DE2900160A1

DE2900160A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von abraummaterial am gewinnungsort zwecks umwandlung in ebendort benoetigtes aufschuettungsmaterial

Info

Publication number: DE2900160A1
Application number: DE19792900160
Authority: DE
Inventors: Gerard Louis Paul Maurice
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-04
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1979-07-12
Also published as: FR2413959B1; DE2900160C2; FR2413959A1

Description

PATENTANWALT l,

DR. HANS ULRICH MAY ^J" 290Ö16Ö

D ο MOLCHEN £2. Tl I.ERSCHST^^SSE 27 TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEX SS 4487 PATOP TELEFON CO8BJ 22 OO £51

M-23-P-1/1 603 München, 3. Januar 1979

Dr .M ./^m 78 00126

Gerard Louis Paul Maurice in F-77190 Lammarie Les Lys

Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Abraummaterial am Gewinnungsort zwecks Umwandlung in ebendort benötigtes Aufschüttungsmaterial

Kurze Zusammenfassung (Abstract) der Erfindung Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen die kontinuierliche Umwandlung von Abraum-in verdichtbares Aufschüttungsmaterial an der Baustelle selbst.

Zu diesem Zweck wird das Abraummaterial kontinuierlich in Form einer dünnen schicht gefördert und unter Einwirkung einer Wärme von etwa 200 bis 250° C soweit getrocknet, bis die krümeligen Klumpen einen Wassergehalt und eine Dichte haben, welche ihre unmittelbare Verdichtung zulassen, z.B. 5 bis 20% Wassergehalt. Bei einem sehr feuchten Ausgangsmaterial geht dieser Behandlung voran und/oder folgt ein Befeuchten der bewegten Schicht mittels Sprühstrahlen von entflammtem Alkohol.

Das Verfahren kann auf selbstfahrenden oder gezogenen Fahrzeugen durchgeführt werden, um am Ort (an der Baustelle) Abraummaterialien aus lehmigem oder sandigem Ton, Mergel oder SiIt in trockenem und leichten kompaktierbaren Boden umzuwandeln (Fig. 1).

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Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Abraummaterial, um dieses unmittelbar am Ort, also an der Baustelle selbst, in Aufschüttungsmaterial umzuwandeln.

Bei der Durchführung bestimmter Maßnahmen, wie Straßenbau, Herstellung von Auffüllungs- oder Aufschüttungsmaterial oder Errichtung eines Gebäudes, können die am Ort vorhandenen Materialien aus verschiedenen Gründen nicht wiederverwendet werden, wobei die Hauptgründe der Wassergehalt des Bodens und die Art des Materials, z.B. Sand, Mergel, lehmiger Ton u.dgl., sind.

In sehr zahlreichen Fällen begrenzen diese beiden Eigenschaften üie Möglichkeit, einen Boden zu verdichten soweit, daß er beispielsweise für die Arbeiten der Aufschüttung oder Herstellung des Straßenplans unbrauchbar ist.

Die einfache Tatsache, daß Tausende von m tonartiger Lehm bei Erdarbeiten als Abfall behandelt und durch sog. edle Baustoffe, wie Sand oder Kies, ersetzt werden, beeinflußt den Posten Erdarbeiten "Aushub-Aufwurf" oder Aushub, als Abfall, mit Bereitstellung von Materialien von außerhalb. Oft werden aus diesem Grund wichtige Bauprojekte verzögert oder sogar aufgegeben.

Schließlich beeinträchtigen unter einem allgemeineren Gesichtspunkt die immer weiter steigenden Kosten der Beschaffung "edler" Baustoffe und die immer größeren Schwierigkeiten, rentable Gewinnungsstellen dieser Stoffe zu finden, die Investitionskapazität eines Landes im Bereich der öffentlichen Bauten (des Tiefbaus) in wesentlicher Weise.

