DE19520173C2 - Verfahren zur Herstellung eines elastischen Bauelementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Bauelemen­ tes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt (DE 41 03 412 A1), granulierte Kunststoffabfälle in eine Aschedis­ persion in einem Volumenverhältnis von Asche: Abfälle mit 3 : 1 bis 1 : 1 einzube­ ziehen. Dadurch entstehen Aschekörper mit spezifisch veränderten Eigen­ schaften.

Diese Aschekörper sind jedoch nicht ausreichend elastisch, nicht schwindfrei und nur für wenige Anwendungen einsetzbar. Insbesondere sind keine wasserdurch­ lässigen Schichten, z. B. für Flächenbefestigungen hoher Elastizität ohne Ver­ siegelungscharakter, herstellbar. Darüber hinaus ist die Wassersättigung von ent­ scheidender Bedeutung, damit überhaupt ein stabiles Bauelement gebildet werden kann.

Aus DE 40 00 183 C1 ist ein plastisch verformbarer Baustoff zum Erstellen von Dämmen im untertägigen Bergbau bekannt, welcher als Dammbaustoff dient und aus Abfallkunststoffen als Zuschlagsstoff sowie Asche aus Verbrennungsanlagen und Bindemitteln, wie Zement oder Gips, besteht. Das hier offenbarte Ziel liegt darin, einen plastischen Baustoff zu erstellen. Plastisch wird der Baustoff jedoch nur, wenn sich die verwendeten Kunststoffteilchen in ihrer Mehrzahl nicht berüh­ ren, sondern von dem Bindemittel umhüllt werden, d. h. es liegt ein Kunststoff: Asche-Volumenverhältnis von 1 : < 1 vor. Die so erzielte Plastizität steht jedoch einer gewünschten Elastizität entgegen.

Aus EP 0 591 895 A2 ist ein Bau-, Versatz- bzw. Füllstoff bekannt, in dem ein Kunststoffanteil in Form von Rest- bzw. Abfallkunststoff vorgesehen ist.

Auch bei diesem System handelt es sich um die anteilige Zugabe von Abfallkunst­ stoff in vorgegebener Beschaffenheit zur Verbesserung von Versatzmischungen bzw. zur besseren Verbringung dieser Abfallkunststoffe allein oder in Kombination mit anderen Problemstoffen. Eventuelle Zusatzeffekte aufgrund des zugesetzten Kunststoffs sind nicht dominant und werden höchstens im Versatz ausgenutzt. Ferner ist die Menge an zu verarbeitendem Kunststoff pro Mengeneinheit an Füll­ stoff dadurch extrem begrenzt, daß der Kunststoff lediglich ein kleiner Zusatz zum Baustoff ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kunststoffabfälle dadurch zu verwerten, ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Bauelementes für eine Vielzahl von Anwendungen zu schaffen, mit dem es auf wirksame Weise möglich ist, Kunststoffagglomerate und/oder kunststoffhaltige Abfälle zu verwerten.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß Kunststoff­ agglomerate und/oder kunststoffhaltige Abfälle (im folgenden mit "KAF" abgekürzt) als Stützgerüst mit der Flugasche oder einem Flugasche-Zement-Gemisch mit einem Flugascheanteil < 60 Masse-% als Bindemittel in einem Volumenverhältnis von 1 : < 1 und Anmachwasser gemischt werden und die Mischung eingebaut und ausgehärtet wird.

Aktive Flugaschen sind hierbei basische Flugaschen, die durch einen pH-Wert < 7 gekennzeichnet sind, weil sie hydraulisch reagierende Komponenten, u. a. Kalkverbindungen im Mineralbestand bzw. in den Glasplasmen, enthalten, die Neubildungen mit Verfestigungscharakter bewirken, wogegen nichtaktive Fluga­ schen (inerte Flugaschen) im wesentlichen nicht hydraulisch reagieren und sich wie ein Zuschlagstoff verhalten. Diese Klassifizierung von Flugaschen ist bei­ spielsweise Bestandteil der DDR-Normung (TGL 119-72/03) gewesen.

