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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung weitgehend porenfreier Zuschläge mit geschlossener Oberfläche für Bau-, insbesondere Strassenunterbodenmaterial, auf der Basis von anorganischen Abfallstoffen unter Zusatz von Bindemitteln.
Die Herstellung von solchen Zuschlägen, z. B. auf Basis von Natursanden ist bekannt, allerdings sind hiefür sehr hohe Energien aufzuwenden, um die erforderliche Festigkeit zu erreichen.
Darüber hinaus können im Hinblick auf die Weiterverarbeitung dieser Zuschläge zusammen mit Beton nicht beliebige Sande, sondern lediglich solche mit einem Silikatanteil von zumindest 70% verwendet werden. Dieser Umstand ist insbesondere in solchen Gebieten von grossem Nachteil, in welchen die dortigen Sandvorkommen diesen Bedingungen nicht genügen.
Man hat auch schon versucht, Bimssande zu Zuschlägen zu verarbeiten, jedoch besitzen diese Zuschläge eine derart hohe Porosität, dass sie der Baustoffmische, z. B. der Zementmische, derart viel Anmachwasser entziehen, dass solcherart hergestellte Baukörper nicht die erforderliche Festigkeit erlangen. Darüber hinaus begünstigt die Porosität die Aufnahme von Schadstoffen, was gleichfalls die Festigkeit des Baukörpers beeinträchtigt.
Die Herstellung von Baustoffen, wie Hohlblocksteinen, Formsteinen aller Art usw., aus anorganischen Abfallstoffen ist ebenfalls bekannt. Als Rohstoffe dienen vorwiegend poröse Zuschläge aus der Stahlerzeugung, pulverförmige Aschen aus kalorischen Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen, sowie Klärschlammverbrennungsrückstände. Bei Baukörpern mit solchen Zuschlägen wird hohe Porosität angestrebt, um das Transportgewicht zu senken und die Wärmedämmeigenschaften zu verbessern. Die porösen Oberflächen begünstigen die Verankerung des Füllbetons. Die Bindung dieser Formkörper erfolgt zur Zeit ausnahmslos durch Zement. Dies erfordert eine sorgfältige Auswahl der zum Einsatz vorgesehenen Abfallzuschläge, da betonaggressive Salze, wie Chloride, Sulfate usw., bei Wasserzutritt zur Zerstörung der Bauteile führen.
Als Nachteil dieser Füllstoffe hat sich erwiesen, dass sie durch das Vorhandensein der beträchtlichen Porosität eine mehr oder minder grosse Wassermenge aufnehmen, so dass sie die Massen, zu denen sie zugesetzt werden sollen, in ihrer Zusammensetzung und Konsistenz stark beeinflussen, wobei dieser Einfluss von Charge zu Charge verschieden sein kann und seine Berücksichtigung daher oft schwer möglich ist. Das Eindringen von Wasser in die Füllstoffe ist auch hinsichtlich der Frostbeständigkeit der entstehenden Massen nachteilig.
Daher wurde bereits mehrfach vorgeschlagen, körniges bzw. granuliertes Material mit einem Bindemittel zu umhüllen, wobei zum Teil auch das Granulat schon mit Hilfe von Bindemittel geformt wird.
Gemäss der AT-PS Nr. 204466 sind es poröse, unregelmässig geformte Stoffe, wie gebrochene Schaumschlacke oder Hüttenbims, die unter Zusatz von pulverigen Füllstoffen und Wasser, gegebenenfalls auch von geringen Mengen Bindemittel, durch Mischen und Rollen zu einem abgerundeten Granulat geformt werden, welches dann mit Bindemittel ummantelt wird. Da das Verfahren ausdrücklich auf die Herstellung von Leichtbeton gerichtet ist, ist die Auswahl der porösen Ausgangsstoffe angedeutet und begrenzt. Die zweite Feststoffkomponente, der pulverige Füllstoff, dient zur Formung der abgerundeten Körner, indem er die sphärischen Unregelmässigkeiten des porösen Zuschlags ausfüllt.