Seit mehreren Jahren werden verschiedene Bodenbehandlungsmethoden angewandt, um den Boden von dem seine Verdichtung unmöglich machenden überschüssigen Wasser zu befreien. Bestimmte Methoden benutzen eine Behandlung "an Ort und stelle" des Materials mittels verschiedener Verfahren;

a) durch Explosion, wobei das Wasser durch die Explosion einer

in

Ladung/der Masse von dem zu behandelnden Punkt nach außen getrieben wird;

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b) durch Einblasen von Luft, wobei das Wasser durch an Ort und Stelle in den Boden eingeleitete pulsierte Luft nach außen gedrückt wira;

c) durch heftigen Stoß, wobei der Boden durch intensives Stampfen mittels eines Stampfers von mehreren Tonnen Gewicht, der aus mehreren Metern Höhe fallengelassen wird, verdichtet wird;

d) durch Abpumpen von wasser und Absenken des Grundwasserspiegels im Inneren des Bodens;

e) durch ein chemisches Verfahren zur Mobilisierung des überschüssigen Wassers oder Vermischen des Erdbodens mit einem bestimmten Prozentanteil Kalk,Ze-·ment, Flugasche oder anderem.

Alle diese Verfahren sind mit dem wesentlichen Nachteil behaftet, daß das Material"an Ort und Stelle" behandelt wird, ohne daß man die Auswirkung der Behandlung in der Masse des Terrains selbst wirksam kontrollieren und dadurch gewährleisten kann, daß das Abraummaterial in einen solchen physikalischen Zustand gebracht wurde, daß es unmittelbar am Ort verdichtbar ist. Wenn man Versuche durchführt, die unter dem Namen "Proctor-Prüfung" bekannt sind, stellt man meist fest, daß der behandelte Boden nicht auf den geeigneten Wassergehalt und die erforderlichen trockenen und feuchten Dichten gebracht wurde.

Bekanntlich muß ein Abraummaterial, damit es als stabiles Aufschüttungsmaterial verwendbar ist, verdichtbar (kompaktierbar) sein, und zu diesem Zweck muß man den natürlichen Wassergehalt bis auf einen bestimmten Wert verringern, bei dem die Körner des Bodens zusammengezogen und mit einer vom betrachteten Materialabhängenden bestimmten Menge an freiem Wasser befeuchtet sind.

Man muß so beispielsweise bei einem lehmartigen Ton, der im allgemeinen 20 bis 60% Wasser enthält, diesen Wassergehalt auf 5 bis 25% freies Wasser absenken, um eine optimale "Proctor"-Dichte von 1 ,60 bis 2,2 zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche ermöglichen, zahlreiche bisher als ungeeignet für Aufschüttungen angesehene Materialien, wie Tone, Lehme und tonhaltige Sande, Mergel und ähnliches, am Ort zu behandeln und für diesen Zweck zu verwenden.

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Die gestellte Aufgabe wird gelöst ciurch das Verfahren und die Vorrichtung, die mit bevorzugten Ausführungsformen in den Patentansprüchen gekennzeichnet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Abraum oder Aushub am Ort der Gewinnung, also an der Baustelle, in dünner Schicht bewegt und gleichzeitig durch eine Wärmeeinwirkung von etwa 200 bis 250° C solange getrocknet, bis die klumpigen Stücke der Schicht auf einen Wassergehalt und eine Dichte gebracht sind, welche ihre sofortige Verdichtung (Kompaktierung) ermöglichen, d.h. etwa 5 bis 20?_o Wassergehalt.

Zusätzlich kann vor oder nach dieser Behandlung ein Befeuchten der in Bewegung befindlichen Schicht durch Sprühstrahlen von entflammtem Alkohol, vorzugsweise Äthylalkohol, erfolgen, wie im Prinzip an sich bekannt.

Beispielsweise kann man erfindungsgemäß den 30 bis 40% betragenden natürlichen Wassergehalt eines tonartigen Lehmmaterials im Verlauf von etwa einer Stunde für 50 bis 60 m behandelten Lehm auf etwa 15 bis 20% bei einer geeigneten Dichte absenken. Dieses so behandelte Abraummaterial ist dann am Ort bereit für eine sofortige Verdichtung nach deii bekannten Verfahren.

