DD259393A1

DD259393A1 - Verfahren zum verfestigen von mineralischen lockergestein und aehnlich gearteten technischen anfallstoffen

Info

Publication number: DD259393A1
Application number: DD87301553A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Werner; Otto Henning
Original assignee: Architektur Bauwesen Hochschul
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1988-08-24
Also published as: DD259393B5

Abstract

Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen und aehnlich gearteten technischen Anfallstoffen fuer Gruendungs- und Tragschichten, Baustrassen, Strassen und Wege, Auflager und Umhuellungen von Rohrleitungen und Kanaelen, Bauwerkshinterfuellungen, Ueberschuettungen, Auffuellungen u. ae. m. Das Verfahren ist charakterisiert dadurch, dass ein aus mineralischen Lockergestein/technischem Anfallstoff, oberflaechenreichen Mineralien, insbesondere Ton, sowie Wasser bestehendes disperses System in einer ersten chemischen Bearbeitungsstufe durch alkalireiche Zusatzmittel infolge Ionenanlagerung weiter verfluessigt und in einer zweiten chemischen Bearbeitungsstufe durch erdalkalische Zusatzmittel dauerhaft stabilisiert/verfestigt wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren dient dem Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen und ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen für Gründungs- und Tragschichten, Baustraßen, Straßen und Wege, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen, Auffüllungen u.a.m.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für das bezeichnete Anwendungsgebiet sind folgende Verfahren üblich:

— man verwendet wertvolle, transportaufwendige Primärbaustoffe, die aufwendig trockenmechanisch eingebaut und nach den üblichen Verdichtungsmethoden verdichtet werden, wobei keine Festigkeitserhöhungen, bezogen auf das verwendete Ausgangsmaterial erzielt werden;

— man stabilisiert örtlich anstehende Lockergesteine, sofern sie geeigneten Kornaufbau besitzen und einen definierten Plastizitätsindex nicht überschreiten, mit Kalk, Zement, Bitumen oder Chemikalien; während mit Kalk, Zement, Bitumen wichtige Primärbaustoffe benötigt werden, führen die bisher bekannten Stabilisierungen in der Regel nur zu Erdstoffverbesserungen, nicht aberzuTragfähi.gkeitserhöhungen; allen Stabilisierungen ist dertrockenmechanische Einbau und die anschließende Verdichtung eigen. Der Einsatz natürlicher und künstlicher Polymere bzw. Harze mit guten stabilisierenden Wirkungen verbietet sich aus Preisgründen;

— man verwendet örtlich verfügbare, vorwiegend körnige technische Anfallstoffe, wie Aschen, Schlacken und Abraum, die je nach ihrem Kornaufbau und dem Eigenwassergehalt durch Vermischung mit mineralischen Lockergesteinen oder gleichartigen technischen Anfallstoffen unter Zugabe von Wasser mechanisch stabilisiert und/oder durch Vermischen mit Bindemitteln wie Zement, Kalk u.a.m. nach trockenmechanischem Einbau und anschließender Verdichtung verfestigt werden.

Informationsquellen zum Stand der Technik

• Linemann, K.

Erdstabilisierung in Theorie und Praxis VEB Verlag für Bauwesen Berlin, 1966

• Kezdi, A

Stabilisierte Erdstraßen

VEB Verlag für Bauwesen Berlin, 1973,

• Lewandowsky, R. und Jakobs, J.

, Erweiterung der Verwertungsmöglichkeit von Verbrennungsrückständen VGB-Kraftwerkstechnik 6O.Jhrg. (1980) H. 12, S.972-985

• Täubert, U.

Flugasche als neuer Baustoff im Straßenbau Straßen- und. Tiefbau 1983, H. 5, S. 24-27 H. 6, S. 22-28

• Binnewies, W.

Industrienebenprodukte beim Straßenbau in Ungarn Straßen-und Tiefbau 1983, H. 6, S. 31-35

Ziel der Erfindung

Die Erfindung stellt sich das Ziel, ein preisgünstiges, aufwandsarmes Verfahren zur Verfestigung einer breit gefächerten Palette von mineralischen Lockergesteinen und ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen für die bezeichneten Anwendungsgebiete zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, mit den verschiedensten mineralischen Lockergesteinen/ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen unter Verzicht auf hochwertige Primärbaustoffe sowie unter Wegfall des trockenmechanischen Einbaus und anschließender Verdichtung stabilisierte, festigkeitserhöhte Gründungs-/ Tragschichten, Auflager usw. zu erhalten

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem

— beliebige mineralische Lockergesteine und/oder ähnlich geartete technische Anfallstoffe zur Vorbereitung einer ersten chemischen Bearbeitungsstufe mit oberflächenreichen kristallinen Mineralien und40...70Ma.-% Wasser (bezogen auf den Eingangsstoff) in ein disperses System überführt werden. Der Wassergehalt kann durch Zusatz geeigneter Verflüssigungsmittel auch unter 40% reduziert werden. Als oberflächenreiche kristalline Mineralien finden dabei vorzugsweise Tone Anwendung, wobei der Zusatz oberflächenreicher Mineralien bei tonhaltigen Eingangsstoffen bis zu 10Ma.-%, bei schluffigen Eingangsstoffen bis zu 15Ma.-%, bei sandigen Eingangsstoffen zwischen 1 ...25Ma.-% und bei Kiesen zwischen 1 ...30Ma.-% (bezogen jeweils auf den Eingangsstoff) betragen soll. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Eingangsstoffes kann gegebenenfalls völlig auf einen Zusatz von oberflächenreichen Mineralien verzichtet werden. Dabei resultieren die angegebenen Obergrenzen vor allem aus Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. Die Überführung in ein disperses System kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Eingangsmaterials in Freifall-oder Zwangsmischern erfolgen.

— das disperse System einer ersten chemischen Bearbeitungsstufe durch alkalireiche Zusätze, vorzugsweise Lösungen aus Natronwasserglas, Soda oder Mischungen daraus, Zugabe jeweils 1 ...10Ma.-% bezogen auf den Eingangsstoff, unterworfen wird, wobei es innerhalb des Systems durch lonenanlagerung zur Erhöhung der Stabilität kommt, die sich vorerst in einem Verflüssigungseffekt äußert. Gleichzeitig werden dem mehrphasigen System zur Vorbereitung dieser zweiten chemischen Bearbeitungsstufe mit dem Zusatz von Natronwasserglas und Soda Silikat- bzw. Carbonationen zugeführt.

— das entstandene verflüssigte System eine zweite chemische Bearbeitungsstufe erfährt, wobei erdalkalische Stoffe, Zugabe 1 ...15Ma.-% bezogen auf den Eingangsstoff, vorzugsweise Kalk, zugesetzt werden, wodurch es zur Koagulation der Tonteilchen und zur Bildung von schwerlöslichen CSH-Phasen und Calciumcarbonat kommt, so daß die chemisch nicht aktiven Bestandteile der Eingangsstoffe eingeschlossen und fixiert werden.

Das so aufbereitete Gemisch von weicher bzw. fließfähiger Konsistenz läßt sich ohne aufwendigen Einbau/nachfolgende Verdichtung an seinen Bestimmungsort in der vorgesehenen geometrischen Form als Konstruktionsschicht oder Bauteil überführen. Hierzu wird das Stoffgemisch in Formen gegossen, welche aus Baugrubenwänden, Böschungen, aufgeschütteten Erdwällen, Schalungen u.a.m. bestehen können.

Der Stoffwandlungsprozeß kann in mehreren technologischen Varianten unter der Voraussetzung vollzogen werden, daß die chemische Bearbeitungsstufe „Verflüssigen" vor der chemischen Bearbeitungsstufe „Verfestigen" stattfindet.

Ausführungsbeispiel

Das Verfahrensoll am Beispiel der Auflagerung und Umhüllung einer Rohrleitung erläutert werden, wobei das Gemisch in unmittelbarer Nähe des Einbauortes aufbereitet wird.

Im Fall 1 wird als Eingangsmaterial ein toniger Schluff benutzt, der vorzugsweise nach folgender technologischen Variante aufbereitet und eingeleitet wird.

Auf Grund von Eignungsversuchen werden zunächst die flüssigen Komponenten, 40 Ma.-% Wasser und 2,5Ma.-% Natronwasserglas einem Zwangsmischer zugeführt, innig miteinander vermischt und dann die festen Komponenten, 100Ma.-% Eingangsmaterial—toniger Schluff — und 2,5 Ma.% Soda zugegeben. Nach einer Mischdauer von etwa drei Minuten werden dem fließfähigen Gemisch 8Ma.-% Kalk zugesetzt. Schließlich wird das fertiggestellte Gemisch über eine Rutsche in den Leitungsgraben befördert, wo es die gefällegerecht eingemessene Rohrleitung umhüllt. Mittels Harken und abgekanteten Schaufeln kann die Verteilung unterstützt und dem Entstehen von Hohlräumen begegnet werden, gegebenenfalls ist dabei die Leitung gegen Auftrieb zu sichern. Das eingebaute Gemisch verfestigt sich alsbald, so daß danach der Graben oberhalb der Leitungszone in üblicherweise verfüllt und verdichtet werden kann.

Im Fall 2 stehen als Eingangsstoffe z. B. Aschen zur Verfügung, die ihre Kornverteilung nach einem schluffigen Sand nahekommen. Dabei sind zu deren Verflüssigung und Verfestigung nach einer ähnlichen technologischen Variante Zusätze von 30 Ma.-% Tonmehl, 48Ma.-% Anmachwasser, 4Ma.-% Wasserglas, 4Ma.-% Soda und 13Ma.-% Kalk erforderlich. Bei diesem nichtbindigem Eingangsstoff läßt sich das fließfähige Gemisch mit einem Freifallmischer herstellen.

Claims

-1 - ZüS άϋύ Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfestigen von mineralischen Lockergesteinen und ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen für Gründungs- und Tragschichten, provisorischen Straßen und Wegen, Auflagern und Umhüllungen von Rohrleitungen und Kanälen, Bauwerkshinterfüllungen, Überschüttungen, Auffülfungen u. ä. m., gekennzeichnet dadurch, daß in einem ersten Verfahrensschritt ein zur Reaktion erforderliches disperses System, bestehend aus mineralischem Lockergestein/ähnlich gearteten technischen Anfallstoffen, 40...70Ma.-% Wasser — bezogen auf den Eingangsstoff — und oberflächenreichen kristallinen Mineralien, insbesondere Tonen, wobei der Zusatz oberflächenreicher Mineralien aus Wirtschaftlichkeitsgründen bei tonhaltigen Eingangsmaterialien 10 Ma.-%, bei schluffhaltigen Eingangsmaterialien bis zu 15 Ma.-%, bei sandigen Eingangsmaterialien zwischen 1 ...25Ma.-%, bei Kiesen zwischen 1 ...30Ma.-% — jeweils bezogen auf den Eingangsstoff— betragen soll, vorbereitet wird, das in einem zweiten Verfahrensschritt einer ersten chemischen Bearbeitungsstufe durch Zugabe von 1 ...10Ma.-% alkalireicher Stoffe — bezogen auf den Eingangsstoff—vorzugsweise Lösungen aus Soda, Wasserglas oder Mischungen daraus, unterworfen wird, was zu weiterer Verflüssigung durch lonenanlagerung führt, und in einem dritten Verfahrensschritt einer zweiten chemischen Bearbeitungsstufe durch Zugabe von 1... 15 Ma.-% erdalkalireicher Stoffe — bezogen auf den Eingangsstoff, vorzugsweise Kalk, was zur dauerhaften stabilen Verfestigung führt, unterzogen wird.
2. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des dispersen Systems vorzugsweise durch Zusatz geeigneter Verflüssigungsmittel auch unter40% reduziert werden kann.