TY - JOUR A1 - Steindl, Florian Roman A1 - Galan, Isabel A1 - Baldermann, Andre A1 - Sakoparnig, Marlene A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Juhart, Joachim A1 - Thumann, Maria A1 - Dietzel, Martin A1 - Röck, Rudolf A1 - Kusterle, Wolfgang A1 - Mittermayr, Florian T1 - Sulfate durability and leaching behaviour of dry- and wet-mix shotcrete mixes JF - Cement and Concrete Research N2 - 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. KW - ADMIXTURES KW - ALKALI-FREE KW - ATTACK KW - BLAST-FURNACE SLAG KW - concrete KW - Durability KW - Leaching KW - MECHANISM KW - METAKAOLIN KW - RESISTANCE KW - SCMs KW - Shotcrete KW - Sulfate attack KW - TEMPERATURE KW - THAUMASITE FORM Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106180 VL - 137 IS - November SP - 1 EP - 19 PB - Elsevier ER - TY - JOUR A1 - Galan, Isabel A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Thumann, Maria A1 - Steindl, Florian A1 - Roeck, Rudolf A1 - Kusterle, Wolfgang A1 - Mittermayr, Florian T1 - Filler Effect in Shotcrete JF - Materials N2 - 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. KW - acceleration KW - ACCELERATORS KW - ALKALI-FREE KW - ALUMINUM SULFATE KW - CaCO3 KW - CALCIUM-CARBONATE KW - CEMENT HYDRATION KW - EARLY AGE HYDRATION KW - hydration KW - LIMESTONE POWDER KW - mechanical properties KW - PORTLAND-CEMENT Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.3390/ma12193221 VL - 12 IS - 19 SP - 1 EP - 24 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - CHAP A1 - Sakoparnig, Marlene A1 - Galan, Isabel A1 - Balderman, Andre A1 - Steindl, Florian A1 - Dietzel, Martin A1 - Thumann, Maria A1 - Saxer, Andreas A1 - Kusterle, Wolfgang A1 - Mittermayr, Florian T1 - Experimental Ca leaching of shotcrete & secondary precipitation T2 - ICCC 2019: 15th International Congress on the Chemistry of Cement, ICCC 2019, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik Y1 - 2019 UR - https://iccc-online.org/fileadmin/gruppen/iccc/proceedings/ICCC15_2019.pdf SP - 3488 EP - 3495 ER - TY - CHAP A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Galan, Isabel A1 - Steindl, Florian A1 - Röck, Rudolf A1 - Thumann, Maria A1 - Juhart, Joachim A1 - Baldermann, Andre A1 - Mittermayr, Florian A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Hydration processes of accelerated cementitious systems governing early strength development T2 - ICCC 2019: 15th International Congress on Chemistry of Cement, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik Y1 - 2019 SP - 714 EP - 724 ER - TY - CHAP A1 - Juhart, Joachim A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Röck, Rudolf A1 - Galan, Isabel A1 - Thumann, Maria A1 - Mittermayr, Florian A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Performance optimization of shotcrete by combined fillers T2 - ICCC 2019: 15th International Congress on the Chemistry of Cement, ICCC 2019, 16.-20.09.2019, Prague, Czech Republik Y1 - 2019 SP - 1387 EP - 3872 ER - TY - CHAP A1 - Sakoparnig, Marlene A1 - Baldermann, Andre A1 - Thumann, Maria A1 - Mittermayr, Florian A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Bestimmung der experimentellen Calcium-Auslaugung an Spritzbetonbohrkernen: Methodenvergleich und Update T2 - Spritzbeton-Tagung 2018, Alpbach, Österreich 11.