Wassergesättigte Flugaschen sind hierbei Flugaschen, deren gesamte spezifische Oberfläche (reaktive Oberfläche) das für die hydraulischen Neubildungsreaktionen erforderliche Wasser von Anfang an zur Verfügung stellen, so daß primär alle Re­ aktionen von Anfang an und "erhärtungskonform" ablaufen können. Dies war be­ reits Gegenstand der DDR-Normung ES 50-0808. Steht diese Mindestmenge an Wasser zur sofortigen Einleitung der hydraulischen Neubildungsreaktion nicht so­ fort zur Verfügung, spricht man von nicht wassergesättigten Flugaschen.

Durch die Erfindung wird ein vollelastischer, schwindfreier Kunststoffkörper ge­ schaffen, bei dem die Kunststoffteile das Stützgerüst darstellen und das Binde­ mittel die Kunststoffteile lediglich verkittet sowie verdichtet. Die Wassersättigung stellt hierbei keine Notwendigkeit dar, da die Kunststoffteile die eintretenden Quellungen verkraften.

Das eingesetzte Kunststoffmaterial in Form von Kunststoffagglomeraten und/oder kunststoffhaltigen Abfällen besitzt selbst kein Wassereinlagerungsvermögen. Dies bringt hingegen die verwendete aktive Flugasche aus ausschließlich Kohlen­ staubfeuerungen in besonders vorteilhafter Weise mit, wobei derartige Flugasche kostengünstig und in entsprechenden Mengen zur Verfügung steht. Darüber hin­ aus löst das erfindungsgemäße Verfahren das Problem der Entsorgung derartiger Flugasche aus Kohlenstaubfeuerungen. Nicht für das erfindungsgemäße Verfah­ ren geeignet ist Asche aus Wirbelschicht- und Rostfeuerungen.

Wie erfindungsgemäß gefunden wurde, erweist sich insbesondere das elastische Verhalten der o. g. KAF als optimales Einbettungsmedium. Dies gilt sowohl für wassergesättigte Flugaschen und Flugasche-Zement-Mischungen bzw. Fluga­ sche-Zement-Compounds (Fertigtrockenmischungen) als auch für nicht voll was­ sergesättigte Flugasche-Zement-Mischungen bzw. Flugasche-Zement- Compounds (Fertigtrockenmischungen). Dies beruht darauf, daß sowohl eine er­ härtungskonform wirksame Quelldruckverfestigung aktiver Flugaschen bzw. aktive Flugasche enthaltende Mischungen als auch bei Nichtanfangssättigung nachträg­ liche Quelldruckreaktionen der aktive Flugasche enthaltenden Mischungen, die bei nicht elastischen Zuschlagstoffeinbettungen zerstörerisch hinsichtlich des Gefüges wirken, durch den elastischen Verformungsweg der KAF abgefangen werden und zu einer Systemvorspannung und Systemverspannung im Rahmen der Erhärtung führen. Dadurch sind alle Verarbeitungskonsistenzen der Flugasche enthaltenden Mischungen entsprechend den technologischen Verar­ beitungsanforderungen absicherbar, und zwar von

• a) Dichtsystemen
  zur Druckvibrations-Elementenfertigung aus nicht wasser­ gesättigten, extrem steifen Mischungen mit hoher Frischgemischverdichtung bei guten Frischgemischstand­ festigkeiten bis zum plastischen bis flüssigen Verar­ beiten für Verfüllungen (Schlitzwände), Versiegelungen und Befestigungen (Hänge, Böschungen usw.) bis
• b) Nichtdichtsystemen
  für poröse, gebundene, wasserdurchlässige Konstruktionen hoher Elastizität aus nicht wassergesättigten extrem steifen Mischungen mit Gefügestabilisierung durch nach­ trägliches Hohlraumausschlämmen mit wasserdurchlässigem feinstkörnigem Porenfüller passender Farbe.

