DE3326599C2

DE3326599C2 -

Info

Publication number: DE3326599C2
Application number: DE19833326599
Authority: DE
Inventors: Manfred 4630 Bochum De Ackermann; Hans Heinz Verstorben De Ritschke; Wilfried Dr. 4630 Bochum De Erdmann
Original assignee: Westdeutsche Steinwerke 4600 Dortmund De GmbH
Current assignee: Westdeutsche Steinwerke 4600 Dortmund De GmbH
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1987-11-26
Also published as: DE3326599A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Block- und Hohlblocksteinen aus Leichtbeton, bei dem ein aus Bergematerial mit hohem Anteil an expansionsfördernden austreibbaren Bestandteilen hergestellter Zuschlagstoff mit hohem Porenvolumen unter Verwendung von Zement als Binde mittel, bei niedrigem Wasserzementfaktor auf die erforderliche Preßfeuchte gebracht, geformt und gehärtet wird.The invention relates to a method for manufacturing of block and hollow blocks made of lightweight concrete, in which one made of mining material with a high proportion of expansion-promoting drive-out components manufactured aggregate with high pore volume using cement as a bandage medium, with the required low water cement factor Press moisture is brought, shaped and hardened.

Bei der Herstellung von Hohlblock- und Blocksteinen aus Leichtbeton wird heute überwiegend Naturbims als Zuschlag stoff verwendet, weil dieser wegen seines hohen Porenvolumens eine niedrige Rohdichte aufweist und wegen seiner Korn stabilität die Herstellung großformatiger Steine mit guten Festigkeitseigenschaften ermöglicht.In the production of hollow blocks and blocks Today lightweight concrete is mainly used as a supplement fabric used because of its high pore volume has a low bulk density and because of its grain stability the production of large-sized stones with good Strength properties allows.

Naturbims ist vulkanischen Ursprungs und wird im Tagebau, in der Bundesrepublik Deutschland vorzugsweise im Eifelbereich gewonnen und aufbereitet. Die Belastung der Landschaft und der Umwelt durch die Tagebaugewinnung, die Erschöpfung guter Lagerstätten, der zunehmende Aufbereitungsaufwand wegen der Verunreinigung der noch vorhandenen Lagerstätten, sowie die hohen Vorkosten durch den Transport geben Veranlassung, für den Zuschlagstoff von Leichtbetonprodukten ein Substitut zu entwickeln. Man hat sich bemüht, Schlackengranulate aus dem Bereich der eisenschaffenen Industrie einzusetzen. Dieses Material hat aber eine relativ hohe Rohdichte, ist glasig gesintert und besitzt chemische Beimengungen, die bei Durch feuchtung des Mauerwerks zu Ausblühungen führen können.Natural pumice is of volcanic origin and is used in opencast mining, in the Federal Republic of Germany preferably in the Eifel region won and processed. The load on the landscape and the environment through mining, the exhaustion of good ones Deposits, the increasing processing costs because of Contamination of the remaining deposits, as well as the high preliminary costs due to transport give rise to a substitute for the aggregate of lightweight concrete products to develop. Efforts have been made to remove slag granules the area of the iron-making industry. This However, material has a relatively high bulk density and is glassy sintered and has chemical admixtures, which at through dampening of the masonry can lead to efflorescence.

Im Steinkohlenbergbau fallen erhebliche Mengen an soge nannten Bergen, d. h. also taubem Gestein an. Allein in den deutschen Steinkohlenrevieren liegt der Anteil des zusammen mit der Kohle zwangsweise mitgeförderten Gesteins bei 45%. Diese Berge müssen in mehrstufigen Aufbereitungsprozessen von der Kohle getrennt werden. Das abgetrennte Material wird überwiegend aufgehaldet und nur in geringem Umfang als Versatz wieder nach unter Tage gebracht, oder einer anderen unter tätigen Nutzung und Verwendung zugeführt. Zur Minderung des aufzuhaldenden Bergematerials wird neben den klassischen Verwendungsmethoden beim Damm- und Deichbau sowie bei der Auffüllung von Poldergebieten und Tagebauen nach weiteren Möglichkeiten des Einsatzes, besonders im Hoch- und Tiefbau, gesucht.In coal mining, significant amounts of so-called called mountains, d. H. so on deaf rock. Alone in the German coalfields share the share of with the coal forcibly extracted rock at 45%. These mountains have to be processed in several stages be separated from the coal. The separated material is predominantly forested and only slightly offset brought back underground, or another under active use and use. To reduce the Salvage material to be piled up is used in addition to the classic Methods of use in dam and dike construction and in Replenishment of polder areas and open-cast mines after others Possibilities of use, especially in civil engineering, searched.

Wegen der Zerfallsneigung des Bergematerials an der Atmosphäre ist man gezwungen, das Material durch geeignete mechanische und thermische Verfahren zu stabilisieren. Neben der mechanischen Behandlung der Berge, die bei einer dichten Mörtelstruktur eine stabile Kornumhüllung erfordert, ist die thermische Behandlung des Bergematerials geeignet, einen Ausgangs- und Zuschlagstoff zu gewinnen, der in der Folge des Keramisierungsprozesses auch ohne Kornumhüllung raumstabil ist. Es hat sich gezeigt, daß durch eine gezielte thermische Behandlung, durch den Einsatz von Fremdenergie, überwiegend aber durch die Ausnutzung von Primärenergie das Bergematerial keramisierbar ist.Because of the tendency of the mining material to decay at the Atmosphere you are forced to use suitable material stabilize mechanical and thermal processes. Next the mechanical treatment of the mountains at a dense Mortar structure requires a stable grain coating the thermal treatment of the recovery material is suitable, one Gain raw material and aggregate in the sequence the ceramization process is stable in space even without grain coating is. It has been shown that through a targeted thermal Treatment, through the use of external energy, predominantly but through the use of primary energy the mining material is ceramizable.

Frühere Versuche, gebranntes Bergematerial als Leichtbau zuschlagstoff einsatzfähig zu machen, scheiterten, weil das Bergematerial sehr heterogen ist und vom nahezu sandfreien Schieferton bis zum Sandstein reicht, sowie Kohle/Ton-, Kohle/ Karbonat-Verwachsungen und dergleichen aufweist. Erst seit es Brennbedingungen gibt, unter denen die verschiedenen Ge steinsmischungen mittels einer modifizierten Meilertechnik auch im Drehrohrofen gezielt keramisierbar sind, wurde es durch entsprechende Auswahl des Einsatzmaterials und seiner Aufbereitung möglich, einen Zuschlag zu entwickeln, der sowohl hinsichtlich der Rohdichte, des Kornhabitus als auch der Körnung, den Bedingungen eines Leichtzuschlagstoffes entspricht. Earlier attempts to burn fired mining material as lightweight construction Making aggregate operational failed because of that Salvage material is very heterogeneous and from almost sand-free Slate clay extends to sandstone, as well as coal / clay, coal / Has carbonate adhesions and the like. Only since there are firing conditions under which the different Ge stone mixtures using a modified pile technique it can also be ceramized in a rotary kiln by appropriate selection of the feed and its Processing possible to develop a supplement that both with regard to the bulk density, the grain habit as well as the Grain, the conditions of a light aggregate corresponds.

Es ist in der Vergangenheit immer wieder versucht worden, aus durchgebrannten Althalden, die durch Selbstentzündung oder äußerer Einwirkung in Brand geraten waren, sogenannte rote Asche zu gewinnen und diese im Hoch- und Tiefbau einzu setzen. Wegen der großen Inhomogenitäten, hinsichtlich des Restkohlenstoffgehaltes wie auch der unterschiedlichen Korn größenverteilung war das Material ungleichmäßig gebrannt und für qualifizierte Verwendungszwecke nur nach erheblichem Aufbereitungsaufwand geeignet.There have been repeated attempts in the past from blown old heaps caused by self-ignition or were caught on fire from outside, so-called to win red ash and use it in civil engineering put. Because of the large inhomogeneities in terms of Residual carbon content as well as the different grain size distribution, the material was fired unevenly and for qualified uses only after considerable Preparation effort suitable.

Aus der DE-OS 30 18 411 ist ein Verfahren zum Brennen bzw. Keramisieren von tonerdehaltigen Materialien, welche brennbare Gase und/oder in solche zersetzbare Stoffe ent halten, bekannt. Dabei durchläuft das Produkt nacheinander eine Vor trockenstufe, eine Entgasungsstufe mit sauerstoffarmer Atmos phäre und schließlich eine Glühstufe. Erst nach Durchlaufen dieser Glühstufe erhält man ein Material, das als Leichtbauzu schlagstoff bezeichnet wird. Aufgrund des vorgegebenen Prozeß ablaufes kommt man aber zu einem Material größtmöglicher Dichte, das eben nicht als Leichtbauzuschlagstoff eingesetzt werden kann. Die mehrstufige Keramisierung und die schonende Behandlung gemäß diesem bekannten Verfahren ist somit zur Erzeugung von Leichtbauzuschlagstoffen ungeeignet, zumal bei diesen bekannten Verfahren das gesamte vorhandene Kornband verarbeitet wird.DE-OS 30 18 411 describes a method for burning or ceramization of alumina-containing materials, which combustible gases and / or such decomposable substances keep known. The product goes through a sequence one after the other drying level, a degassing level with low-oxygen atmosphere sphere and finally a glow level. Only after going through This glow level gives you a material that is lightweight impact is called. Due to the given process process comes to a material as large as possible Density, which is not used as a lightweight aggregate can be. The multi-stage ceramization and the gentle Treatment according to this known method is thus unsuitable for the production of lightweight aggregates, especially in these known methods, the entire grain band available is processed.

Aus "Glückauf" - Forschungshefte 1977, Seiten 144 bis 145 ist es bekannt, durch Absieben von Ortsbergen Betonzuschlag zu erhalten. Dabei handelt es sich eindeutig um Ortsberge aus dem Streckenvortrieb, also ein Material, daß entweder gar keine oder nur ganz geringe Anteile an brennbaren Bestand teilen hat. Auch Probst "Handbuch der Betonsteineindustrie", 1962, Seite 58, bringt keine Hinweise, wie man Bims durch anderes geeignetes Material ersetzen kann. Die dort empfohlenen Sieblinien für Sand- oder Gesamtzuschläge, gekenn zeichnet durch die Bereiche "besonders gut" bzw. "brauchbar" erbringen Steine, die eine nichtbefriedigende Druckfestigkeit/ Steinrohdichte von 3,53 beispielsweise aufweisen.From "Glückauf" - Research Books 1977, pages 144 to 145 it is known to sift concrete aggregate by sieving local mountains to obtain. These are clearly local mountains from road jacking, a material that either no or only very small amounts of combustible material has to share. Probst also "Handbook of the concrete block industry", 1962, page 58, gives no advice on how to go through pumice can replace other suitable material. These recommended screening lines for sand or total aggregates, marked characterized by the areas "particularly good" or "usable" produce stones that have unsatisfactory compressive strength / Stone bulk density of 3.53, for example.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Rohstoffbasis für die Herstellung von Leichtbeton-, Hohl- und Blocksteinen gezielt auf Bergematerial zu erweitern und ein Verfahren zu entwickeln, über das für die Bauindustrie geeignete Steine erzeugt werden können.The invention is therefore based on the object Raw material basis for the production of lightweight concrete, hollow and to expand block stones specifically to salvage material and to develop a process about that for the construction industry suitable stones can be generated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schieferton- bzw. tonreichen Fraktionen des Bergematerials von 0,5 bis 12,5 mm klassiert und dann unter 1000°C keramisiert werden.The object is achieved in that the shale or clay-rich fractions of the mining material classified from 0.5 to 12.5 mm and then below 1000 ° C be ceramized.

