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Verfahren zur Herstellung von dampfgehärteten Formteilen aus Beton
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dampfgehärteten Formteilen aus Beton, wie
Form-und Mauersteinen, Platten und Wandelementen, die mit Tür- oder Fensteröffnungen versehen sein können, geschosshohen Fertigteilplatten und Fertigteilelementen u. a. m., unter Verwendung einer
Schlacke, die bei der Verbrennung von Müll anfällt.
Es ist bekannt, Formteile aus Beton unter Verwendung von Hochofen-oder Kesselschlacke herzu- stellen. Die bei der Verbrennung von Müll anfallenden Schlacken sind aber weder mit den Schlacken der Kesselfeuerungen, noch mit den Hochofenschlacken vergleichbar, da sie nicht aus einem Schmelz- fluss, sondern durch Zusammensintern und Zusammenkitten von mineralischen Bestandteilen zu einer porösen Masse entstanden sind, daher kein einheitliches Gemisch darstellen und meist auch nicht gra- nulierbar sind. Die in Müllverbrennungsanlagen anfallenden Rückstände sind daher keine Schlacken im chemisch technischen Sinn.
Trotzdem wurden bereits verschiedentlich Vorschläge gemacht, die in Müllverbrennungsanlagen anfallenden Rückstände, u. zw. entweder die sogenannte Schlacke oder die Flugasche nutzbringend, z. B. zur Herstellung von Schlackensteinen, zu verwerten. Je nach der Art des im Einzelfall vorliegenden
Rückstandes unterschieden sich diese Vorschläge voneinander, Gemeinsam war ihnen jedoch, dass ent- weder nur die Flugasche oder nur die Schlacke verwertet werden konnte. Dabei musste jedoch die Müll- verbrennung meist so gelenkt werden, dass die anfallende Schlacke auch nach den üblichen Begriffen verwertbar war, d. h. es musste z. B. die Verbrennungstemperatur so hoch gehalten werden, dass die
Schlacke schmolz.
Dadurch wurde aber die Müllverbrennung und somit auch die Herstellung der Schlacke unwirtschaftlich. In Fällen, in denen die Schlacke arm an Kieselsäure war, musste bei der Herstellung von Formteilen Sand oder ein anderes kieselsäurehaltiges Material zugesetzt werden. Weitere Schwie- rigkeiten ergaben sich dadurch, dass der Schwefelgehalt der Schlacke stark schwankte und in vielen Fäl- len als nicht mehr tragbar angesehen wurde. In solchen Fällen musste dann der Schwefelgehalt durch ge- eignete Massnahmen herabgesetzt werden oder die Schlacke konnte nur z. B. für Wegebauten verwendet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet alle diese Schwierigkeiten und gestattet die Verwertung der bei der Müllverbrennung anfallenden Rückstände, also sowohl der Flugasche als auch der Schlacke, ohne irgendeine Beeinflussung und ohne unwirtschaftliche Lenkung der Müllverbrennung. Vorzugsweise werden Flugasche und Schlacke beider Herstellung von Formteilen aus Beton sogar in dem gleichen Ver- hältnis verwendet, in dem sie bei der Müllverbrennung anfallen. Auch bei kieselsäurearmen Rückstän- den ist die Zugabe von Sand nicht erforderlich. Trotzdem können Festigkeiten der Formteile erreicht werden, wie sie auch bei bekannten Verfahren, bei denen statt der Schlacke quarzhaltige Sande ver- wendet werden, erzielt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht nun darin, dass man 35 bis 70 Gew.-o, vorzugsweise 55 bis ) 65 Gew.- o, eines auf eine maximale Korngrösse von kleiner als 0, 09 mm gemahlenen Gemisches von bei der Müllverbrennung anfallender Flugasche und Schlacke, vorzugsweise 25 bis 40 Gew.-e Flugasche und
75 bis 60 Gew.- %o Schlacke, mit 10 bis 45 Gew. ;, vorzugsweise 15 bis 35 Gew.-, Zement und 5 bis
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45 Gew. -%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%, Wasser mischt, in einer Form verdichtet und das verdichtete Gemisch in einem Druckgefäss 7 bis 12 h einem Dampfdruck von 7 bis 15 atü, vorzugsweise 8 bis 12 atü, aussetzt.
