DE19509449A1 - Fluid-tight strong concrete-like building material prodn. - Google Patents
Fluid-tight strong concrete-like building material prodn.Info
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- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dichten und von hoch festen betonähnlichen Baumaterialien mittels der Verwendung von hydraulisch aktiven Braunkohlenfilteraschen und von Steinkohlenfilteraschen. Hierbei wirkt die hydraulisch aktive Braunkohlenfilterasche als Selbstverfestiger und als Anreger für puzzolanische Reaktionen der Steinkohlenfilterasche.The invention relates to a method for producing dense and high solid concrete-like building materials by using hydraulic active lignite filter ash and hard coal filter ash. Here, the hydraulically active lignite filter ash as self-hardening and as stimulator for pozzolanic reactions of the coal filter ash.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Braunkohlenfilteraschen aus kohlenstaub gefeuerten Kraftwerken bautechnisch zu nutzen.There has been no shortage of attempts to filter lignite filter ash from coal dust fired power plants.
Die Verarbeitung dieser Aschen anstelle von Zement aufgrund ihrer binde mittelartigen Eigenschaften führte allerdings bisher nicht zu den angestrebten Erfolgen.The processing of these ashes instead of cement due to their binding However, mediocre properties have not yet led to the desired Respectively.
Die verfestigenden Eigenschaften einiger Aschen, insbesondere von Steinkohlen filteraschen, waren nur durch besondere Maßnahmen, wie durch den Zusatz von Anregern, durch besondere mechanische Behandlung oder durch Druckerhärtung freizusetzen, ohne jedoch einen Zementersatz zu erreichen (DD-PS 2 74 206). Es wurde auch versucht, künstliche Zuschläge für die Bauwirtschaft unter Verwendung von Steinkohlenfilteraschen herzustellen (DE-PS 35 39 264). Ebenso soll durch die Herstellung großer Blöcke aus Steinkohlenfilteraschen und CaO-haltiger Bindemittel mit anschließender Zerkleinerung und erneuter Verpressung ein Baumaterial hergestellt werden können (DE-PS 35 24 693).The strengthening properties of some ashes, especially hard coal filter ash, were only by special measures, such as by adding Excitation, through special mechanical treatment or through pressure hardening release, but without achieving a cement replacement (DD-PS 2 74 206). It was also trying to find artificial supplements for the construction industry Manufacture using hard coal filter ash (DE-PS 35 39 264). As well is said to be produced by producing large blocks of hard coal filter ash and containing CaO Binder with subsequent crushing and re-pressing a building material can be produced (DE-PS 35 24 693).
Durch ihre besondere stoffliche Zusammensetzung zeigen (kalkhaltige) hydraulisch aktive Braunkohlenfilteraschen ein eigenes Erhärtungsverhalten, wobei der Aktivierung der festigkeitserzeugenden Mineral- und Glasphasen und der Zumischung weiterer Komponenten große Bedeutung zukommt. Aufgrund dieser bisher nicht fundiert abgeklärten Verhältnisse erfolgte ihr Einsatz als mineralisches Bindemittel bzw. als mineralische Bindemittelkomponente nur in vergleichsweise geringem Umfang.Show through their special material composition (calcareous) hydraulically active brown coal filter ash has its own hardening behavior, the activation of the strengthening mineral and glass phases and the addition of other components is of great importance. Because of of these previously unsettled circumstances, they were used as mineral binder or as a mineral binder component only in comparatively small scope.
