DE19744967A1 - Production of lightweight concrete - Google Patents
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Abstract
Description
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstel lung von Leichtbetons, die höhere Festigkeiten aufweisen, als die nach bekannten Verfahren hergestellten Leicht betons. Eine andere Aufgabe ist die Schaffung von Leichtbetons, die im Bedarfsfall - z. B. bei Gebäudeab bruch - energiesparender entsorgt oder rezykliert werden können, als alle nach bekannten Verfahren hergestellten Leicht-, Normal- und Schwerbetons. Weitere Aufgaben er geben sich aus der Beschreibung.The object of the present invention is the manufacture development of lightweight concrete with higher strengths than the light manufactured by known methods concrete. Another task is to create Lightweight concrete, which if necessary - e.g. B. in buildings breakage - can be disposed of or recycled in a way that saves energy can, as all manufactured by known methods Light, normal and heavy concrete. Other tasks he give themselves from the description.
Die Erfindung löst die Aufgaben mit einem Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton, dadurch gekennzeichnet, daß inkompressible Kunststoffkörner mit Zementmörtel gebunden werden.The invention solves the problems with a method for Manufacture of lightweight concrete, characterized in that incompressible plastic granules bound with cement mortar become.
Kunststoffe sind durch chemische Reaktionen entweder aus niedermolekularen Stoffen oder aus bereits hochmolekula ren Naturstoffen hergestellte makromolekulare organische Materialien. Beispiele für die beiden Kunststoffklassen sind polymerisiertes Styrol und vulkanisierter Kautschuk.Plastics are either made out of chemical reactions low molecular weight substances or from already high molecular weight macromolecular organic products Materials. Examples of the two plastic classes are polymerized styrene and vulcanized rubber.
Inkompressible Kunststoffkörner ändern ihr Volumen unter Einwirkung äußerer Kräfte nicht; auch dann nicht, wenn sie verformbar sind.Incompressible plastic grains change their volume under No external forces; not even if they are deformable.
Es werden vorzugsweise Kunststoffkörner, die Abfälle ir gendwelcher technischer Prozesse sind, eingesetzt. Der artige Kunststoffkörner sind häufig nicht inkompressibel, denn sie können schaumig, porös oder hohl sein. Erfin dungsgemäß werden sie durch Kompaktieren zu inkompres siblen Körnern, die auch durch Agglomeration größer als die ursprünglichen Körner sein können, umgewandelt. Für viele Arten von Schaumkunststoffen ist das in der Offen legungsschrift DE 196 00 706 A1 beschriebene Verfahren eine vorteilhafte Vorkompaktierung.There are preferably plastic granules, the waste ir whatever technical processes are used. The like plastic grains are often not incompressible, because they can be foamy, porous or hollow. Erfin According to the invention, they are compressed by compacting sible grains that are also larger than agglomeration the original grains can be converted. For Many types of foam plastics are in the open method described in DE 196 00 706 A1 an advantageous precompaction.
Eine für alle Kunststoffarten geeignete, zur Inkompres sibilität führende Kompaktierung wird durch Erhitzen der Kunststoffkörner erzielt. Die Erfindung sieht Erhitzungs verfahren vor, die die schlechte Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffkörner berücksichtigen.One suitable for all types of plastics for ink compression Compaction leading to sensitivity is achieved by heating the Plastic grains achieved. The invention sees heating procedure before that the poor thermal conductivity of the Take plastic grains into account.
Bei einem dieser Erhitzungsverfahren werden die Kunst stoffkörner zwischen zwei heißen Flächen aus hartem Ma terial gerieben und gequetscht. Hierfür geeignete Maschi nen sind beispielsweise beheizbare Kollergänge, innen be heizbare Kugel-, Walzen- und Schwingmühlen, beheizbare Walzenstühle. Auch eine Rootspumpe, die unter Verzicht auf ein wasserdichtes Gehäuse derart umgebaut worden ist, daß sie innen beheizt werden kann und die Drehkolbenach sen sich gegen Federkräfte voneinander entfernen können, damit die Drehkolben auch gröberes Kunststoffgranulat hindurchfördern, reiben und quetschen können, ist geeig net.One of these heating processes is art Grains of material between two hot surfaces made of hard material grated and crushed. Suitable machines for this NEN are, for example, heated pan millers, be inside heatable ball, roller and vibrating mills, heatable Roller mills. Also a root pump that is waiving has been converted to a waterproof housing in such a way that it can be heated inside and the rotary lobes can move apart from each other against spring forces thus the rotary pistons also coarser plastic granulate conveying, rubbing and squeezing through is suitable net.