Vorzugsweise wird dabei ein Gemisch von Flugasche und Schlacke eingesetzt, das aus 25 bis 40 Gew.-o Flugasche und 75 bis 60 Gew.-o Schlacke besteht. In diesem Verhältnis fallen die Rückstände bei der Müllverbrennung auch an.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet die Verwertung von Schlacken und von Flugasche, die einen Gehalt an Kieselsäure von unter 45% aufweisen, während üblicherweise für Schlacken, die für die Herstellung von Formteilen Verwendung finden sollen, Gehalte an Kieselsäure von 45 bis 6 o verlangt werden. Desgleichen können Schlacken und Flugaschen verwendet werden, die bis zu 810 SO und mehr enthalten.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Formteile können in bekannter Weise auch armiert sein. Bei der Herstellung von Formteilen mit einem Raumgewicht von etwa 1300 bis 1700 kg/m3 erfolgt die Verdichtung des Gemisches vorzugsweise durch Rütteln, bei Formteilen mit einem Raumgewicht von etwa 1800 bis 2 200 kg/m3 vorteilhaft durch Pressen. Dabei wird vorzugsweise ein Druck von etwa 100 bis 250 kg/cmz angewandt.
Besonders zweckmässig ist es, wenn das Druckgefäss nach Einbringen des verdichteten Gemisches und vor dem Aufheizen auf einen Druck von etwa 20 bis 50 mm Hg-Säule evakuiert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel l : EswurdeeineFlugascheund eine Schlacke folgender Zusammensetzung verwendet :
EMI2.1
<tb>
<tb> Flugasche <SEP> Schlacke
<tb> Feuchtigkeit <SEP> (105 C) <SEP> 0. <SEP> 13% <SEP> 0, <SEP> 52% <SEP>
<tb> Glühverlust <SEP> (1 <SEP> OOOOC) <SEP> 2,10% <SEP> 10,12%
<tb> Kieselsäure <SEP> (SiO) <SEP> 35,98% <SEP> 40,6%
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> (Al2O3) <SEP> 19,23% <SEP> 17,88%
<tb> Eisenoxyd <SEP> (Fe <SEP> Os) <SEP> 14,72% <SEP> 12,83%
<tb> Manganoxyd <SEP> (MnO) <SEP> 0, <SEP> 20% <SEP> 0.
<SEP> 150/0 <SEP>
<tb> Calciumoxyd <SEP> (CaO) <SEP> 12,54% <SEP> 8,77%
<tb> Calciumsulfid <SEP> (CaS) <SEP> 0, <SEP> 06% <SEP> 0, <SEP> 38% <SEP>
<tb> Magnesiumoxyd <SEP> (MgO) <SEP> 3,09% <SEP> 2,37%
<tb> Sulfatrest <SEP> (SO3) <SEP> 7,17% <SEP> 1,76%
<tb> Vergärbarer <SEP> Kohlenstoff <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> mg/lOOg <SEP> 18, <SEP> 9 <SEP> mg/loog <SEP>
<tb>
Nach einer magnetischen Aufbereitung zur Entfernung von Metallteilen wurden die Flugasche und die Schlacke zerkleinert, bis das Grösstkorn jeweils kleiner als 0, 088 mm war. Der so aufbereitete Rückstand hatte eine spezifische Oberfläche nach Blaine von 3400 bzw. 3 800 cm2/g.
Für einen Kubikmeter Beton wurden 612 kg Schlacke, 356 kg Asche, 291 kg Portlandzement sowie 341 kg Wasser angesetzt.
Zur Herstellung von Probewürfeln mit 10 cm Kantenlänge für die Messung der Druckfestigkeit wurde ein entsprechender Anteil des obigen Ansatzes in einem Normenmischer mit 140 Umdr/min etwa 2 min gemischt und in Stahlformen eingebracht. Die Verdichtung erfolgte durch 10 sec andauerndes Rütteln.
