@article{SteindlGalanBaldermannetal., author = {Steindl, Florian Roman and Galan, Isabel and Baldermann, Andre and Sakoparnig, Marlene and Briendl, Lukas G. and Juhart, Joachim and Thumann, Maria and Dietzel, Martin and R{\"o}ck, Rudolf and Kusterle, Wolfgang and Mittermayr, Florian}, title = {Sulfate durability and leaching behaviour of dry- and wet-mix shotcrete mixes}, series = {Cement and Concrete Research}, volume = {137}, journal = {Cement and Concrete Research}, number = {November}, publisher = {Elsevier}, doi = {10.1016/j.cemconres.2020.106180}, pages = {1 -- 19}, abstract = {Shotcrete is a material frequently used in underground constructions such as tunnels, where Ca leaching and sulfate attack are important durability issues. In this study, two test methods were employed to investigate the sulfate resistance and leaching behaviour of dry- and wet-mix shotcretes in sulfate solutions on a time-resolved basis. Tests on powdered samples showed the dissolution of AFm, portlandite and C-A-S-H, subsequently followed by the precipitation of calcite and ettringite. The extent of sulfate expansion of drill cores corresponded to the chemical response of the powder materials, particularly on the reactivity of Ca- and Al-containing hydrated cement phases. The use of high-purity metakaolin (7-10 wt\%) in the shotcrete binder significantly decreased the sulfate durability, while high amounts of other SCMs such as blast-furnace slag and silica fume (> 20 wt\%) had a positive effect on the durability of shotcrete.}, language = {en} } @article{GalanBriendlThumannetal., author = {Galan, Isabel and Briendl, Lukas G. and Thumann, Maria and Steindl, Florian and Roeck, Rudolf and Kusterle, Wolfgang and Mittermayr, Florian}, title = {Filler Effect in Shotcrete}, series = {Materials}, volume = {12}, journal = {Materials}, number = {19}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/ma12193221}, pages = {1 -- 24}, abstract = {The effects of fine limestone powder on the early hydration of cementitious systems accelerated by means of alkali-free aluminum sulfate based products, commonly used for shotcrete applications, were investigated in the course of laboratory and real scale tests. In binary (CEM I + limestone) and ternary (CEM I + limestone + slag) systems the addition of fine limestone led to an enhancement of the hydration degree and strength development at early times (<24 h). The formation of ettringite, aluminate hydrates, and C-S-H is affected by the joint action of the setting accelerator and the fine limestone. Accelerator and limestone, in combination with the cement, can be optimized to enhance ettringite and silicate reaction, in some cases coupled with aluminate reaction inhibition, to produce mixes suitable for sprayed concrete applications. Such optimization can help to reduce the cement content in the mixes without compromising the early strength development of the shotcrete.