenbereich wird dem Trockengemisch Wasser zudosiert, um die Mischung mit dem nötigen Anmachwasser zu versehen, und anschließend in einem ununterbrochenen Strahl aufgetragen.
Nasspritzverfahren
Beim Nassspritzverfahren werden Zement, Zuschlagstoffe und Wasser zusammengemischt, und mittels einer Mörtel- oder Betonpumpe zu einer Spritzdüse befördert, von wo aus die Mischung mittels der in der Düse zugegebenen Druckluft zerstäubt und aufgetragen wird.
Die am Ende der Schlauchleitung angebrachte Düse stellt eine Verengung dar, durch welche die hindurchströmende Mischung beschleunigt und damit die Verdichtungsenergie erhöht wird. Sie besteht aus einer Röhre mit einer Mischeinheit, in der weitere Bestandteile des Spritzbetons wie Schnellerhärter zudosiert werden können.
Torkretverfahren (Betonspritzverfahren)
Im Jahre 1908 meldete der Amerikaner Carl E. Akeley die Erfindung eines “Apparates zum Mischen und Auftragen von plastischen Materialien” zum Patent an. Bei diesem “Zement Gun” genannten Gerät, wurde ein trockenes Beton/Zementmörtelgemisch durch einen Förderschlauch zur Einbaustelle geblasen. Mittels eines am Boden der Füllkammer befindlichen Taschenrades erfolgte die gleichmäßige Einspeisung des Materials in den Förderschlauch, das dann beim Durchfliegen einer am Ende des Schlauchs befindlichen Spritzdüse mittels einem dort eingebautem Wasserring gleichmäßig befeuchtet wurde. Zwei übereinander angeordnete Druckkammern, die abwechselnd mit Druckluft be- und entlüftet wurden, gestatteten die kontinuierliche Füllung der Kammern mit Mischgut.
Im Jahre 1919 meldete der Deutschamerikaner Carl Weber, der als Ingenieur in Amerika mit diesem Gerät Erfahrung gemacht hatte, in Deutschland ein eigenes Patent für eine Trockenspritzmaschine an. Er gründete eine Firma zum Bau und zum Vertrieb der Maschinen, die Deutsche Torkret Baugesellschaft. In der Folge bürgerte sich für diese Maschinen die Bezeichnung Torkret-Maschinen, und für das Verfahren der Begriff Torkretverfahren, bzw. torkretieren allgemein ein Die später in TORKRET GMBH umbenannte Firma, mit Sitz in Berlin und ab 1956 in Essen, war viele Jahre führend bei der Anwendung der Maschinen. Vor allem bei der Instandsetzung der im Laufe des Krieges schwer geschädigten Bestands an Betonbauwerken gewann das Torkretverfahren eine grosse Bedeutung.
Ab Mitte der 50er Jahre wurde gespritzter Beton für den Bau von Tunnel und Kavernen eingesetzt. Die damals entwickelte Neue Österreichische Tunnelbauweise, bei der unmittelbar nach dem Ausbruch eine (evt. auch bewehrte) Betonschale zur Unterstützung und Konsolidierung auf die freigelegten Tunnelflächen gespritzt wurde, setzte sich allgemein durch.
Die zunehmende Anwendung von gespritzten Beton für Ingenieurbauwerke jeder Art, erforderte die Normung diese Verfahrens. Mit der im Jahre 1990 veröffentlichten ersten Fassung der DIN 18551, Spritzbeton wurde für das Verfahren statt der bisher gebräuchlichen Bezeichnung Torkretverfahren, der Begriff Spritzbeton allgemein eingeführt.
Betonzusammensetzung Spritzbeton
Maßgebend für die Zusammensetzung des Ausgangsbetones d.h. für den Mischungsentwurf, sind die für Förderung und Spritzen des Betons erforderlichen Verarbeitbarkeit und die geforderte Druckfestigkeit des aufgespritzen Betons. Die Verarbeitung bestimmt den Wasseranspruch, die Druckfestigkeit und den W/Z Wert.
Bei dem Trockenspritzverfahren hängt die zuzugebende Wassermenge im Großen und Ganzen von der Verarbeitbarkeit ab, der Spritzenführer hat die Möglichkeit die Menge den Bedürfenissen und seiner Erfahrung anzupassen.
Beim Nassspritzverfahren wird der Ausgangsbeton in plastischer Konsistenz, Ausbreitmaß 35 bis 41 cm hergestellt. Der Wasseranspruch ist von der Kornform und Kornzusammensetzung des Zuschlages abhängig. Er kann durch Verflüssiger vermindert werden.
Der Zusammensetzung des Mischungsentwurfes muss stets auf die geforderten Werte geachtet werden, um diese einzuhalten müssen alle Zugabefaktoren und deren negative bzw. positiven Auswirkungen berücksichtigt werden. Bei der Verwendung von Beschleuniger können Festigkeitsminderungen von 20 bis 50 % auftreten. Die jeweilligen Werte müssen durch eine Prüfung ermittelt werden. Das bedeutet, das dem Mischungsentwurf für einen Spritzbeton der allg. Festigkeitsklasse C 25/ 30 einen Beton der Festigkeitsklasse C 35/45 bis C 45/55 zugrunde gelegt werden muss.
Weblinks
Literatur
Günther Ruffert: Spritzbeton. Beton-Verlag 1971. ISBN 3764002824