Eine besonders einfach zu bauende, robuste und Heizener gie sparende Walzenmühle besteht aus einem langsam um eine waagerechte Achse rotierenden Rohr, in dessen Inne rem zwei gleich lange Walzen achsparallel liegen. Diese rollen auf der Innenwand des langsam rotierenden Rohres ab und streben durch ihre Schwere ständig in dessen tief sten Bereich. Dort berühren sie sich und ihre Mantelflä chen reiben infolge ihrer gleichsinnigen Drehung stark aneinander. Die zwei Walzen werden durch Heizstrahler, gerichtete Flammen oder ähnliche Mittel erhitzt. In das Innere des langsam rotierenden Rohres eingefüllte Kunst stoffkörner geraten zwischen die zwei Walzen und werden erhitzt, gerieben, gequetscht und dabei bis zur Inkom pressibilität kompaktiert.A particularly easy to build, robust and heater The energy-saving roller mill consists of a slowly changing a horizontal axis rotating tube, inside of which rem two rollers of equal length are axially parallel. This roll on the inner wall of the slowly rotating tube and constantly strive deeply in its gravity most area. There they touch and their mantle Chen rub strongly due to their rotation in the same direction to each other. The two rollers are heated by radiant heaters, directed flame or similar means heated. In the Art filled inside the slowly rotating tube Grains of material get between the two rollers and become heated, grated, crushed and thereby to the incom compactibility compacted.
Das Erhitzen, Reiben und Quetschen der Kunststoffkörner zwischen zwei heißen Flächen aus hartem Material wird in jedem Fall mit einer "Mineralisierung" der Kunststoff korn-Oberflächen kombiniert, damit der Zementleim des Zementmörtels eine feste Bindung mit den Kunststoffkör nern eingeht. Zu diesem Zweck werden feinkörnige mine ralische Stoffe, wie feiner Sand, Ziegelmehl, Glasmehl, kolloidales Siliciumdioxid, Gesteinsmehl, Schiefermehl, pulverförmige Tonmineralien, gepulverter Rotschlamm oder auch Gemische dieser Stoffe in die Maschine gestreut, bevor die kompaktierten, noch heißen Kunststoffkörner die betreffende Maschine verlassen.Heating, rubbing and squeezing the plastic grains between two hot surfaces made of hard material in any case with a "mineralization" of the plastic grain surfaces combined so that the cement paste of the Cement mortar a firm bond with the plastic body received. For this purpose, fine-grained mine ralic materials, such as fine sand, brick powder, glass powder, colloidal silicon dioxide, rock flour, slate flour, powdered clay minerals, powdered red mud or also mixtures of these substances sprinkled into the machine, before the compacted, still hot plastic grains leave the machine in question.
Nach einem anderen Erhitzungsverfahren werden die Kunst stoffkörner mit heißem Sand vermischt. Eine für fast alle Kunststoffe einschließlich Gummi günstige Temperatur des Sandes beträgt ca. 250 Grad Celsius. Geeignete Maschinen sind beispielsweise Kernsandmischer, wie sie in Gieße reien benutzt werden. Die Kunststoffkörner erweichen während des Mischvorgangs und kleben zu größeren, inkom pressiblen Klumpen zusammen, deren Oberflächen dabei dicht mit Feinanteilen des Sandes festhaftend überzogen werden. So entstehen Mischungen aus Sand und Kunststoff klumpen, die dann mit Portlandzement oder anderem hoch wertigem Zement und danach mit Wasser vermischt werden. Der Zementanteil wird nach dem Sandanteil der Sand- Kunststoffklumpen-Mischung bemessen. Die Kunststoffklum pen, deren Oberflächen dicht mit festsitzenden Sandteil chen bedeckt sind, stellen den Betonzuschlag dar. Das gesamte, wasserhaltige Gemisch wird in bekannter Weise zu Formteilen verarbeitet.After another heating process, the art granules mixed with hot sand. One for almost everyone Plastics including rubber favorable temperature of the Sand is about 250 degrees Celsius. Suitable machines are, for example, core sand mixers such as those in Gieße can be used. The plastic granules soften during the mixing process and stick to larger, incom pressible lumps together, their surfaces tightly coated with fine particles of sand become. This creates mixtures of sand and plastic lump, then high with Portland cement or other quality cement and then mixed with water. The cement content is determined according to the sand content of the sand Dimension plastic lump mixture. The plastic club pen, the surfaces of which are dense with stuck sand that are covered represent the concrete surcharge entire, water-containing mixture is made in a known manner processed into molded parts.