Es wurde gefunden, daß unter Verwendung fertiger Flugasche- Zement-Compounds (Flugasche-Zement-Trockenmischungen, die ggf. farb- und verarbeitungsbeeinflussende Zusätze enthal­ ten und einen Zementanteil im Compound von 10-40% auf­ weisen) anwendungsbezogen die Rezeptierung in Abhängigkeit von Compoundsorte, Verarbeitungstechnologie und Produktan­ forderungen in nachfolgenden Bereichen/Bandbreiten abzusi­ chern ist:

• a) für 1 m³ (nach Einbau) elastisches dichtes, nicht voll­ ständig wassergesättigtes, hochverdichtungswilliges Fertiggemisch hoher Sofortstandfestigkeit (Fertiger-, Walztechnologien)
• - Anmachwasser (kg): 0,5 bis 0,2 × (FAZ-Compound in kg)
• - FAZ-Compound (kg): (Haufwerksporosität bei Schüttdichte in %) × (10 bis 19)
• - KAF (kg): Schüttdichte in (kg/m³) × 0,9 bis 1,1.
• b) für 1 m³ (nach Einbau) elastisches, dichtes, wasserge­ sättigtes Fertiggemisch mit hoher entwässerungskonfor­ mer Eigenverdichtungswilligkeit für einfachen plasti­ schen Einbau bzw. Vergußtechnologien
• - Anmachwasser (kg): 0,4 bis 1,0 × (FAZ-Compound in kg)
• - FAZ-Compound (kg): (Haufwerksporösität bei Schüttdichte in %) × (14 bis 21)
• - KAF (kg): Schüttdichte (kg/m³) × 0,8 bis 0,95
• c) für 1 m³ (nach Einbau) elastisches, poröses, wasser­ durchlässiges, nicht wassergesättigtes, verdichtungs­ williges Fertiggemisch hoher Sofortstandfestigkeit (Fertiger- u. Walztechnologien)
• - Anmachwasser (kg): 0,6 bis 0,3 × (FAZ-Compound in kg)
• - FAZ--Compound (kg): (Haufwerksporösität bei Schüttdichte in %) × (4 bis 10)
• - KAF (kg): Schüttdichte (kg/m³) × 0,95 bis 1,2.

Bei Anwendung derartiger Gemische sind

• 1. elastische (überwiegend druckelastische)
• 2. wärmedämmende
• 3. dichte bzw. gezielt poröse

Konstruktionen, Elemente bzw. Baukörper in fugenfreier Mo­ nolith-Ausführung realisierbar, beispielsweise

