DD297632A5

DD297632A5 - Verwendung von wirbelschichtasche in estrichmoertel

Info

Publication number: DD297632A5
Application number: DD90343983A
Authority: DD
Inventors: Klaus Steppler; Rudolf Ostrowski
Original assignee: Norina Bautechnik Gmbh,De
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-01-16
Also published as: AU6275190A; WO1991004447A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Wirbelschichtasche in Estrichmoertel. Ein aus einer Mischung aus Anhydritbinder, Sand, Wirbelschichtasche aus der Verfeuerung schwefelhaltiger Brennstoffe, insbesondere Kohle, Wasser und ueblichen Zusatzstoffen aufbereiteter Moertel wird zur Herstellung von Estrichboeden eingesetzt. Die Erfindung bringt gegenueber dem Stand der Technik nicht nur eine Kosteneinsparung bei der Herstellung von Anhydritbinder-Estrichboeden mit sich, sondern traegt auch zu einer umweltfreundlichen Entsorgung der bei der Wirbelschichtverbrennung von Kohle anfallenden Aschehalden bei. Der erhaltene Estrichboden weist guenstige technologische Eigenschaften auf, insbesondere hinsichtlich Biegezugfestigkeit und Quellmass.{Verwendung; Wirbelschichtasche; Moertel; Estrichboden; umweltfreundliche Entsorgung; Verfeuerung schwefelhaltiger Brennstoffe; Kohle}

Description

Aus der DE-OS 3808 519 ist die Verwendung von Wirbelschichtasche zur Herstellung von Zuschlagstoffen, beispielsweise für Leichtbeton oder Trockenbauplatten, bekannt. Dabei wird die aus der Feuerungsanlage ausgetragene Wirbelschichtasche u. a.

mit einem Bindemittel wie Zement, Kalk oder Gips verarbeitet.

In der DE-OS 3324708 wird die Verwendung von Wirbelschichtasche in Baustoffen für den Untertagebau, z. B. für die Einrichtung von Dämmen und Pfeilern, beschrieben.

In der DE-OS 3726903 ist die Verwendung von Hochofenschlacke als hydraulisches Bindemittel für die Herstellung eines Fließestrichmörtels angegeben. Da die chemische Zusammensetzung von Hochofenschlacke nicht vergleichbar ist mit der beim Wirbelschicht-Feuerungsverfahren anfallende Asche- diese gilt vor allem hinsichtlich des Gehalts an wasserfreien Calciumsulfat - können die bei einem solchen Estrich erhaltenen Ergebnisse nicht auf Estrichmörtel anderer Bindemittelbasis übertagen werden.

Aus der DE-AS1077130 ist die Verwendung von gemahlener Schlacke als Zuschlag zu einem Estrichmörtel auf Anhydritbasis bekannt. Über die Herkunft oder Zusammensetzung der Schlacke ist in der DE-AS nichts angegeben.

Wirbelschichtasche fällt in großen Mengen bei der Verbrennung von vorzugsweise ballastreichen Brennstoffen, insbes. Kohle, im Wirbelschicht-Feuerungsverfahren an. Um den in den Brennstoffen vorhandenen Schwefel zu binden, wird dem Feuerungsraum Calciumoxid oder Calciumkarbonat zugegeben, was dazu führt, daß die anfallende Asche u.a. einen vergleichsweisen hohen Anteil an wasserfreiem Calciumsulfat enthält (10-20%).

Um eine spezielle Modifikation von wasserfreiem Calciumsulfat handelt es sich bei dem im Anhydritbinder gemäß DIN 4208 (März 84) enthaltenen Calciumsulfat. Diese Modifikation - nachfolgend „Anhydrit" -wird durch Zugabe von sog. Anregern (z. B.

Baukalk, Kaliumsulfat) zu einem Bindermaterial aufbereitet (DIN 4208), aus dem unter Zugabe von Sand und Wasser ein Mörtel zur Herstellung von Estrichböden hergestellt werden kann (DIN 1835J, August 1974). Die dabei von dem ausgehärteten Estrichboden verlangten Materialeigenschaften (o.a. Biegezugfestigkeit) sind in der DIN 18560 Teil 2 angegeben.

Für die Herstellung eines solchen Anhydritestrichs werden Anhydrite verwendet, die aus natürlichen Vorkommen (Naturanhydrit) stammen, oder bei einem chemischen Arbeitsgang, ζ. B. bei der Flußsäureherstellung aus Flußspat, anfallen (synthetischer Anhydrit).

Nachdem die umweltfreundliche Entsorgung der auf Sondermüllhalden verbrachten Wirbelschichtasche nach wie vor Probleme mit sich bringt, wäre es nützlich, für eine solche Asche ein weiteres Anwendungsgebiet zu erschließen. Hierin ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu sehen.

