Spritzbeton

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbringen von Spritzbeton mit einer Spritzbetondüse und einer der Spritzbetondüse zugeordneten Mischeinrichtung zum Zudosieren von Erstarrungsbeschleuniger zu mittels der Spritzbetondüse auszubringendem Spritzbeton. Die Er findung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ausbringen von Spritzbeton mit einer Spritzbetondüse sowie ein Com puterprogramm zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Spritzbetonsysteme kommen beispielsweise beim Tunnelbau oder in Minen für Ausbau- und Verfüllzwecke zum Einsatz. Der Spritzbeton wird in einer geschlossenen Schlauchleitung zur Einbaustelle gefördert, dort aus ei ner Spritzbetondüse pneumatisch aufgetragen und durch die Aufprallenergie verdichtet. Die Rezeptur entspricht weit gehend derjenigen von Normalbeton. Durch die Zugabe eines Erstarrungsbeschleunigers wird die sogenannte Frühfestig keit erhöht, so dass der Spritzbeton schnell nach dem Aufprall zumindest abschnittsweise erstarrt.

[0003] Pulverförmige Baustoffe, insbesondere Zement, Zusatzstoffe und gegebenenfalls Zusatzmittel werden unter Zugabe von Anmachwasser und eines flüssigen oder in einer Flüssigkeit, üblicherweise Wasser, transportierten Er starrungsbeschleuniger ausgebracht. Bei dem Erstarrungs beschleuniger, der beim Ausbringvorgang beigemischt wird, handelt es sich in der Regel um eine flüssige Komponente, die zu einer Frühfestigkeit des härtenden Baustoffes führt . [0004] Wird der Baustoff trocken gefördert (soge nannte Trockenspritzverfahren) , so muss ihm auch das not wendige Anmachwasser an der Spritzbetondüse zugesetzt werden. Die Förderung erfolgt mittels Druckluft durch ein Förderrohr zur Spritzbetondüse. Erst kurz vor dem Düsen bereich wird das Trockengemisch mit dem nötigen Anmach wasser versehen. In der Regel ist dann der Erstarrungsbe schleuniger in dem Anmachwasser enthalten.

[0005] Es ist jedoch auch möglich, den mit dem An machwasser vermischten Baustoff beispielsweise hydrau lisch zu fördern. Bei dem sogenannten Nassspritzverfahren werden die pulverförmigen Baustoffe mit dem Anmachwasser zusammengemischt und mittels einer Betonpumpe (Dicht stromförderung) oder Druckluft (Dünnstromförderung) zu einer Spritzbetondüse befördert (das Dünnstromverfahren kann auch im Trockenspritzverfahren angewandt werden) .

Bei der hydraulischen Förderung wird das geförderte Bau stoffgemisch an der Spritzbetondüse mit zugeführter

Druckluft beschleunigt und aufgebrochen, um den Erstar rungsbeschleuniger einzubringen und zu verteilen.

[0006] Mischeinrichtungen, welche eine effektive Vermischung eines zuzudosierenden Zusatzmittels in ein pumpfähiges Gemisch ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie bspw. aus der WO 2012/042012 Al oder der DE 94 05 045 Ul.

[0007] In der Praxis wird bei der Applikation von Spritzbeton, bspw. in Tunneln, die Dosis des zugeführten Erstarrungsbeschleunigers aus Gründen der Einfachheit konstant gehalten bzw. in Abhängigkeit der Fördermenge des Spritzbetons geregelt. Die erforderliche Menge des Erstarrungsbeschleunigers variiert jedoch unter anderem mit der Position der Fläche, auf die der Spritzbeton auf gebracht wird.

[0008] Die richtige Menge von zudosiertem Erstar rungsbeschleuniger hängt von vielen verschiedenen Parame tern ab, unter anderem der Position der Oberfläche auf die der Spritzbeton aufzubringen ist. Um sicherzustellen, dass der Spritzbeton sowohl an eher vertikal verlaufenden Flächen (unterer Bereich des Tunnels - auch als Strosse bezeichnet) als auch an eher horizontal verlaufenden Flä chen (oberer Bereich des Tunnels - auch als Kalotte be zeichnet) eines Tunnels ausreichenden Halt hat, ist eine unterschiedliche Menge von Erstarrungsbeschleuniger not wendig. Falsche Zudosierungen (Über- oder Unterdosierun gen) von Erstarrungsbeschleuniger können zu einer Minde rung der Betonfestigkeit, geringeren Nacherhärtung oder geringer Wasserundurchlässigkeit führen und somit zu Qua- litätsverlusten des aufgebrachten Spritzbetons. Bei der Überdosierung des Erstarrungsbeschleunigers kommt es au ßerdem zu erhöhten Kosten.