• 1. elastische Lauf- und Sportflächen (hoher Dichtigkeit mit Flächenversiegelungscharakter), die einfärbbar sind bzw. hervorragend mit farbigen Bitumenschlämmen guter Haftbarkeit beschichtbar sind [(Anwendung bevorzugt mit Gemisch b), wobei bei Bedarf auch durch Technologie­ zwang Gemisch c) zur Anwendung gelangen kann)],
• 2. elastische Lauf- und Sportflächen in gebundener Bauweise durch Verarbeitung von Gemisch c), jedoch ohne Flä­ chenversiegelungscharakter, die einfärbbar sind (einge­ färbtes Fertigcompound), wobei unmittelbar nach Aus­ bringung und Verdichtung, z. B. durch Walzen, eine Fein­ stoffbeschichtung entsprechend dem Porenvolumen und der Einfärbung (z. B. Gesteinsmehl = grau, Quarzmehl = gelb, Ziegelmehl = rot) durch loses Aufbringen erfolgt, wobei diese lose Schüttungsschicht auch einen Schutz gegen Witterungseinflüsse, wie Regen, Austrocknung usw. dar­ stellt und nach ausreichender Gemischerhärtung (z. B. nach 3-7 Tagen) in die Porenräume eingeschlämmt wird und somit eine stabilisierte gebundene Bauweise mit Wasserdurchlässigkeit ohne Flächenversiegelungscharak­ ter ermöglicht,
• 3. Bauelemente unterschiedlicher Strukturierung und Farbge­ bung wie
  • 1. Hohlblocksteine und wärmedämmende Bauelemente, Formkörper,
  • 2. Palisaden,
  • 3. Buhnenpfähle für Küsten-, Hafen- u. Dünenschutz (Tropenholzersatz),
  • 4. elastische Randbegrenzungssteine sowie sonstige Schutzbefestigungen und Einfassungen
  durch bevorzugte Anwendung von Gemischen nach a) [in Ausnahmefällen bei Bedarf an porösen, wasserdurchlässi­ gen Elementen auch nach c) bzw. bei Vergußelementepro­ duktion = Nichtfertigerproduktion auch nach b)],
• 4. elastische "Abdeckelungen" bzw. Versiegelungsschichten mit hoher Druckelastizität für Aufbereitungs- und Be­ handlungsanlagen bzw. Deponien und für Einzelflächen­ stabilisierungen [bevorzugte Anwendung von Gemischen nach b), wobei in Ausnahmefällen unter technologisch vorgegebenen Aspekten auch Gemische nach a) zur Anwen­ dung gelangen können],
• 5. Ökohäuser und Ökohütten in Monolithausführung durch Ver­ guß- bzw. Schalungsverfüllbauweise in kontinuierlicher Ausführung bei Anwendung von Gemischen nach b) (erdbe­ bensicher),
• 6. Leit- und Schlitzwände hoher dynamischer Belastbarkeit und ohne Stahlbewehrung durch Verguß eines Frässchlit­ zes und/oder Schalungsschlitzes und/oder eines Erd­ schlitzes nach Aushub (auch einseitige Schalung) ver­ füllt werden [Anwendung von Gemischen nach b)], usw.

Für die Herstellung von beisp. Elementen aus Bodenfertiger­ produktion, z. B. Formsteine, ist von folgender Rezeptur auszugehen:

• Flugasche-Zement-Compound = Haufwerksporosität × (10 bis 19)
  = 50 × (10 bis 19)
  = 500 - 950 kg
• Anmachwasser = Flugasche-Zement-Compound- Menge × (0,5 bis 02)
  = (500 bis 950 kg) (0,5 bis 0,2)
  = 250 bis 190 kg
• Kunststoffabfälle
  in Form von Agglomeraten = Schüttdichte × (0,9 bis 1,1)
  aus Mischkunststoffen = 400 (0,9 bis 1,1)
  der DSD-Aufbereitung = 360 bis 440 kg
  (DSD = Duales System Deutschland)

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines elastischen Bauelementes unter Einbin­ dung von aktiver Flugasche aus Kohlenstaubfeuerungen, dadurch gekennzeichnet, daß man Kunststoffagglomerate und/oder kunststoffhaltige Abfälle als Stützgerüst mit der Flugasche oder einem Flugasche-Zement-Gemisch mit einem Flugasche­ anteil < 60 Masse -% als Bindemittel in einem Volumenverhältnis von 1 : < 1 und Anmachwasser mischt, die Mischung einbaut und aushärten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung für 1 m³ Einbau mit folgenden Mengenverhältnissen hergestellt wird:

• 1. Kunststoffagglomerate und/oder kunststoffhaltige Abfälle [kg] = Schüttdichte [kg/m³] × (0,8 bis 1,2),
• 2. aktive Flugasche [kg] = Haufwerksporosität [Vol.-% ] × (4 bis 21) und
• 3. Anmachwasser [kg] = Menge an Flugasche oder Flugasche-Zement-Gemisch [kg] × (0,2 bis 1,0).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Binde­ mittel eine Flugasche-Zement-Fertigtrockenmischung einsetzt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mischung farb- und/oder verarbeitungsbeeinflussende Zusätze beigegeben werden.