DE3416381A1

DE3416381A1 - Verwendung gesinterter schmelzkammerschlacke sowie kunstharzgebundener baustoff

Info

Publication number: DE3416381A1
Application number: DE19843416381
Authority: DE
Inventors: Karl-Otto 3250 Hameln Gericke
Original assignee: GERICKE KARL OTTO
Current assignee: GERICKE KARL OTTO
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-05-03
Publication date: 1985-10-10

Description

Verwendung gesinterter Schmelzkammerschlacke sowie kunstharzgebundener Baustoff Die Erfindung betrifft die Verwendung gesinterter Schmelzkammerschlacke, sowie kunstharzgebundenen Baustoff.
Die Erfindung bezieht sich also auf den Einsatz gesinterter Schmelzkammerschlacke als Zuschlag zu kunstharzgebundenen Baustoffen, wie sie beispielsweise Kunstharzbeton, -Stein, Kunststoffmörtel oder -Putze sind.
Kunstharzbaustoffe sind bereits allgemein bekannt und werden in großem Umfang für die Herstellung von Bauplatten, Putzen, Wänden, sowie für Kunststeine, wie Marmorimitate und ähnliches, eingesetzt. Die bisher bekannten kunstharzgebundenen Baustoffe waren jedoch insofern nachteilig, als ihre Festigkeit und ihr Widerstand gegen Abrieb nicht für jeden Anwendungszweck zufriedenstellend war.
Ein Verfahren zu ihrer Herstellung ist beispielsweise aus der DE-OS 24 08 503 bekannt, bei dem organische Bindemittel mit mineralischen Zuschlägen unter Wärmezufuhr gehärtet werden.
Bei der Verwendung der kunstharzgebundenen Baustoffe als Bodenplatten, Straßenbeläge, tragende Stützen, Eingußmaterialien, zur Abfallbeseitigung, Grabsteine, Putz für Squash-Courts, Tennishallen, Lautsprechergehäuse usw. und ähnliches ist eine hohe Festigkeit erwünscht, die durch die bisher verwandte Kombination Kunstharzbindemittel und Sand/Kies oder ähnliches als Zuschlagstoff nicht erzielt werden konnten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen kunstharzgebundenen Baustoff zu schaffen, welcher gegenüber den bisher bekannten Baustoffen eine verbesserte Abriebfestigkeit und höhere Festigkeit besitzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gesinterte Schmelzkammerschlacke als Zuschlagstoff für kunstharzgebundene Baustoffe, wie Kunstharzbeton, -Stein, Kunststoffmörtel und -Putze , eingesetzt wird.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf kunstharzgebundene Baustoffe, welche durch einen Gehalt an gesinterter Schmelzkammerschlacke gekennzeichnet sind. Durch den Einsatz des neuen Zuschlagmaterials wurden bei Kunstharzbaustoffen erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Festigkeit und Abriebswiderstand erzielt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Schmelzkammerschlacke mit einem Gehalt von 38 bis 40 Gew.-t SiO2, 2 bis 10 Gew.-% Fe203, 22 bis 27 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 bis 15 Gew.-% Calciumoxid, 2 bis 4 Gew.-E Magnesiumoxid, 1 bis 2 Gew.-t Nu20, 3 bis 6 Gew.-% K20 und 2 bis 3 Gew.-t P205 eingesetzt. Eine derartige Schlacke fällt beispielsweise bei der Verfeuerung von Kohle, insbesondere Steinkohle, bei Temperaturen von oberhal 1200cm an. Üblicherweise wird Steinkohle in staubgefeuerten Großkesseln mit flüssigem Schlackenabzug verfeuert, und die abgezogene Schlacke auf eine Korngröße zwichen 0,025 bis 16 mm, bevorzugt zwiche 0,05 bis 10 mm vor Einsatz als Zuschlagstoff zerkleinert wird.
Die erfindungsgemaß eingesetzte Schlacke kann mit handelsulichen Kunstharzbeton-Harzen, wie Epoxiden, Isocyanat- bzw. Polyurethanharzen, Acrylat- und/oder Me thacrylathar zen, Phenol- oder Phenolderivat-FOrmaldehydharzen oder Furanharzen in an sich bekannter Weise durch Kalt- oder Warm härtung verarbeitet werden.
Dabei beträgt bei Polyesterbeton der Kunstharzgehalt zwischen 3 bis 20 Gew.-%, bevorzugt zwischen 5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 6 und 14 Gew.-%. Als Kunstharz system des Polyesterbetons wird üblicherweise eine Lösung von ungesättigtem Polyester in monomerem Styrol eingesetzt, wobei man den ungesättigten Polyester durch Umsetzung ungesättigter Dicarbonsäuren, wie Ethylendicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Hetsäure, Adipinsäure und ähnlichem mit Dilen, wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Neopethylalkoholen, oxialyliertem Bisphenol A und ähnlichem herstellen kann, wobei die Erhärtung unter Verwendung eines Radikalinitiators, beispielsweise eines Peroxids oder einer Di-Azoverbindung wie sie im Handel erhältlich und allgemein bekannt sind, erreicht wird.