[0009] Ausgehend hiervon wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Ausbringen von Spritzbeton bzw. ein Ver fahren zum Ausbringen von Spritzbeton und ein Computer programm zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkma len der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen.

[0010] Zunächst werden einige Begriffe erläutert.

[0011] Als Erstarrungsbeschleuniger werden abbinde- beschleunigende Zusatzmittel bezeichnet, die die Erstar rungszeit verringern in anderen Worten eine Beschleuni gung des Erstarrens bewirken. Es werden Alkalische (auf Aluminat- oder Silikatbasis) von Alkalifreien Erstar- rungsbeschleunigern unterschieden. Typische Produkte ent halten als Wirkstoff Alkalicarbonate (Kaliumcarbonat) , Alkalihydroxide oder Alkalialuminate . Durch den Zusatz von Erstarrungsbeschleuniger bindet der Spritzbeton schneller ab und erreicht eine höhere Frühfestigkeit. Dadurch können die nachfolgenden Schichten schneller und in größeren Schichten aufgebracht werden. Bei größeren Bauvorhaben tragen Erstarrungsbeschleuniger erheblich zu einer Zunahme der Produktionskapazität bei. Der Einsatz von Erstarrungsbeschleuniger ist besonders vorteilhaft im Tunnelbau, da es einen schnellen Abschnittsaufbau, eine hohe Frühfestigkeit und Wasserabdichtung bewirkt.

[0012] Die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger hängt von verschiedenen Parametern und Faktoren ab. Die zuzudosierende Menge hängt wesentlich von der Art des verwendeten Erstarrungsbeschleunigers ab. Je nach chemi scher Zusammensetzung des Erstarrungsbeschleunigers ist eine Zudosierung zwischen 3 % und 15 % zielführend.

Grundsätzlich variiert die Zudosierung somit mit der Spritzbeton-Fördermenge. Der erforderliche Mengenanteil von Erstarrungsbeschleuniger kann außerdem von der Nei gung der Fläche abhängen, auf die der Spritzbeton aufge bracht wird - eher horizontale Flächen erfordern gegen über eher vertikalen Flächen eine höhere Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger. Es kann somit notwendig sein, die Dosis des mittels der Spritzbetondüse auszubringenden Spritzbetons in Abhängigkeit von äußeren Parametern zu verändern .

[0013] Die Spritzbetondüse wird gewöhnlich entlang der Flächennormalen der zu bespritzenden Fläche ausge richtet, wobei der Auftreffwinkel des Spritzbetons auf die zu bespritzende Fläche 90° beträgt (Anstellwinkel). Die Spritzbetondüse ist also optimalerweise parallel zur Flächennormalen ausgerichtet. Durch den Spritzkegel, der durch den aus der Spritzbetondüse austretenden Spritzbe ton gegeben ist, kommt es jedoch stets auch zu leichten Abweichungen des Auftreffwinkels.

[0014] Erfindungsgemäß ist eine sensorgesteuerte Zu dosierung des Erstarrungsbeschleunigers in Abhängigkeit eines äußeren Parameters vorgesehen. Dies ermöglicht es, die Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers in Abhän gigkeit von durch den Sensor erfassten äußeren Parametern automatisch anzupassen. Dies eröffnet die Möglichkeit die Zudosierung während der Spritz-Applikation anzupassen bzw. zu verändern. Die Sensorsteuerung tritt an die

Stelle der manuellen Einstellung durch eine Bedienperson und ermöglicht somit eine höhere Reproduzierbarkeit und Nachverfolgbarkeit und insbesondere Zuverlässigkeit bei der Anwendung von Erstarrungsbeschleuniger. Je nach Stel lungswinkel der Spritzdüse kann die Beschleunigerdosie rung sofort (d.h. in Echtzeit) angepasst werden.