Es wurde gefunden, daß die Aufbereitung von Wirbelschichtasche mit Anhydritbinder, Sand, Wasser und Zusatzstoffen aus der Gruppe: Verflüssiger, Dispergentien, Stabilisatoren und Entschäumer, einen Estrichmörtel ergibt, der nicht nurzur Lösung des vorerwähnten Entsorgungsproblems mit beiträgt, sondern im Zuge seiner Aushärtung überraschenderweise auch besonders günstige Materialeigenschaften mit sich bringt. Des weiteren ermäßigen sich durch den (teilweise) Ersatz von natürlichem oder synthetischem Anhydrit durch Wirbelschichtasche die Rohstoff-Einstandskosten für den Estrichmörtel. Selbstverständlich können die vorerwähnten Zusatzstoffe einzeln wie auch als Mischung verwendet werden.

Die erfindungsgemäß verwendete Wirbelschichtas<-^he stammt aus den eingangs beschriebenen Feuerungsanlagen. Ihre Zusammensetzung hängt wesentlich von der Art des verbrannten Brennstoffes ab. Hiernach richtet sich u. a. auch der Anteil an Wirbelschichtasche in dem erfindungsgemäßen Estrichmörtel. Er kann bei der Verbrennung von Kohle mit einem vergleichsweise hohen Schwefelgehalt (z. B. 3%) höher liegen als bei einer Asche, die aus der Wirbelschichtverbrennung relativ wenig Schwefel enthaltender Brennstoffe stammt. Durch einfache, sich an die vorerwähnten DIN-Vorschriften anlehnende Versuche kann im Einzelfall die für die Herstellung eines cstrichbodens bestimmter Qualität geeignete Zusammensetzung ermittelt werden.

Bei einem Estrichmörtel teigiger Konsistenz, der nach dem Verteilen auf dem Unterboden durch Stampfen verdichtet und durch sog. Abziehen mit einer ebenen, niveaugerechten Oberfläche versehen wird, kann der Ascheanteil bis zu 80% betragen.

Vorzugsweise liegt der Ascheanteil zwischen 20 und 50Gew.-%. Hinsichtlich der geforderten Biegezugfestigkeit (vgl. DIN 4109) und der verlangten Quellwerte werden besonders gute Ergebnisse im Bereich von 20 bis 40Gew.-% Ascheanteil erzielt. Die für den Ascheanteil vorstehend und nachfolgend angegebenen Gewichts-%-Werte sind auf die Trockenmörtelmischung, also nicht auf den Naßmörtel (= Trockenmörtel + Wasser) bezogen.

Bei Estrichrnörtel, die im sog. Fließstrichverfahren verarbeitet werden, bei dem das vorerwähnte Stampfen und Abziehen fortfällt, weil die Theologischen Eigenschaften der Mörtelmasse deren Verteilung auf der Unterlage und die Einniv llierung der Oberfläche begünstigen, liegt die Obergrenze des Ascheanteils bei etwa 60Gew.-%.

Hinsichtlich Biegezugfestigkeit und Quellwert werden besonders gute Ergebnisse mit Ascheanteilen zwischen 20 und 40Gew.-% erhalten. Bei Aschoanteilen deutlich über 60Gew.-% kann ein unerwünschtes Absetzen der Asche im Naßmörtel eintreten.

Der für den erfindungsgemäßen Estrichmörtel verwendete Anhydritbinder entspricht der vorerwähnten DIN 4208. Die eingesetzte Wirbelschichtasche kann hinter dem Fließbett, dem Zyklon oder Filter der eingangs erwähnten Wirbelschichtfeuerungsanlagen entnommen werden.

Die Menge des bei der Aufbereitung des Ni ßmörtels verwendeten Anmachwassers entspricht einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von 0,20 bis 0,28, vorzugsweise 0,22 bis 0,26.

Der Sandanteil in dem erfindungsgemäßen Estrichmörtel kann auf den in der Wirbelschichtasche enthaltenen SiO₂-Anteil abgestimmt werden, so daß sich durch die Einsparung an Sand eine Herabsetzung der Rohstoff-Einstandskosten für den Estrichmörtel ergibt. Bei einem SiO₂-Gehalt der Asche von um 40Gew.-% kann der Zusatz von Sand gegenüber dem Stand der Technik um etwa 30% gesenkt werden und für einen Fließestrich mit ausreichender Festigkeit braucht der Sandanteil nur noch zwischen 10 und 20Gew.-%, bezogen auf die Trockenmörtelmischung, zu liegen. Das im Einzelfall günstigste Magerungsverhältnis kann wiederum durch einfache Versuche in Anlehnung an die vorerwähnten DIN-Vorschriften ermittelt werden. Die Körnung des Sandes sollte kleiner als 1,2 mm sein.

Die Praxis hat gezeigt, daß bei Anwendung der Erfindung die Rohstoffkosten für einen Fließstrich im Vergleich zum Stand der Technik um zwischen 25 bis 35% gesenkt werden können. Dabei fällt neben der erwähnten Einsparung an Sand der teilweise Ersatz des synthetischen oder natürlichen Anhydrits durch die Asche besonders ins Gewicht. Je nach dem Calciumsulfatgehalt der Asche liegt das Verhältnis Anhydrit/Asche zweckmäßig zwischen 1:1 und 4:1, vorzugsweise zwischen 3:2 und 4:3. Der Anteil an Anhydrit liegt im allgemeinen zwischen 40 und 70Gew.-%, vorzugsweise 45 und 60Gew.-%, bezogen auf den Gesamtgehalt des Mörtels an Feststoffen.