Die Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die gezogen oder selbstfahrend ausgebildet istfund einen Abraum automatisch in ein sofort verdichtbares Aufschüttungsmaterial umwandelt.

Diese Maschine weist eine auf Rädern oder Ketten montierte Plattform auf, welche übereinander angeordnete ebene Förderbänder aus Stahl trägt, die vorzugsweise aus Gründen des geringsten Raumbedarfs senkrecht übereinander angeordnet und jedes so kontinuierlich angetrieben sind, daß die Bewegungsrichtung vom einen zum nächsten Förderband umgekehrt ist, und oberhalb dieser Förderbänder Heizvorrichtungen, z.B. Ölbrenner. Die Maschine weist außerdem an ihrer Vorderseite ein abnehmbar gehaltenes Blattoder Becherförderwerk auf, das den durch das Blatt ausgehobenen Abraum durch Zerbröckler auf die oberste Stufe der Förderbänder kippt, eine Abführvorrichtung für das behandelte Material, synchron arbeitende Betätigungsvorrichtungen für das Förderwerk und die Förderbänder, Ventilatoren für pulsierte Luft und einen Ventilator zur Abführung des Wasserdampfes.

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An diese Maschine kann ein auf Rädern fahrbarer Anhänger angehängt werden, der ebenfalls mehrere übereinander angeordnete Stufen von Förderbändern, Rohre zum Besprühen mit Alkohol und eine Einrichtung zum Entzünden desselben aufweist.

Wie ohne weiteres ersichtlich, wird durch diese Maschine zur Durchführung des Verfahrens der zerkleinerte Abraum durch das Förderwerk und die Zerkleinerungsvorrichtungen in Form einer dünnen Schicht von klumpigen Krümeln auf das erste Förderband geladen und gelangt von dort im gerüttelten Zustand auf die darunterliegenden Förderbänder, wobei das Material über die ganze Laufstrecke der Förderbänder der Flammeneinwirkung von ülbrennern in einer zweckmäßig ventilierten Atmosphäre aufgesetzt ist.

Durch entsprechende Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der Schicht, der Erhitzung und der Ventilation wird der Wassergehalt der krümeligen Klumpen des erhaltenen Produkts nach Wunsch eingestellt. ·

Die Erfindung wird weiter erläutert durch das folgende Ausführungsbeispiel, ohne dadurch beschränkt zu sein. Im einzelnen wird hiernach eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; hierin zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt; Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt einer Zusatzmaschine.

Die selbstfahrende Maschine weist eine auf Rädern 2 oder Ketten montierte Plattform 1 auf. Als Antrieb dient ein Motor 3, und die Steuerung erfolgt von der Kabine 4 aus. Gegebenenfalls ist die Plattform mit einer Deichsel 28 zum Anhängen an eine Zugmaschine versehen und ein Wärmekraftgenerator vorgesehen, der die zum Antrieb der Förderbänder, der Zerkleinerungsvorrichtungen und Ventilatoren erforderliche elektrische Energie liefert.

In der von dieser Plattform getragenen geschlossenen warmeisolierten Kammer 5 sind beispielsweise drei Förderbänder 6,7,8 übereinander angeordnet, von denen das erste Förderband 6 nach vorn geneigt ist, während.die beiden anderen im wesentlichen waagerecht und parallel verlaufen. Diese Förderbänder sind, wie die Pfeile zeigen, mit einer vom einen zum nächsten Band umgekehrten Richtung und mit gleichen und regelbaren Geschwindigkeiten

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angetrieben. Oberhalb einer oder mehrerer Rampen sind Heizvorrichtungen angeordnet, hier Ölbrenner 9, deren Flammen das auf den Förderbändern vorwärtsbewegte Material überstreichen.

Ein Ventilator 10 wälzt die Luft in dieser Kammer 5 um, während auf der entgegengesetzten Seite ein Sauggebläse 11 den Wasserdampf aus der Kammer abführt.

