BE1030321B1 - Sealing building material using steelworks slag - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsbaustoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsbaustoff zu 50 bis 85 Vol.-% aus Ton und zu15 bis 50 Vol.-% aus Stahlwerksschlacke besteht.The present invention relates to a sealing building material, characterized in that the sealing building material consists of 50 to 85% by volume of clay and 15 to 50% by volume of steelworks slag.
Description
' BE2022/5153'BE2022/5153
Dichtungsbaustoff unter Verwendung von StahlwerksschlackeSealing building material using steelworks slag
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung von Stahlwerksschlacken zurThe invention relates to a method for using steelworks slag
Herstellung von Dichtungsbaustoffen, beispielsweise zur Abdichtung von Deponien oder zur Abdichtung unterhalb der Bodenoberfläche liegende Bodenschichten gegenProduction of sealing building materials, for example for sealing landfills or for sealing soil layers below the soil surface
Durchsickerung.Leakage.
Bei Deponien ist üblicherweise das Volumen der Deponie durch dasFor landfills, the volume of the landfill is usually divided by the
Genehmigungsverfahren festgelegt. Um die Umwelt vor Einflüssen aus dem Deponat zu Schützen wird über dem Deponat eine Abdichtung aus einem Dichtungsbaustoff angelegt, welcher ein Eindringen von Oberflächenwasser in das Deponat verhindern soll. Daher ist die Wasserdurchlässigkeit des Dichtungsbaustoffs eine kritische Größe.Approval procedure established. In order to protect the environment from influences from the deposit, a seal made of a sealing building material is created over the deposit, which is intended to prevent surface water from penetrating into the deposit. Therefore, the water permeability of the sealing material is a critical value.
Beispielsweise werden hierzu Materialien, wie tonmineralischeFor example, materials such as clay minerals are used for this purpose
Abdichtungskomponenten oder Kunststoffdichtungsbahnen als Oberflächenabdichtung zum Abschluss auf das Deponat aufgebracht. Dieses Volumen zählt aber zu demSealing components or plastic sealing membranes are applied to the deposit as a surface seal at the end. But this volume is one of them
Volumen, sodass eine dünnere Schicht an Dichtungsbaustoff zu einer größeren Menge an Deponat führt.Volume, so that a thinner layer of sealing material results in a larger amount of deposit.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Menge an Deponat in einer Deponie zu erhöhen und natürliche Ressourcen, beispielsweise und insbesondere Ton, zu schonen.The object of the invention is to increase the amount of deposits in a landfill and to conserve natural resources, for example and in particular clay.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Dichtungsbaustoff mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch die Verwendung einer Stahlwerksschlacke mit den inThis task is solved by the sealing material with the features specified in claim 1, by using a steelworks slag with the in
Anspruch 6 angegebenen Merkmalen, durch das Verfahren zur Herstellung einesClaim 6 specified features, by the method for producing a
Dichtungsbaustoffes mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen, durch dieSealing building material with the features specified in claim 7, through which
Dichtungsschicht mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen sowie durch dieSealing layer with the features specified in claim 10 and by the
Verwendung eines Dichtungsbaustoffs zur Herstellung einer Dichtungsschicht mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.Use of a sealing building material to produce a sealing layer with the features specified in claim 11. Advantageous further developments result from the subclaims, the following description and the drawings.
Der erfindungsgemäße Dichtungsbaustoff besteht zu 50 bis 85 Vol.-% aus Ton und zu 15 bis 50 Vol.-% aus Stahlwerksschlacke, beispielsweise und insbesondere LD-The sealing building material according to the invention consists of 50 to 85% by volume of clay and 15 to 50% by volume of steelworks slag, for example and in particular LD-
Schlacke oder Gießpfannenschlacke. Während üblicherweise unbehandelteSlag or ladle slag. While usually untreated
Stahlwerkschlacke, beispielsweise und insbesondere LD-Schlacke, aufgrund von enthaltendem Freikalk (CaO) beziehungsweise MgO und durch deren Hydratisierung nicht volumenstabil ist und damit nicht generell als Dichtungsbaustoff verwendbar ist,Steelworks slag, for example and in particular LD slag, is not volume-stable due to the free lime (CaO) or MgO it contains and due to its hydration and therefore cannot generally be used as a sealing material,
hat sich gezeigt, dass in Kombination mit Ton zum einen die Volumenstabilität gegeben ist. Dieses gilt analog für eine GieBpfannenschlacke, welche eine der LD-Schlacke nicht unähnlichen Anteil an Freikalk (CaO) beziehungsweise MgO aufweist. Zum anderen konnte ebenfalls gezeigt werden, dass die Wasserdurchlässigkeit geringer als 5-1010M/ ist. Damit kann zum einen überraschender Weise die Dicke einer wasserundurchlässigen Schicht um beispielsweise 40% reduziert werden, was wertvollen Deponieraum für Deponat schafft. Zum anderen kann sogarIt has been shown that, on the one hand, volume stability is achieved in combination with clay. This applies analogously to a ladle slag, which has a proportion of free lime (CaO) or MgO that is not dissimilar to that of LD slag. On the other hand, it was also shown that the water permeability is less than 5-1010M/. On the one hand, this can surprisingly reduce the thickness of a water-impermeable layer by, for example, 40%, which creates valuable landfill space for landfill. On the other hand, it can even
Stahlwerksschlacke, die selber als Deponat eingebracht wird, sogar in derSteelworks slag, which itself is dumped, even in the
Dichtungsschicht mit eingebracht werden, sodass das Deponievolumen noch effizienter genutzt werden kann.A sealing layer can be added so that the landfill volume can be used even more efficiently.