Sand, der auch feucht sein kann, wird vorteilhaft konti nuierlich in einem geneigten Rohr mittels einer pulsie renden Flamme erhitzt. Die Durchrutschgeschwindigkeit des Sandes wird mit der Neigung des Rohres geregelt. Die Erzeugung von pulsierenden Flammen mit Pulsbrennern ist bekannt. Das Flammrohr eines Pulsbrenners ist an das un tere Ende des geneigten Rohres nach oben gerichtet ange setzt. Durch das Flammrohr wird die pulsierende Flamme ins Innere des geneigten Rohres geleitet und durch dieses hindurch nach oben. Die pulsierende Flamme erhitzt den durch das geneigte Rohr abwärts rutschenden Sand. Eine stetige Flamme würde nur die äußeren Partien der rutschen den Sandschicht aufheizen. Im Gegensatz zur stetigen Flam me erhitzt die pulsierende Flamme sofort auch das Innere der rutschenden Sandschicht. Somit braucht der in dem ge neigten Rohr abwärts rutschende Sand nicht gewendet zu werden; so erübrigen sich komplizierte Einrichtungen, wie etwa Drehrohröfen.Sand, which can also be moist, is advantageously continuous nuously in an inclined tube by means of a pulsie The resulting flame is heated. The slip rate of the sand is regulated with the inclination of the pipe. The Generation of pulsating flames using pulse burners known. The flame tube of a pulse burner is at the un tere end of the inclined tube directed upwards puts. The pulsating flame becomes through the flame tube passed inside and through the inclined pipe through up. The pulsating flame heats the sand sliding down the inclined pipe. A steady flame would only slip the outer parts of the heat up the sand layer. In contrast to the steady flame me the pulsating flame immediately heats up the inside the sliding layer of sand. So he needs in the ge inclined pipe downward sliding sand did not turn become; so there is no need for complicated facilities such as about rotary kilns.
Minderwertige brennbare Öle oder Fettgemische, die nicht als Heizöl verwendet werden können, werden mit Druckluft in das Flammrohr des mit brennbarem Gas betriebenen Puls brenners eingespritzt, und zwar dort, wo das Flammrohr in das geneigte Rohr einmündet. Die pulsierende Flamme er zeugt dort ein vorgeheiztes Fett-in-Luft-Aerosol, das so fort zündet und im geneigten Rohr die pulsierende Flamme verstärkt. Auf diese Weise wird der größere Teil der Heiz energie für das Erhitzen des Sandes aus minderwertigen Ölen und Fetten gedeckt und nur der kleinere Teil aus dem primär in den Pulsbrenner eingespeisten Gas.Inferior flammable oils or fat mixtures that are not Can be used as heating oil with compressed air into the flame tube of the pulse operated with combustible gas injected into the burner, where the flame tube in the inclined pipe opens. The pulsating flame there is a preheated fat-in-air aerosol away ignites and in the inclined tube the pulsating flame reinforced. This way the greater part of the heating energy for heating the sand from inferior Oils and greases covered and only the smaller part from the gas fed primarily into the pulse burner.
