DE3915373A1 - Baustoff fuer verkehrsflaechen und gruendungen - Google Patents
Baustoff fuer verkehrsflaechen und gruendungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Baustoff für Verkehrsflächen
und Gründungen. Der vorgeschlagene Baustoff
ist vorzugsweise für Tragschichten und Trag-Deckschichten
geeignet.
Die Verwendung von Schlacken und Aschen als Baustoffkomponente
ist bekannt. So werden Hochofenschlacken seit
etwa 100 Jahren für bauliche Zwecke eingesetzt, während
die praktische Verwendung von Stahlwerksschlacken wegen
ihrer anderen chemischen Zusammensetzung recht problematisch
ist. Aber auch dafür gibt es heute einige mehr
oder weniger brauchbare Lösungen.
Dazu gehören Vorschläge, die Abfallschlacke aus der LD-Stahlerzeugung
(Linz-Donawitz-Verfahren), wobei Stahl
aus Stahleisen im Konverter durch Sauerstoff-Frischen
hergestellt wird, und aus dem Siemens-Martin-Verfahren
zum Beispiel im Straßenbau zu benutzen. Dabei gelang es
bereits, durch definierte Kombination von SM-Schlacke,
die das Mineral Monticellit (Fe-Monticellit) enthält,
und Flugasche basischen Charakters, die einen niedrigen
SO₃-Gehalt hat, einen Baustoff zu entwickeln, der ohne
Verwendung von Zement Druckfestigkeiten von 30 N/mm²
erreicht (DD-WP CO 4 B/277 756-1).
Weiterhin ist entsprechend der DE-AS 12 93 072 bekannt,
den Hauptbestandteilen Hochofenschlacke und/oder Naturstein
eines Mineralbetons für die Verwendung im Straßenbau
abgelagerte Siemen-Martin- und/oder Konverterschlacke
mit Korngrößen im Bereich von 0 bis 12 mm zuzusetzen,
wobei der freie Kalkgehalt dieser Schlacken
im wesentlichen ausgespült oder chemisch gebunden ist.
In dieser Baustoffmischung ist der Anteil der Stahlwerksschlacken
insbesondere wegen der schädigenden
Wirkung des freien Kalkes eng begrenzt.
Maximal kann hierbei der Kornanteil von 0 bis 12 mm
durch SM- und/oder Konverterschlacke vollständig ersetzt
werden, wofür aber eine aufwendige Behandlung
dieser Stahlwerksschlacken durch Schwingbrechen,
Prallmühlenzerkleinerung, Klassierung und längere
feuchte Lagerung erforderlich ist. Andernfalls tritt
"Kalktreiben" in den Straßenflächen ein.
Gemäß der DE-AS 19 15 551 kann gemahlene Siemens-Martin-Schlacke
mit einer maximalen Korngröße von 3 mm
zur Herstellung einer Dichtungsmasse für wasserbauliche
Anlagen Verwendung finden. Hier setzt man dieser
Schlacke hydraulischen Kalk und 25 bis 35% Wasser zu,
um eine pumpbare Masse für die Abdichtung von z. B.
Sohlen und Böschungen von Kanälen, Flüssen und Teichen
zu erhalten. Dabei wird die SM-Schlacke auf einen Kalkgehalt
von über 30% - vorzugsweise über 50% - gebracht,
wobei sich die Prozentangaben auf den Feststoffgehalt
der Dichtungsmasse beziehen. Alternativ
ist Zusatz von Tonmehl, Natriumchlorid, Wasserglas,
Aluminiumsulfat und/oder Trass vorgesehen.
Ein feinkörniges Bindemittel aus granulierter Hochofenschlacke
und Stahlwerksschlacke für durch Wärmebehandlung
und/oder Dampfhärtung herzustellende Bauelemente
wird in der DE-AS 20 40 484 beschrieben.
Dieses Bindemittel enthält 60 bis 40 Gew.-% Hochofenschlacke
und 40 bis 60 Gew.-% Stahlwerksschlacke. Von
allen Stahlwerksschlacken werden die SM- und/oder LD-Schlacke
als Anreger bevorzugt. Dem Gemisch können 5
bis 10 Gew.-% Gips oder Anhydrit zugegeben sein. Den
hydraulisch reaktionsfähigen Bestandteil stellt dabei
die Hochofenschlacke in Form von Hüttensand dar, denn
bekanntlich sind SM- und LD-Schlacken nach dem Abschrecken
nicht hydraulisch.
Ein Betongemisch mit Konverterschlacke zweier unterschiedlicher
Klassierungen ist Gegenstand der japanischen
Patentschrift 55-27 026. Danach enthält ein
Kubikmeter dieses Baustoffgemisches 376 kg Zement,
1187 kg grobe und 745 kg feine Konverterschlacke,
65 kg eines SiO₂-reichen Zusatzes und 210 Liter Wasser.