}, language = {en} } @inproceedings{SakoparnigGalanBaldermanetal., author = {Sakoparnig, Marlene and Galan, Isabel and Balderman, Andre and Steindl, Florian and Dietzel, Martin and Thumann, Maria and Saxer, Andreas and Kusterle, Wolfgang and Mittermayr, Florian}, title = {Experimental Ca leaching of shotcrete \& secondary precipitation}, series = {ICCC 2019: 15th International Congress on the Chemistry of Cement, ICCC 2019, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik}, booktitle = {ICCC 2019: 15th International Congress on the Chemistry of Cement, ICCC 2019, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik}, pages = {3488 -- 3495}, language = {en} } @inproceedings{BriendlGalanSteindletal., author = {Briendl, Lukas G. and Galan, Isabel and Steindl, Florian and R{\"o}ck, Rudolf and Thumann, Maria and Juhart, Joachim and Baldermann, Andre and Mittermayr, Florian and Kusterle, Wolfgang}, title = {Hydration processes of accelerated cementitious systems governing early strength development}, series = {ICCC 2019: 15th International Congress on Chemistry of Cement, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik}, booktitle = {ICCC 2019: 15th International Congress on Chemistry of Cement, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik}, pages = {714 -- 724}, language = {en} } @inproceedings{JuhartBriendlRoecketal., author = {Juhart, Joachim and Briendl, Lukas G. and R{\"o}ck, Rudolf and Galan, Isabel and Thumann, Maria and Mittermayr, Florian and Kusterle, Wolfgang}, title = {Performance optimization of shotcrete by combined fillers}, series = {ICCC 2019: 15th International Congress on the Chemistry of Cement, ICCC 2019, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik}, booktitle = {ICCC 2019: 15th International Congress on the Chemistry of Cement, ICCC 2019, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik}, pages = {1387 -- 3872}, language = {en} } @inproceedings{SakoparnigBaldermannThumannetal., author = {Sakoparnig, Marlene and Baldermann, Andre and Thumann, Maria and Mittermayr, Florian and Kusterle, Wolfgang}, title = {Bestimmung der experimentellen Calcium-Auslaugung an Spritzbetonbohrkernen: Methodenvergleich und Update}, series = {Spritzbeton-Tagung 2018, Alpbach, {\"O}sterreich 11.-12.01.2018}, booktitle = {Spritzbeton-Tagung 2018, Alpbach, {\"O}sterreich 11.-12.01.2018}, abstract = {Im Rahmen des FFG-Forschungsprojektes „Entwicklung neuer dauerhafter und nachhaltiger Spritzbetone (Advanced and sustainable sprayed concrete; ASSpC)" werden Methoden zur Pr{\"u}fung der Calcium-Auslaugung von Spritzbeton eingesetzt bzw. weiterentwickelt. Bestimmt wurde daf{\"u}r das Reduzierte Versinterungspotential nach Regelwerken der {\"O}sterreichischen Bautechnik Vereinigung und das Auslaugverhalten von Spritzbeton bei leichtem S{\"a}ureangriff (Salpeters{\"a}ure und Kohlens{\"a}ure), um dauerhaftigkeitsrelevante Parameter im Bereich der Wechselwirkungen von Spritzbeton mit leicht sauren (Kohlens{\"a}ure- und Nitrathaltigen) Oberfl{\"a}chen-, Grund- und Sickerw{\"a}ssern zu untersuchen und potentielle Sch{\"a}digungsmechanismen zu identifizieren und zu quantifizieren. Die Vor- und Nachteile der verwendeten Pr{\"u}fmethoden zum l{\"o}senden Angriff werden in Bezug auf die Dauerhaftigkeit von Spritzbeton diskutiert.}, language = {de} } @inproceedings{KusterleThumannMittermayr, author = {Kusterle, Wolfgang and Thumann, Maria and Mittermayr, Florian}, title = {ASSpC - Ein Forschungsprogramm f{\"u}r den Spritzbeton von morgen}, series = {Tagungs-CD der Spritzbeton-Tagung 2018, 11.-12. Januar 2018, Alpbach, Tirol, CD-ROM}, booktitle = {Tagungs-CD der Spritzbeton-Tagung 2018, 11.