Diese Studie entwickelte eine Nassspritzbetonmischung unter Einbeziehung eines superabsorbierenden Polymers (SAP), um die Wasserdurchlässigkeitsbeständigkeit zu verbessern und deren Anwendbarkeit im Feld zu bewerten. Dementsprechend wurden Art und Dosierung von SAPs ausgewählt, um die Selbstdichtung zu maximieren und gleichzeitig den Verlust der Druckfestigkeit zu minimieren. Die entwickelte SAP-Spritzbetonmischung wurde durch Labortests ihrer rheologischen Eigenschaften, mechanischen Leistung und ihres Schwindverhaltens bewertet. Anschließend wurde eine großflächige Spritzbetonverlegung an einer Tunnelmodellstruktur (3,0 m Breite, 3,2 m Höhe und 2,5 m Länge) durchgeführt, um deren Anwendbarkeit im Feld hinsichtlich mechanischer Eigenschaften und Wasserdurchlässigkeitsbeständigkeit zu beurteilen. Die Testergebnisse zeigten, dass die Einarbeitung von 1 % Acrylamid-Acrylsäure-Copolymer-SAP bezogen auf das Zementgewicht zu einer Reduzierung der mechanischen Festigkeiten führte; sie verringerte jedoch die Wasserleckage um bemerkenswerte 68,3 %. Darüber hinaus wurde das Schwinden reduziert, wodurch die Rissbeständigkeit verbessert wurde. Während der Wasseraufnahmestufe des SAP stiegen jedoch die statische Fließgrenze, die dynamische Fließgrenze und die plastische Viskosität an, was zu einer verringerten Verarbeitbarkeit führte. Umgekehrt verzögerte die Freisetzung von absorbiertem Wasser aus dem SAP den zeitabhängigen Anstieg der dynamischen Fließgrenze und induzierte ein Scherverdünnungsverhalten, was die Leistung der Spritzbetonverlegung teilweise verbesserte. Daher sollten bei der Anwendung von SAP-haltigem Spritzbeton zeitabhängige rheologische Änderungen berücksichtigt werden, wenn die Art und Dosierung des SAP ausgewählt sowie das geeignete Bauzeitfenster bestimmt werden.

Tunnels wurden ausgiebig gebaut, um die Effizienz der menschlichen Mobilität und des Materialtransports durch natürliche Hindernisse wie Berge, Meeresböden und Gesteinsmassen zu verbessern. Sie werden typischerweise mit Methoden wie Sprengungen ausgehoben, gefolgt von der Installation von Auskleidungen, um die strukturelle Widerstandsfähigkeit gegen äußere Kräfte während des Baus und Betriebs zu gewährleisten. Unter den verschiedenen Techniken wird das Spritzbetonverfahren häufig eingesetzt, da es sofortigen Halt und eine hohe Bauausführbarkeit bietet. Spritzbeton bezeichnet eine Technik, bei der fließfähiger Beton pneumatisch mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse projiziert wird und mit Hilfe eines Erstarrungsbeschleunigers sofort an der Ausbruchsoberfläche haftet, was eine schnelle Festigkeitsentwicklung ermöglicht. Bei Spritzbetonauskleidungssystemen bleibt Grundwasserleckage ein kritisches Problem, das die Stabilität und Haltbarkeit von Tunneln erheblich beeinträchtigen kann. Langanhaltende Leckagen können nicht nur zu einer funktionalen Verschlechterung der Struktur führen, sondern auch zu katastrophalen Ausfällen. Dementsprechend wurden eine Reihe von Strategien – wie die Anwendung von wasserdichten Membranen und die Verbesserung der Undurchlässigkeit durch Risskontrolle – untersucht und implementiert, um Leckageprobleme zu lösen. Die Nachfrage nach effektiveren und baustellenfreundlicheren Technologien wächst jedoch weiter.