[0015] Bei dem äußeren Parameter kann es sich bei spielsweise um die Umgebungstemperatur oder die Luft feuchtigkeit (beispielsweise in einem Tunnelgewölbe) han deln. Die Zudosierung kann dann je nach Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, welche durch einen Sensor gemessen wird, eingestellt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Zudosierung abhängig von der Zusammensetzung des Erstar rungsbeschleunigers einzustellen. Es ist außerdem denk bar, über einen Sensor (Beschleunigungssensor) beispiels weise die relative Bewegung der Spritzbetondüse zu messen oder die zu bespritzende Fläche abzubilden und so die Zu dosierung während der Applikation beliebig auf sich ver ändernde äußere Umstände anzupassen. [0016] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum Aufbringen von Spritzbeton weist die Vor richtung einen der Spritzbetondüse zugeordneten Sensor zum Ermitteln eines Neigungs- und/oder Anstellwinkels der Spritzbetondüse beim Spritzvorgang auf.

[0017] Diese Ausgestaltung erlaubt somit die Zudo sierung des Erstarrungsbeschleunigers bei der Spritzbe ton-Applikation abhängig von einem Winkel als äußerem Pa rameter, unter dem der Spritzbeton ausgebracht wird.

[0018] Die sensorgesteuerte Zudosierung kann in Ab hängigkeit eines Neigungswinkels der Spritzbetondüse beim Spritzvorgang erfolgen. Als Neigungswinkel der Spritzbe tondüse wird der Winkel zwischen der Ausrichtung der Spritzbetondüse und der Horizontalen bezeichnet. Der Nei gungswinkel ist sozusagen der Winkel, der der Steigung der Richtung des aufzubringenden Spritzbetons entspricht. Der Neigungswinkel kann daher Werte zwischen +90° und - 90° annehmen. Ist die Spritzbetondüse horizontal ausge richtet beträgt der Neigungswinkel somit 0°. Ist die Spritzbetondüse senkrecht nach oben ausgerichtet, etwa weil es sich bei der zu bespritzenden Fläche um eine De cke handelt, beträgt der Neigungswinkel 90°. Ist die Spritzbetondüse senkrecht nach unten ausgerichtet, etwa weil es sich bei der zu bespritzenden Fläche um den Boden handelt, beträgt der Neigungswinkel -90°.

[0019] Bei einer optimalen Ausrichtung der Spritzbe tondüse senkrecht zu der Fläche, auf die der Spritzbeton aufgebracht wird, kann die Vorrichtung durch automatische Ermittlung des Neigungswinkels somit unterscheiden, ob die zu bespritzende Fläche eine eher horizontale oder e- her vertikale Ausrichtung hat. Horizontale und vertikale Flächen bzw. Wände bzw. Wandabschnitte stellen aufgrund der auf den aufgebrachten Spritzbeton wirkenden Schwer kraft unterschiedliche Anforderungen an den Spritzbeton. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es der Vorrichtung daher, allein und automatisiert anhand der Bestimmung des Neigungswinkels durch den Neigungssensor unterschiedliche Zudosierungen von Erstarrungsbeschleuni ger einzustellen. Durch den der Spritzbetondüse zugeord neten Neigungssensor erkennt die Maschine, ob Spritzbeton in einen oberen oder einen unteren Bereich eines Gewölbes bzw. Tunnels ausgebracht wird, und regelt dadurch automa tisch den Beschleunigeranteil hoch oder runter. Die Qua lität des so aufgebrachten Spritzbetons ist damit gegen über herkömmlich aufgetragenem Spritzbeton deutlich ver bessert. Die Vorrichtung ist insgesamt weniger fehleran fällig, da sie unabhängig von Zudosierungssignalen einer Bedienperson auskommt.

[0020] Erfindungsgemäß kann eine Zudosierung auch alternativ oder ergänzend in Abhängigkeit eines gemesse nen Anstellwinkels erfolgen. Mit Anstellwinkel ist dabei der Auftreffwinkel des aufzubringenden Spritzbetons auf die zu bespritzende Fläche bezeichnet, mithin der Winkel zwischen der Flächennormalen am Auftreffpunkt und der Spritzrichtung des ausgebrachten Spritzbetons. Der für die Spritzbetonapplikation optimale Anstellwinkel beträgt 90°. Dies ist der Fall, wenn die Spritzbetondüse senk recht zu der zu bespritzenden Fläche (also parallel zur Flächennormalen) gehalten wird. Während der Spritzbeton- Applikation kommt es jedoch auch zu Abweichungen von der optimalen Ausrichtung, beispielsweise wenn die zu be spritzende Fläche eine vom Ideal abweichende komplexere Geometrie aufweist. [0021] Die Zudosierung des Erstarrungsbeschleunigers kann somit erfindungsgemäß auch in Abhängigkeit von Ab weichungen gegenüber dem optimalen Anstellwinkel verän dert werden. Dies kann durch Verwendung eines geeigneten Sensors zur Erkennung einer Flächenneigung gegenüber der Strahlrichtung erfolgen. Bspw. kann der Sensor als La serscanner ausgebildet bzw. Teil eines Laserscanners sein, der das Profil einer zu bespritzenden Kontur (wie eines Tunnels) scannt und die Steuereinrichtung auf der Grundlage der Scandaten einen optimalen Spritzprozess / Zudosierungsplan berechnet. Der Sensor kann aber auch ein eigenständiges Bauteil sein, das an einem beliebigen Ort an der Spritzmaschine oder der Düse verbaut ist.

[0022] Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vor zugsweise eine Steuereinrichtung zur sensordatenabhängi gen Erzeugung von Zudosierungssignalen für die Mischein richtung. Die Einstellung der richtigen Menge von Erstar rungsbeschleuniger erfolgt somit automatisiert bereits in der Mischeinrichtung und kann in Echtzeit gemäß der Sens ordaten über die Steuereinrichtung eingestellt werden.

[0023] Mischeinrichtungen zur Zudosierung eines Zu satzmittels in ein pumpfähiges Gemisch, insbesondere ein pumpfähiges hydraulisch abbindendes Gemisch (beispiels weise eine flüssige Spritzbetonzusammensetzung) sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Die Mischeinrich tung weist eine Förderleitung zur Förderung des Gemischs und eine in der Förderleitung angeordnete Dosiervorrich tung (Dosierpumpe) zum Einbringen des Zusatzmittels in das Gemisch. Die Dosis kann über entsprechende Zudosie rungssignale eingestellt werden.

[0024] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger mit zunehmendem Neigungswinkel der Spritzbetondüse gegenüber der Horizontalen zu. Beispielsweise wird im Tunnelbau im Bereich der Kalotte verhältnismäßig mehr Erstarrungsbe schleuniger benötigt (im Vergleich zum Bereich der

Strosse) , da hier die Schwerkraft maximal auf den fri schen Spritzbeton einwirkt. Die Zudosierung ist in diesem Bereich entsprechend höher und wird gemäß der Erfindung beim Übergang zu eher vertikalen Wänden bzw. Wandab schnitten reduziert. Dies ermöglicht es, den Erstarrungs beschleuniger in erforderlicher Menge gezielt einzusetzen und einer Überdosierung vorzubeugen. Überdosierung von Erstarrungsbeschleuniger führt neben erhöhten Kosten auch zu Qualitätsverlusten des aufgebrachten Spritzbetons, etwa zu einer Minderung der Betonfestigkeit, geringeren Nacherhärtung oder geringer Wasserundurchlässigkeit.

[0025] Vorzugsweise erfolgt die Zunahme der Zudosie rung von Erstarrungsbeschleuniger kontinuierlich oder in tervallabhängig. Dabei kann beispielsweise für einen Nei gungswinkel von 0° eine minimale Zudosierung (in %) und für einen Neigungswinkel von 90° eine maximaler Zudosie rung (in %) vorgegeben werden. Der Bereich dazwischen kann je nach spezieller Anwendung beispielsweise linear oder quadratisch approximiert werden und so eine kontinu ierliche Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger vorge ben. Um ein stetiges und ständiges Nachj ustieren zu ver meiden, ist es ebenfalls möglich, in gewissen Winkelbe reichen spezielle Zudosierungsfaktoren (in %) vorzugeben, diese können beispielsweise auf Erfahrungswerten beruhen. Nur beim Überschreiten dieser vorgegebenen Intervalle (beispielsweise alle 10°, 20° oder 30°) ändert sich dann der Zudosierungsfaktor.

[0026] Die Erfindung ermöglicht es somit, die Zudo sierung von Erstarrungsbeschleuniger sensorgesteuert in Abhängigkeit von äußeren Gegebenheiten anzupassen, ohne dass dies wie bisher ausschließlich in die Verantwortung einer Bedienperson (dem sogenannten „Spritzdüsenführer" oder „Nozzleman") fällt. Die sensorgesteuerte Zudosierung ist weniger anfällig für Fehler und bietet eine hohe Re produzierbarkeit in verschiedenen Abschnitten. Die Sen sorsteuerung ersetzt die manuelle Steuerung durch die Be dienperson, die in der Praxis gewöhnlicherweise keine Veränderungen an der Zudosierung während eines Spritzvor gangs vornimmt. Durch die sensorgesteuerte Zudosierung wird eine verbesserte Qualität des Spritzbetons erreicht, und darauffolgende Schichten können schneller und somit effektiver aufgebracht werden. Zudem kommt es zu weniger Niederbruch von Spritzbeton aus der frischen Spritzbeton lage .

[0027] Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen von Spritzbeton beschriebenen Merkmalen fort geführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit den im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmalen weiter fortgeführt werden.

[0028] Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird. Vorzugs weise wird das Computerprogramm auf einer einer Mischein richtung einer Spritzbetondüse zugeordneten Steuerein richtung ausgeführt.

[0029] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug nahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausfüh rungsformen beispielhaft beschrieben. [0030] Figur 1 zeigt eine schematische blockdia grammartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrich tung zum Aufbringen von Spritzbeton.

[0031] Figur 2 zeigt eine vergrößerte schemati sche Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzbetondüse.

[0032] Figur 3 veranschaulicht in schematischer

Weise eine erfindungsgemäße Neigungswinkelmessung in ei nem Tunnelquerschnitt.

[0033] Figur 4 zeigt eine Bedienperson bei der

Applikation von Spritzbeton mittels eines Spritzmanipula tors .

[0034] Figur 1 zeigt ein Betonspritzsystem, wie es beispielsweise im Tunnelbau zum Einsatz kommt, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Aufbringen bzw. Aus bringen von Spritzbeton S (engl, „shotcrete") mittels ei ner Spitzbetondüse 14 an einer Baustelle. Im Tunnelbau kommen zum Aufbringen von Spritzbeton S bevorzugt mobile Vorrichtungen, sogenannte Spritzmanipulatoren M, zum Ein satz, wie es in Figur 4 veranschaulicht ist.

[0035] Das Betonspritzsystem umfasst eine Spritzbe tonmaschine 12, die in der Regel beweglich ist, um flexi bel von einem Einsatzort zum nächsten bewegt zu werden. Die Spritzbetonmaschine 12 umfasst eine Spritzbetonpumpe, die zur Förderung von Frischbeton 15 über eine (flexible) Förderleitung 16 mit der Spritzbetondüse 14 verbunden ist. Der Frischbeton 15 wird mit Pumpen (Dichtstrom) oder mit Druckluft (Dünnstrom) zu der Spritzbetondüse 14 ge fördert. Aus der Spritzbetondüse 14 wird der Spritzbeton S durch Spritzen mit hoher Geschwindigkeit ausgebracht und aufgespritzt und durch den Aufprall verdichtet. [0036] An der Spritzbetondüse 14 ist außerdem ein Anschluss für Druckluft 22 über eine Druckluftleitung 20, 32 vorgesehen. Über die Druckluftleitung 20, 32 wird dem Frischbeton 15 bei 34 ein Erstarrungsbeschleuniger 24 zu gegeben bzw. zudosiert. Durch die Zugabe des Erstarrungs beschleunigers 24 an der Spritzbetondüse 14 wird die Frühfestigkeit des Spritzbetons S erhöht, wodurch der Spritzbeton nach dem Aufprall besser anhaftet und schnel ler erstarrt.

[0037] Figur 2 zeigt eine Spritzbetondüse 14 der Er findung in vergrößerter Ansicht. Das Gemisch aus Erstar rungsbeschleuniger 24 und (Druck-) Luft 22 wird dem

Spritzbeton erst unmittelbar vor Austritt aus der Düse bei 34 über einen Injektor zugeführt/zudosiert . Der

Frischbeton 15 aus der Förderleitung 16 wird mit zuge führter Druckluft 22 beschleunigt und aufgebrochen, um den Erstarrungsbeschleuniger 24 einzubringen und zu ver teilen. Eine gute Durchmischung wird durch das beidsei tige Einbringen des Gemisches (Gemischleitungen 32) in den Frischbeton 15 in der Spritzbetondüse 14 erzielt.

