National Transport Library Research Database

BeFo 538 - Bindemedlens och acceleratorns inverkan på sprutbetongs hållfasthetstillväxt under tidig ålder (BeFo 538 - The influence of binders and accelerators on early-age strength growth of shotcrete)

Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2024-10-24 -- 2026-06-30 Registration number:
  • Trafikverket 2024/77798
Subject(s): Abstract: Vid användning av sprutbetong som bergförstärkning är det viktigt att denna utvecklar en tidig hållfasthet för att undvika skador på grund av rörelse i berget, krymprörelser i betongen och vibrationer från bergsprängning. Accelerator tillsätts för att momentant göra sprutbetongen stel och denna bidrar också till att det i den färska betongen snabbt bildas en materialstruktur av kalciumsilikathydrat eller ettringit. Den verkliga hållfasthet som utvecklas med tiden kommer att bero på cement-hydratisering inuti denna struktur som har skapats av acceleratorn. Sprutbetongens sammantagna förmåga att agera effektiv bergförstärkning redan från tidig ålder beror på hur dess hållfasthetsegenskaper utvecklas relativt varandra. För sprutbetong är dock den viktigaste materialegenskapen förmågan att bilda en stark bindning med berget. Vidhäftningshållfastheten är relativt svår att tillförlitligt mätas vid tidig sprutbetongålder. Vid KTH Betongbyggnad har därför en metod användbar för provning av vidhäftningshållfasthet redan ett par timmar efter sprutning utvecklats. Den bygger på att betong sprutas på en platta som är åtkomlig även från baksidan, varifrån en provcylinder dras tills vidhäftningsbrott sker. Metoden kan inte användas för provtagning direkt på en bergyta men väl på en platta sprutad under realistiska tunnelförhållanden. Metoden ger ett mycket korrekt hållfasthetsvärde eftersom ingen kärnborrning stör provet och eftersom det inte heller bildas någon membranverkan vid dragningen. En provserie med sprutade provkroppar ska genomföras, där betongmixens sammansättning, mängden accelerator och sprutavståndet varieras. Hållfasthetsutvecklingen ska observeras under de tre första dygnen och kompletteras med provning av sparade provkroppar då sprutbetongen har närmat sig hårt tillstånd. Den ökade kunskapen om sprutbetongens hållfasthetstillväxt kommer att kortsiktigt ge en säkrare tunnelbyggnadsprocess, med tids- och kostnadsbesparingar samt ökad säkerhet under byggtiden. Långsiktigt fås en sprutbetong med högre kvalitet vilket leder till mindre behov av driftsavbrott och reparationer, en längre teknisk livslängd och i stort ett mer uthålligt byggande och förvaltande av tunnlar.Abstract: When using shotcrete as rock reinforcement, it is important that it develops an early strength to avoid damage due to movement in the rock, shrinkage movements in the concrete and vibrations from rock blasting. Accelerator is added to make the shotcrete stiff momentarily and this contributes to the rapid formation of a material structure of calcium silicate hydrate or ettringite in the fresh concrete. The actual strength developed over time will depend on cement hydration within this structure created by the accelerator. Bond strength is relatively difficult to reliably measure at early shotcrete age. At KTH Concrete Structures, a method useful for testing bond strength already a couple of hours after spraying has therefore been developed. It is based on concrete being sprayed onto a slab that is also accessible from the back, from where a test cylinder is pulled until bond failure occurs. The method cannot be used for testing directly on a rock surface but well on a slab sprayed under realistic tunnel conditions. The method gives a very accurate strength value because no core drilling disturbs the sample and because there is also no membrane effect during the pulling of the cylinder. A test series with sprayed test specimens will be carried out, where the composition of the concrete mix, the amount of accelerator and the spraying distance are varied. The strength development will be observed during the first three days, supplemented with testing of saved specimens when the shotcrete has reached a hardened state. The increased knowledge of shotcrete's strength growth will in the short term provide a safer tunnel construction process, with time and cost savings as well as increased safety during the construction period.
Item type: