Nieuwe, cementvrije ringspleetmortel

MC-Bauchemie heeft samen met PORR Bau GmbH een ringspleetmortel ontwikkeld op basis van een geopolymeer, die geschikt is voor het gebruik in uitzettende gebergtes. De cementvrije ringspleetmortel voorkomt de uitzettingsdruk, is bestand tegen sulfaat en waarborgt permanent de inbeddingseigenschappen van de tunnelbuizen.
Bij de machinale tunnelbouw worden o.a. buizenstelsels ingebouwd voor de beveiliging van de tunnelbuizen. Door de tunnelboormachine ontstaat tijdens het proces een spleet tussen het aanwezige gebergte en het tunnelbuizenstelsel. Deze ringspleet moet, indien mogelijk, volledig worden gevuld met vulmaterialen om kracht over te kunnen dragen en maaiveldzettingen te minimaliseren. Deze vulmaterialen worden in het algemeen ringspleetmortels genoemd, waarbij in principe een onderscheid wordt gemaakt tussen de zogenoemde 1K- en 2K-ringspleetmortels. De 1K-ringspleetmortels zijn betontechnologisch samengesteld en bevatten cement, hulpstoffen, gesteentekorrels en water. Betonhulpstoffen bepalen de speciale verwerkingseigenschappen. 2K-ringspleetmortel bestaat uit cement, bentoniet en water. Hier waarborgen stabilisatoren de verwerkingseigenschappen en realiseren een verwerkingsduur van 48 tot 72 uur. Dit zijn suspensies met hoge hoeveelheden aan overtollig water die over kilometers kunnen worden gepompt en daarmee relatief eenvoudig zijn in de toepassing. In Azië worden de 2K-ringspleetmortels al vele jaren gebruikt. In Duitsland werden deze voor het eerst bij het project in Emsch, "Arge Emscher BA 40", ingezet. Ook hier nam MC-Bauchemie samen met PORR Bau in belangrijke mate deel aan de ontwikkeling van de receptuur. MC leverde alle benodigde additieven en waarborgde de technische ondersteuning bij de toepassing.
Limieten van gewone ringspleetmortelsystemen

De beide methoden hebben hun voordelen, maar kunnen echter niet worden gebruikt bij het doorboren van een uitzettend gebergte, bijv. in anhydriethoudendgesteente. Deze methoden zijn namelijk gebaseerd op cement en geven overtollig water aan het nevengesteente af. Als anhydriet in contact komt met water, ontstaat gips als reactieproduct. Deze reactie gaat gepaard met een volumevergroting van ca. 60%. De daaraan verbonden brondruk is zo hoog dat het aardoppervlak kan worden opgetild en dat ondergrondse bouwwerken permanent beschadigd raken of zelfs kunnen worden vernield. Daarom moet de afgifte van overtollig water uit de ringspleetmortel aan het nevengesteente in anhydriethoudende bodems worden geblokkeerd. Dit is niet mogelijk met cementgebonden materialen.
De ringspleetmortel biedt ook zekerheid bij anhydriethoudende bodems

Voor deze doeleinden hebben MC-Bauchemie en PORR Bau een volledig unieke ringspleetmortel op basis van een geopolymeer ontwikkeld. Geopolymeren zijn anorganische bindmiddelen die geen cement bevatten en waarvan de structuur kan worden herleid naar aluminiumsilicaat. Het bindmiddel van de nieuwe ringspleetmortel bestaat uit slakkenzand en vliegas. Gesteentekorrels worden gebruikt als dragerkorrels. Aan de lisenen, waarover de ringspleetmortel in de ringspleet wordt geïnjecteerd, wordt een middel toegevoegd dat de reactie van de bindmiddelen activeert.
Verder bevat de ringspleetmortel verschillende fosfaten die het begin van de zwelling van het anhydriet belemmeren. Dankzij de betonachtige eigenschappen van de ringspleetmortel is de productie met een installatie voor stortklaar beton op de bouwplaats mogelijk. De lange verwerkingstijd van het materiaal biedt de tunnelbouwers meer flexibiliteit, omdat de ringspleetmortel zonder toevoeging van het activeringsmiddel gedurende lange tijd stabiel kan worden opgeslagen. De ringspleetmortel wordt momenteel met succes toepast in de anhydrietbevattende en niet-uitgeloogde bovenste gipslaag van het project "Stuttgart 21“.