Auch entsprechend dem SU-Urheberschein 10 74 842 werden
zur Herstellung eines verschleißfesten Betons
unter Verwendung von Konverter- und Hochofenschlacke
14 bis 15 Masseprozent Zement benötigt. Bei diesem
Baustoffgemisch beträgt der größte Korndurchmesser der
Konverterschlacke 20 mm und der der granulierten Hochofenschlacke
5 mm. Gleichzeitig erfolgt hier der Einsatz
fester CaO-reicher Rückstände der Sodaindustrie
und alternativ gebrannten SiO₂-reichen Gesteins. Beide
Zusätze werden dabei hochfein aufgemahlen.
Andererseits sind viele Vorschläge bekannt, das industrielle
Anfallprodukt Asche nützlich zu verwerten.
In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß kieselsäurereiche
und schwefelarme Aschen für die Bau- und
Baumaterialienindustrie recht gut geeignet sind. Dazu
gehören vorrangig einige Elektrofilteraschen mit einem
SiO₂-Gehalt von 45 bis 55 Masseprozent.
So wird z. B. in der US-PS 40 50 950 ein Baumaterial
für den Schutz erdverlegter Leitungen beschrieben, das
aus Portlandzement, Flugasche, Zuschlagstoffen und
Wasser besteht. Zur Herstellung dieses porenarmen Baustoffes
wird sogenannte Trenton Channel Fly Ash aus
der Kohleverbrennung eingesetzt, die als Trockenasche
21% Fe₂O₃, 25% Al₂O₃, 1% MgO, 1,8% CaO, 0,4%
Na₂O, 1,5% K₂O, 1,3% TiO₂ und 48% SiO₂ aufweist.
Diese Flugasche ist also durch hohe Hydraulefaktoren
charakterisiert, wobei der pH-Wert bei 10,4 liegt.
Als Nachteil der Lösung gemäß der US-PS 40 50 950 ist
anzusehen, daß der hier vorgeschlagene Baustoff die
Druckfestigkeiten gewöhnlicher Betone nicht erreicht,
was nicht zuletzt seine Ursache in der Auswahl der
verwendeten Zuschlagstoffe hat.
Nach der DE-PS 9 32 360 ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Baustoffes aus Aschen aller Art, insbesondere
aus Steinkohlenflugasche, die als Hauptbestandteile
Kieselsäure und Tonerde enthält, bekannt.
Dabei ist Wasserglas Bestandteil eines Kalkmilch und
Zement enthaltenden Bindemittels. Wesentlich ist bei
dieser Erfindungsbeschreibung, daß der Rohasche vor
Zumischung des Bindemittels Schwefelsäure zugesetzt
wird, wodurch die in der Rohasche vorhandenen, die
Festigkeit des Bindemittels beeinträchtigenden Bestandteile
unschädlich werden, so daß bei Verwendung
eines so vorbehandelten Materials Formkörper mit immer
gleichen Festigkeitseigenschaften herstellbar sein
sollen. Jedoch ist dafür der Zementgehalt des Bindemittels
maßgebender Faktor.
Diese Erfindungsbeschreibung beinhaltet nur eine allgemeine
technische Lehre. Wegen Fehlens exakter Rezepturangaben
ist die Reproduzierbarkeit bzw. eine
effektsichere industrielle Anwendbarkeit nicht gegeben.
Entsprechend der DE-PS 9 34 396 wird ein Baustoff aus
gipsreicher Asche (Braunkohlenflugasche) und Wasser
vorgeschlagen, dem je nach Verwendungszweck die Bindekraft
oder deren Haftfähigkeit steigernde Stoffe,
wie Wasserglas, Natronlauge, Soda, Alaun, Lack, Zelleim
oder Sulfitablauge zugegeben sind. Die dargestellten
Baustoffvarianten eignen sich als Mörtel, Putz,
Isoliermittel gegen aufsteigende Nässe und zum Schutz
leicht brennbarer Bauelemente. Gleichfalls können
daraus Nutzschichten für Fußböden gefertigt werden.
Bei Zugabe von Füllstoffen zu dem Asche-Wasser-Gemisch
ist auch die Produktion von Leichtbauelementen durch
Formen und Pressen möglich.
Im Straßenbau ist das Asche-Wasser-Gemisch gemäß der
DE-PS 9 34 396 unter Zugabe teerhaltiger Stoffe allenfalls
als Deckschicht für leichten Verkehr brauchbar,
wobei das entsprechende Baustoffgemisch erst am Einbauort
mittels trockener Asche herzustellen und unmittelbar
danach zu verarbeiten ist.
Gemäß dem SU-Urheberschein 4 91 759 wird eine sogenannte
Haldenaschenschlackenmischung aus Splitt- und Sandfraktionen
enthaltender granulierter Brennstoffschlacke
und Flugasche für den Unterbau von Verkehrsflächen
eingesetzt.
