DE4316518C2 - Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Gemisches und dessen Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Gemisches und dessen Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch härtenden Gemischs auf der Basis von Zement, Flugasche und gebranntem Kalk und dessen Verwendung.
Derartige Gemische werden zur Verfüllung im Bergbau, insbesondere im Untertagebereich eingesetzt. Um Unterschiede der verschiedenen Flugaschen auszugleichen, insbesondere um unerwünschtes falsches Ansteifen zu reduzieren oder zu verhindern, kann den Trockenmischungen zusätzlich 1 bis 5 Gew.-% Calciumhydroxid zugegeben werden. Dennoch haben diese Mischungen den Nachteil, daß die Flugaschen stark zum Sedimentieren neigen.
Dies stellt insofern ein großes Problem dar, als normalerweise die Mischungen über Tage hergestellt und durch mitunter kilometerlange Leitungen bis vor Ort gepumpt werden. Gefordert ist hierzu eine gute Plastizität und Fließfähigkeit der Mischungen, die durch jegliches Sedimentieren gestört wird.
Verschärft wird das Problem dadurch, daß bei Überkonzentration von Grubengas die Misch- und Pumpanlage mitunter mehrere Stunden lang abgeschaltet wird. Eine sedimentierende Mischung ist daher nur schwer oder gar nicht mehr abpumpbar. Außerdem ergeben sich in der Verfüllung Bereiche mit unterschiedlichen Festigkeiten.
Es wird versucht, die Neigung zum Sedimentieren durch Zugabe von Dispergiermitteln zu reduzieren. Jedoch ist dieses nur bedingt möglich, da durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Flugaschen ein Sedimentieren nicht zu verhindern ist. Die Zugabe von Dispergiermitteln muß je nach Beschaffenheit der Flugasche variiert werden.
Die DE 32 15 777 A1 beschreibt die Zusammensetzung eines Mörtels aus mineralischen Füllstoffen, Portlandzement, Kalkhydrat, Tonerdezement, Calciumsulfat, hydraulischer Zugabe und Superverflüssiger. Diese Zusammensetzung bildet nach Anmachen mit Wasser spannungs- und rißfreie Massen. Die DE 42 05 354 C2 beschreibt Trockenmischungen zur Herstellung hydromechanisch förderbarer Baustoffsuspensionen ohne Zusatz von Gips.
Es ist Aufgabe der Erfindung, hydraulisch härtende Gemische auf der Basis von Zement, Flugasche und Calcium­ hydroxid bereitzustellen, deren Neigung zum Sedimentieren durch einfache Mittel wesentlich und konstant vermindert oder verhindert wird, ohne daß die Festigkeit der Gemische reduziert wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch härtenden Gemischs auf der Basis von Zement, Flugasche und gebranntem Kalk, in dem man einen Gips und Betonverflüssiger enthaltenden Filterkuchen aus der Entsorgung von Sulfatrückständen der Herstellung von Naphthalin-Formaldehyd- Kondensationsprodukten Branntkalk zum Erhalt eines trockenen Gemischs zuführt und dieses Gemisch mit Zement und Flugasche vermengt, wobei das Verhältnis Filterkuchen zu Branntkalk von 2 : 5 bis 10 : 2 und die durch den Filterkuchen in das Gemisch eingebrachte Menge Gips 0,5 bis 10 Gew.-% beträgt.
Es wurde gefunden, daß hydraulisch härtende Gemische auf Basis von Zement, Flugasche und Calciumhydroxid in ihrem Sedimentationsverhalten wesentlich verbessert werden, wenn sie zusätzlich 0,5 bis 10 Gew.-% Gips, berechnet als Dihydrat, enthalten.
Der als Filterkuchen anfallende Gips ist eine steife wasserhaltige Masse. Da diese Masse ein Abfallprodukt aus der Herstellung der als Betonverflüssiger eingesetzten Naphthalinsulfonat-Formaldehyd-Kondensationsprodukte (NSF) ist, enthält diese bis zu 15 Gew.-% NSF und eignet sich ausgezeichnet als Betonverflüssiger enthaltende Gipskomponente.
Diese Masse wird mit der Menge Branntkalk gemischt, die nötig ist, um einerseits das Wasser zu binden und andererseits den Branntkalk zu löschen. Somit entsteht durch diese Abmischung ein trockenes Pulver aus Gips, Betonverflüssiger und gelöschtem Kalk, das sich als Mischungskomponente zu Zement und Flugasche bestens eignet und gegenüber reinem Kalkhydrat den Vorteil hat, daß es weniger stark staubt.
Je nach Wassergehalt des Filterkuchens liegt das Mischungsverhältnis Filterkuchen zu Branntkalk in dem oben angegebenen Bereich. Das erfindungsgemäß erhaltene hydraulisch härtende Gemisch enthält 2 bis 15 Gew.-% der trockenen Bestandteile eines Gemischs aus Filterkuchen und Branntkalk in einem Mischungsverhältnis, daß der Wassergehalt des Filterkuchens stöchiometrisch der zum Ablöschen des Branntkalks benötigten Menge entspricht.