Durch die Herstellung einer Asche-Wasser-Suspension mit einem hohen Anmachwassergehalt konnte erreicht werden, daß durch die völlige Teilchen benetzung die Bindeeigenschaften der Braunkohlenfilterasche freigesetzt werden (DD-PS 2 44 472, DD-PS 2 44 545, DD-PS 2 44 546), wobei nach der Suspensionsherstellung weitere Bindemittel und andere Zuschlagstoffe wie z. B. auch Faserstoffe zugesetzt werden können. Bei einer hohen Zugabewasser menge müßte jedoch bzgl. der Herstellung, Verfestigung und Verarbeitung überschüssiges Wasser wieder aus dem Endgemisch mittels eines besonderen technischen und technologischen Aufwandes entfernt werden.By making an ash-water suspension with a high Mixing water content could be achieved by the complete particles wetting the binding properties of the lignite filter ash are released (DD-PS 2 44 472, DD-PS 2 44 545, DD-PS 2 44 546), according to which Suspension production other binders and other additives such. B. Fibers can also be added. With a high addition water quantity, however, would have to be related to production, consolidation and processing excess water again from the final mixture using a special technical and technological effort are removed.
Die Ermittlung einer Rezeptur für die baupraktische Verwendung einer Asche bzw. eines Aschegemisches kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. The determination of a recipe for the practical use of an ash or an ash mixture can be made in different ways will.
Diesbezüglich ist in DE-PS 41 03 412 angegeben:
Ausgehend von vereinzelten Aschekomponenten unterschiedlicher Körnungs
bänder gelingt über eine experimentell aufzustellende Wasseranspruchsfunktion
die optimale Festlegung des prozentualen Anteils der Komponenten, des
spezifischen Wasseranspruchs sowie der technologischen Grenzen, in denen die
Herstellung einer Dispersion für Bau- und Dichtstoffprodukte möglich ist. Die
Verdichtung der Körnungsstruktur unter Wassereinfluß wird dadurch bewirkt, daß
der Aschemischung bei aufgebrachten Scherbewegungen diejenige
Wassermenge zugegeben wird, welche zum Erreichen der oberen Fließgrenze
benötigt wird. Hierzu müssen zwei sich hinsichtlich ihrer Korngrößenverteilung
deutlich unterscheidende Aschefraktionen vorliegen.In this regard, DE-PS 41 03 412 states:
On the basis of individual ash components of different grain sizes, an experimentally designed water demand function enables the percentage of the components, the specific water demand and the technological limits within which the production of a dispersion for construction and sealant products to be made. The compaction of the grain structure under the influence of water is brought about by adding the amount of water which is required to reach the upper yield point to the ash mixture when shear movements are applied. To do this, there must be two ash fractions that differ significantly in terms of their grain size distribution.
Die Aufnahme der für die Verarbeitung benötigten Wasseranspruchsfunktion und deren Einhaltung, erfordert allerdings einen sehr hohen technischen, techno logischen und analysetechnischen Aufwand, so daß diese Vorgehensweise aus baubetriebstechnischen Gründen für die allgemeine Baupraxis entfällt:The inclusion of the water demand function required for processing and their compliance, however, requires a very high technical, techno logical and analytical effort, so that this procedure out construction-technical reasons for the general construction practice are omitted:
Die Abgabe von Filteraschen aus modernen Großkraftwerken erfolgt nämlich als Mischasche aller Filterstufen, so daß eine erfindungsgemäße Verarbeitung eine aufwendige, baupraktisch nicht durchführbare Separation der Mischasche in einzelne Aschefraktionen voraussetzt.The delivery of filter ash from modern large power plants takes place as Mixing ash of all filter stages, so that processing according to the invention is a complex separation of the mixing ash in requires individual ash fractions.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung dagegen das Anliegen zugrunde, unter Verwendung von erfindungsgemäß vorgegebenen Anteilen von hydraulisch aktiven Braunkohlenfilteraschen und von Steinkohlen filteraschen mittels einer einfachen, baupraktisch anwendbaren Technologie die Herstellung von betonähnlichen Baumaterialien hoher Dichtigkeit und hoher Festigkeit bei hoher Volumenkonstanz bzgl. herstellungsmäßigem Schwinden und Quellen zu ermöglichen.On the other hand, the invention lies on the basis of the explained prior art based on the concern, using specified according to the invention Proportion of hydraulically active brown coal filter ash and hard coal filter ash using a simple technology that can be used in practice Production of concrete-like building materials of high density and high Strength with high volume constancy with regard to manufacturing shrinkage and Enable sources.