Die DE-OS 2338887 betrifft ein noch spezielleres Verfahren, nämlich die Umhüllung von Blähschiefer-Blähton-Teilchen mit einer quantitativ regelbaren Umhüllung aus Stückgips, um diese Teilchen aus Füllstoff bei der Herstellung von Gips-Fertigteilen einsetzen zu können. Durch die Umhüllung wird der Zuschlag weniger saugend, die Wasseraufnahme ist geringer, der Gipsbrei, in den sie eingebracht werden, kann dickflüssiger sein, wodurch sich die Teilchen während des Härtungsvorgangs der Fertigteile nicht absetzen. Ausserdem wird der sonst äusserst langwierige Trocknungsvorgang der Gipsfertigteile dadurch wesentlich abgekürzt.
Allgemeiner gehalten ist das Verfahren nach der DE-AS 2243118. Gemäss dieser Literaturstelle werden anorganische oder organische Abfallstoffe zerkleinert, mit anorganischen oder organischen Bindemitteln zu Granulaten gebunden und diese anschliessend noch mit Bindemittel ummantelt. Das Verfahren dient ausdrücklich zur Herstellung von ummantelten Zuschlagstoffen für Beton und Betonsteine, es soll ein abgerundetes Granulat mit glatter Oberfläche hergestellt werden.
Als Beispiele für Ausgangsstoffe sind in dieser DE-AS Kunststoffe, Kunstfaserprodukte,
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Textil-, Holz- und Glasabfälle oder Gummi, sowie Kork, Holzmehl, Stroh oder Kalksteintrümmer genannt. Dagegen ist erfindungsgemäss das Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass Aschen aus Müllverbrennungsanlagen, kalorischen Kraftwerken und andern Verbrennungsanlagen mit Zement, insbesondere Portlandzement, und einem oder mehreren Bindemitteln aus der Gruppe ionogene oder nicht ionenaktive Bitumenemulsionen, Heissbitumen, flüssiges Epoxyoder Polyesterharz, Kunststoffdispersionen, wie Styrol-Butydien-Dispersionen oder Acrylharzdispersionen, unter Verdichtung durch Pressen, Strangpressen,
Stampfen oder Rütteln gebunden und das Produkt nach eventueller Formgebung zu zylindrischen oder würfeligen Formkörpern auf die gewünschte Korngrösse eingestellt wird.
Je nach Pressform können auch prismatische oder kugelige Körner in der gewünschten Korngrösse hergestellt werden.
Durch die Abbindung dieser Massen mit einem Bindemittel aus Zement und den genannten organischen Massen wird die Oberfläche der resultierenden Körner praktisch versiegelt und es können auf diese Weise die genannten Abfallstoffe einfach und wirtschaftlich in neutrale Zuschläge verwandelt werden.
Die genannte Kombination von Zement mit einem oder mehreren der genannten organischen Bindemittel hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Es kann dabei das Verhältnis von Zement zu organischem Bindemittel in weiten Bereichen variieren, bevorzugt liegt das Gewichtsverhältnis von Zement zu organischem Bindemittel im Bereich von 2 : 3 bis 3 : 1.
Beispielsweise kann das Gut durch Strangpressen und Zerschneiden des entstehenden Stranges in beliebige Stücke zum fertigen Zuschlag verarbeitet werden. Gegebenenfalls kann auch eine tribomechanische Aktivierung des Materials vor dem Verdichten erfolgen.
Als Kunststoffbindemittel eignen sich in erster Linie Acrylharzdispersionen, flüssiges Polyesterharz, flüssiges Epoxydharz, Styrol-Butadien-Dispersionen oder eine andere Kunststoffdispersion.
Die Bindemittelmenge hängt in erster Linie von der Korngrösse des zu bindenden Materials ab.
Feinkörniges Material, z. B. der durchschnittlichen Korngrösse 0, 125 mm, benötigt durch die hohe spezifische Oberfläche relativ grosse Bindemittelmengen zur Umhüllung der Einzelkörner.
Die Verarbeitungskonsistenz wird so gewählt, dass das mit Bindemittel versetzte Material beim Schütten fällt und nicht zusammenhält ; das entspricht dem Konsistenszbereich K1 nach der ÖNorm B 4200,10. Teil. In diesen Fällen erfolgt das erforderliche Verdichten durch Pressen des erdfeuchten Ausgangsmaterials.