[0038] Wie in Figur 1 gezeigt, ist der Druckluftlei tung 20 eine Mischeinrichtung 18 zugeordnet. Über die Mischeinrichtung 18 wird der Erstarrungsbeschleuniger 24 mittels einer Misch- oder Dosierpumpe 19 der Druckluft leitung 20 zugeführt und dann über die Gemischleitung 32 an der Spritzbetondüse 14 dem Frischbeton 15 zudosiert.

Die Einstellung der richtigen Zudosierungsmenge von Er starrungsbeschleuniger erfolgt über die Mischeinrichtung 18. Erstarrungsbeschleuniger 24 wird aus einem Vorratsbe hälter 26 über eine Zuführleitung 28 der Mischpumpe 19 und von dort bei 30 der Druckluftleitung 20 zugeführt.

Der Erstarrungsbeschleuniger 24 und die Druckluft 22 wer den erst unmittelbar vor Austritt des Spritzbetons aus der Spritzbetondüse 14 dem Beton 15 zugemischt. Der

Spritzbeton S wird schließlich aus der Spritzbetondüse 14 pneumatisch auf die zu beschichtende Fläche ausgebracht und beim Aufprall durch die Aufprallenergie verdichtet.

[0039] Die Zudosierung von Erstarrungsbeschleuniger 24 zu mittels der Spritzbetondüse 14 auszubringendem Spritzbeton S über die Mischeinrichtung 18 erfolgt sen sorgesteuert. Die vorgesehene Sensorsteuerung erlaubt eine präzise Einstellung des zudosierten Erstarrungsbe schleunigers 24 in Abhängigkeit einer mittels eines Sen sors 40 erfassten Messgröße. Bei der Messgröße handelt es sich um einen äußeren Parameter, wie beispielsweise die Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder einen Neigungswinkel der Spritzbetondüse 14 (vgl. auch Figur 3) oder aber auch die Schichtdicke des Spritzbetons an der Wand (die bspw. mittels einer Laserscanvorrichtung als Sensor über Vorher-/Nachher-Messungen ermittelbar ist; andere Scan nersysteme wie bspw. Infrarot-Scanner, Ultraschallscanner usw. sind ebenfalls möglich - deren Auswahl obliegt dem Können des Fachmanns) . Zur Erzeugung entsprechender Zudo sierungssignale ist eine Steuereinrichtung 50 vorgesehen, die der Mischeinrichtung 18 zugeordnet ist. Der Sensor 40 ist mit der Steuereinrichtung 50 mittels einer an sich bekannten Daten- bzw. Signalleitung 42 verbunden. Es ver steht sich von selbst, dass der Sensor im Hinblick auf seine Einsatzumgebung in geeigneter Weise gekapselt, ein gegossen oder in anderer Art und Weise vor Umwelt- /Schmutz-/Wasser-Einwirkungen u.dgl. geschützt ist.

[0040] Figur 3 zeigt eine schematische Querschnitts darstellung eines Tunnelgewölbes, in dem mittels einer erfindungsgemäßen Spritzbetondüse 14 Spritzbeton S ausge bracht wird. Die Spritzbetondüse 14 verfügt erfindungsge- mäß über einen Neigungssensor 40. In der in Figur 3 dar gestellten Position ist die Spritzbetondüse 14 unter ei nem Neigungswinkel von ca. 50° zu einer Horizontalen H geneigt, d.h. eine Ausbring- oder Spritzrichtung D des ausgebrachten Spritzbetons S beträgt 50° zur Horizontalen H.

[0041] Figur 3 veranschaulicht darüber hinaus die Aufprallsituation des ausgebrachten Spritzbetons S an der Tunnel- bzw. Gewölbewandung unter einem Anstellwinkel cp. Mit Anstellwinkel ist dabei der Aufprallwinkel des ausge brachten Spritzbetons S auf den Flächenabschnitt der Ge wölbewandung bezeichnet, mithin der Winkel cp zwischen ei ner Flächennormalen N am Aufprallpunkt und der Spritz richtung D des ausgebrachten Spritzbetons S.

