DE10325864A1 - Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen - Google Patents

Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen. Erfindungsgemäß wird zunächst eine Suspension, bestehend aus Zellulose und Wasser, gebildet. Das genannte Lockergestein wird dann mit der Suspension vermischt und es erfolgt die Zugabe eines Bindemittels zum Aushärten und Verfestigen der Gesamtmischung am Verbringungs- bzw. Füllort.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen.
  • Aus den deutschen Patenten 198 51 256 bzw. 199 09 817 ist ein Verfahren zum Verfestigen von insbesondere schadstoffhaltigen, staubförmigen bis grobkörnigen, nicht hydraulischen Anfallstoffen sowie ein entsprechendes Verfahren zum Verfestigen schadstoffhaltiger flüssiger bis pastöser Anfallstoffe vorbekannt.
  • Bei diesen bekannten Verfahren werden der oder die Anfallstoffe intensiv mit einem quellfähigen Tonmehl vermischt, wobei pastöse Anfallstoffe zunächst durch Wasserzugabe in eine flüssige Konsistenz überführt und dem Anfallstoff 50g bis 100g quellfähiges Tonmehl je 1l kontaminierter Flüssigkeit zugegeben werden. Unmittelbar im Anschluß an den Intensivmischprozeß oder zeitlich beabstandet wird dann der Mischung eine bestimmte Menge anorganisches Bindemittel zugegeben.
  • Mit einem solchen Verfahren ist es bei einem vertretbaren Aufwand von einzusetzenden Tonmineralien möglich, die Schadstoffkomponenten bereits in einer frühen Phase ausreichend und sicher zu binden, wodurch es möglich wird, ein Vor-Ort-Verfüllmaterial zu schaffen. Bei einer Verfestigung von staubförmigen bis grobkörnigen, nicht hydraulischen Anfallstoffen wird zunächst eine wässrige Suspension gebildet, die wiederum Tonmehl umfaßt. Die Anfallstoffe werden dann mit der vorbereiteten wässrigen Suspension vermischt und es erfolgt ein Aushärten und Verfestigen der erhaltenen Mischung mittels Zugabe eines organischen Bindemittels. Als Tonmehl wird bevorzugt aktivierter Bentonit eingesetzt, wobei als Bindemittel Zement und/oder Flugasche verwendet wird.
  • Der Einsatz quellfähiger Tone oder anderer quellfähiger Schichtsilikat-Verbindungen als Viskositätsbildner ist aus der DE 42 24 537 A1 bekannt, jedoch werden dort keine Hinweise gegeben, die darauf orientieren, möglichst geringe Tonmehlzugaben zu erzielen. Zum Stand der Technik bezüglich der Bindung von anorganischen Substanzen und anderer Stoffe sowie zum Aufbereiten von flüssigen, sauren oder alkalischen Abfällen sei noch auf die DE 195 20 393 A1 sowie die US-PS 4,547,290 verwiesen.
    •
  • Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, anzugeben, welches vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen geeignet ist.
  • Erfindungsgemäß gilt es, die Wasserdurchlässigkeit im Vergleich zur an sich bekannten Verflüssigung mit Tonmineralien zu reduzieren, so daß das Verfahren auch dort anwendbar ist, wo es darum geht, z.B. die Beeinflussung der Grundwasserströmung möglichst gering zu halten oder insgesamt Feuchtesperrwirkungen zu erzielen sind.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Definition nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
  • So wird gemäß der Lehre der Erfindung ausgehend von vorhandenen mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen zunächst eine Suspension, bestehend aus Zellulose, hier wiederum insbesondere Zellulosepulver und Wasser, gebildet.
  • Diese vorbereitete Suspension wird dann mit dem genannten Lockergestein oder den Anfallstoffen vermischt und es erfolgt die Zugabe eines Bindemittels zum Zweck des Aushärtens und Verfestigens der gesamten Mischung am Verbringungs- oder Füllort.
  • Ausgestaltend kann bei der Bildung der Suspension dieser mindestens eine Teilmenge des erforderlichen Bindemittels zugegeben werden.
  • Als Bindemittel kommt sowohl organisches als auch ein anorganisches Bindemittel zum Einsatz.
  • Die Suspension enthält im wesentlichen 10 bis 100g Zellulose oder Zellulosepulver auf je 1l Wasser.
  • In Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung des Lockergesteins oder des Anfallstoffs werden diesem im wesentlichen 10 bis 35 M.-% Zellulosesuspension und im wesentlichen 1 bis 15 M.-% Bindemittel bezogen auf das Lockergestein oder den Anfallstoff zugegeben.
  • Durch eine entsprechende Varianz bei der Gestaltung der Suspension und der Zugabe des Bindemittels läßt sich die Endfestigkeit je nach Verwendungszweck leicht einstellen.
  • Das anorganische, hydraulische Bindemittel ist ein Zement, Kalk oder besteht aus einem Gemisch aus Zement und Flugasche bzw. Kalk und Flugasche.
  • Dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch kann ein Abbindebeschleuniger oder -verzögerer zur Beeinflussung des Erhärtungsverhaltens zugegeben werden. Ebenso kann dem vorerwähnten Gemisch ein Fließmittel zur Beeinflussung des Fließverhaltens oder ein Luftporenbildner zur Beeinflussung der Frost-Tau-Beständigkeit zugegeben werden.
  • Um die Packungsdichte und das Fließverhalten des Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisches einzustellen, kann ein mineralischer Baustoff beigegeben werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfestigung von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, auch als Zuschlagstoff bezeichnet, kann für Gründungs- und Tragschichten, aber auch bevorzugt im Kanalbau Anwendung finden. Gemäß den voranstehenden Erläuterungen wird ein zur Reaktion erforderliches disperses System gebildet, welches aus mineralischem Lockergestein bzw. ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, 10 bis 60 M.-% Wasser – bezogen auf den Zuschlagstoff – und 1 bis 10 M.-% eines Zellulosepulvers sowie aus 1 bis 7 M.-% – bezogen auf den Zuschlagstoff – eines Bindemittels besteht. Als Bindemittel wird vorzugsweise Kalk und/oder Zement verwendet, wodurch eine dauerhafte und stabile Verfestigung eintritt.
  • Im Unterschied zu dem eingangs geschilderten Stand der Technik sind keine kostenintensiv aufzubereitende Tonmineralien notwendig. Die Verflüssigung entsteht erfindungsgemäß nicht durch die Anlagerung von Ionen, sondern durch eine Verringerung der Oberflächenspannung infolge der Zugabe von Zellulose, insbesondere Zellulosepulver, welches auch als Anfallstoff kostengünstig erhältlich ist.
  • Hierdurch entsteht durch die Verflüssigung keine bzw. eine weitaus geringere Beeinflussung der Wasserdurchlässigkeit im Vergleich zur Verflüssigung mit Tonmineralien gemäß Stand der Technik. Ein solcher Sachverhalt ist insbesondere beim Kanalbau von Vorteil, da dort eine Beeinträchtigung der Grundwasserströmung möglichst auszuschließen ist.
    •
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • Bei einem beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Suspension aus Zellulosepulver und Wasser gebildet. Hierbei wird eine Menge von 50g Zellulose je 1l Wasser verwendet.
  • Die Suspension wird dann mit dem Lockergestein bzw. den Anfallstoffen, die in einer bestimmten Korngrößenverteilung vorliegen, vermischt.
  • Während der Mischung wird ein Bindemittel von etwa 5 bis 7 M.% bezogen auf das Lockergestein zugegeben.
  • Die so gänzlich aufbereitete Mischung wird dann vor Ort z.B. zum Verfüllen verwendet und es findet der gewünschte Verfestigungs- und Aushärtungsprozeß statt.
  • Die Menge der Zellulosesuspension, welche dem Lockergestein bzw. dem Anfallstoff zugegeben wird, liegt gemäß Ausführungsbeispiel im Bereich von etwa 20 bis 25 M.-% bezogen auf den Zuschlagstoff, d.h. das Lockergestein.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen oder ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, wie beispielsweise recycelten Baumaterialien, vorzugsweise für den Einsatz bei der Ausbildung von Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen oder dergleichen, mit folgenden Schritten: – Bildung einer Suspension, bestehend aus Zellulose und Wasser, – Vermischen der genannten Lockergesteine oder der Anfallstoffe mit der vorbereiteten, wässrigen Suspension, – Zugabe eines Bindemittels sowie Aushärten und Verfestigen der Gesamtmischung am Verbringungs- bzw. Füllort.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Suspension dieser mindestens eine Teilmenge des Bindemittels zugegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein organisches Bindemittel verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Bindemittel verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zellulosepulver zur Suspensionsbildung eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension im wesentlichen 10 bis 100g Zellulose oder Zellulosepulver auf je 1l Wasser enthält.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung des Lockergesteins oder Anfallstoffs diesem im wesentlichen 10 bis 35 M.-% Zellulosesuspension und im wesentlichen 1 bis 15 M.-% Bindemittel bezogen auf das Lockergestein oder den Anfallstoff zugegeben werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Einstellung der Endfestigkeit je nach Verwendungszweck und Verfüllsituation.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische, hydraulische Bindemittel aus einem Zement, einem Kalk, einem Gemisch aus Zement und Flugasche oder aus einem Gemisch von Kalk und Flugasche besteht.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein Abbindebeschleuniger oder -verzögerer zur Beeinflussung des Erhärtungsverhaltens zugegeben wird.
  11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein Fließmittel zur Beeinflussung des Fließverhaltens zugegeben wird.
  12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein Luftporenbildner zur Beeinflussung der Frost-Tau-Beständigkeit zugegeben wird.
  13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuschlagstoff/Zellulose/Bindemittel/Wasser-Gemisch ein mineralischer Baustoff zur Beeinflussung der Packungsdichte und des Fließverhaltens zugegeben wird.
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