-12. Januar 2018, Alpbach, Tirol, CD-ROM}, abstract = {Spritzbeton wird im Tunnelbau als tempor{\"a}re und permanente St{\"u}tz- und Ausbaumaßnahme eingesetzt. Mit der Einf{\"u}hrung der alkalifreien Spritzbeton-Technologie wurde um 2004 ein großer Qualit{\"a}tssprung erzielt. Trotzdem besteht noch Optimierungsbedarf. Alle Bauwerke sollten heute nachhaltig und dauerhaft erstellt werden. Spritzbeton sollte daher aus m{\"o}glichst umweltneutralen Stoffen hergestellt werden und auch in aggressiver Umgebung dauerhaft, ohne ung{\"u}nstige Auswirkungen auf das Gesamtbauwerk, seine Aufgaben erf{\"u}llen. Das kann nur mit optimierten Rezepturen unter Einsatz ausgew{\"a}hlter Ausgangsstoffe realisiert werden. Das von der FFG in {\"O}sterreich gef{\"o}rderte Forschungsprogramm „Entwicklung neuer dauerhafter und nachhaltiger Spritzbetone" (Advanced and Sustainable Sprayed Concrete) setzt genau hier an.}, language = {de} } @inproceedings{MittermayrThumannBaldermannetal., author = {Mittermayr, Florian and Thumann, Maria and Baldermann, Andre and Lindlar, Benedikt and Stenger, Christian and Huber, Helmut and Bauer, Eric and Scheutz, Rudolf and Kusterle, Wolfgang}, title = {Instandsetzung Bosruck-Eisenbahntunnel:Entwicklung von Spritzbeton mit erh{\"o}htem Widerstand gegen Thaumasit-Sulfatangriff}, series = {Spritzbeton-Tagung 2018. Alpbach, Tirol, 11. und 12. Januar 2018. Tagungsbeitr{\"a}ge. CD-ROM}, booktitle = {Spritzbeton-Tagung 2018. Alpbach, Tirol, 11. und 12. Januar 2018. Tagungsbeitr{\"a}ge. CD-ROM}, address = {Oberperfuss}, abstract = {Im Bosruck-Eisenbahntunnel kam es in Folge v on intensivem Sulfatangriff durch Thaumasitbildungen zu erheblichen Betonsch{\"a}den. Bisher sieht das Regelwerk ({\"O}NORM B 4710-1 und {\"O}VBB-RL Spritzbeton) bei Sulfatangriff den Einsatz von C 3A-freien Bindemitteln vor - dies gilt auch f{\"u}r Spritzbeton. Untersuchungen haben gezeigt, dass C 3A-freier Zement keinen wesentlich verbesserten Widerstand gegen den Thaumasit-Sulfatangriff aufweist. Im Zuge der Tunnelinstandsetzung war es das vorrangige Ziel, Spritzbeton mit erh{\"o}htem Widerstand gegen Thaumasit-Sulfatangriff und ausreichender Fr{\"u}hfestigkeit zu entwickeln. In diesem Beitrag werden neu entwickelte Mischungsans{\"a}tze und deren Umsetzung im Labormaßstab vorgestellt. Die mechanischen Kennwerte dieser Rezeptur (z.B. Fr{\"u}hfestigkeitsentwicklung) sowie die Ergebnisse der Dauerhaftigkeitsuntersuchungen zeigen, dass eine Rezeptur mit optimiertem Bindemittelgehalt die hohen Anforderungen im Tunnel erf{\"u}llen kann. Die Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung im Zuge der Instandsetzungsarbeiten des Bosruck-Eisenbahntunnels im Jahre 2016 waren positiv.}, language = {de} } @inproceedings{GalanGarciaStauffacherMittermayretal., author = {Galan Garcia, Isabel and Stauffacher, Anina and Mittermayr, Florian and Thumann, Maria and Kusterle, Wolfgang and Juilland, Patrick and Stenger, Christian and Lindlar, Benedikt}, title = {Estudio de las reacciones de hidrataci{\´o}n temprana en el hormig{\´o}n proyectado}, series = {HAC2018 - V Congreso Iberoamericano de Hormig{\´o}n Autocompactable y Hormigones Especiales ; Valencia 05.03.2018 - 06.03.2018}, booktitle = {HAC2018 - V Congreso Iberoamericano de Hormig{\´o}n Autocompactable y Hormigones Especiales ; Valencia 05.03.2018 - 06.03.2018}, publisher = {Universitat Polit{\`e}cnica Val{\`e}ncia}, isbn = {9788490485910}, doi = {10.4995/hac2018.2018.6907}, abstract = {El hormig{\´o}n proyectado es un tipo de hormig{\´o}n especial utilizado como soporte de rocas durante la construcci{\´o}n de t{\´u}neles y