Das betreffende zementlose Baustoffgemisch besteht aus
80 bis 90 Ma.-% dieses Asche-Schlacke-Gemenges, 2 bis
10 Ma.-% Kalk, 0,2 bis 1,0 Ma.-% Chlorkalzium und 7
bis 15 Ma.-% Wasser. Jedoch reicht das Merkmal, daß 35
bis 85 Ma.-% Brennstoffschlacke und 15 bis 65 Ma.-%
Flugasche in dem Anfallprodukt enthalten sind, nicht
aus, um die unmittelbaren technischen Wirkungen des
Erfindungsvorschlages erkennen zu lassen. Es mangelt
hier also wegen Fehlens der chemischen Zusammensetzungen
der zu verwendenden Schlacke und Asche an
der nacharbeitbaren Offenbarung, weshalb die Funktionsfähigkeit
bzw. industrielle Anwendbarkeit nicht
regelmäßig gewährleistet sind.
Aschen werden auch gemäß der DD-PS 26 756 in einem
Verfahren zum kurzfristigen Dichten und regelbaren
plastischen Versteifen von Bodenarten verwertet, wonach
u. a. Gemenge aus Asche und Klärschlamm, die
sauer oder alkalisch und schwach- oder nichtbindig
sind, unter Verwendung von Wasser mit Wasserglas und/oder
hydratisierend wirkenden Tonen oder Bentoniten,
die feingemahlen oder aufgeschlämmt sind, ggf. unter
Zusatz von alkalischen Salzen, wie z. B. Kalium- oder
Natriumkarbonat, durchmischt werden, um in bestimmbarer
Zeit eine je nach Dosierung der Mischung regelbar
plastisch bleibende Masse zu erhalten, die insbesondere
zum Dichten von Deichen, Dämmen, Kanälen
u. dgl. geeignet ist. Dieses Baustoffgemisch versteift
sehr schnell und ist in Wasser unlöslich.
Dabei entstehen Hydrate, die eine hohe Dichtigkeit
und eine sehr beständige Kohäsion der Masse bewirken,
wodurch hohe Frostbeständigkeit und große Gleitsicherheit
gegeben sind.
Bei der Lösung nach der DD-PS 26 756 bestehen die unmittelbaren
technischen Wirkungen darin, daß die durch
die zugesetzten bzw. bereits vorhandenen Salze und
Wasser verflüssigten und hydratisierten Tonminerale
(Montmorillonit usw.) eine vollständige Ummantelung
der nicht hydrationsfähigen, nicht tonigen Bestandteile
des zu veredelnden Gemenges bilden, ähnlich wie
der Zement die Zuschlagstoffe im Beton umhüllt, wobei
jedoch im vorliegenden Falle eine nach der Versteifung
plastischbleibende Masse entsteht.
Wichtig ist hier, daß die benetzbare Oberfläche der zu
umhüllenden Körnungen möglichst groß ist.
Wird bei diesem Verfahren natürlicher Ton verwendet,
bei dem die Fließgrenze zwischen 0,4 und 0,6 liegt,
sind etwa 15 bis 24% Ton erforderlich, um die dargestellten
Effekte zu erzielen.
Die DE-PS 11 27 822 beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung
von Straßenunterbauten und Tragschichten, bei
dem 10 bis 30 Gewichtsteile silicium- oder aluminiumhaltige
"rohe" Flugasche mit sehr geringen Bindeeigenschaften,
70 bis 90 Gewichtsteile eines Bodens mit
hohem Feinheitsgrad und 2 bis 9 Teile Ätzkalk mit Wasser
vermischt werden. Hierbei ist der langwierige Reaktionsprozeß
des Baustoffgemisches bis zur Erreichung
brauchbarer inhärenter Festigkeitseigenschaften nachteilig.
Z. B. ist erst nach einem Jahr die halbe der
bei vollständig abgelaufener Erhärtungsreaktion entstehenden
Druckfestigkeit vorhanden. Die Ursache dafür
liegt im wesentlichen in dem ungünstigen Einfluß des
Kalkes auf das Wasserrückhaltevermögen, da der Kalk
nur diskontinuierlich mit den anderen Komponenten des
Gemisches zusammenwirkt.
Weiterhin ist bekannt, daß bei der Stahlerzeugung im
Konverter-Verfahren im Gegensatz zum Siemens-Martin-Verfahren
keine vollständige Auflösung des Kalkes, d. h.
kein vollständiges Schmelzgleichgewicht erreicht wird.
In der erstarrten Konverter-Stahlwerksschlacke befindet
sich daher ein Anteil von CaO in dispergierter Anordnung.