Dem oberen Förderband 6 wird durch das mit Blättern, Schaufeln oder Bechern ausgerüstete Förderwerk 12, welches das Material vom Becherwerkslader 13 erhält, Abraum zugeführt. Eine rotierende Brech- und Zerkleinerungsvorrichtung mit Zacken 14, die sich mit regelbarer Geschwindigkeit im Gegenuhrzeigersinn dreht, und eine im Uhrzeigersinn (trigonometrischen' Sinn)rotierende Walze mit Zacken 24 verteilen das Material in Form von Klumpen in einer Schicht geringer Dicke auf das Förderband 6. Eine andere Zerkleinerungswalze mit Zacken 25 erleichtert den Überlauf und die Verteilung des Materials auf dem darunter befindlichen Förderband 7.

Der Fahrer in seiner Kabine 4 regelt die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung der Maschine sowie die Geschwindigkeiten des Förderwerks, der Förderbänder und die Ventilatoren und Heizvorrichtungen, 'welche Infrarotstrahler, Gasbrenner oder andere Einrichtungen sein können. Diese Regelung wird so durchgeführt, daß die krümeligen Klumpen des Abraums am Ausgang der Maschine sofort und unmittelbar verdichtbar sind, d.h. daß sie den Feuchtigkeitsgrad aufweisen, welcher der erforderlichen Verdichtungsdichte entspricht. Beispielsweise haben die Förderbänder eine Länge von 21 m und bewegen sich mit der Geschwindigkeit 1 m/Sek., was ermöglicht, etwa 60 m Abraum pro Stunde zu behandeln.

Das Förderwerk 12 und seine Wärmeisolation 29 können von der Maschine abgetrennt werden, wenn diese an der Baustelle an einem Platz feststehend benutzt wird» wobei sie dann auf den Rädern 2 und Stützen 30 ruht. Das Förderwerk 12 und die Deichsel 28 weraen angesetzt, wenn die Maschine gezogen wird, wobei die Ständer 30 umgelegt sind.

An die beschriebene Maschine kann ein Anhänger 1 7 angehängt werden, der eine auf Rädern 19 montierte Plattform 18 aufweist,

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die eine oben offene, jedoch mit einem Dach abgedeckte Kammer/trägt, in der übereinander waagerechte parallele Förderbänder 21 angeordnet sind, die sich mit von einem zum nächsten Band umgekehrter Förderrichtung bewegen, wie die Pfeile zeigen.

der

Oberhalb/durch nicht gezeigte Vorrichtungen angetriebene«Förderbänder sind spruhleitungen 22 für Alkohol angeordnet, der angezündet wird, um einen zu hohen Wassergehalt des Abraums rasch zu verringern. Diese Förderbänder werden vom Förderwerk 23 gespeist, das die von der Maschine der Fig. 1 abgegebenen behandelten Abraummaterialien aufnimmt. Die Zusatzmaschine kann mittels der Deichsel 26 entweder von der Hauptmaschine oder vom Traktor gezogen werden. Das von der Zusatzmaschine behandelte Material wird durch den Auslaß 27 abgegeben, während die Ventilation durch das Sauggebläse 32 und Dampfabzugsgebläse 31 erfolgt.

In der folgenden Tabelle sind die Wassergehalte einer Anzahl von Böden und der entsprechende, die Verdichtung ermöglichende Wassergehalt angegeben.

Bodenfamilie

Bereich des natürli- Bereich des durchchen durchschnitt- schnittlichen Wasserlichen Wassergehalts gehalts des optimalen Proctor-Werts

Lehm und Löß Lehm +^ tonartig

Ton und Ton + sandhaltig

20% bis 35% CJ 25% bis > 60% ω

Mergel und

Mergel + sandhaltig 20% bis 60%

Feinsande,lehmartig

Feinsande + tonartig 5 bis 25%

U)

6 bis 15% ^ 12 bis 25% ω 10 bis 25% u>

6 bis 12% ω

Für einen tonartigen Lehm mit einer Korngröße zwischen 2 und und einem Wassergehalt von etwa 30% erhielt man durch eine

Behandlung bei 200° C in 1 Minute einen Wassergehalt von 15%» und für einen sandhaltigen Ton mit einem Wassergehalt von etwa 40% nach 1 Minute Behandlung bei 200° C einen Wassergehalt von 25%.