Nach einer Vielzahl, über Jahre dauernden umfangreichen derartigen Versuchs reihen wurde folgende Rezeptur entwickelt:After a large number of such experiments over many years the following recipe was developed:
In Abhängigkeit ihrer bindemitteltechnischen Aktivität werden
5 bis 9,8 Anteile hydraulisch aktive Braunkohlenfilterasche
0,2 bis 5 Anteile Steinkohlenfilterasche
mit weniger als 2 Anteilen Anmachwasser bezogen auf
10 Anteile Trockensubstanz
in der Anfangsphase intensiv zwangsgemischt und danach zu einem
verarbeitbaren Gemisch fertig aufbereitet unter möglichem Zusatz von
Zugabestoffen wie weitere Bindemittel und/oder inerte, reaktive oder teilweise
reaktive Zusatzstoffe und/oder Zuschlagstoffe und/oder Zusatzmittel unter
Berücksichtigung des für die Gesamtgemischherstellung, -verarbeitung bzw.
-anwendung und -erhärtung erforderlichen Mindestwasseranspruches. Ein
unerwünschtes Quellen kann hierbei durch die zugegebenen nicht reaktiven oder
schwindenden Zugabestoffe bis zur Volumenkonstanz der erhärteten Mischung
unterbunden werden.
Depending on their binder activity
5 to 9.8 parts of hydraulically active brown coal filter ash
0.2 to 5 parts of hard coal filter ash
with less than 2 parts of mixing water based on
10 parts dry matter
intensively mixed in the initial phase and then processed into a processable mixture with the possible addition of additives such as other binders and / or inert, reactive or partially reactive additives and / or additives and / or additives, taking into account the requirements for the overall mixture production, processing or -application and hardening of the minimum water requirements. Undesired swelling can be prevented by the added non-reactive or dwindling addition substances up to the constant volume of the hardened mixture.
Hierzu wurden die kinetisch-mineralogisch-chemischen Vorgänge bei der Wechselwirkung von hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche und von Steinkohlenfilteraschen mit Wasser untersucht und deren Eigenaktivität sowie das Aktivierungsverhalten von hydraulisch aktiven Braunkohlenfilteraschen auf Steinkohlenfilteraschen abgeklärt.The kinetic-mineralogical-chemical processes at Interaction of hydraulically active lignite filter ash and Hard coal filter ash with water examined and their own activity and that Activation behavior of hydraulically active brown coal filter ash Hard coal filter ash clarified.
Dies führte zur Erkenntnis eines neuartigen Wirkmechanismus zwischen mehr oder weniger freikalkhaltigen hydraulisch aktiven Braunkohlenfilteraschen (BFA) und Steinkohlenfilteraschen (SFA). Er besteht in der spezifischen aktivierenden Rolle einer derartigen BFA in Bezug auf die puzzolanischen Reaktionen einer SFA:This led to the discovery of a new mode of action between more or less free lime containing hydraulically active brown coal filter ash (BFA) and hard coal filter ash (SFA). It consists in the specific activating Role of such a BFA in relation to the pozzolanic reactions of a SFA:
Die Untersuchungen ergaben, daß in der Anfangsphase der Erhärtung im System BFA-Wasser eine gegenüber herkömmlichem Portlandzement höhere Konzen tration an Ca-Ionen in der Porenlösung festzustellen ist. Dies führt zu einem höheren Umsatz der siliziumhaltigen Glasphasen der SFA und damit zu einer höheren Ausbeute der sich bildenden festigkeitserzeugenden Hydratphasen. Um ausreichend Ca++-Ionen zur puzzolanischen Reaktion der SFA zu erhalten, muß der Bereich des Mischungsverhältnisses BFA/SFA eingeschränkt und die Zugabewassermenge niedrig gehalten werden. Die unterschiedliche Verteilung