Der bekannte Zerfall von Konverter-Stahlwerksschlacken
wird vor allem auf die Oxidation und Hydratation der
reichlich vorhandenen Wüstitphase zurückgeführt. Deshalb
ist diese Schlacke auch nicht als Zuschlagstoff
für Schwerbeton geeignet.
Zusammengefaßt bestehen die Mängel der bekannten Lösungen
darin, daß sie alle keine wirtschaftlich bedeutsame
Verwertung von Konverter-Stahlwerksschlacken in
Verbindung mit anderen Industrieanfallprodukten ermöglichen,
ohne wertvolle synthetische Bindemittel und
teure Zuschlagstoffe einzusetzen.
Somit ist Nachteil des Standes der Technik, daß
Schichten von Verkehrsflächen unter Verwendung von
Konverter-Stahlwerksschlacke bisher nicht ausreichend
biegezugfest, steif und unmittelbar nach ihrer Herstellung
benutzbar hergestellt werden können. Unter diesen
Bedingungen existiert keine Lösung, die für hochwertige
mineralische Kompaktschichten mit der kombinierten
Funktion als Trag- und Deckschicht, als Deckschicht auf
flexiblen Tragschichten und als Tragschicht in Straßenkonstruktionen
sowie für Gründungen geeignet ist.
Die Erfindung hat zum Ziel, einen hochwertigen mineralischen
Baustoff für Verkehrsflächen, vorzugsweise Straßen,
aber auch für Gründungen anderer Konstruktionen unter
Verwendung von Industrieanfallprodukten zu entwickeln,
der ohne industriell produzierte synthetische Bindemittel
herstellbar ist.
Dabei sollen eine große Gebrauchsdauer der entsprechenden
baulichen Anlagen und gegenüber dem Stand der
Technik eine Reduzierung der Aufwendungen für die
Reproduktion erreicht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, anfallende Konverterstahlschlacken
mit geeigneten mineralischen Anfallstoffen
so zusammenzusetzen, daß daraus ohne Zugabe
von Zement und/oder anderen synthetischen hydraulischen
Bindemitteln mineralische Baustoffe entstehen, die
sich durch hohe Anfangsstabilität, durch schnelle Entwicklung
hoher Biegezugfestigkeit und durch eine langzeitig
positive Struktur- und Festigkeitskinetik auszeichnen.
Rißbildungen durch Temperatur- und verkehrsbedingte
Spannungen und Störungen der Struktur in
Fahrbahnoberflächen sind auszuschließen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
72-96 Masseprozent Konverterstahlschlacken, die als
chemische Hauptbestandteile
15-40 Masseprozent Fe und FeO x
35-55 Masseprozent CaO, davon 3-18 Masseprozent CaOfrei
7-18 Masseprozent SiO₂
1-6 Masseprozent MgO
2-6,5 Masseprozent MnO x
0,3-2 Masseprozent Al₂O₃
1-2,5 Masseprozent P₂O₅
35-55 Masseprozent CaO, davon 3-18 Masseprozent CaOfrei
7-18 Masseprozent SiO₂
1-6 Masseprozent MgO
2-6,5 Masseprozent MnO x
0,3-2 Masseprozent Al₂O₃
1-2,5 Masseprozent P₂O₅
aufweisen, mit 4-28 Masseprozent Aschen bzw. staubförmigen
bis feinkörnigen Anfallstoffen der Stahl- und
Kraftwerke, die
0-17 Masseprozent FeO
5-15 Masseprozent Fe₂O₃
18-65 Masseprozent CaO, davon 0-8 Masseprozent CaOfrei
6-45 Masseprozent SiO₂
0,5-12 Masseprozent MgO
2-15 Masseprozent MnO
2-25 Masseprozent Al₂O₃
0-15 Masseprozent SO₃
5-15 Masseprozent Fe₂O₃
18-65 Masseprozent CaO, davon 0-8 Masseprozent CaOfrei
6-45 Masseprozent SiO₂
0,5-12 Masseprozent MgO
2-15 Masseprozent MnO
2-25 Masseprozent Al₂O₃
0-15 Masseprozent SO₃
enthalten.
Die Konverterstahlschlacke hat dabei eine homogene
Korngrößenverteilung nach der Potenzfunktion
mit x < 0,2 für max d = 32 mm
und x < 0,25 für max d = 16 mm.
und x < 0,25 für max d = 16 mm.
Der feingranulierte (staubförmig bis feinkörnig) Anfallstoff
der Stahl- und Kraftwerke besitzt eine Korngrößenverteilung,
für die ein Mindestanteil von
80 Masseprozent der Korngröße d < 0,25 mm
und
40 Masseprozent der Korngröße d < 0,063 mm
vorliegt.