excavaci{\´o}n de minas, entre otras aplicaciones. Las principales caracter{\´i}sticas de este tipo de hormig{\´o}n son el fraguado r{\´a}pido y el desarrollo de una muy alta resistencia mec{\´a}nica a edades tempranas, lo cual permite que el hormig{\´o}n se fije a la base sin necesidad de un soporte extra, endureci{\´e}ndose en pocos minutos. Las reacciones de hidrataci{\´o}n que ocurren en las primeras horas en el hormig{\´o}n proyectado determinan el desarrollo de las propiedades mec{\´a}nicas y su estudio es de crucial importancia para entender y optimizar el comportamiento de este tipo de hormigones. El estudio de estas reacciones, sin embargo, resulta relativamente complicado por varias razones: (i) el hormig{\´o}n proyectado endurece muy r{\´a}pido, lo cual dificulta su manejo durante los ensayos experimentales, y (ii) composiciones similares mezcladas en el laboratorio no se comportan de forma similar a las proyectadas. En este trabajo se presenta una metodolog{\´i}a experimental desarrollada para el estudio de las reacciones de hidrataci{\´o}n que ocurren en el hormig{\´o}n proyectado durante las primeras horas y su correlaci{\´o}n con la resistencia mec{\´a}nica.}, language = {es} } @inproceedings{GalanThumannBriendletal.2018, author = {Galan, Isabel and Thumann, Maria and Briendl, Lukas G. and R{\"o}ck, Rudolf and Steindl, Florian and Juhart, Joachim and Mittermayr, Florian and Kusterle, Wolfgang}, title = {From Lab Scale Spraying to Real Scale Shotcreting and back to the Lab}, series = {8th International Symposium on Sprayed Concrete : Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support - Trondheim, Norwegen. - 11. - 14.06.2018}, booktitle = {8th International Symposium on Sprayed Concrete : Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support - Trondheim, Norwegen. - 11. - 14.06.2018}, editor = {Beck, Thomas and Myren, Synn{\o}ve A. and Engen, Siri}, isbn = {978-82-8208-060-6}, pages = {139 -- 153}, year = {2018}, abstract = {Before new mixes are sprayed in real scale applications, lab experiments have to be carried out to provide a basis for predicting a good performance in real scale. In many cases, to understand the correlations between the behavior in the lab and in real scale spraying, a further set of experiments after the real spraying is required. In this paper we present such a two way process for two new wet mixes, one with a very low tricalcium aluminate Portland cement and the other one with a CEM I with addition of ultra-fine calcite. Calorimetry and Shear-Modulus measurements were used in the lab to monitor hydration evolution. In the real scale spraying compressive strength was measured at periodic intervals up to 24 hours. The hydration of the sprayed samples was stopped at 3, 6 and 24 hours and samples were scanned with X-ray for the identification and quantification of the phases present. The results presented are used to discuss the extent to which lab experiments can predict the behavior of mixes in real scale and how small changes in the raw materials and the mixes can lead to quite different results.