Es ist bekannt, daß sich die Kohlenstoffträger vor allem in der Feinkornfraktion befinden. Insofern scheint es zunächst ein Nachteil zu sein, diese Fraktionen unter 0,5 mm zu unter drücken, da dadurch an sich der Keramisierungsvorgang er schwert wird. Es hat sich aber überraschend herausgestellt, daß der Keramisierungsvorgang nicht behindert wird und daß trotz der teilweisen Unterdrückung der Feinkornfraktion nach der Keramisierung ein Zuschlagstoff vorliegt, der bei ent sprechender Weiterbehandlung mit Zement und Wasser einen Block- bzw. Hohlblockstein ergibt, der die vorgeschriebenen Festigkeitswerte erbringt und damit auch gemäß Aufgaben stellung verwendet werden kann. Durch Austreiben der expansionsfördernden Anteile erhält man ein Material mit einem Porenvolumen von 15 bis 20%, wobei die Porigkeit des Materials unter Ausnutzung der Sedimentationsschichten sicher erreicht wird. Das Material wird praktisch parallel zu den Sedimentationsschichten aufgebläht. Es braucht nicht bis zur Schmelz- bzw. pyroplastischen Phase erhitzt zu werden, so daß erhebliche Energieeinsparungen erreicht werden. Das Aufblähen im Bereich der Sedimentationsschichten und senkrecht dazu erzeugt ein unrundes und offenporiges Korn, welches in der Betonmischung die Haufwerksporigkeit deutlich ver bessert. Des weiteren hat sich überraschend gezeigt, daß Steine aus derartigem Material mit geringerem Bindemittelanteil als Leichtbausteine aus herkömmlichen Zuschlagstoffen herge stellt werden können. Es ist zu vermuten, daß die Mehlkorn fraktion des keramisierten Zuschlagstoffes latenthydraulische Eigenschaften besitzt, die durch den Zementanteil angeregt, bei der Rezeptureinstellung zu Einsparungen im Bindemittel anteil führen. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann vor teilhaft der Abgang von Feinkornsetzmaschinen verwandt werden, weil hier in der Regel ein Kornband von 0,5 bis 12,5 mm in Ausnahmefällen auch von 0,5 bis 16 mm verarbeitet worden ist. Der Abgang hat somit gleich die für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehene Kornband.It is known that the carbon carriers are mainly are in the fine grain fraction. So it seems at first a disadvantage of being below 0.5 mm these fractions press, as this causes the ceramization process itself sword. But it turned out surprisingly that the ceramization process is not hindered and that despite the partial suppression of the fine grain fraction an aggregate is present in the ceramization, further treatment with cement and water Block or hollow block results in the prescribed Strength values and thus also according to tasks position can be used. By driving out the expansion-promoting parts you get a material with a pore volume of 15 to 20%, the porosity of the Material using the sedimentation layers safely is achieved. The material becomes practically parallel to the Layers of sediment inflated. It doesn't take until to be heated to the melting or pyroplastic phase, so that significant energy savings are achieved. The Inflate in the area of the sedimentation layers and vertically this creates an out-of-round and open-pored grain, which in the concrete mix the veracity is significantly reduced improves. Furthermore, it has surprisingly been found that stones from such material with a lower binder content as lightweight building blocks from conventional aggregates can be put. It is suspected that the grain of flour fraction of the ceramized latent hydraulic aggregate Has properties that are stimulated by the cement content, savings in binder when setting the recipe share. For the method according to the invention, the disposal of fine-grain typesetting machines can be used in part, because here usually a grain size of 0.5 to 12.5 mm in Exceptional cases also processed from 0.5 to 16 mm is. The outlet thus has the same as for the invention Process intended grain belt.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bergematerial bei 0,5 bis 4 und 4 bis 12,5 mm klassiert wird, woraufhin beide Komponenten mit einem prozentual höheren Anteil an grober Komponente gemischt und dann keramisiert werden.According to an expedient embodiment of the invention provided that the recovery material at 0.5 to 4 and 4 to 12.5 mm is classified, whereupon both components with one percentage higher proportion of coarse component mixed and then be ceramized.

Sollte aus betriebstechnischen Gründen die Abtrennung des zu keramisierenden Materials bei 12,5 mm nicht möglich sein, empfiehlt es sich, als keramisiertes Material eines mit einer Dichte von 1,1 bis 1,3, vorzugsweise 1,2 bis 1,25 kg/m³ zu verwenden.If, for operational reasons, it is not possible to separate the material to be ceramized at 12.5 mm, it is advisable to use one with a density of 1.1 to 1.3, preferably 1.2 to 1.25 kg / m as the ceramized material ³ to use.