Unter der Voraussetzung, daß der Freikalkgehalt des
neuen Baustoffgemisches größer 8 Masseprozent ist, erfolgt
die Einstellung der Korngrößenverteilung so, daß
ein Restporenraum von größer gleich 5 Prozent gegeben
ist. Das Verhältnis β der im Baustoffgemisch vorhandenen
Masse des feinkörnigen Anfallstoffes zum Gesamtanteil
der Korngrößen mit d kleiner gleich 1 mm am Baustoffgemisch
gemäß voranstehender chemischer Zusammensetzung
liegt dabei im Bereich
0,10 < β < 0,50 .
Bei Verwendung inhomogener Kornverteilungen mit Ausfallkörnungen
gelten die gleichen Bedingungen für die feinkörnigen
zugesetzten Anfallstoffe, wobei es grundsätzlich
erforderlich ist, daß die Konverterstahlschlacke
eine Körnungsfraktion enthält, die den zur Realisierung
von β notwendigen Anteil der Korngrößengruppe d kleiner
gleich 1 mm gewährleistet.
Die Struktur- und Festigkeitsentwicklung dieser neuen
Baustoffrezeptur für Schlackebetone, deren Wirkungsgrad
also nicht nur vom Mischungsverhältnis der beteiligten
Komponenten aus chemischer Sicht abhängt, vollzieht
sich während eines langen Zeitraumes, nachdem
aber durch Anfangshydraulizität und kinetische Stabilität
Anfangsnutzbarkeit kurzfristig gegeben ist.
Im Gegensatz zu konventionellen Baustoffen, die aus
inerten Zuschlagstoffen mit geeigneter Korngrößenverteilung
zur Erfüllung der Aufgabe, einen minimalen
Lückenanteil durch maximale Packungsdichte der Körner
der Zuschlagstoffe zu gewährleisten, und einem Bindemittel
bestehen, das die Aufgabe zu erfüllen hat, die
inerten Körner der Zuschlagstoffe durch feste Brücken
mit technisch wirksamer Adhäsion an den Zuschlagstoffkörnern
zu verbinden, wobei das verwendete Bindemittel
gewissermaßen als autonomer Bestandteil der Betone eine
von den Zuschlagstoffen unabhängige Erhärtungskinetik
besitzt, ist das Wesen der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß alle Bestandteile des Baustoffes daran
beteiligt sind, in der ersten Phase ihrer Existenz im
Gemisch physikalische Bindungen und Reibung sowie aufgrund
ihrer Anordnung und Form große Verformungswiderstände
zu erzeugen.
In der Entwicklungsphase des Baustoffes zu einem heterogenen
multidispersen System mit festen Bindungen sind
alle Baustoffebestandteile an der Erzeugung von Reaktionsprodukten
beteiligt. Die Korngrößenverteilung wird
hierzu nicht entsprechend dem konventionellen Ziel organisiert,
eine maximale Packungsdichte zu erreichen,
sondern sie soll bewirken, daß der Prozeß der Umsetzung
der Bestandteile über einen möglichst langen Zeitraum
erfolgt. Die Packungsdichte ist daher in der Anfangskonstitution
im Gegensatz zum S. d. T. nicht maximal. Es
sind lediglich Anforderungen an die Mindestgröße des
Verformungswiderstandes als hinreichende Bedingung zu
erfüllen.
In diesem Zusammenhang übt die sonst als nachteilig bezeichnete
Zerfallseigenschaft von Konverterstahlschlacke
eine wichtige Funktion aus. Sie besteht darin,
daß der schalenartige Zerfall, von außen nach innen
fortschreitend, nicht nur eine während des Prozesses
der Entwicklung des Baustoffes ständige Verfügbarkeit
von Schlackepartikeln mit großer spezifischer Oberfläche
produziert, die mit den im Gemisch befindlichen
feinkörnigen Aschen und Schlacken neue Reaktionsprodukte
erzeugen.
Dieser Prozeß wird dadurch gefördert, daß die im Gemisch
befindlichen kalkreichen feinkörnigen Aschen und
Schlacken für einen pH-Wert sorgen, der größer als
11,5 ist. Im Vergleich hierzu besitzen die KSS einen
pH-Wert von ca. 8.
Mit auf diese Weise der langzeitig wirkenden Strukturentwicklung
wird sowohl die langzeitig positive Festigkeitskinetik
gewährleistet als auch die Fähigkeit,
strukturelle Störungen während des langzeitigen Evolutionsprozesses,
etwa durch mechanische Einwirkungen
entstandene Mikrorisse, die bei konventionellen Baustoffen
wegen der abgeschlossenen Strukturentwicklung
bereits zu einem frühen Zeitpunkt wie etwa bei Zementbeton
zu einer negativen Festigkeitsentwicklung führt,
zum kompensieren.
Die angegebenen Bedingungen für die Baustoffzusammensetzung
gewährleisten, daß die beschriebenen Wirkungen
eintreten.
Die Erfindung wird mit zwei Beispielen weiter beschrieben.
