Bakom de grå väggarna – konsten att betongspruta

Den välbekanta grå substansen som täcker väggar och tak i dagens tunnlar och gruvor är kanske ganska oansenlig för ögonen, men bakom den grå ytan ligger mer än ett sekel av vetenskaplig forskning och produktutveckling.

Originalblandningen, som 1907 för första gången användes i tunnlar och gruvor och patenterades som Gunit, bestod av sand, makadam och vatten och blev snabbt en favoritmetod för att stabilisera en mängd olika konstruktioner.

Dagens sprutbetong är å andra sidan mycket mer än en enkel blandning. Genom åren har den utvecklats i en mängd olika sammansättningar, noggrant konstruerade för att passa ett ständigt ökande antal tillämpningar. Samtidigt har utrustningen som krävs för att applicera de respektive sammansättningarna utvecklats till högteknologiska verktyg, mer avancerade och tekniskt sofistikerade än någonsin tidigare.

Allt det här är positivt för gruvarbetare och anläggningsingenjörer. Inte bara på grund av den nyckelroll som sprutbetong spelar för att hålla bergväggar på plats efter utbrytning och bibehålla strukturer i avsedd position, utan också för att den numera kan möta efterfrågan på skräddarsydda lösningar. Detta gäller inte minst för tillämpningar där sprutad betong måste leva upp till stränga krav på hög kvalitet, hållbarhet, motståndskraft mot vatteninträngning, låga hälsorisker samt låg negativ miljöpåverkan.

Två grundläggande typer av sprutbetong används i dag i tunnlar och gruvor – våta och torra. Under många år var torra blandningar den enda metoden som kunde användas vid sprutbetong. De består av förblandad sand och cement som matas in i ett tråg. Med tryckluft drivs sedan blandningen genom en slang till ett munstycke där vatten tillsätts.

Den våta blandningsmetoden, som introducerades på 1970-talet, innefattar en förblandning av sand, makadam, cement och vatten samt ett tillsatsämne i en betonganläggning. Blandningen transporteras med kolvpumpar genom slangsystemet till munstycket, där tryckluft används för att accelerera betongen till lämplig hastighet för att passa munstycket 1,5 m från bergsytan. Speciella kemikalier som kallas acceleratorer tillförs ofta för att påskynda härdningen av den sprutade betongen.

Metoden med torr blandning används ofta inom gruvindustrin, eftersom den kräver mindre truckar och kompaktare utrustning. Den våta metoden, som använder större utrustning och i allmänhet betraktas som fördelaktigare, är däremot förstahandsval vid anläggningsarbeten under jord.

En annan stor skillnad är att en sats med våt blandning måste användas direkt, medan ingredienserna till den torra blandningen kan lagras i flera timmar före användning. Logistiskt sett är torra blandningar mer lätthanterade, men våta har många andra betydande fördelar.

Två betydande förbättringar i utvecklingen av sprutbetong var att tillsätta kiseldioxidpulver i den torra blandningen – en biprodukt av kiselmetaller – och att förstärka med stål- eller polypropylenfiber.

Kiseldioxidpulver, även kallad mikrosilika, reagerar med kalciumhydroxid som bildas under cementhydratisering. Med denna tillsats får sprutbetongen två eller tre gånger högre tryckhållfasthet än vanliga blandningar för sprutbetong. Slutresultatet är extremt starkt, vattentätt och slitstarkt.

På motsvarande sätt kan tillägg av stålfiber i sprutbetong, som även har en armeringsfunktion, också dramatiskt öka draghållsfastheten hos sprutbetongen och minskar därmed underjordsarbetarnas bemödande att installera gallernät. Därmed sparas en ansenlig mängd tid och pengar.

Lagertjockleken hos sprutbetongen varierar beroende på blandningens typ och projektkraven. Den är dock normalt upp till 50 mm för våtblandning och 30 mm för torrblandning per skikt. I många fall krävs emellertid en kraftigare applicering, vilket innebär att flera lager måste sprutas.

Åtskilliga parametrar måste beaktas när sprutbetong ska matchas efter olika tillämpningar. Dessa inkluderar sand-/makadamklassificering, typ och mängd av cement, hydratiseringskontroll av tillsatsblandningar, typ av mjukgörare/supermjukgörare, bearbetbarhet, acceleratortyp, temperatur, pulsation och munstycken, för att nämna några.

Säkerhet är självklart en betydande faktor vid tunnelarbete men det är även hastighet och kostnader. Varje åtgärd i tunneln måste utföras så snabbt och effektivt som möjligt. Ju snabbare entreprenören kan applicera sprutbetongen, desto fördelaktigare för projektets övergripande ekonomi. Dessutom ökar även sannolikheten för att entreprenören ska lyckas hålla avtalade datum. På liknande sätt fortskrider hela processen snabbare om tiden för betongsprutning kan reduceras. Därmed minskar totalkostnaderna för tunneldrivningen.

Från och med 2016 har Atlas Copco beslutat att fokusera på våtsprutad betong för att möta kundernas behov.

Läs resten av berättelsen