Für die Herstellung von Leichtbeton-, Hohlblock- bzw. Blocksteinen hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das klassierte Material im Verhältnis 1 : 3 der Kornbänder 0 bis 4 und 4 bis 12,5 mm zu mischen und dann weiter zu ver wenden. Der bereits weiter oben erwähnte geringere Binde mittelanspruch ist bei diesem Mischungsverhältnis besonders deutlich. Bereits bei einem Bindemittelanteil von ca. 200 kg/1000 kg keramisierter Zuschlagsstoffmischung wurden bei einer Preßfeuchte von 3% normgerechte Hohlblocksteine bis zu einer Druckfestigkeit von 6,2 N/mm² und Vollsteine mit einer Druckfestigkeit von bis zu 14,3 N/mm² hergestellt. Die Dämmwerte der Hohlblocksteine können zweckmäßigerweise beeinflußt bzw. erhöht werden, indem in die in den Hohlblock steinen oder -platten belassenen Hohlräume Dämmstoffe einge füllt wird. Eine andere Möglichkeit ist die, in das kerami sierte, mit Zement und Wasser gemischte Material Leichtzu schlagkörper, vorzugsweise Blähton oder Styroporkugeln in Mengen bis zu 35% einzubinden.For the production of lightweight concrete, hollow blocks or block stones, it has been found to be advantageous that the classified material is mixed in a ratio of 1: 3 of the grain belts 0 to 4 and 4 to 12.5 mm and then used further. The lower binding medium requirement mentioned above is particularly clear with this mixing ratio. Already with a binder content of approx. 200 kg / 1000 kg of ceramized aggregate mixture, at a pressing moisture content of 3%, standard hollow blocks up to a compressive strength of 6.2 N / mm ² and solid stones with a compressive strength of up to 14.3 N / mm ^{2 were obtained} produced. The insulation values of the hollow blocks can be expediently influenced or increased by filling insulating materials into the cavities left in the hollow blocks or blocks. Another possibility is to incorporate light impact substances, preferably expanded clay or styrofoam balls, into the ceramized material mixed with cement and water in quantities of up to 35%.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß für die feinkörnigen Bestandteile des Bergematerials, die durch ihren hohen Restkohlenstoffgehalt zur Selbstzündung neigen, eine Verwendungsmöglichkeit gefunden ist, bei der der immanente Heizwert zur Stabilisierung des Korns eingesetzt wird und die für den Keramisierungsprozeß sonst erforderliche Fremdenergie teilweise ersetzt wird. Damit verbunden ist der Effekt, daß die aufzuhaldenden Bergemassen deutlich redu ziert und Eingriffe in die Landschaft überflüssig werden. Auf die Wirtschaftlichkeit übt das Verfahren außerdem durch die kürzeren Härtungszeiten und den verringerten Bindemittel anspruch einen erheblichen Einfluß aus, so daß letztlich Steine aus entsprechend vorbereitetem Bergematerial sowohl bezüglich ihrer Qualität wie auch der Wirtschaftlichkeit ausgezeichnet sind.The invention is characterized in particular by that for the fine-grained components of the mining material, due to their high residual carbon content for self-ignition tend to find a use where the inherent calorific value is used to stabilize the grain and that otherwise required for the ceramization process External energy is partially replaced. Connected with it the effect that the tailings to be piled up significantly reduced adorned and interventions in the landscape become superfluous. The process also has an impact on economic efficiency the shorter curing times and the reduced binder claim a significant influence, so that ultimately Stones made from appropriately prepared mining material in terms of their quality as well as their economy are excellent.

Zur weiteren Erläuterung sind folgende Beispiele aus Versuchsserien wiedergegeben:The following examples are provided for further explanation Test series reproduced:

example 1

1000 kg eines keramisierten Bergematerials der Körnung 0 bis 4 und 4 bis 12,5 mm wird im Verhältnis 1 : 3 gemischt, dann werden 200 kg Zement (90 kg Zement und 110 kg Füller) zugegeben und das Gemenge mit Wasser durchfeuchtet, bis zur Erreichung einer Preßfeuchte von etwa 3%. Das Material wurde dann zu Hohlblocksteinen mit den Abmessungen 35,6/24/23,5 cm gepreßt und gehärtet.1000 kg of a ceramized recovery material with a grain size of 0 up to 4 and 4 to 12.5 mm are mixed in a ratio of 1: 3, then 200 kg cement (90 kg cement and 110 kg filler) added and the mixture moistened with water until to achieve a press moisture of about 3%. The material then became hollow blocks with dimensions 35.6 / 24 / 23.5 cm pressed and hardened.