}, language = {en} } @inproceedings{StauffacherGalanJuillandetal., author = {Stauffacher, Anina and Galan, Isabel and Juilland, Patrick and Thumann, Maria and Stenger, Christian and Baldermann, Andre and Mittermayr, Florian and Lindlar, Benedikt and Kusterle, Wolfgang}, title = {Einfluss von H{\"u}ttensand und ultrafeinem Kalksteinmehl auf die Hydratation von jungem Spritzbeton}, series = {Spritzbeton-Tagung 2018, Alpbach, Tirol, 11. und 12. Januar 2018. Tagungsbeitr{\"a}ge. CD-ROM}, booktitle = {Spritzbeton-Tagung 2018, Alpbach, Tirol, 11. und 12. Januar 2018. Tagungsbeitr{\"a}ge. CD-ROM}, editor = {Kusterle, Wolfgang}, address = {Oberperfuss}, subject = {Spritzbeton}, language = {de} } @inproceedings{JuhartBriendlMittermayretal., author = {Juhart, Joachim and Briendl, Lukas G. and Mittermayr, Florian and Thumann, Maria and R{\"o}ck, Rudolf and Kusterle, Wolfgang}, title = {Optimierte Eigenschaften von Spritzbeton durch kombinierte Zusatzstoffe}, series = {Tagungs-CD der Spritzbeton-Tagung 2018, 11.-12. Januar 2018, Alpbach, Tirol, CD-ROM}, booktitle = {Tagungs-CD der Spritzbeton-Tagung 2018, 11.-12. Januar 2018, Alpbach, Tirol, CD-ROM}, language = {de} } @inproceedings{ThumannJuhartRoecketal., author = {Thumann, Maria and Juhart, Joachim and R{\"o}ck, Rudolf and Saxer, Andreas and Galan, Isabel and Mittermayr, Florian and Kusterle, Wolfgang}, title = {Entwicklung neuer, dauerhafter und nachhaltiger Spritzbetone}, series = {Kolloquium Forschung \& Entwicklung f{\"u}r Zement und Beton 2018}, booktitle = {Kolloquium Forschung \& Entwicklung f{\"u}r Zement und Beton 2018}, pages = {65 -- 69}, language = {de} } @inproceedings{JuhartBriendlMittermayretal., author = {Juhart, Joachim and Briendl, Lukas G. and Mittermayr, Florian and R{\"o}ck, Rudolf and Thumann, Maria and Kusterle, Wolfgang}, title = {Mischungsentwicklung von nachhaltigem Spritzbeton mit kombinierten Zusatzstoffen}, series = {Beton Graz '18 : 4. Grazer Betonkolloquium : 20./21. September 2018}, booktitle = {Beton Graz '18 : 4. Grazer Betonkolloquium : 20./21. September 2018}, publisher = {Verlag der Technischen Universit{\"a}t Graz}, address = {Graz}, isbn = {978-3-85125-621-5}, pages = {139 -- 152}, abstract = {Spritzbeton ist nachhaltig, wenn er sowohl umweltfreundlich als auch dauerhaft ist. Traditionelle Mischungszusammensetzungen f{\"u}r Spritzbeton enthalten einen hohen Anteil an fein gemahlenem Portlandzement und an Erstarrungsbeschleunigern. Beide Komponenten sind f{\"u}r eine sehr schnelle Festigkeitsentwicklung, aber auch hohe Umweltauswirkungen (wie CO2-Emissionen, Prim{\"a}renergiebedarf) verantwortlich. Portlandzement ist ein hervorragendes Bindemittel, bringt aber ein hohes Versinterungspotenzial und bei normaler Zusammensetzung einen geringen Widerstand gegen chemischen Angriff, wie zum Beispiel den Sulfatangriff aus dem Bergwasser, mit sich. Hingegen k{\"o}nnen latent hydraulische und puzzolanische Zusatzstoffe die Dauerhaftigkeit erh{\"o}hen, sind aber auch f{\"u}r eine langsame Festigkeitsentwicklung bekannt. Im Beitrag wird ein neues Konzept des Mischungsentwurfs vorgestellt, das auf der Auswahl geeigneter Zusatzstoffe (i.e. feinste Kalksteinmehle, die die Hydratation beschleunigen, kombiniert mit gemahlenem H{\"u}ttensand und Puzzolanen), der Optimierung von Packungsdichte und Wasserbedarf sowie einem optimalen Mischungsverh{\"a}ltnis aller Feinstoffe beruht. Es wird an exemplarischen Mischungszusammensetzungen gezeigt, welche Eigenschaften bzw. Leistungsmerkmale in Labortests sowie in großmaßst{\"a}blichen Spritzversuchen erreicht werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @phdthesis{Thumann, author = {Thumann, Maria}, title = {Anpassung der Verarbeitungseigenschaften