[0042] Bislang ist die Zudosierung von Erstarrungs beschleuniger 24 manuell vom Bedienpersonal des Spritzbe tonsystems eingestellt worden und während eines Applika tionsvorgangs unverändert geblieben. Die erfindungsgemäße Sensorsteuerung erlaubt eine automatische Veränderung des Zudosierungsfaktors (in %) kontinuierlich oder intervall abhängig während des Applikationsvorgangs und somit eine Optimierung des Einsatzes von Erstarrungsbeschleuniger 24 und der damit verbundenen Qualität des aufgebrachten Spritzbetons und Reduzierung der laufenden Kosten durch die Einsparung von Beschleuniger.

[0043] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 40 der Spritzbetondüse 14 zugeordnet und als Nei gungssensor 40 ausgebildet. Der Neigungssensor 40 misst den Neigungswinkel , also den Winkel der Spritzbetondüse 14 zu einer Horizontalen H, wie dies in Figur 3 veran schaulicht ist. Die genaue Anordnung ist exemplarisch und kann je nach Messgröße variieren. Der Neigungswinkel kann beliebige Werte zwischen +90° und -90° annehmen. Zur Bestimmung des Neigungswinkels der Spritzbetondüse 14 gegenüber einer Horizontalen H ist es zweckmäßig, den Neigungssensor 40 direkt an der Spritzbetondüse 14 anzu ordnen. In der in Figur 1 gezeigten Position ist die Spritzbetondüse 14 mit der Horizontalen H ausgerichtet und der Neigungswinkel beträgt 0°. In der in Figur 3 dar gestellten Position zielt die Spritzbetondüse 14 mit ei nem Winkel von ca. 50° in einen oberen Gewölbebereich.

Bei der Aufbringung von Spritzbeton im Bereich der Tun nelsohle oder des Bodens kann der Neigungswinkel entspre chend bis zu -90° betragen.

[0044] Zur Erzielung optimaler Ergebnisse ist man im Betrieb bestrebt, die Spritzbetondüse 14 wo möglich im Wesentlichen senkrecht zu der zu bespritzenden Fläche auszurichten, also parallel zu der Flächennormalen N (vgl. Figur 3), mithin unter einem Anstellwinkel von f = 0°. In dieser Spritzsituation gibt es die geringsten Rückprallverluste und die beste Aufprallverdichtung. Al lerdings gibt es in der Praxis viele Situationen, in de nen sich ein Anstellwinkel von f = 0° nicht realisieren lässt, so bspw. aufgrund spezifischer Geometrien der zu bespritzenden Wandung oder auch in den obersten Gewölbe abschnitten. Um in solchen Situationen eine trotz

schlechterer Aufprallverdichtung ausreichend gute und schnelle Verfestigung des Spritzbetons zu erreichen, kann erfindungsgemäß dem Spritzbeton sensorgesteuert bei zu nehmendem Anstellwinkel cp eine höhere Menge von Erstar rungsbeschleuniger zudosiert werden. Hierfür kann der Spritzbetondüse 14 ein weiterer (nicht dargestellter) an sich bekannter Anstellsensor zugeordnet sein, der dazu geeignet ist, eine Neigung g der zu bespritzenden Fläche am Aufprallpunkt zu bestimmen (bspw. unter Einsatz von Lasertechnik, Ultraschalltechnik und/oder CCD-Sensoren- technik) , aus der wiederum der Anstellwinkel über f = 90° - g berechnet werden kann.

[0045] Beim Aufbringen von Spritzbeton auf einen e- her vertikalen Wandabschnitt wird grundsätzlich weniger Erstarrungsbeschleuniger 24 benötigt als beim Aufbringen des Spritzbetons auf einen eher horizontalen Wandab schnitt (Decke) . Überdosierung von Erstarrungsbeschleuni ger 24 führt zu Qualitätsverlusten des aufgebrachten Spritzbetons. Aufgrund der Schwerkraft ist bei der Auf bringung von Spritzbeton auf eine Überkopffläche (hori zontale Fläche) die Zugabe von mehr Erstarrungsbeschleu niger erforderlich. Bei der Aufbringung von Spritzbeton auf die Tunnelsohle bzw. den Boden wird wenig bis gar kein Erstarrungsbeschleuniger zudosiert.