Es kann vermutet werden, dass der Ton aufgrund seiner plastischen Eigenschaften in der Lage ist eine Hydratisierung, beispielsweise von CaO oder MgO, in derIt can be assumed that the clay is capable of hydration, for example of CaO or MgO, due to its plastic properties
Stahlwerksschlacke zu kompensieren.to compensate for steelworks slag.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Ton einen Wassergehalt von 30 bis 40 Gew.-% auf. Besonders bevorzugt ist der Ton hierzu hochgewässert, also mitIn a further embodiment of the invention, the clay has a water content of 30 to 40% by weight. For this purpose, the clay is particularly preferably highly watered, i.e. with
Wasser nachgereicht worden.Water was added.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Stahlwerksschlacke eineIn a further embodiment of the invention, the steelworks slag has a
Körnung von 0 bis 25 mm, bevorzugt eine Körnung von 0 bis 10 mm, weiter bevorzugt eine Körnung von 0 bis 3 mm, auf. Das heißt, dass bevorzugt keine Feinfraktion derGrain size of 0 to 25 mm, preferably a grain size of 0 to 10 mm, more preferably a grain size of 0 to 3 mm. This means that no fine fraction is preferred
Stahlwerksschlacke abgetrennt ist, sondern, dass auch sehr kleine Schlackepartikel in dem Dichtungsbaustoff enthalten sind. Beispielsweise kann auch gezielt eine bimodaleSteelworks slag is separated, but also very small slag particles are contained in the sealing material. For example, a bimodal can also be used specifically
Größenverteilung verwendet werden, wobei die kleineren Partikel eine Anordnung zwischen den größeren Partikeln einnehmen können, wodurch eine höhere Beladung ermöglicht wird.Size distribution can be used, whereby the smaller particles can occupy an arrangement between the larger particles, thereby enabling a higher loading.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Ton einen Schluffanteil von zo 40 bis 60 % auf.In a further embodiment of the invention, the clay has a silt content of 40 to 60%.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Stahlwerksschlacke eine nicht stabilisierte LD-Schlacke. LD-Schlacke entsteht bei der Stahlerzeugung nach dem Linz-In a further embodiment of the invention, the steelworks slag is a non-stabilized LD slag. LD slag is created during steel production according to the Linz
Donawitz-Verfahren, auch Blasstahlverfahren oder LD-Konverterverfahren, genannt.Donawitz process, also called blast steel process or LD converter process.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Stahlwerksschlacke eine nicht stabilisierte GieBpfannenschlacke.In a further embodiment of the invention, the steelworks slag is an unstabilized ladle slag.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einerIn a further aspect, the invention relates to the use of a
Stahlwerksschlacke, insbesondere einer LD-Schlacke oder einer GieRpfannenschlacke, zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dichtungsbaustoffes.Steelworks slag, in particular an LD slag or a casting ladle slag, for producing a sealing building material according to the invention.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dichtungsbaustoffes. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Bereitstellen eines Tones, b) Bereitstellen einer Stahlwerksschlacke, c) Mischen des in Schritt a) bereitgestellten Tones und der in Schritt b) bereitgestellten Stahlwerksschlacke in einem Verhältnis von 50 bis 85 Vol.-% Ton und 15 bis 50 Vol.-% Stahlwerksschlacke.In a further aspect, the invention relates to a method for producing a sealing building material according to the invention. The method has the following steps: a) providing a clay, b) providing a steelworks slag, c) mixing the clay provided in step a) and the steelworks slag provided in step b) in a ratio of 50 to 85% by volume of clay and 15 to 50% by volume of steelworks slag.
Hierbei führt eine möglichst gute Homogenisierung zu einer möglichst hohenThe best possible homogenization leads to the highest possible homogenization
Wasserundurchlässigkeit.Water impermeability.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zwischen Schritt a) und Schritt c) der Ton auf einen Wassergehalt von 30 bis 40 Gew.-% hochgewässert. Dadurch wird der Ton besser plastisch verformbar.In a further embodiment of the invention, between step a) and step c), the clay is watered up to a water content of 30 to 40% by weight. This makes the clay more plastically deformable.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt b) dieIn a further embodiment of the invention, in step b).