Die nach dem hier beschriebenen Verfahren aus minderwerti gen Fetten und Ölen mittels pulsierender Flammen erzeugten zündwilligen und gleichzeitig vorgeheizten Fett-in-Luft- Aerosole können vielfältig zum Heizen und Betreiben von Verbrennungskraftmaschinen genutzt werden.The inferior process according to the procedure described here greases and oils using pulsating flames ignitable and at the same time preheated fat-in-air Aerosols can be used in a variety of ways to heat and operate Internal combustion engines are used.
Ein weiteres Erhitzungs- und Kompaktierungs-Verfahren be steht darin, daß die Kunststoffkörner mit heißen Flüssig keiten verrührt werden, wobei größere Kunststoffklumpen entstehen, die durch Zugaben von feinverteilten minera lischen Stoffen in die heiße Flüssigkeit oberflächlich mineralisiert werden. Geeignete Flüssigkeiten sind auf etwa 250 Grad Celsius erhitzbare, wassermischbare Flüs sigkeiten oder wässerige Lösungen.Another heating and compacting process be is that the plastic grains with hot liquid speeds are mixed, with larger lumps of plastic arise from the addition of finely divided minera substances in the hot liquid superficially be mineralized. Suitable liquids are on about 250 degrees Celsius heatable, water-miscible rivers liquids or aqueous solutions.
Besonders geeignet sind Glycerin und die aus ihm beim Hocherhitzen entstehenden Polykondensationsprodukte.Glycerin and those made from it are particularly suitable High-temperature polycondensation products.
Überraschenderweise eignet sich unreines Glycerin, das als Nebenprodukt bei der Umesterung von Triglyceriden mit Methanol anfällt, besonders gut, denn es zeigt beim Hocherhitzen keinerlei Tendenz zur Abspaltung von Pro penal (= Acrolein). Derartiges unreines Glycerin wird in zunehmendem Maß billig verfügbar, weil die Umesterungs produkte, die Fettsäuremethylester, ständig breiter wer dende Anwendung als Heizöle und Dieselkraftstoffe fin den. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung besonders preisgünstiges Glycerin erhält man, indem man fetthal tige Abfälle mit Fettsäuremethylestern extrahiert. Die Extrakte - es sind Lösungen von Fetten in Fettsäure methylestern - werden mit einer dem Fettanteil äquiva lenten Menge Methanol, in dem etwas Natriumhydroxid ge löst ist, verrührt. Bei Zimmertemperatur scheidet sich nach einigen Stunden unreines, für den hier vorliegen den Zweck geeignetes Glycerin als untere Schicht ab. Die obere Schicht besteht aus dem als Extraktionsmittel ein gesetzten und aus den neu gebildeten Fettsäuremethyl estern. Bei Temperaturen um 60 Grad Celsius läuft die Umesterung innerhalb von Sekunden oder wenigen Minuten ab. Statt fetthaltige Abfälle mit Fettsäuremethylestern zu extrahieren, können auch konzentrierte oder reine Fette in Fettsäuremethylestern gelöst und in dieser Lö sung mit zugesetztem alkalihaltigem Methanol in Glyce rin und neugebildete Fettsäuremethylester umgeestert werden.Surprisingly, impure glycerin is suitable as a by-product in the transesterification of triglycerides with methanol, especially good, because it shows in Heating up no tendency to split off Pro penal (= acrolein). Such impure glycerin is in increasingly available cheaply because of the transesterification products, the fatty acid methyl esters, who are becoming ever wider application as heating oils and diesel fuels fin the. Especially for the purpose of the present invention inexpensive glycerin can be obtained by fetthal Extracted waste with fatty acid methyl esters. The Extracts - they are solutions of fats in fatty acid methyl esters - are equivalent to the fat content lent amount of methanol in which some sodium hydroxide is dissolved, stirred. At room temperature it divides after a few hours impure, for which there are here appropriate glycerin as the bottom layer. The top layer consists of a as an extractant set and from the newly formed fatty acid methyl esters. It runs at temperatures around 60 degrees Celsius Transesterification within seconds or a few minutes from. Instead of fatty waste with fatty acid methyl esters Extract can also be concentrated or pure Fats dissolved in fatty acid methyl esters and in this solution solution with added alkali-containing methanol in Glyce transesterified and newly formed fatty acid methyl ester become.
Die kurzen Reaktionszeiten für diese Umesterungen beru hen auf der raschen spontanen Abscheidung des Glycerins aus der Methanol enthaltenden Fett-in-Fettsäuremethyl ester-Lösung und der daraus resultierenden Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts zugunsten der Produkte.The short reaction times for these transesterifications are based on the rapid spontaneous separation of glycerol from the fat-in-fatty acid methyl containing methanol ester solution and the resulting shift the reaction equilibrium in favor of the products.
Weitere Beispiele für hocherhitzbare Flüssigkeiten, die für das Kompaktieren von Kunststoffkörnern verwendet wer den können, sind Polyglykolether, trocknende Öle, ge schmolzener Schwefel, Schwefelsäure, hocherhitzte und teilweise polykondensierte Phosphorsäuren, Schmelzen von wasserhaltigem Natriumhydroxid.More examples of highly heatable liquids that who used for compacting plastic granules that can be polyglycol ethers, drying oils, ge molten sulfur, sulfuric acid, superheated and partially polycondensed phosphoric acids, melting of hydrous sodium hydroxide.
Polystyrolfolien und Stücke von expandiertem Polystyrol können durch Verrühren in einem wässerigen Kristallbrei von Calciumchlorid bei ca. 160 Grad Celsius zu inkompres siblen harten Körnern umgewandelt werden, die nach dem Abspülen mit Wasser an ihren Oberflächen eingelagerte mikroskopische Calciumchlorid-Partikel aufweisen und da durch fest in Zementmörtel eingebunden werden.Polystyrene films and pieces of expanded polystyrene can by stirring in an aqueous crystal slurry of calcium chloride at about 160 degrees Celsius to incompress siblen hard grains that are converted after the Rinse off with water stored on their surfaces have microscopic calcium chloride particles and there by being firmly integrated into cement mortar.
Abfälle von Polyvinylbutyralfolien schrumpfen beim Ver rühren in siedender und dabei kondensierender Phosphor säure oder in 250 Grad Celsius heißer Schwefelsäure zu inkompressiblen harten Brocken, die auch dann von Zement mörtel fest eingebunden werden, wenn die Folienfetzen keine Glasstaubeinlagerungen aufweisen, wie das bei den aus dem Verbundglasrecycling stammenden Folienfetzen der Fall ist. Vermutlich werden Hydroxy-Gruppen des Polyvinyl butyrals verestert.Waste of polyvinyl butyral films shrink when used stir in boiling and condensing phosphorus acid or sulfuric acid hot at 250 degrees Celsius incompressible hard chunks of cement mortar can be firmly integrated if the film scraps have no glass dust inclusions, like that of the scraps of film from laminated glass recycling Case is. Hydroxy groups of polyvinyl are believed to be butyrals esterified.
Beim Verbundglasrecycling abfallende Polyvinylbutyral folien-Fetzen sind mit mikroskopisch feinem Glasstaub durchsetzt und teilweise mit festsitzenden Glaskrümeln behaftet. Diese Folienfetzen sind von vornherein inkom pressibel und können als Betonzuschlag verwendet werden. Aufgrund ihres Gehalts an Glaspartikeln werden sie vom Zementmörtel fest eingebunden. Durch Vibration können die Folienfetzen im thixotropen Zementmörtelgemisch hin sichtlich ihrer flächigen Form orientiert werden. Da durch entstehen Leichtbetonteile mit anisotropen Dämm eigenschaften.Polyvinyl butyral falling off during laminated glass recycling Scraps of film are covered with microscopic glass dust interspersed and partly with stuck glass crumbs afflicted. These scraps of film are incom from the start compressible and can be used as a concrete aggregate. Due to their content of glass particles, they are from Cement mortar firmly integrated. The vibrations can Scraps of foil in the thixotropic cement mortar mixture be visually oriented to their flat shape. There this creates lightweight concrete parts with anisotropic insulation characteristics.