Enthält dagegen das Abfallmaterial mehr grobe Bestandteile, z. B. 3 bis 5 mm, vermindert sich die spezifische Oberfläche drastisch und bei relativ geringem Bindemittelanteil entsteht eine schwach fliessende Konsistenz, entsprechend einem Konsistenzbereich K4 nach ÖNorm 4200,10. Teil. Die schwach fliessende Mischung erfordert bei der Verdichtung eine wesentlich geringere Energieanwendung, z. B. durch Rütteln.
Nach ÖNorm 4200,10. Teil, unterscheidet man fünf genau definierte und reproduzierbare Konsistenzbereiche. Die Auswahl des Konsistenzbereiches ist vom Grösstkorn der Ausgangsstoffe abhängig. Das Grösstkorn der Ausgangsstoffe bestimmt die erforderliche Bindemittelmenge zur Umhüllung jedes Einzelkorns. Durch die vom Grösstkorn abhängige Bindemittelmenge entsteht eine unterschiedliche Verarbeitungswilligkeit der Materialien. Die Konsistenzklasse bestimmt die Art der erforderlichen Verdichtung. Erdfeuchte und krümelige Konsistenz, entsprechend K2, wird durch Pressen verformt, K3 wird entweder gepresst oder gestampft und die fliessenden Mischungen werden am günstigsten durch Rütteln verdichtet.
Bei den Konsistenzbereichen K3 kann an der Oberfläche der erzeugten Zuschläge noch Restbindemittel verbleiben, das bei der Lagerung zum Zusammenkleben der Einzelkörner führen könnte. In diesen Fällen werden die Zuschläge mit pulverförmigen Stoffen, wie Hochofenschlackemehl, Flugasche, Kalksteinmehl und dgl. paniert. Das Pulver bindet das Restbindemittel der Oberfläche und die Einzelkörper kleben nicht aneinander.
Gewünschte Korngrössenbereiche liegen beispielsweise bei 4/8, 8/16, 16/32,32/50, 50/120 mm.
Die erfindungsgemäss hergestellten Zuschläge dienen als Füllstoffe für Baumaterial. Insbesondere können sie im Strassenbau eingesetzt werden, wo sie eine Erhöhung der Frostsicherheit
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des Strassenunterbaus bewirken. Die Korngrösse von an Ort und Stelle anfallendem Unterbodenmaterial liegt häufig im"nichtbrauchbaren Sieblinienbereich". Dadurch werden die Anforderungen hinsichtlich der Frostsicherheit nicht erfüllt. Mischt man den Böden erfindungsgemäss hergestellte Zuschläge mit grösserem Korn zu, so ist die Frostsicherheit dieser vorerst unbrauchbaren Böden gegeben.
In den folgenden Beispielen wird das Ergebnis der Behandlung der Ausgangsstoffe mit den Bindemitteln nach dem erfindungsgemässen Verfahren beschrieben.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Nr. <SEP> Zuschlag <SEP> Bindemittel <SEP> Konsistenz <SEP> Verdichtung <SEP> Form <SEP> Druckf.
<tb>
Art <SEP> kg/m'ÖN <SEP> 4200, <SEP> 10. <SEP> T <SEP> Art <SEP> Zylinder <SEP> N/c <SEP>
<tb> 1. <SEP> Müllschlacke <SEP> PZ <SEP> 275 <SEP> 80 <SEP> K2 <SEP> Marshallverdichtung <SEP> *) <SEP> 10 <SEP> cm
<tb> 0, <SEP> 1/3 <SEP> mm <SEP> Bitumenemulsion <SEP> 120 <SEP> h <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> cm <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP>
<tb> nicht <SEP> ionogen
<tb> 2. <SEP> Flugasche <SEP> PZ <SEP> 275 <SEP> 120 <SEP> Kl <SEP> Marshaliverdichtung <SEP> *) <SEP> , <SEP> 10 <SEP> cm
<tb> Styrol-Butadien- <SEP> 50 <SEP> h <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> cm <SEP> 28, <SEP> 2 <SEP>
<tb> dispersion
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