Gemäß einer ersten Variante werden Konverterstahlschlacke
der Korngröße 0 bis 32 mm, die aus den Fraktionen
0/2, 2/4, 4/8, 8/16 und 16/32 mm entsprechend
der Korngrößenverteilung
zusammengesetzt ist, einen Hauptchemismus von
16,1 Masseprozent FeO
7,1 Masseprozent Fe₂O₃
48,1 Masseprozent CaO, davon 7,5 Masseprozent CaOfrei
14,0 Masseprozent SiO₂
1,0 Masseprozent MgO
3,5 Masseprozent MnO
0,8 Masseprozent Al₂O₃
7,1 Masseprozent Fe₂O₃
48,1 Masseprozent CaO, davon 7,5 Masseprozent CaOfrei
14,0 Masseprozent SiO₂
1,0 Masseprozent MgO
3,5 Masseprozent MnO
0,8 Masseprozent Al₂O₃
aufweist, und Elektro-Ofen-Feinungsschlacke, die den
Anforderungen an die o. g. mineralischen Anfallstoffe
entspricht, wobei ihr Chemismus durch
9,42 Masseprozent FeO
5,19 Masseprozent Fe₂O₃
58,40 Masseprozent CaO
7,70 Masseprozent SiO₂
2,47 Masseprozent MnO
3,15 Masseprozent Al₂O₃
1,69 Masseprozent P₂O₅
0,80 Masseprozent SO₃
5,19 Masseprozent Fe₂O₃
58,40 Masseprozent CaO
7,70 Masseprozent SiO₂
2,47 Masseprozent MnO
3,15 Masseprozent Al₂O₃
1,69 Masseprozent P₂O₅
0,80 Masseprozent SO₃
gekennzeichnet ist, in einem Zwangsmischer gemischt.
Die Relation β beträgt 0,18 und somit der Anteil
Elektroofen-Feinungsschlacke mit d = 0 bis 1 mm 5
Masseprozent und der Anteil Konverterstahlschlacke
mit d = 0 bis 32 mm 95 Masseprozent am Baustofftrockengemisch.
Nach Herstellung des Gemisches im Zwangsmischer erfolgt
mittels Kippfahrzeugen der Transport zur Einbaustelle,
wo mit einer 12-t-Vibrations-Glattmantelwalze
Schichten von 100 bis 200 mm Dicke bzw. mit einer
entsprechenden 25-t-Walze Schichten von 150 bis
250 mm Dicke verdichtet werden.
Der Baustoff entwickelt dann unter Fahrbahnbedingungen,
d. h. unter Spannungsverhältnissen, auf überraschende
Weise ohne Einsatz hydraulischer Bindemittel die vorstehend
angeführten ausgezeichneten Struktur- und
Festigkeitseigenschaften, die gegenüber dem Stand der
Technik zu neuen Vorteilen führen.
Die gleichen Wirkungen und Effekte sind bei Anwendung
der neuen Baustoffrezeptur bei Gründungen von entsprechenden
Bauwerken auf dem Gebiet des gesamten Bauwesens
erreichbar.
In einem zweiten Falle wird als feingranulierter Anfallstoff
(28 Masseprozent) eine kalkreiche Asche, die als
chemische Hauptbestandteile
7,95 Masseprozent Fe₂O₃
19,50 Masseprozent CaO
25,70 Masseprozent SiO₂
1,50 Masseprozent MgO
9,14 Masseprozent Al₂O₃
6,90 Masseprozent SO₃
19,50 Masseprozent CaO
25,70 Masseprozent SiO₂
1,50 Masseprozent MgO
9,14 Masseprozent Al₂O₃
6,90 Masseprozent SO₃
aufweist, und deren Phasenbestand durch 85 Prozent Gläser
und Mischphasen charakterisiert ist, mit 72 Masseprozent
Konverterstahlschlacke der Korngrößengruppe 0
bis 32 mm bei homogener Verteilung der Korngrößen gemischt.
Bei der Herstellung dieses neuen Baustoffes geht man
wie bei der Produktion von Zementbeton vor. Die unter
Anwendung dieser Rezeptur gefertigten Schichten von
Straßenkonstruktionen sind nach ihrer Verdichtung befahrbar,
ohne daß Reifenfahrzeuge Spuren auf der frisch
hergestellten Schicht hinterlassen.
Mit zunehmender Belastung wird die Tragfähigkeit der
Straßenkonstruktion aus dem erfindungsgemäßen Baustoff
erhöht.
Während dieses Prozesses sind keine Spurbildungen
feststellbar.
Diese vorteilhafte Wirkung wird durch die hohe Anfangsstabilität
der verdichteten Schicht und die Festigkeitskinetik
des Baustoffes verursacht.
Die speziellen Möglichkeiten der Anwendung der Erfindung
ergeben sich aus der Fähigkeit des Baustoffes,
über einen langen Zeitraum Störungen der Mikro- und
Makrostrukturen durch mechanische Einwirkungen kompensieren
zu können.