[0046] In einem Fall wurde ein optimaler Zudosie rungsfaktor bei einer horizontalen Fläche (Decke) von ca. 7 % und bei einer vertikalen Fläche von ca. 5 % ermit telt. Im Bereich des Bodens wird wenig bis gar kein Er starrungsbeschleuniger hinzudosiert. Die Zudosierung sollte dementsprechend bei einer Ausrichtung/Neigung der Spritzbetondüse in die Vertikale angepasst werden. Dies wird durch den Neigungssensor 40 und die dem Sensor zuge ordnete Steuereinrichtung 50 bei der Zudosierung von Er starrungsbeschleuniger 24 realisiert. Die Optimierung der Zudosierung erlaubt eine gute Haftung zwischen den ein zelnen Schichten aufgebrachten Spritzbetons und sichert die Haltbarkeit des Spritzbetons auf lange Sicht.

[0047] Die anhand des Sensors 40 ermittelten Werte werden über die Datenleitung 42 (oder drahtlos) an die Steuereinrichtung 50 übermittelt, die abhängig von den ermittelten Sensordaten Zudosierungssignale erzeugt und diese über eine nicht dargestellte Leitung oder auch drahtlos an die Mischeinheit 18 sendet, die über die Mischpumpe 19 die Zudosierung vornimmt. Somit wird erfin dungsgemäß sensorgesteuert die Zudosierung von Erstar rungsbeschleuniger über Zudosierungssignale über die Mischeinheit 18 kontrolliert und eingestellt. Insbeson dere erfolgt die Zudosierung des Erstarrungsbeschleuni gers erfindungsgemäß in Abhängigkeit von durch den Sensor erfassten äußeren Parametern. Äußere Parameter sind bspw. Neigungswinkel, Anstellwinkel, Temperatur, Luftfeuchtig keit, Düsenbewegung, u.a.m. Die Steuereinrichtung 50 ist so ausgebildet, dass sie den Zudosierungsfaktor anhand der Messgröße des zur Erfassung äußerer Parameter ausge bildeten Sensors 40 berechnet. Dies kann beispielsweise durch Vorgabe eines Maximal- und eines Minimalwertes ge schehen, wobei der Bereich zwischen den Extremwerten li near oder quadratisch approximiert wird. In der Regel wird die genaue Zuordnung zwischen Messwert und Zudosie rungsfaktor (in Abhängigkeit des Erstarrungsbeschleuni gers) in jedem individuellen Fall und vor der Spritzbe ton-Applikation durch die Bedienperson einzustellen sein. Die Anpassung der Zudosierung während der Spritzapplika tion erfolgt dann automatisch sensorgesteuert.

[0048] Die von dem erfindungsgemäßen Sensor erfass ten Datensignale, wie bspw. Bewegungen des Spritzarmes bzw. Spritzdüse, können an ein zentrales Datenmanagement system in der Maschine weitergeleitet und dort hinsicht lich Steuerung der Beschleunigerdosierung verarbeitet und gespeichert werden. Von diesem Datenlogger-System können die Daten (bspw. mittels USB-Stift oder WIFI-Übertragung) an eine Baustellen-Planungssoftware (z.B. BIM) oder ein Prozessüberwachsungstool der Bauleitung übertragen und dort weiter verarbeitet werden. [0049] In Figur 4 ist eine Bedienperson B (auch Spritzdüsenführer) bei der Applikation von Spritzbeton S mittels eines Spritzmanipulators M gezeigt. Der Spritzma nipulator M wird bevorzugt als mobile Vorrichtung zum Aufbringen von Spritzbeton S in einem Tunnelgewölbe ein gesetzt. Die Bedienperson B steuert die in alle Richtun gen schwenkbar am Spritzmanipulator M angebrachte Spritz betondüse 14 aus sicherer Entfernung mit einer Fernbedie nung F. Es versteht sich, dass der der Spritzbetondüse 14 zugeordnete Sensor 40 sowohl an der Spritzbetondüse 14 selbst als auch am Spritzbetonmanipulator M angeordnet sein kann. Die Anschlüsse für Druckluft (Druckluftleitung 20) und Erstarrungsbeschleuniger (Zuführleitung 28) sowie die zur Förderung von Frischbeton vorgesehene flexible Förderleitung 16 können an einer Unterseite des Spritzma nipulators M aufgehängt sein.