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-ΛΑ-

Leerseite

Claims

PAT .- N TA N \Λ'Λ LT
DR. HANS ULRICH MAY i800

Ij >■ MCMCHEt^· -2H, ^T'-"EHSOHST PASSE 27

TEi.EGFiAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

TELEX 5S44R7 PATOP

TbI-EFON CO8EO 223051

H-yj-P-i/I oui Hiin-jiieri, 3. Januar

Lr. H. /ir.

VB UDI 26

üerura Louis Paul Maurice inF-77190 Lamnu-irie Les I.ys

Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von ^braummaterial am Gewinnungsort zwecks Urnwandlung in ebendort benötigtes Aufschüttungsmaterial

Patentansprüche

1 .) Verfahren zum üehancieln von Boaenabraumniuterial von Seciiment-)öcien zur Umwanülung in Aufschuttungsmaterial am Ort selbst, dadurch gekennzeichnet, daß das geförderte Abraiimmaterial in form einer dünnen schicht kontinuierlich bewegt und dabei bei einer solchen Temperatur getrocknet wird, daß die krümeligen Klumpen des Materials auf einen Wassergehalt und eine Dichte gebracht werden, welche ihr sofortiges optimales Verdichten ermöglichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknen je nach der Art des Materials und der Lurchlaufgeschwindigkeit bei einer Temperatur von etwa 200 bis 350° C, vorzugsweise 200 bis 2^0 U, durchgeführt wirci.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, üa!3 die Behandlung durchgeführt wird, bis der Wassergehalt je nach der art des Materials auf einen Wert von etwa 5 bis 25%ι vorzugsweise 5 bis 20%, freiem oder interstitiellem vvasser für eine curch die sog. "Proctor"-Bestimmungen gemessene optimale leuchte oucr trockene Lichte abgesenkt wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, ddii vor· und/oder nach der Behandlung ein Besprühen der vorwärtsbewegten Schicht durch Sprühstrahlen von entflammtem Alkohol erfolgt, um den Wassergehalt eines sehr feuchten Materials rasch herabzusetzen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, üci3 nie Förderung des Abraummaterials in Form einer dünnen Krürnelklumpenschicht auf übereinander angeordneten Förderbändern mit regelbarer Geschwindigkeit durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mittels ülbrennern in ventilierter Atmosphäre erhitzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mittels Gasbrennern in ventilierter Atmosphäre erhitzt wird.
b. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mittels des Verfahrens dielektrischer Verluste erhitzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Mikrowellen erhitzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkohol Äthylalkohl verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Schicht mittels Infrarotstrahlung in ventilierter Atmosphäre erhitzt wird.
12. Maschine zur Lurchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , gekennzeichnet durch eine von .Rädern oder Ketten getragene Plattform, die eine geschlossene wärmeisolierte Kammer trägt, in der übereinander erhitzte Förderbänder angeordnet sind, die mit von einem Förderband zum nächsten umgekehrter Laufrichtung umlaufen, sowie weiter gekennzeichnet durch ein Förderwerk (12), das das Abraummaterial fördert und über rotierende, mit Zacken versehene Zerkleinerungsvorrichtungen (14,24,25),

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ciie mit regelbarer Geschwindigkeit Umlauf en und der Zerkleinerung und Weiterbeförderung des Abraummaterials dienen, in Form einer dünnen Schicht dem ersten Förderband zuführt» und daß mindestens ein Luftzufuhrventilator (10) und ein Dampfabführventilator (11) vorgesehen sind, welche die heiße Luftmasse oberhalb der in Bewegung befindlichen Schicht des Abraummaterials in Bewegung halten.

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