Zur Herstellung der hydraulisch härtenden Gemische können Zement und Flugasche in einem weiten Mischungsverhältnis eingesetzt werden. Je nach geforderter Festigkeit wird der Zementanteil im Bereich von 10 bis 60 Gew.-% liegen. Weiterhin enthalten die Mischungen 0,5 bis 5 Gew.-% gebrannten oder gelöschten Kalk. Als Zement können alle handelsüblichen Sorten und Typen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Mischungen können weitere üblicherweise zur Steuerung des Abbinde- und Härtungsprozesses verwendete Zusätze enthalten.
Die einzelnen Komponenten der Mischungen liegen als trockene Festsubstanzen vor, die miteinander gemischt und danach mit Wasser angeteigt werden. Die Wassermenge wird dabei, wie an sich aus Betonmischungen bekannt, möglichst in dem Bereich gehalten, der zur hydraulischen Abbindereaktion notwendig ist.
Die entsprechenden wäßrigen Suspensionen bleiben bis zu mehreren Stunden lang plastisch und fließfähig und somit auch in langen Leitungssystemen pumpfähig, auch wenn der Pumpvorgang bis zu 2 Stunden unterbrochen wurde. Es ist ein weiterer Vorteil der erhaltenen Gemische, daß weder die Fähigkeit zum schnellen Abbinden noch die Festigkeit der ausgehärteten Produkte im Vergleich zu entsprechenden Gemischen ohne Gips vermindert wird.
Es wurde gefunden, daß bei Einsatz dieser Gipskomponente eine weitere Verbesserung eintritt. Bisher war der Einsatz von Flugaschen aus Müllverbrennungsanlagen in Flugasche-Zement-Mischungen nicht möglich, da speziell diese Flugaschen einen zu hohen Wasseranspruch haben und die gehärteten Mischungen nicht die geforderten Festigkeiten erreichen.
Der erfindungsgemäß eingesetzte Filterkuchen verringert diesen Wasseranspruch so, daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Flugaschen aus Müllverbrennungsanlagen eingesetzt werden können.
Beispiele (Alle Prozentangaben betreffen Gewichtsprozente) Beispiel 1
Durch Vermischen der folgenden Komponenten mit Wasser (Wasser-Feststoff-Wert : 0,60) werden Suspensionen hergestellt und das Verhalten im nicht ausgehärteten Zustand beobachtet.
Das Produkt Filterkuchen/Kalkhydrat ist ein trockenes Pulver, hergestellt durch Abmischen von 59 Gew.-Teilen Branntkalk mit 41 Gew.-Teilen Filterkuchen und 13,5 Gew. -Teilen Wasser.
Der Filterkuchen ist eine NSF-haltige (5%) Gipsmasse mit einem Wassergehalt von 10%, hergestellt durch Fällen der Sulfate aus der NSF-Herstellung mit Calciumhydroxid.
Das Ausbreitmaß der Suspensionen, bestimmt nach DIN 18 555, Abschnitt 9, beträgt für
  • a. 7,6 cm
  • b. 10,8 cm.
Innerhalb von 30 Min. wird die Suspension a. steif und ist nicht mehr fließfähig.
Suspension b. zeigt nach 60 Min. keine wesentliche Veränderung der Konsistenz.
Beispiel 2
Durch Vermischen der folgenden Komponenten mit Wasser (Wasser-Feststoff-Wert : 0,32) werden Suspensionen hergestellt und ihre Druckfestigkeit nach DIN 11 64, Teil 7 bestimmt.
Beide Mischungen haben eine gut fließfähige Konsistenz. Beim Stehen sedimentiert Mischung a. innerhalb von 20 Min. und ist nicht mehr homogen fließfähig. Der sedimentierte Teil ist im Testgefäß festsitzend.
Mischung b. zeigt nach 2 Std. keine wesentliche Veränderung der Konsistenz. Gemessene Druckfestigkeit [N/mm²] nach

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines hydraulisch härtenden Gemischs auf der Basis von Zement, Flugasche und gebranntem Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Gips und Betonverflüssiger enthaltenden Filterkuchen aus der Entsorgung von Sulfatrückständen der Herstellung von Naphthalin-Formaldehyd- Kondensationsprodukten Branntkalk zum Erhalt eines trockenen Gemischs zuführt und dieses Gemisch mit Zement und Flugasche vermengt, wobei das Verhältnis Filterkuchen zu Branntkalk von 2 : 5 bis 10 : 2 und die durch den Filterkuchen in das Gemisch eingebrachte Menge Gips 0,5 bis 10 Gew.-% beträgt.
2. Verwendung des nach Anspruch 1 hergestellten hydraulisch härtenden Gemischs zur Verfüllung im Bergbaubereich.
3. Verwendung des nach Anspruch 1 hergestellten hydraulisch härtenden Gemischs zur Herstellung von Estrichen oder Putzgipsen.
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