der einzelnen Korngrößengruppen sowohl der BFA als auch der SFA muß für die Festlegung eines Mischungsverhältnisses BFA/SFA ebenfalls berücksichtigt werden. Zudem wirken sich auch die physikalischen Eigenschaften der Steinkohlenfilteraschen, wie ein hoher Anteil an kugeligen Teilchen, ihre Feinkörnigkeit und ihr geringer Wasseranspruch günstig auf die Herstellung, Verarbeitbarkeit und das Verdichtungsverhalten des Frischgemisches aus. Die Zusammensetzung derartiger BFA/SFA-Gemische wurde dann innerhalb des möglichen o.a. Mischungsverhältnisbereiches derart variiert, daß bei weiterhin niedrigem Wasser-(Gesamt-)Asche-Verhältnis unter Berücksichtigung der dies bezüglichen Auflagen für die Herstellung, Verarbeitung, Anwendung und Erhärtung der letztlich entstehenden Mischung das bei der Reaktion mit Wasser verbundene Quellen der BFA durch eine entsprechende Zugabe von SFA gezielt herabgesetzt werden konnte. An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert:The investigations showed that in the initial phase of hardening in the BFA water system, a higher concentration of Ca ions in the pore solution than conventional Portland cement can be found. This leads to a higher turnover of the silicon-containing glass phases of the SFA and thus to a higher yield of the strengthening hydrate phases which form. In order to obtain sufficient Ca ++ ions for the pozzolanic reaction of the SFA, the range of the mixing ratio BFA / SFA must be restricted and the amount of added water must be kept low. The different distribution of the individual grain size groups of both the BFA and the SFA must also be taken into account when determining a mixing ratio BFA / SFA. In addition, the physical properties of the hard coal filter ash, such as a high proportion of spherical particles, their fine grain size and their low water consumption, have a favorable effect on the production, processability and compression behavior of the fresh mixture. The composition of such BFA / SFA mixtures was then varied within the possible above-mentioned mixing ratio range in such a way that with a still low water (total) ash ratio, taking into account the relevant requirements for the production, processing, application and hardening of the mixture ultimately formed the BFA swelling associated with water during the reaction could be reduced in a targeted manner by adding SFA accordingly. The invention is explained in more detail using exemplary embodiments:
Zur Herstellung werden 9,5 Anteile hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche und 0,5 Anteile Steinkohlenfilterasche zusammengegeben und intensiv gemischt. Dann werden mit Bezug auf das Aschegemisch 0,1 Anteile Anmachwasser zugemischt. Bezogen auf den Gesamt-Aschegehalt mischt man daraufhin 20 Gew.-% Portlandzement PZ 35 hinzu. Letztlich wird eine derartige Wassermenge hinzugemischt, daß sich bezogen auf die Trockenasche und den Zement ein Wasser/Feststoff-Verhältnis von 0,25 ergibt.9.5 parts of hydraulically active lignite filter ash and 0.5 parts of coal filter ash combined and mixed intensively. Then, with regard to the ash mixture, 0.1 parts of mixing water added. Based on the total ash content, you then mix 20% by weight of Portland cement PZ 35 was added. Ultimately, it will be one Amount of water mixed in, based on the dry ash and the Cement gives a water / solid ratio of 0.25.
Dadurch erhält man einen Feinstkornbeton mit einer 3-, 7- und 28-Tage-Druckfestigkeit von 7, 15 und 28 [N/mm²]. This gives you a fine grain concrete with a 3, 7 and 28 day compressive strength of 7, 15 and 28 [N / mm²].
Zur Herstellung werden 5,5 Anteile hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche und 4,5 Anteile Steinkohlenfilterasche zusammengegeben und intensiv gemischt. Dann werden mit Bezug auf das Aschegemisch 0,1 Anteile Anmachwasser zugemischt. Bezogen auf den Gesamt-Aschegehalt mischt man daraufhin 20 Gew.-% Portlandzement PZ 35 hinzu. Letztlich wird eine derartige Wassermenge hinzugemischt, daß sich bezogen auf die Trockenaschen und den Zement ein Wasser/Feststoff-Verhältnis von 0,25 ergibt.5.5 parts of hydraulically active lignite filter ash and 4.5 parts of coal filter ash combined and mixed intensively. Then, with regard to the ash mixture, 0.1 parts of mixing water added. Based on the total ash content, you then mix 20% by weight of Portland cement PZ 35 was added. Ultimately, it will be one Amount of water mixed in, based on the dry ash and the Cement gives a water / solid ratio of 0.25.
Dadurch erhält man einen Feinstkombeton mit einer 3-, 7- und 28-Tage-Druckfestigkeit von 4, 9 und 16 [N/mm²].This gives you a very fine combination with a 3, 7 and 28 day compressive strength of 4, 9 and 16 [N / mm²].
Durch die erreichbare hohe Dichtigkeit und/oder hohe Festigkeit des ausge härteten, preiswert und baupraktisch üblich herzustellenden Gemisches folgen:Due to the achievable high tightness and / or high strength of the Follow the hardened, inexpensive and customarily manufactured mixture:
- - allgemein hohe mechanisch technologische Kennwerte;- generally high mechanical-technological parameters;
- - geringe Durchlässigkeitsbeiwerte gegenüber Flüssigkeiten und Gasen;- low permeability factors for liquids and Gases;
- - bei möglicher Volumenkonstanz bzgl. herstellungsmäßigem Schwinden und Quellen;- if the volume is constant with regard to manufacturing Shrinkage and swelling;
und es ergeben sich somit eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten.and there are thus a multitude of possible uses.
So lassen sich mittels der Erfindung z. B. Frischgemische für den Tief-, Wasser- und Kanalbau sowie für Abdichtungen im Wasser- und Deponiebau herstellen. Zum anderen läßt sich das Gemisch z. B. auch für die Herstellung von dichten Fertigteilelementen (wie Wasserrohre, Gasbehälter), Fertigschächten sowie von herkömmlichen Betonwaren (wie Wandelemente, Pflastersteine, Bord- und Rasenkantensteine) anwenden.So can be z. B. Fresh mixes for deep, water and Manufacture sewer construction and for seals in water and landfill construction. On the other hand, the mixture can, for. B. also for the production of dense Precast elements (such as water pipes, gas tanks), prefabricated shafts and conventional concrete goods (such as wall elements, paving stones, curb and Apply lawn edging stones.
Das Gemisch wird im Stahl- und Spannbetonbau mit ebensolchen Vorteilen eingesetzt.The mixture is used in steel and prestressed concrete construction with the same advantages used.
Die Weiterverarbeitung des Gemisches kann, wie beschrieben, in betontypischer Art und Weise erfolgen. Durch die erwähnten stofflichen Vorteile lassen sich jedoch auch betonuntypische Verarbeitungen realisieren, wie z. B. der Verzicht auf herstellungsmäßige Schwindungs- bzw. Dehnungsfugen bei großflächiger Verarbeitung, monolithischer Guß komplizierter Bauelemente und ein dichter nachträglicher Verbund vorgefertigter einzelner Bauteile. Eine hohe Festigkeit kann zudem bauingenieurmäßig vorteilhaft berücksichtigt werden.The further processing of the mixture can, as described, be more typical Way. Due to the material advantages mentioned above but also realize non-concrete processing, e.g. B. the waiver Production-related shrinkage or expansion joints with large areas Processing, monolithic casting of complicated components and a dense subsequent combination of prefabricated individual components. High strength can also be taken into account advantageously in terms of civil engineering.