Kunststoffgemisch-Abfälle mit großem Gehalt an Poly vinylchlorid werden durch Verrühren in einer auf ca. 250 Grad Celsius erhitzen Lösung aus 80 kg Natrium hydroxid und 20 kg Wasser zu harten, inkompressiblen Stücken kompaktiert, die nach dem Abspülen einen in Ze mentmörtel fest einbindenden Betonzuschlag darstellen. Die Bildung kritischer organischer Chlorverbindungen ist bei dieser Alkalibehandlung ausgeschlossen, weil alles organisch gebundene Chlor in Chloridionen überführt wird.Plastic mixture waste with a high content of poly vinyl chloride is mixed to approx. Heat a solution of 80 kg sodium at 250 degrees Celsius hydroxide and 20 kg water to hard, incompressible Compacted pieces that after rinsing one in Ze Represent cement mortar that firmly binds the concrete aggregate. The formation of critical organic chlorine compounds is excluded from this alkali treatment because everything organically bound chlorine is converted into chloride ions.
Kunststoffgemisch-Granulate mit hohem Anteil an Gummi und Guttapercha sowie Gehalten an Kunststoffen fast aller sonstigen Gattungen, wie sie bei der Altkabel-Rezyklie rung abfallen, werden portionsweise in 300 Grad Celsius heißen geschmolzenen Schwefel eingerührt, bis die Schmelze kein weiteres Granulat mehr aufnimmt. Die abgekühlte und erstarrte Masse wird zerschlagen. Es entstehen dabei in kompressible, harte und sehr feste Brocken, die als Be- tonzuschlag benutzt werden.Plastic mixture granules with a high proportion of rubber and Gutta-percha and almost all plastics other types, as in the old cable recycling drop in portions at 300 degrees Celsius hot melted sulfur stirred in until the melt no more pellets. The cooled and solidified mass is smashed. It arises in compressible, hard and very firm chunks, which as loading tone surcharge can be used.
Wenn inkompressible Kunststoffkörner unterschiedlicher Korngrößen, z. B. Siebfraktionen von 1 mm bis 50 mm Maschenweite, als Betonzuschlag verarbeitet werden, ent stehen aufgrund der relativ niedrigen Dichten der Kunst stoffkörner vielseitig einsetzbare Leichtbetons.If incompressible plastic grains are different Grain sizes, e.g. B. Sieve fractions from 1 mm to 50 mm Mesh size, processed as a concrete aggregate, ent stand because of the relatively low densities of art fabric granules versatile lightweight concrete.
Das Rezyklieren dieser Leichtbetons, z. B. im Fall von Abbruchmaßnahmen, erfolgt durch grobes Zertrümmern und nachfolgendes Erhitzen der Trümmerbrocken auf Zerset zungstemperaturen der in ihnen eingebundenen Kunststoff zuschläge. Hierauf folgt eine Feinzerkleinerung, die wegen entstandener Hohlräume in der Umgebung der äußer lich zersetzten Kunststoffkörner erheblich weniger Ener gie erfordert, als bei Betons mit Kieselgestein-Zuschlä gen. Das durch die Feinzerkleinerung entstandene Materi algemisch wird durch Schwimm-Sink-Verfahren in organische und mineralische Bestandteile getrennt.The recycling of these lightweight concrete, e.g. B. in the case of Demolition measures, takes place through rough smashing and then heating the lumps of debris to decompose temperature of the plastic embedded in them supplements. This is followed by fine grinding, the because of voids in the area surrounding the outside plastic grains decompose considerably less energy gie required than for concretes with pebble aggregates The material created by the fine comminution al-mixture is converted into organic by floating-sink processes and mineral components separately.
Claims (8)
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DE1997144967 DE19744967A1 (en) | 1997-10-12 | 1997-10-12 | Production of lightweight concrete |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001055051A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Plascrete Limited | An aggregate material |
WO2004024793A2 (en) * | 2002-09-11 | 2004-03-25 | Salvatore Lo Presti | Pet artificial aggregate for the preparation of lightened concrete |
WO2020000106A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | Piccone Holdings Ltd. | Method for producing concrete using recycled plastic |
-
1997
- 1997-10-12 DE DE1997144967 patent/DE19744967A1/en not_active Withdrawn
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