Die Erfindung ist daher besonders geeignet für dynamisch
beanspruchte obere Tragschichten für Zementbetondeckschichten,
für hochbeanspruchte Baustraßen,
Werkstraßen und militärisch genutzte Straßen, für
kompakte Trag-Deckschichten im Stadt- und Landstraßenbau,
für Parkflächen sowie für Gründungen von
Wohn- und Gesellschaftsbauten.
Die spezifischen Vorteile der Anwendung des Baustoffes
bestehen darin, daß bei insbesondere dynamisch
beanspruchte Trag- und Deckschichten in Straßenkonstruktionen
infolge der langzeitig positiven Struktur-
und Festigkeitskinetik des Baustoffes keine
Verluste der Eigenschaftskapazität in bezug auf ihre
Tragfähigkeit eintreten, die Lebensdauer der Bauteile
und Baukonstruktionen aufgrund der quantifizierbaren
Kinetik funktional vorausbestimmt und gesteuert
sowie Straßenkonstruktionen hergestellt
werden können, die unabhängig von der Anzahl wiederholt
einwirkender Fahrprozesse sind.
Der Vorteil der Anwendung des Baustoffes ist auch
dadurch begründet, daß die zur Herstellung des Gemisches
erforderliche Komponente Wasser nicht aus
Gründen der Hydratation von Stoffkomponenten, sondern
lediglich zur Erreichung der für die Technologie
erforderlichen Eigenschaft Verarbeitbarkeit zugegeben
wird, ohne daß technisch relevante nachteilige
Wirkungen bei Variation des Wassergehaltes eintreten.
Claims (4)
1. Baustoff für Verkehrsflächen und Gründungen unter
Verwendung von Stahlschlacken, gekennzeichnet dadurch,
daß er aus 72 bis 96 auf das jeweilige Baustofftrockengemisch
bezogene Masseprozent Konverterstahlschlacke,
die als chemische Hauptbestandteile
15-40 Masseprozent Fe und FeO x
35-55 Masseprozent CaO, davon 3-18 Masseprozent CaOfrei
7-18 Masseprozent SiO₂
1-6 Masseprozent MgO
2-6,5 Masseprozent MnO x
0,3-2 Masseprozent Al₂O₃
1-2,5 Masseprozent P₂O₅aufweisen, mit 4 bis 28 auf das jeweilige Baustofftrockengemisch bezogene Masseprozent feinkörniger Anfallstoffe der Stahl- und Kraftwerke enthält, wobei die feinkörnigen Anfallstoffe sich aus den chemischen Hauptbestandteilen5-15 Masseprozent Fe₂O₃
18-65 Masseprozent CaO, davon 0-8 Masseprozent CaOfrei
6-45 Masseprozent SiO₂
0,5-12 Masseprozent MgO
2-15 Masseprozent MnO
2-25 Masseprozent Al₂O₃zusammensetzen, die Beziehung0,1 < β <0,5am Anteil der Korngrößen 1 mm des Gesamtgemisches relevant ist, die Korngrößenverteilung der Konverterschlacke
35-55 Masseprozent CaO, davon 3-18 Masseprozent CaOfrei
7-18 Masseprozent SiO₂
1-6 Masseprozent MgO
2-6,5 Masseprozent MnO x
0,3-2 Masseprozent Al₂O₃
1-2,5 Masseprozent P₂O₅aufweisen, mit 4 bis 28 auf das jeweilige Baustofftrockengemisch bezogene Masseprozent feinkörniger Anfallstoffe der Stahl- und Kraftwerke enthält, wobei die feinkörnigen Anfallstoffe sich aus den chemischen Hauptbestandteilen5-15 Masseprozent Fe₂O₃
18-65 Masseprozent CaO, davon 0-8 Masseprozent CaOfrei
6-45 Masseprozent SiO₂
0,5-12 Masseprozent MgO
2-15 Masseprozent MnO
2-25 Masseprozent Al₂O₃zusammensetzen, die Beziehung0,1 < β <0,5am Anteil der Korngrößen 1 mm des Gesamtgemisches relevant ist, die Korngrößenverteilung der Konverterschlacke
- - bei homogener Korngrößenverteilung nach der Potenzfunktioin
mit x < 0,2 für max d = 32 mm
und x < 0,25 für max d = 16 mm
erfolgt - - bei inhomogener Korngrößenverteilung den zur Realisierung von β notwendigen Anteil der Korngrößengruppe d 1 mm der Konverterstahlschlacke im Gemisch enthält
und die Korngrößenverteilung der Zusatzstoffe einen
Mindestanteil von 80 Masseprozent der Korngröße
d < 0,25 mm und 40 Masseprozent d < 0,063 mm enthält.
2. Baustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die feinkörnigen Anfallstoffe bis 17 Masseprozent
FeO und bis 15 Masseprozent SO₃ enthalten.
3. Baustoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Freikalkgehalt des Baustoffgemisches
von größer 8 Masseprozent durch die Korngrößenverteilung
ein Restporenraum von 5 Prozent
und mehr vorgegeben wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD88316402A DD298872A7 (de) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | Schlackebetone fuer verkehrsflaechen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3915373A1 true DE3915373A1 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=5599752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893915373 Withdrawn DE3915373A1 (de) | 1988-06-03 | 1989-05-11 | Baustoff fuer verkehrsflaechen und gruendungen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT394713B (de) |
DD (1) | DD298872A7 (de) |
DE (1) | DE3915373A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2682675A1 (fr) * | 1991-10-22 | 1993-04-23 | Eurogranulats | Composition pour assise de chaussee a base de laitier d'acierie electrique et procede pour la preparer. |
EP0542330A1 (de) * | 1991-10-23 | 1993-05-19 | PELT & HOOYKAAS B.V. | Poröse und granulierte Stahlschlacke und Verwendung einer derartigen Schlacke als Ersatz von Aggregaten oder Zement in Baustoffen und Strassenunterbaustoffen |
FR2700161A1 (fr) * | 1993-01-04 | 1994-07-08 | Hs Anlagen Maschbau Gmbh | Mélange pour tapis routier. |
DE19537247C1 (de) * | 1994-11-05 | 1996-05-15 | Thomas Bilke | Kupolofenschlacke als Zuschlagstoff |
AT403481B (de) * | 1995-01-24 | 1998-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum verwerten von beim reduzieren von eisenerz anfallenden stäuben |
WO1998014410A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-09 | N.V. Union Miniere S.A. | Process for the conversion of iron bearing residues into a synthetic rock |
US6287363B1 (en) | 1995-01-24 | 2001-09-11 | Deutsche Voest-Alpine Industrienalagenbau Gmbh | Method of utilizing dusts produced during the reduction of iron ore |
-
1988
- 1988-06-03 DD DD88316402A patent/DD298872A7/de not_active IP Right Cessation
-
1989
- 1989-05-11 DE DE19893915373 patent/DE3915373A1/de not_active Withdrawn
- 1989-05-24 AT AT0126589A patent/AT394713B/de not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0539287A1 (de) * | 1991-10-22 | 1993-04-28 | Eurogranulats | Zusammensetzung einer Fahrbahn auf der Grundlage eines Konverterstahlschlauches und Verfahren zu dessen Herstellung |
FR2682675A1 (fr) * | 1991-10-22 | 1993-04-23 | Eurogranulats | Composition pour assise de chaussee a base de laitier d'acierie electrique et procede pour la preparer. |
US5478392A (en) * | 1991-10-23 | 1995-12-26 | Pelt & Hooykaas B.V. | Porous granulated steel slag composition and use of such as aggregate or cement replacement in building materials, road building and embankment |
EP0542330A1 (de) * | 1991-10-23 | 1993-05-19 | PELT & HOOYKAAS B.V. | Poröse und granulierte Stahlschlacke und Verwendung einer derartigen Schlacke als Ersatz von Aggregaten oder Zement in Baustoffen und Strassenunterbaustoffen |
DE4344006C2 (de) * | 1993-01-04 | 1998-05-28 | H S Anlagen Und Maschinenbau G | Mischung für Straßenbeläge |
DE4344006A1 (de) * | 1993-01-04 | 1994-08-11 | H S Anlagen Und Maschinenbau G | Mischung für Straßenbeläge |
FR2700161A1 (fr) * | 1993-01-04 | 1994-07-08 | Hs Anlagen Maschbau Gmbh | Mélange pour tapis routier. |
DE19537247C1 (de) * | 1994-11-05 | 1996-05-15 | Thomas Bilke | Kupolofenschlacke als Zuschlagstoff |
AT403481B (de) * | 1995-01-24 | 1998-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum verwerten von beim reduzieren von eisenerz anfallenden stäuben |
US6287363B1 (en) | 1995-01-24 | 2001-09-11 | Deutsche Voest-Alpine Industrienalagenbau Gmbh | Method of utilizing dusts produced during the reduction of iron ore |
WO1998014410A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-09 | N.V. Union Miniere S.A. | Process for the conversion of iron bearing residues into a synthetic rock |
US6284038B1 (en) | 1996-09-30 | 2001-09-04 | N.V. Union Miniere S.A. | Process for the conversion of iron bearing residues into a synthetic rock |
CN1073057C (zh) * | 1996-09-30 | 2001-10-17 | 联合矿业有限公司 | 将含铁残渣转化为合成岩石的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DD298872A7 (de) | 1992-03-19 |
AT394713B (de) | 1992-06-10 |
ATA126589A (de) | 1991-11-15 |
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