In das hergestellte Gemisch kann man auch schadstoffbelastete Materialien eingeben, so daß eine Immobilisierung der Schadstoffe, z. B. toxische Stoffe, in den ausgehärteten Fertigungsprodukten erfolgt. The mixture produced can also contain contaminated materials enter so that immobilization of the pollutants, eg. B. toxic substances, in the cured manufacturing products.
In das hergestellte Gemisch sind evtl. auch solche Zuschlagstoffe einzumischen, z. B. Kunststoffregranulate, die unterschiedliche Materialeigenschaften ergeben, so z. B. Schalldämm-, Wärmedämm- und/oder Hochfestigkeitseigenschaften.Such additives may also have to be mixed into the mixture produced. e.g. B. plastic regranulates that give different material properties, so z. B. sound insulation, thermal insulation and / or high strength properties.
In das Gemisch werden gegebenenfalls Zugabestoffe wie weitere Bindemittel und/oder inerte Stoffe und/oder Zuschlagstoffe und/oder Zusatzmittel unter Berücksichtigung des für die Gesamtgemischherstellung, -verarbeitung, -anwendung und -erhärtung erforderlichen Mindestwasseranspruchs zugegeben und gemischt. Ein unerwünschtes Quellen kann hierbei durch die zugegebenen nichtreaktiven oder schwindenden Zugabestoffe bis zur Volumenkonstanz der erhärteten Mischung unterbunden werden.Additives such as other binders are optionally added to the mixture and / or inert substances and / or additives and / or additives under Consideration of the for the overall mixture production, processing, -Application and hardening required minimum water requirements added and mixed. Undesired swelling can be caused by the added non-reactive or dwindling additives up to constant volume of the hardened mixture are prevented.
Darüberhinaus lassen sich z. B. solche Bauteile oder Elemente auch ohne weiteres im Fertigungsprozeß zu speziellen Verbundmaterialien und/oder Verbundelemente vereinigen.In addition, z. B. such components or elements without further in the manufacturing process for special composite materials and / or Unite composite elements.
Claims (5)
5 bis 9,8 Anteile hydraulisch aktive Braunkohlenfilterasche
0,2 bis 5 Anteile Steinkohlenfilterasche
mit weniger als 2 Anteilen Anmachwasser bezogen auf
10 Anteile Trockensubstanz
in der Anfangsphase intensiv zwangsgemischt und danach zu einem Gemisch verarbeitet werden, wobei der Gesamt-Mindestwasseranspruch des Asche-Gemisches berücksichtigt wird.1. A method for producing dense and high-strength concrete-like building materials using hydraulically active brown coal filter ash and hard coal filter ash, characterized in that
5 to 9.8 parts of hydraulically active brown coal filter ash
0.2 to 5 parts of hard coal filter ash
with less than 2 parts of mixing water based on
10 parts dry matter
intensively mixed in the initial phase and then processed into a mixture, taking into account the total minimum water requirement of the ash mixture.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109449 DE19509449A1 (en) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | Fluid-tight strong concrete-like building material prodn. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995109449 DE19509449A1 (en) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | Fluid-tight strong concrete-like building material prodn. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19509449A1 true DE19509449A1 (en) | 1996-08-08 |
Family
ID=7756781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995109449 Withdrawn DE19509449A1 (en) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | Fluid-tight strong concrete-like building material prodn. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19509449A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19714632A1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Quinting Gmbh | Impervious, setting retarded concrete composition |
DE19915134C2 (en) * | 1999-03-26 | 2003-08-28 | Suc Saechsische Umweltschutz C | Process for the production of a landfill body for depositing mechanically or mechanically-biologically processed waste |
-
1995
- 1995-02-01 DE DE1995109449 patent/DE19509449A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19714632A1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Quinting Gmbh | Impervious, setting retarded concrete composition |
DE19915134C2 (en) * | 1999-03-26 | 2003-08-28 | Suc Saechsische Umweltschutz C | Process for the production of a landfill body for depositing mechanically or mechanically-biologically processed waste |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |