DE19519380A1

DE19519380A1 - Verfahren zur Herstellung von mineralisierten Füllstoffen für hydraulisch gebundene Bauglieder

Info

Publication number: DE19519380A1
Application number: DE1995119380
Authority: DE
Inventors: Werner Pasler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-11-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mineralisierten Füllstof fen für hydraulisch gebundene Bauglieder, insbesondere für Verbundwerkstoffe mit Zementmatrix, unter Verwendung einer wäßrigen Alkalisilikatlösung.

Aus der DE 42 03 866 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung eigenschaftsmodifi zierter Füllstoffe für mineralisch gebundene Bauglieder bei thermischer Behand lung bekannt, wobei zerkleinerte hochpolymere Materialien als Füllstoff einer schockartigen Wärmeeinstrahlung mit einem Temperaturgradienten von minde stens 20 K je mm Durchlauflänge vor und nach einer Brennlinie, in der sich mehr als 600°C Eisentemperatur messen lassen, ausgesetzt werden. Die hochpolymeren Materialien werden dadurch inertisiert sowie thermisch im Bereich einer molaren Energie von 60 bis 170 KJ pro mol aktiviert und sodann einer kristallbildenden Lösung von organischen Stoffen zugeführt, die mit der Grundmatrix eines damit zu füllenden Verbundwerkstoffes eine festhaftende Verbindung eingehen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sich auf den Oberflächen der zerkleinerten und erwärmten hochpolymeren Materialien neben verhältnismäßig großen Kristallen auch Gel bildet, das im Verbundwerkstoff nachfolgend aushärtet und zur Sprö digkeit führt. Durch eine mehr oder weniger die Polymerschnitzel umschließende Kristallschicht und Gel aus der wäßrigen Lösung von mineralischen Abbindebe schleunigern ist der Verbund mit der Matrix unterschiedlich stabil. Damit ist eine Vorherbestimmung der Eigenschaften des zu produzierenden Verbundwerkstoffes nicht erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, bei dem sich auf der Oberfläche der Füllstoffe eine stabile, umhüllen de Kristallschicht ausbildet, die mit der Matrix eines Verbundwerkstoffes eine stabile und homogene Verbindung eingeht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vorzerkleinerte und me tallfreie, polymere und organische Rest- und/oder Abfallstoffe nacheinander

- mittels Mahlwerk und/oder Agglomerator weiterzerkleinert;
- in einem Mischer bei einem Verhältnis der Füllstoffe untereinander, das den Qualitätsforderungen und Eigenschaften des herzustellenden Verbundwerkstof fes entspricht, gemischt;
- in einer Mineralisierungseinheit mit einer wäßrigen Alkalisilikatlösung vollkom men umhüllend benetzt;
- in einer Entwässerungseinrichtung von der wäßrigen Alkalisilikatlösung bis auf einen geringen Feuchtegehalt getrennt, mittels saurem Reaktionsgas behandelt, wodurch die umhüllende Silikatschicht carbonisiert und abschließend als mine ralisiertes und carbonisiertes Füllstoffgut in einem Verbundwerkstoff verwendet werden.

Diese erfindungsgemäße Lösung hat den besonderen Vorteil, daß mit der minera lisierten und carbonisierten umhüllenden Schicht auf den Füllstoffen beim Einbau in die Grundmatrix eine feste, durchgängig und homogene Verbindung besteht. Die mineralisierte und carbonisierte Kristallhülle ist irreversibel, festhaftend und nicht spröde. Es kommt nachfolgend zu keiner Eigenschaftsänderung dieser Ver bindung. Dadurch ist es möglich, die Qualität und Eigenschaften des Verbund werkstoffes im voraus festzulegen. Weiterhin können kontaminierte Füllstoffe durch die Umhüllung mit einer mineralisierten und carbonisierten Kristallschicht dauerhaft dekontaminiert werden. Von Vorteil ist, daß beim Zerkleinerungsvor gang in den Agglomerator eine wäßrige Alkalisilikatlösung eingeblasen wird, um die Erstarrung erweichter Füllstoffe zu erwirken, wobei die Teilchen leicht mine ralisieren. Es ist auch möglich, daß beim Mischvorgang eine leichte Mineralisie rung der Füllstoffe mittels wäßriger Alkalisilikatlösung über eine Einsprüh- und Bedampfungseinrichtung im Mischer erfolgt. Eine weitere Verfahrensmöglichkeit besteht darin, daß das saure Reaktionsgas zur Beschleunigung der Carbonisierung bis auf 80°C erhitzt wird. Als Reaktionsgas kann auch Rauchgas verwendet wer den.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläu tert.

1. Ausführungsbeispiel

Vorzerkleinerte und metallfreie polymere und organische Rest- und Abfallstoffe werden in einem Mahlwerk zu einer Fraktion von 5 - 20 mm weiterzerkleinert. Die so zerkleinerten Rest- und Abfallstoffe werden in einem Mischer gründlich durchmischt. In das Mischgut wird bei Bedarf über eine Einsprüh- und Bedamp fungseinrichtung fein verteilt eine wäßrige Alkalisilikatlösung eingebracht, die sich auf das Mischgut niederschlägt. Anschließend wird das Mischgut in eine Mi neralisierungseinheit transportiert. In dieser befindet sich eine wäßrige Alkalisi likatlösung in einem Verhältnis von vier Teilen Wasser zu einem Teil Alkalisili katlösung. Die Einzelteile des Mischgutes werden vollkommen umflutet und mit der wäßrigen Lösung benetzt, wobei die Einzelteile umhüllend mineralisiert wer den. Nachfolgend wird das Mischgut in einer Entwässerungseinrichtung bis auf einen geringen Feuchtegehalt entwässert. Dem entwässerten Mischgut wird als saures Reaktionsgas Kohlendioxyd zugeführt. Dadurch kommt es zur Carbonisie rung der alkalischen Wasserglashaut auf den einzelnen Mischgutteilchen und zu einer Umwandlung in ein amorphes, polykristallines, festhaftendes Häutchen. Ab schließend werden das mineralisierte und carbonisierte Mischgut sowie Matrix entsprechend den Qualitätsanforderungen und gewünschten Eigenschaften men genmäßig zu einem nachfolgend aushärtenden Verbundwerkstoff gemischt. Durch die Carbonisierung wird die dem Wasserglas anhaftende Eigenschaft der Ab waschbarkeit, Gelbildung und des Abriebes der Monokristalle im trockenen Zu stand mittels amorpher, umhüllende Polykristalle, die fest an der Oberfläche der Mischgutteilchen haften, vermieden. Dadurch kann bei entsprechender qualitati ver und quantitativer Zuteilung von Füllstoff und Matrix die Qualität und Eigen schaft des Verbundwerkstoffes rezepturmäßig vorbestimmt werden.

2. Ausführungsbeispiel

Hierbei werden alle Verfahrensschritte, wie beim ersten Ausführungsbeispiel wie derholt. Die einzige Änderung liegt darin, daß die vorzerkleinerten und metall freien polymeren organischen Rest- und Abfallstoffe nicht in einem Mahlwerk, sondern in einem Agglomerator auf 2 - 20 mm Fraktion zerkleinert werden. Um durch die Reibungswärme auftretende, erweichte Mischkunststoffteilchen zu er starren, wird wasserlösliches Alkalisilikat eingesprüht, was zu einer bereits leichten Mineralisierung der Oberflächen der agglomerierten Mischgutteilchen im Agglomerator führt. Nachfolgend schließen sich die Verfahrensschritte vom er sten Ausführungsbeispiel an.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist es möglich, neben der wäßrigen Alkalisili katlösung auch weitere eigenschaftsmodifizierende, in Flüssigkeit gelöste Stoffe, beizumischen, die beispielsweise strahlenenergieabsorbierend wirken.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von mineralisierten Füllstoffen für hydraulisch gebundene Bauglieder unter Verwendung einer wäßrigen Alkalisilikatlösung, dadurch gekennzeichnet, daß vorzerkleinerte und metallfreie polymere und organische Rest- und/oder Abfallstoffe nacheinander

- mittels Mahlwerk und/oder Agglomerator weiterzerkleinert;
- in einem Mischer bei einem Verhältnis der Füllstoffe untereinander, das den Qualitätsforderungen und Eigenschaften des herzustellenden Verbundwerk stoffes entspricht, gemischt;
- in einer Mineralisierungseinheit mit einer wäßrigen Alkalisilikatlösung voll kommen und umhüllend benetzt;
- in einer Entwässerungseinrichtung von der wäßrigen Alkalisilikatlösung bis auf einen geringen Feuchtegehalt getrennt, mittels saurem Reaktionsgas behandelt, wodurch die umhüllende Silikatlösung carbonisiert, und als mine ralisiertes und carbonisiertes Füllstoffgut in einem Verbundwerkstoff ver wendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zerkleinerungs vorgang in den Agglomerator eine wäßrige Alkalisilikatlösung eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischvorgang eine Benetzung der Füllstoffe mittels wäßriger Alkalisilikatlösung über eine Einsprüh- und Bedampfungseinrichtung im Mischer erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das saure Reakti onsgas bis auf 80°C erwärmt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsgas Rauchgas verwendet wird.