-12.01.2018 N2 - Im Rahmen des FFG-Forschungsprojektes „Entwicklung neuer dauerhafter und nachhaltiger Spritzbetone (Advanced and sustainable sprayed concrete; ASSpC)“ werden Methoden zur Prüfung der Calcium-Auslaugung von Spritzbeton eingesetzt bzw. weiterentwickelt. Bestimmt wurde dafür das Reduzierte Versinterungspotential nach Regelwerken der Österreichischen Bautechnik Vereinigung und das Auslaugverhalten von Spritzbeton bei leichtem Säureangriff (Salpetersäure und Kohlensäure), um dauerhaftigkeitsrelevante Parameter im Bereich der Wechselwirkungen von Spritzbeton mit leicht sauren (Kohlensäure- und Nitrathaltigen) Oberflächen-, Grund- und Sickerwässern zu untersuchen und potentielle Schädigungsmechanismen zu identifizieren und zu quantifizieren. Die Vor- und Nachteile der verwendeten Prüfmethoden zum lösenden Angriff werden in Bezug auf die Dauerhaftigkeit von Spritzbeton diskutiert. T2 - DIFFERENT EXPERIMENTAL APPROACHES TO STUDY CA-LEACHING IN SPRAYED CONCRETE: COMPARISON OF METHODS AND UPDATE Y1 - 2018 UR - http://www.spritzbeton-tagung.com/downloads/vortraege/2018/11_Sakoparnig_et_al_Methodenvergleich_Calcium-Auslaugung_an_Spritzbeton-Bohrkernen.pdf ER - TY - CHAP A1 - Kusterle, Wolfgang A1 - Thumann, Maria A1 - Mittermayr, Florian T1 - ASSpC – Ein Forschungsprogramm für den Spritzbeton von morgen T2 - Tagungs-CD der Spritzbeton-Tagung 2018, 11.-12. Januar 2018, Alpbach, Tirol, CD-ROM N2 - Spritzbeton wird im Tunnelbau als temporäre und permanente Stütz- und Ausbaumaßnahme eingesetzt. Mit der Einführung der alkalifreien Spritzbeton-Technologie wurde um 2004 ein großer Qualitätssprung erzielt. Trotzdem besteht noch Optimierungsbedarf. Alle Bauwerke sollten heute nachhaltig und dauerhaft erstellt werden. Spritzbeton sollte daher aus möglichst umweltneutralen Stoffen hergestellt werden und auch in aggressiver Umgebung dauerhaft, ohne ungünstige Auswirkungen auf das Gesamtbauwerk, seine Aufgaben erfüllen. Das kann nur mit optimierten Rezepturen unter Einsatz ausgewählter Ausgangsstoffe realisiert werden. Das von der FFG in Österreich geförderte Forschungsprogramm „Entwicklung neuer dauerhafter und nachhaltiger Spritzbetone“ (Advanced and Sustainable Sprayed Concrete) setzt genau hier an. Y1 - 2018 UR - http://www.spritzbeton-tagung.com/downloads/vortraege/2018/17_Kusterle_et_al_ASSpC__Ein_Forschungsprogramm_fuer_den_Spritzbeton_von_Morgen.pdf ER - TY - CHAP A1 - Mittermayr, Florian A1 - Thumann, Maria A1 - Baldermann, Andre A1 - Lindlar, Benedikt A1 - Stenger, Christian A1 - Huber, Helmut A1 - Bauer, Eric A1 - Scheutz, Rudolf A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Instandsetzung Bosruck-Eisenbahntunnel:Entwicklung von Spritzbeton mit erhöhtem Widerstand gegen Thaumasit-Sulfatangriff T2 - Spritzbeton-Tagung 2018. Alpbach, Tirol, 11. und 12. Januar 2018. Tagungsbeiträge. CD-ROM N2 - Im Bosruck-Eisenbahntunnel kam es in Folge v on intensivem Sulfatangriff durch Thaumasitbildungen zu erheblichen Betonschäden. Bisher sieht das Regelwerk (ÖNORM B 4710-1 und ÖVBB-RL Spritzbeton) bei Sulfatangriff den Einsatz von C 3A-freien Bindemitteln vor – dies gilt auch für 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 erhöhtem Widerstand gegen Thaumasit-Sulfatangriff und ausreichender Frühfestigkeit zu entwickeln. In diesem Beitrag werden neu entwickelte Mischungsansätze und deren Umsetzung im Labormaßstab vorgestellt. Die mechanischen Kennwerte dieser Rezeptur (z.B. Frühfestigkeitsentwicklung) sowie die Ergebnisse der Dauerhaftigkeitsuntersuchungen zeigen, dass eine Rezeptur mit optimiertem Bindemittelgehalt die hohen Anforderungen im Tunnel erfüllen kann. Die Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung im Zuge der Instandsetzungsarbeiten des Bosruck-Eisenbahntunnels im Jahre 2016 waren positiv. T2 - REPAIR OF THE BOSRUCK RAILROAD TUNNEL: DEVELOPMENT OF SPRAYED CONCRETE WITH INCREASED DURABILITY AGAINST THAUMASITE SULFATE ATTACK Y1 - 2018 UR - http://spritzbeton-tagung.com/downloads/vortraege/2018/13_Mittermayr_et_al_Spritzbeton_mit_erhoehtem_Widerstand_gegen_Thaumasit-Sulfatangriff.pdf CY - Oberperfuss ER - TY - CHAP A1 - Galan Garcia, Isabel A1 - Stauffacher, Anina A1 - Mittermayr, Florian A1 - Thumann, Maria A1 - Kusterle, Wolfgang A1 - Juilland, Patrick A1 - Stenger, Christian A1 - Lindlar, Benedikt T1 - Estudio de las reacciones de hidratación temprana en el hormigón proyectado T2 - HAC2018 - V Congreso Iberoamericano de Hormigón Autocompactable y Hormigones Especiales ; Valencia 05.03.2018 - 06.03.2018 N2 - El hormigón proyectado es un tipo de hormigón especial utilizado como soporte de rocas durante la construcción de túneles y excavación de minas, entre otras aplicaciones. Las principales características de este tipo de hormigón son el fraguado rápido y el desarrollo de una muy alta resistencia mecánica a edades tempranas, lo cual permite que el hormigón se fije a la base sin necesidad de un soporte extra, endureciéndose en pocos minutos. Las reacciones de hidratación que ocurren en las primeras horas en el hormigón proyectado determinan el desarrollo de las propiedades mecánicas 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 hormigón proyectado endurece muy rápido, 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 metodología experimental desarrollada para el estudio de las reacciones de hidratación que ocurren en el hormigón proyectado durante las primeras horas y su correlación con la resistencia mecánica. Y1 - 2018 SN - 9788490485910 U6 - https://doi.org/10.4995/hac2018.2018.6907 PB - Universitat Politècnica València ER - TY - CHAP A1 - Galan, Isabel A1 - Thumann, Maria A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Röck, Rudolf A1 - Steindl, Florian A1 - Juhart, Joachim A1 - Mittermayr, Florian A1 - Kusterle, Wolfgang ED - Beck, Thomas ED - Myren, Synnøve A. ED - Engen, Siri T1 - From Lab Scale Spraying to Real Scale Shotcreting and back to the Lab T2 - 8th International Symposium on Sprayed Concrete : Modern Use of Wet Mix Sprayed Concrete for Underground Support - Trondheim, Norwegen. - 11. - 14.06.2018 N2 - 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. Y1 - 2018 UR - https://betong.net/wp-content/uploads/8th-Sprayed-Concrete_Web-Proceedings.pdf SN - 978-82-8208-060-6 SP - 139 EP - 153 ER - TY - CHAP A1 - Stauffacher, Anina A1 - Galan, Isabel A1 - Juilland, Patrick A1 - Thumann, Maria A1 - Stenger, Christian A1 - Baldermann, Andre A1 - Mittermayr, Florian A1 - Lindlar, Benedikt A1 - Kusterle, Wolfgang ED - Kusterle, Wolfgang T1 - Einfluss von Hüttensand und ultrafeinem Kalksteinmehl auf die Hydratation von jungem Spritzbeton T2 - Spritzbeton-Tagung 2018, Alpbach, Tirol, 11. und 12. Januar 2018. Tagungsbeiträge. CD-ROM KW - Spritzbeton KW - Feuchtigkeit KW - Hydratation Y1 - 2018 CY - Oberperfuss ER - TY - CHAP A1 - Juhart, Joachim A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Mittermayr, Florian A1 - Thumann, Maria A1 - Röck, Rudolf A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Optimierte Eigenschaften von Spritzbeton durch kombinierte Zusatzstoffe T2 - Tagungs-CD der Spritzbeton-Tagung 2018, 11.