Die Formen wurden in einen Autoklaven eingeführt und der Autoklav auf 50 cm Wassersäule evakuiert. Anschliessend wurde etwa 1, 5 h bis auf 1800C aufgeheizt und diese Temperatur 9 h eingehalten. Nach einer Abkühlzeit von 8 h wurde an dem Probewürfel eine Druckfestigkeit von 200 kg/cm2 gemessen.
Beispiel 2 : Es wurde eine Flugasche und eine Schlacke folgender Zusammensetzung verwendet :
EMI2.2
<tb>
<tb> Flugasche <SEP> Schlacke
<tb> Glühverlust <SEP> (1000 C) <SEP> 6,06%
<tb> Kieselsäure <SEP> (SiO2) <SEP> 34,60% <SEP> 42,08%
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> (Al2O3) <SEP> 21,81% <SEP> 16,69%
<tb> Eisenoxyd <SEP> (Fe) <SEP> 12,67% <SEP> 12,77%
<tb> Manganoxyd <SEP> (MnO) <SEP> 0.
<SEP> 12% <SEP> 0,09%
<tb> Calciumoxyd <SEP> (CaO) <SEP> 14, <SEP> 03% <SEP> 11, <SEP> 64% <SEP>
<tb> Calciumsulfid <SEP> (CaS) <SEP> 0, <SEP> 090/0 <SEP> 0, <SEP> 560/0 <SEP>
<tb> Magnesiumoxyd <SEP> (MgO) <SEP> 3, <SEP> 64% <SEP> 2,98%
<tb> Sulfatrest <SEP> (SO3) <SEP> 5,79% <SEP> 1,19%
<tb>
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Nach Entfernung von Metallteilen wurden Schlacke und Flugasche zerkleinert, bis auf dem 4900- Maschensieb kein Rückstand zurückblieb, das Grösstkorn somit unter 0, 09 mm lag. Die spezifische Oberfläche nach Blaine lag bei 3500 und 4000 cm2/g.
Der Ansatz für 1 m Beton war :
EMI3.1
<tb>
<tb> 875 <SEP> kg <SEP> Schlacke
<tb> 375 <SEP> kg <SEP> Flugasche
<tb> 625 <SEP> kg <SEP> Portlandzement <SEP> 275
<tb> 125 <SEP> kg <SEP> Wasser.
<tb>
Von diesem Ansatz wurde wie in Beispiel 1 ein Probekörper hergestellt, der dann unter einem Druck von 220 kg/cm2 verdichtet wurde.
EMI3.2
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Verwertung von den bei der Müllverbrennung anfallenden Rückständen, nämlich Schlacke und Flugasche, auch dann, wenn diese einen niedrigen SiO- Gehalt bzw. einen hohen Schwefelgehalt haben. Je nach Bedarf können Formteile verschiedener Raumgewichte mit den gewünschten Festigkeiten hergestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von dampfgehärteten Formteilen aus Zement, Wasser und als Zuschlagstoff einer Schlacke der Müllverbrennung, aus der zunächst vorhandene Metallteile durch magnescheAufbereitung entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass man 35 bis 70Gew.-, vorzugsweise 55 bis 65 Gew.-lo, eines auf eine maximale Korngrösse von kleiner als 0, 09 mm gemahlenen Gemisches von bei der Müllverbrennung anfallender Flugasche und Schlacke, vorzugsweise 25 bis 40 Gew. lo, Flugasche und 75 bis 60 Gew.-o Schlacke, mit 10 bis 45 Gew. o, vorzugsweise 15 bis 35 Gew.-lo, Zement und 5 bis 45 Gew.
lo, vorzugsweise 5 bis 25 Gel.-10, Wasser mischt, in einer Form verdichtet und das verdichtete Gemisch in einem Druckgefäss 7 bis 12 h einem Dampfdruck von 7 bis 15 atü, vorzugsweise 8 bis 12 atü, aussetzt.