Deutsches tunnel-Forum 2012

Tunnel 5/2012
• die alkalifreien Erstarrungsbeschleuniger,
• synthetische Fließmittel der
letzten Generation, sowie
beim Verarbeiten und in der
Ausführung
• die Verwendung vorwiegend
von Nassspritzbeton/-mörtel
statt Trockenspritzbeton/
-mörtel
Nassspritzbeton ist das wichtigste
Sicherungsmittel des modernen
Tunnelbaus. Durch die
Entwicklung alkalifreier Erstarrungsbeschleuniger
konnte die
Qualität des erhärteten Spritzbetons
deutlich gesteigert werden;
dies zeigt sich im Wesentlichen
in einer höheren Druckfestigkeit
und einer geringeren Porosität,
die wiederum das Auslaugen von
Calciumcarbonat und damit die
Versinterungsneigung von Drainagen
verringert. Gleichzeitig
werden die Arbeitsbedingungen
an der Einbaustelle durch eine
verringerte gesundheitliche Belastung
verbessert.
Neue Entwicklungen beschäftigen
sich mit Polymermodifizierungen
für Spritzbeton
im Tunnelbau. Vermehrt werden
die Anforderungen aus der
Tunnelentwässerung [4,5], die
nachhaltig die Spritzbetonzusammensetzung
beeinflussen
und verstärkt zur Wahl anderer
Ausgangsstoffe führen.
Stand der Entwicklung
in der Anwendung
Die Möglichkeit der Prüfung
und Steuerung des Erhärtungs-
und Ansteifungsverhaltens
sowie der Frühfestigkeiten
von Spritzbetonen sind
für die Neue Österreichische
Tunnelbauweise (NÖT) maßgebende
Verfahrensmerkmale
(im Labor und auf der Baustelle),
mit möglichst vor Baubeginn
bekannten Kennwerte;
Fachtagungen Conferences
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sie war eine entscheidende
Innovation zur Verbesserung
und Optimierung des Einsatzes
von Spritzbeton im Tunnelbau.
Inzwischen wurden entsprechende
Regelwerke für Spritzbeton
geschaffen [6 bis 9] und
Lösungen für den Brandschutz
[10,11] entwickelt. Günstige geologische
und hydrologische
Verhältnisse erlauben eine „einschalige
Tunnelbauweise“, das
heißt ohne zweite Betoninnenschale.
Solche Bedingungen
sind zum Beispiel im Londoner
Ton gegeben und haben zu innovativen
Bauweisen geführt.
Eine interessante Ergänzung für
diese Bauweise können auch
spritzbare Abdichtungen sein.
Für einschaligen Tunnelausbau
ist die Wasserundurchlässigkeit
des Betons wichtig. Durch Zugabe
von langen Stahlfasern
und Polymerzusatz lassen sich
auch Mikrorisse wesentlich verringern.
In vielen Ländern ist Spritzbeton
in der Regel ein faserbewehrter
Spritzbeton [12,13]. Neue
Kunststofffaserarten, Kombinationen
von Stahlfasern und Kunststofffasern
oder auch mit textilen
Bewehrungen, abgestimmt auf
die Rezepturen, ergeben Spritzbetone
und –mörtel mit erstaunlichen
Eigenschaften.
Im Tunnelbau können bei
druckhaftem Gebirge Verformungen
auftreten, die kein üblicher
Spritzbeton aufnehmen
kann – auch kein kunststoffmodifizierter;
dann werden meist
Schlitze mit Verformungselementen
ausgeführt. Jetzt wird
ein komprimierbarer Spritzbeton
(COMGUN) erprobt, wobei
Erfahrungen mit dem komprimierbaren
Ringspaltmörtel
(COMPEX) für den TBM-Vortrieb
genutzt wurden, und dazu ein
entsprechendes Prüfverfahren
entwickelt wurde.
The current Development
of Shotcrete
Major innovations with regard
to the basic materials used for
shotcrete in recent years were
• non-alkaline accelerators
and
• synthetic plasticisers of the
latest generation as well as
• the application of wet sprayed
concrete/mortar instead of
dry sprayed concrete/mortar
during processing and execution.
Wet sprayed concrete represents
the most important supporting
material in modern tunnelling.
Thanks to the development
of non-alkaline accelerators it
was possible to substantially
increase the quality of the set
shotcrete. This is by and large
reflected in higher compressive
strength and lower porosity,
which reduce the leaching out
of calcium carbonate and thus
the proclivity of scale deposits in
drainage systems. At the same
time the working conditions at
the installation point have been
improved through a reduced
health risk. New developments
are concerned with polymer
modifications for shotcrete in
tunnelling. Demands stemming
from tunnel drainage [4, 5] are
more in evidence, which in the
long term influence the composition
of shotcrete and lead
increasingly to other basic materials
being selected.
State of Development
in Application
There is the possibility of testing
and controlling the setting and
stiffening behaviour and the
early strengths of shotcretes
for determining process characteristics
for the New Austrian
Tunnelling Method (NATM)
(in the lab and on site) with
parameters already known prior
to the start of construction.
This represented a decisive
innovation for improving and
optimising the application of
shotcrete in tunnelling. In the
interim, corresponding codes
of practice have been drawn
up for shotcrete [6-9] as well
as solutions for fire protection
[10, 11]. Favourable geological
and hydrological conditions allow
a “monocoque tunnelling
method” i.e. without a second
concrete inner shell. Such conditions
exist in London Clay for
instance and have led to innovative
construction methods.
Sprayable seals can also be an
interesting follow-up to this method
of construction.
The water tightness of the
concrete is important for singleshell
tunnel support. By adding
long steel fibres and a polymer
additive micro-cracks can be
substantially reduced.
In many countries shotcrete
generally takes the form of a fibre-reinforced
shotcrete [12, 13].
New types of plastic fibres, steel
fibre and plastic fibre combinations
or provided with textile
reinforcements geared to the
recipes, result in shotcretes and
mortars with outstanding properties.
Reichard, ÖSTU-STETTIN Hoch- und Tiefbau GmbH
Prüfung von Spritzbeton im Labor
Testing shotcrete in the lab