Die Steine hatten eine Steinrohdichte i. M. von 1,02 kg/dm³ und eine Druckfestigkeit von 5,5 N/m³. Bei diesen Steinen handelt es sich somit um Steine der Festigkeitsklasse HBL 4.The stones had a stone density i. M. of 1.02 kg / dm ³ and a compressive strength of 5.5 N / m ³ . These stones are therefore stones of strength class HBL 4.

Example 2

236 kg eines keramisierten Bergematerials mit dem Kornband 0 bis 4 mm und 656 kg gröberes keramisiertes Bergematerial des Kornbandes 4 bis 12,5 mm wurden mit 250 kg Zement (110 kg Zement und 140 kg Füller) gemischt, anschließend auf 3% Preßfeuchte gebracht und zu Steinen verarbeitet. Die Stein rohdichte lag bei 1,01 bis 1,2 kg/dm³, die Festigkeit betrug 11,5 N/m³. Es wurden 43 Steine gefertigt. Der Stein entsprach nach der Untersuchung des Materialprüfungsamtes Dortmund den Vorschriften nach DIN 18 151.236 kg of a ceramized salvage material with the grain size 0 to 4 mm and 656 kg coarser ceramized salvage material with the grain size 4 to 12.5 mm were mixed with 250 kg cement (110 kg cement and 140 kg filler), then brought to 3% press moisture and added Stones processed. The stone bulk density was 1.01 to 1.2 kg / dm ³ , the strength was 11.5 N / m ³ . 43 stones were made. After the examination by the material testing office in Dortmund, the stone complied with the regulations according to DIN 18 151.

Example 3

237 kg feinen keramisierten Bergematerials des Körnungsbandes 0 bis 4 mm wurden mit 667 kg gröberes Bergematerial des Körnungsbandes 4 bis 12,5 mm gemischt und zwar unter Zugabe von 250 kg Zement (110 kg Zement und 140 kg Füller). Das anschließend geformte und gehärtete Material wurde aus den Formen genommen und wies eine Steinrohdichte von 1,67 kg/dm³ auf. Die 83 so hergestellten Steine erfüllten die Vorschriften der DIN 18 152.237 kg of fine ceramized mining material with a grain size of 0 to 4 mm were mixed with 667 kg of coarser mining material with a grain size of 4 to 12.5 mm, with the addition of 250 kg of cement (110 kg of cement and 140 kg of filler). The subsequently shaped and hardened material was removed from the molds and had a stone bulk density of 1.67 kg / dm ³ . The 83 stones produced in this way met the requirements of DIN 18 152.

Claims

1. Process for the production of block and hollow blocks made of lightweight concrete, in which an aggregate made from mining material with a high proportion of expansion-promoting, expensible components with a high pore volume using cement as a binder, brought to the required press moisture with a low water cement factor and hardened, characterized in that the shale or clay-rich fractions of the rock material are classified from 0.5 to 12.5 mm and then ceramized below 1000 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized, that the recovery material at 0.5 to 4 and 4 to 12.5 mm is classified, whereupon both components with a percentage higher proportion of coarse component mixed and then be ceramized.

3. The method according to claim 1, characterized in that one with a density of 1.1 to 1.3, preferably 1.2 to 1.5 kg / dm ^{3 is} used as the ceramicized material.

4. The method according to claim 3, characterized, that the classified material in the ratio 1: 3 of the grain belts 0 to 4 and 4 to 12.5 mm mixed and used.

5. The method according to claim 1 and claim 4, characterized, that those left in the hollow blocks or slabs Cavities are filled with insulation.

6. The method according to claim 1 to claim 4, characterized, that in the ceramized, mixed with cement and water Material lightweight aggregate, preferably expanded clay or Styrofoam balls can be incorporated in amounts up to 35%.