Stahlwerksschlacke mit einer Körnung von 0 bis 25 mm, bevorzugt eine Körnung von 0 bis 10 mm, weiter bevorzugt eine Körnung von 0 bis 3 mm, bereit gestellt. DieseSteelworks slag with a grain size of 0 to 25 mm, preferably a grain size of 0 to 10 mm, more preferably a grain size of 0 to 3 mm, provided. This
Körnungen, jeweils einschließlich der Kleinfraktionen, also ohne vorheriges Abtrennen einer Feinfraktion, beispielsweise mittels Sieben, hat sich als besonders geeignet herausgestellt.Grains, including the small fractions, i.e. without prior separation of a fine fraction, for example by sieving, have proven to be particularly suitable.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Dichtungsschicht aus einem erfindungsgemäßen Dichtungsbaustoff. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die Dicke einer solchen erfindungsgemäßen Dichtungsschicht um etwa 40 % geringer ausfallen kann im Vergleich zum reinen Ton als Dichtungsbaustoff.In a further aspect, the invention relates to a sealing layer made of a sealing building material according to the invention. It has surprisingly been found that the thickness of such a sealing layer according to the invention can be around 40% less compared to pure clay as a sealing material.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtungsbaustoffs zur Herstellung einer erfindungsgemäßenIn a further aspect, the invention relates to the use of a sealing building material according to the invention for producing a sealing material according to the invention
Dichtungsschicht. s Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Dichtungsbaustoff anhand eines in dem folgenden Beispiel dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.sealing layer. The sealing material according to the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the following example.
Zur Homogenisierung wurde der Ton auf einen Wassergehalt von über 35% hochgewässert, sodass der Ton gut plastisch verformbar war. Die Stahlwerksschlacke, beispielsweise Baselith, wurde eingearbeitet. Danach wurde der Wassergehalt festgehalten. Es wurden jeweils 3 Mischungen mit unterschiedlichen Anteilen hergestellt, wobei das Verhältnis Ton zu Stahlwerksschlacke eingestellt wurde auf 80 : 20, 70 : 30 und 60 : 40, jeweils Volumenverhältnis. Das Material wurde beim eingestellten Wassergehalt mit Proctorenergie verdichtet und die Trockendichte ermittelt. Von jedem gemischten Material wurde ein Proctorversuch durchgeführt, um die Grenzbeziehung bei Dpr = 95 % zu ermitteln und mit Hilfe des Bezugsproctors denFor homogenization, the clay was watered to a water content of over 35%, so that the clay was easily plastically deformable. The steelworks slag, for example Baselith, was incorporated. The water content was then recorded. Three mixtures with different proportions were produced, with the ratio of clay to steelworks slag set to 80:20, 70:30 and 60:40, each volume ratio. The material was compacted with Proctor energy at the set water content and the dry density was determined. A proctor test was carried out for each mixed material to determine the limit relationship at Dpr = 95% and using the reference proctor
Verdichtungsgrad der jeweiligen Materialproben angeben zu können. Anschließend wurde in einer weiteren Untersuchungsreihe der Wassergehalt eingestellt, um dieTo be able to specify the degree of compaction of the respective material samples. The water content was then adjusted in a further series of tests in order to
Ergebnisse an weiteren Proben mit reduziertem Wassergehalt zu verifizieren. Weiter wurde der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert mit eingestelltem Wassergehalt bei Dpr = 95 % ermittelt. Weiter wurden der Kalkgehalt und die Raumbeständigkeit untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass bei allen untersuchten Proben durchgängigVerify results on additional samples with reduced water content. Furthermore, the water permeability coefficient was determined with the water content set at Dpr = 95%. The lime content and the spatial stability were also examined. It was found that all samples examined were consistent
Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte kt < 5,0 : 10710 "/ ermittelt wurden. Damit ist der erfindungsgemäße Dichtungsbaustoff hervorragend für den geplanten Zweck geeignet.Water permeability coefficients kt < 5.0: 10710 "/ were determined. The sealing building material according to the invention is therefore ideally suited for the intended purpose.
Die ermittelten Kalkgehalte an den Mischproben liegen durchgängig unter demThe lime content determined in the mixed samples is consistently below that
Anforderungswert von < 15%. Die Untersuchungen der Raumbeständigkeit und derRequirement value of < 15%. The investigations of spatial stability and the
Quellhebung sind absolut unkritisch, insbesondere da die Untersuchungen ohne Auflast erfolgten, sodass die Hebung unter Auflast innerhalb eines Abdichtungssystems noch geringer ausfällt.Swelling heaves are absolutely not critical, especially since the investigations were carried out without surcharge, so that the heave under surcharge within a sealing system is even lower.
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