-12. Januar 2018, Alpbach, Tirol, CD-ROM Y1 - 2018 ER - TY - CHAP A1 - Thumann, Maria A1 - Juhart, Joachim A1 - Röck, Rudolf A1 - Saxer, Andreas A1 - Galan, Isabel A1 - Mittermayr, Florian A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Entwicklung neuer, dauerhafter und nachhaltiger Spritzbetone T2 - Kolloquium Forschung & Entwicklung für Zement und Beton 2018 Y1 - 2018 UR - https://zement.at/downloads/downloads_2018/Kolloquium_Kurzbeitraege_2018_neu.pdf SP - 65 EP - 69 ER - TY - CHAP A1 - Juhart, Joachim A1 - Briendl, Lukas G. A1 - Mittermayr, Florian A1 - Röck, Rudolf A1 - Thumann, Maria A1 - Kusterle, Wolfgang T1 - Mischungsentwicklung von nachhaltigem Spritzbeton mit kombinierten Zusatzstoffen T2 - Beton Graz '18 : 4. Grazer Betonkolloquium : 20./21. September 2018 N2 - Spritzbeton ist nachhaltig, wenn er sowohl umweltfreundlich als auch dauerhaft ist. Traditionelle Mischungszusammensetzungen für Spritzbeton enthalten einen hohen Anteil an fein gemahlenem Portlandzement und an Erstarrungsbeschleunigern. Beide Komponenten sind für eine sehr schnelle Festigkeitsentwicklung, aber auch hohe Umweltauswirkungen (wie CO2-Emissionen, Primärenergiebedarf) 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 können latent hydraulische und puzzolanische Zusatzstoffe die Dauerhaftigkeit erhöhen, sind aber auch für 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 Hüttensand und Puzzolanen), der Optimierung von Packungsdichte und Wasserbedarf sowie einem optimalen Mischungsverhältnis aller Feinstoffe beruht. Es wird an exemplarischen Mischungszusammensetzungen gezeigt, welche Eigenschaften bzw. Leistungsmerkmale in Labortests sowie in großmaßstäblichen Spritzversuchen erreicht werden können. KW - Bindemittel KW - chemischer Angriff KW - CO2-Emission KW - Dauerhaftigkeit KW - Hüttensand KW - Hydratation KW - Kalkstein KW - Labortest KW - Mischungsverhältnis KW - Packungsdichte KW - Portlandzement KW - Primärenergie KW - Spritzbeton KW - Wasserbedarf KW - Zusatzstoff Y1 - 2018 SN - 978-3-85125-621-5 SP - 139 EP - 152 PB - Verlag der Technischen Universität Graz CY - Graz ER - TY - THES A1 - Thumann, Maria T1 - Anpassung der Verarbeitungseigenschaften von Frischbetonmischungen für die Entwicklung von Spritzbetonen mit reduziertem Versinterungspotential N2 - In nicht druckwasserhaltenden Tunnelbauwerken wird das Bergwasser über Entwässerungs� systeme gesammelt und aus dem Bauwerk geleitet. Versinterungen der Drainageleitungen des sekundären Entwässerungssystems führen zu Querschnittsverminderungen und -verschlüssen, wodurch die gezielte Ableitung des Bergwassers aus dem Bauwerk gestört wird. Zur Vermeidung von Schäden am Tunnelbauwerk oder von Wassereintritten in den Tunnel, aufgrund eines Anstiegs des Bergwasserdrucks hinter der Innenschale, sind regelmäßige Reinigungsarbeiten erforderlich. Die Reinigung der Drainageleitungen ist häufig sehr kosten� intensiv und führt zu Verkehrsbehinderungen in den Tunneln. Die Entstehung von Versinterungen wird durch die chemisch-physikalische Zusammensetzung des Bergwassers, die Umgebungsbedingungen im Bereich des Tunnels, die Ausführung des Entwässerungssystems 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 Änderung der Rezeptur� zusammensetzung beeinflusst aber auch die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischung, die Frühfestigkeitsentwicklung des jungen Spritzbetons und die Festigkeitsentwicklung des Spritzbetons. Die Versuchsergebnisse von Auslaugversuchen mit Mörtel-, Spritzmörtel- 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 Porosität reduziert wird. Die Änderungen der Bindemittelzusammensetzung des Spritzbetons haben Auswirkungen auf den Klinkergehalt, den Wasserbedarf und den Leimgehalt und damit auch auf die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischung. Für die Beurteilung der Verarbeitbarkeit, v. a. der Pumpbarkeit, von Frischbetonen und Frischbetonmischungen wurden Konsistenzprüfverfahren, rheologische Prüfverfahren und Prüfverfahren zur Beurteilung der Stabilität ausgewählt. Ihre Eignung und Aussagekraft wurde bei Pumpversuchen mit einer mobilen Spritzbetonmaschine verifiziert. Für die Pumpbarkeit von Frischbetonmischungen