von Frischbetonmischungen f{\"u}r die Entwicklung von Spritzbetonen mit reduziertem Versinterungspotential}, address = {Regensburg}, pages = {XIV, 179}, abstract = {In nicht druckwasserhaltenden Tunnelbauwerken wird das Bergwasser {\"u}ber Entw{\"a}sserungs� systeme gesammelt und aus dem Bauwerk geleitet. Versinterungen der Drainageleitungen des sekund{\"a}ren Entw{\"a}sserungssystems f{\"u}hren zu Querschnittsverminderungen und -verschl{\"u}ssen, wodurch die gezielte Ableitung des Bergwassers aus dem Bauwerk gest{\"o}rt wird. Zur Vermeidung von Sch{\"a}den am Tunnelbauwerk oder von Wassereintritten in den Tunnel, aufgrund eines Anstiegs des Bergwasserdrucks hinter der Innenschale, sind regelm{\"a}ßige Reinigungsarbeiten erforderlich. Die Reinigung der Drainageleitungen ist h{\"a}ufig sehr kosten� intensiv und f{\"u}hrt zu Verkehrsbehinderungen in den Tunneln. Die Entstehung von Versinterungen wird durch die chemisch-physikalische Zusammensetzung des Bergwassers, die Umgebungsbedingungen im Bereich des Tunnels, die Ausf{\"u}hrung des Entw{\"a}sserungssystems und den Kontakt des Bergwassers mit zementgebundenen Materialien, z. B. dem Spritzbeton, beeinflusst. Ein Ansatz, um die Entstehung von Versinterungen zu reduzieren, ist die Optimierung der Spritzbetonrezeptur. Die {\"A}nderung der Rezeptur� zusammensetzung beeinflusst aber auch die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischung, die Fr{\"u}hfestigkeitsentwicklung des jungen Spritzbetons und die Festigkeitsentwicklung des Spritzbetons. Die Versuchsergebnisse von Auslaugversuchen mit M{\"o}rtel-, Spritzm{\"o}rtel- und Spritzbeton� proben im Rahmen dieser Arbeit belegen, dass das Versinterungspotential durch eine Reduzierung des Klinkergehalts im Bindemittel, den Einsatz von puzzolanischen oder latent� hydraulischen Zusatzstoffen und eine geringe Porosit{\"a}t reduziert wird. Die {\"A}nderungen der Bindemittelzusammensetzung des Spritzbetons haben Auswirkungen auf den Klinkergehalt, den Wasserbedarf und den Leimgehalt und damit auch auf die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischung. F{\"u}r die Beurteilung der Verarbeitbarkeit, v. a. der Pumpbarkeit, von Frischbetonen und Frischbetonmischungen wurden Konsistenzpr{\"u}fverfahren, rheologische Pr{\"u}fverfahren und Pr{\"u}fverfahren zur Beurteilung der Stabilit{\"a}t ausgew{\"a}hlt. Ihre Eignung und Aussagekraft wurde bei Pumpversuchen mit einer mobilen Spritzbetonmaschine verifiziert. F{\"u}r die Pumpbarkeit von Frischbetonmischungen ist zum einen ein ausreichendes Leimvolumen zur Ausbildung einer Gleitschicht an der Rohrwandung erforderlich und zum anderen m{\"u}ssen die Mischungen unter Druck ausreichend stabil bleiben, damit w{\"a}hrend des Pumpens keine Blockaden in den F{\"o}rderleitungen auftreten. Sofern diese Aspekte bei den entwickelten Rezepturen erf{\"u}llt sind, ist eine ausreichende Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischungen erreicht. Dar{\"u}ber hinaus konnten die Anforderungen an die Fr{\"u}hfestigkeitsentwicklung und die 28 d Druckfestigkeit der Spritzbetone mit optimierten Mischungen erf{\"u}llt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, welche Aspekte bei der Entwicklung von Spritzbetonen mit einem reduzierten Versinterungspotential ber{\"u}cksichtigt werden m{\"u}ssen, um auch die genannten baupraktischen Anforderungen zu erf{\"u}llen.}, language = {de} }