Beispiel 1

Für die Aufbereitung eines Estrichmörtels wurde eine aus dem Flugstaub einer Wirbelschichtfeuerungsanlage stammende Asche verwendet, die bei der Analyse folgende Werte ergab:

Siliciumdioxid 42,1 Gew.-%

Eisen-Ill-Oxid 5,1 Gew.-%

Aluminiumoxid 17,2 Gew.-%

Calciumoxid 16,8 Gew.-%

Magnesiumoxid 1,6 Gew.-%

Kaliumoxid 2,89 Gew. -%

Natriumoxid 0,55Gew.-%

Sulfat 8,9 Gew.-%

Hieraus errechnet sich ein Gehalt der Asche an

Sand 42,10Gew.-%

CaSO₄ 15,13 Gew.-%

CaO 10,57 Gew.-%

Mit der vorerwähnten auf eine Körnung von <0,5mm gebrachten Asche wurde eine Trockenmörtelmischung folgender Zusammensetzung hergestellt:

synthetischer Anhydrit

(DIN 4208) 50,54Gew.-% Quarzsand

(Körnung 0,7-1,2mm) 11,88Gew.-%

Wirbelschichtasche (s. oben) 35,68 Gew.-%

Anreger (K₂SO₄) 0,89Gew.-%

Dispersionspulver 0,24Gew.-%

Verflüssiger· 0,48Gew.-%

Entschäumer 0,24Gew.-% Stabilisator

(gegen Sedimentation) 0,05 Gew. -%

100.00 Gew.-%.

* sulfit- oder sulfonsäuremodifiziertes Harz auf der Basis eines Amino-s-triazins mit mindestens zwei NHj-Gruppen

Dieser Trockenmörtelmischung wurde so viel Anmachwasser zugegeben, daß das Wasser/Feststoff-Verhältnis 0,24 betrug.

Dadurch wurde eine Naßmörtelmischling erhalten, die sich im Fließestrichverfahren verarbeiten ließ.

Die nach DIN 4208 bestimmte Biege*ugfestigkeit der obengenannten Mörtelmischung betrug nach einer Aushärtungszeit von Tagen 4,0N/mm², nach 7 Tagen 6,6N/mm².

Die Quellwerte betrugen

nach 2 Tagen 0,61 mm/m

nach3Tagen 0,68mm/m

nach4Tagen 0,71mm/m

nach 5 Tagen 0,72 mm/m

nach 6 Tagen 0,71 mm/m

nach 7 Tagen 0,71 mm/m.

Diese Quellwerte können als sehr gut angesehen werden.

Beispiel 2

Mit der im Beispiel 1 angegebenen Asche wurde eine Trockenmörtelmischung folgender Zusammensetzung hergestellt:

synthetischer Anhydrit

(DIN 4208) 62,0Gew.-% Quarzsand

(Körnung kleiner als 1,2 mm) 16,0 Gew.-% Wirbolschichtasche

(Körnung kleiner als 0,7 mm) 20,0Gew.-%

Anreger (K₂SO₄) 0,93Gew.-%

Dispersionspulver 0,30Gew.-%

Verflüssiger* 0,48Gew.-%

Entschäumer 0,24Gew.-% Stabilisator

(gegen Sedimentation) 0,05Gew.-%

100.00 Gew.-%

* eulfit- oder sulfonsSuremodifiziertes Harz auf der Basis eines Amino-s-triazins mit mindestens zwei NHj-Gfuppon.

Dieser Trockenmörtelmischung wurde soviel Anmachwasser zugegeben, daß das Wasser/Feststoff-Verhältnis 0,20 betrug. Dadurch wurde eine NaCsmörtelmischung erhalten, die sich im Fließestrichverfahren verarbeiten ließ.

Die nach DIN 4208 bestimmte Biegezugfestigkeit der obengenannten Mörtelmischung betrug nach einer Aushärtungszeit von Tagen 3,75 N/mm², nach 7 Tagen 6,2 N/mm².

Claims

1. Verwendung eines aus einer Mischung aus Anhydritbinder, Sand, Wirbelschichtasche aus der Wirbelschichtverfeuerung schwefelhaltiger Brennstoffe, insbes. Kohle, Wasser und Zusatzstoffen aus der Gruppe: Verflüssiger, Dispergentien, Stabilisatoren, Entschäumer, aufbereiteten Mörtels zur Herstellung von Estrichböden.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dor Anteil der Wirbelschichtasche 20 bis 50Gew.-%, bezogen auf dieTrockonmörtelmischung, beträgt.

3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Wirbelschichtasche 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmörtelmischung, beträgt.