ist zum einen ein ausreichendes Leimvolumen zur Ausbildung einer Gleitschicht an der Rohrwandung erforderlich und zum anderen müssen die Mischungen unter Druck ausreichend stabil bleiben, damit während des Pumpens keine Blockaden in den Förderleitungen auftreten. Sofern diese Aspekte bei den entwickelten Rezepturen erfüllt sind, ist eine ausreichende Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischungen erreicht. Darüber hinaus konnten die Anforderungen an die Frühfestigkeitsentwicklung und die 28 d Druckfestigkeit der Spritzbetone mit optimierten Mischungen erfüllt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, welche Aspekte bei der Entwicklung von Spritzbetonen mit einem reduzierten Versinterungspotential berücksichtigt werden müssen, um auch die genannten baupraktischen Anforderungen zu erfüllen. N2 - In double-shell tunnel linings, the construction of ‚umbrella’ insulations helps preventing water ingress: depressurized ground water is led to drainage pipes, relieving the tunnel lining from water pressure. However, these solutions are associated in many cases with sintering (precipitation of carbonates) in the drainage system. Over time, the drainage pipes get clogged and the water cannot flow off. Subsequently, the water pressure increases and the tunnel may be damaged. The cleaning of the drainage pipes during operation of traffic tunnels is possible, but very costly and time consuming. To minimize the tunnel maintenance work, it is crucial to reduce such precipitations to a minimum. The parameters that influence the sintering process are (i) the chemical composition of the ground water, (ii) the environmental conditions, (iii) the design of the drainage system, (iv) and the contact of the water with cementitious materials, e.g. the sprayed concrete. In fact, the mix design of the sprayed concrete can be adapted to develop mixes with low sintering potential. To achieve this purpose special care has to be taken to avoid compromising the workability of the wet mix, the early strength development of the young sprayed concrete and the strength development of the hardened sprayed concrete. Results of leaching tests show that the calcium released from mortar, sprayed mortar and sprayed concrete samples can be reduced by lowering the clinker content of the binder, by adding supplementary cementitious materials, or by producing a dense matrix. Changes in the binder composition influence the clinker content in the binder, the water demand, the paste content, and thus the workability of the wet-mixes. The workability, and specifically the pumpability, of the wet-mixes was characterised using different test methods. The reliability of the selected test-methods was verified in pumping tests with a spraying machine. Results of lab tests and pumping tests show that the pumpability of wet-mixes requires, on the one hand, sufficient paste volume to form a lubricating layer on the pipe wall and, on the other hand, that the concrete remains stable even under pressure to avoid blockages in the conveying pipe. In addition to the requirements concerning the workability of the wet-mix, the requirements for early strength development and 28 day compressive strength of the sprayed concrete must be met. This work describes the various aspects that have to be taken into account when designing new mixes for sprayed concrete with low sintering potential, fulfilling at the same time the corresponding requirements for workability and hardened concrete properties. Y1 - 2019 UR - https://www.baustoffe.ruhr-uni-bochum.de/bs/mam/content/dissertation_maria_thumann.pdf CY - Regensburg ER -