Falls als Kunstharzbeton ein Acrylbeton hergestellt werden soll, ist ein Kunstharzgehalt von zwischen 3 bis 20, bevorzugt 4 bis 16 und besonders bevorzugt zwischen 10 bis 14 Gew.-% empfehlenswert.
Als Kunstharz bietet sich dabei ein Methacryl-/Acrylsäuregemisch an, welches ebenfalls über handelsübliche Polymerisationsinitiatoren polymerisiert werden kann.
Polyester und Acrylbetone sowie andere kunstharzgebundene Baustoffe sind bereits bekannt, jedoch wird durch die erfindungsgemäße Verwendung gesinterter Schmelzkammerschlacke als Zuschlagsstoff eine erstaunliche Erhöhung der Druckfestigkeit derartiger kunstharzgebundener Baustoffe ermöglicht. Bei Polyesterbeton wird dessen Druckfestigkeit bis auf 1200 kp/cm2 erhöht, während sich herkömmlicher Polyesterbeton bei gleichen Mengen Zuschlag im Bereich zwischen 800 bis 900 kp/cm3 bewegt.
Der erfindungsgemäße Baustoff kann auch in an sich bekannter Weise mit Stahl, Eisen, Glasfaser, Asbest und ähnlichem zusätzlich bewehrt oder verstärkt werden.
Dabei kann man dem Baustoff auch weitere Zusatzstoffe , wie Härter, Härtungsbeschleuniger, Farbpigmente auf der Basis von Metalloxiden, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung "LUXOVIT" R von der Fa Riege und Wendemuth,Sturg,bekannt sind, oder auch andere Farbstoffe zusetzen , ferner können feuerbeständige Materialien, wie Glimmer, Perlit oder dgl. zugemischt werden.
Bei Verwendung von Acrylbeton haben sich im Handel unter der Bezeichnung DEGXMEMT von der Fa DEGUScA, Frankfurt, erhältliche Harze oder auch unter der Bezeichnung DEGADUR von der Degussa als Acrylharz für besonders verschleiß feste Oberflächen im Handel befindliche Kunstharze bewährt.
Ein großer Vorteil von Acrylbeton besteht darin, daß er sich bei UV-Bestrahlung nicht verfärbt, und auch zur Anwendung als lichtechter Sichtbeton kommen kann.
Der erfindungsgemäße Baustoff kann als in hoher Maße Abrieb Druck- und weitgehend verschleißfester Fahrbahnbelag, für gegebenenfalls schubfest miteinander verbindbare Fahrbahnplatt und betonierte Hindernisse, vornehmlich im militärischen Bereich für Panzerketten-und andere Fahrzeuge; Kunstmarmor, Fasadenplatten, verzugsfreie Formteile mit wenigstens teilweise glatter Oberfläche, Fensterbänke, Behälter zum Transport und Lagern von giftigen und/oder radioaktiven Substanzen, als Fahrbahnbeschichtungsmasse, Fugenfüller, Spachtelmasse, Putzspachtel, verwendet werden, wobei sich Formteile gegebenenfalls unter anderem durch die für den kunstharzgebundenen Baustoff eingesetzte Kunstharz ohne Schwierigkeiter verkleben lassen. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Material zum Verschließen von Fässern für die Endlagerung und ähnliches einzusetzen. So hat sich derartiges Material auch für die Herstellung von Lautsprechergehäusen, Untergestellen für Werkzeugmaschinen, Werkbänke und ähnliches bewährt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.
Beispiel 1 Ein Polyesterbetonprisma mit einer Länge von 16 cm, einer Breite von 4 cm und einer Höhe von 4 cm wurde aus 14 Gew.% eines im Handel unter der Bezeichnung LEGUVALR (BAYER AG, Leverkusen) für UP-Beton erhältlichen Polyesterharzsystems und 86 Gew.% eines bei 6000C 60 bis 80 Sekunden trommelgetrockneten Schmelzkammerschlackengranulats mit einer Korngröße zwischen 0,05 mm bis 10 mm in an sich bekannter Weise durch Gießen und Tempern bei 600C über 7 Stunden hergestellt.
Nach 11 Tagen Lagerung des Prismas besaß der Beton folgende Eigenschaften: 3 Rohgewicht: 2,109 g/cm Gewicht: 540 g Drucklast: 220 kgN Druckfestigkeit: 120 N/mm2 Biegezugfestigkeit 2,7 kgN/cm2 Druckfläche: 25 cm2 Beispiel II 3 Ein Polyesterbetonprobewürfel mit den Maßen 10x10x10 cm wurde aus dem bereits in Beispiel I eingesetzten Material in gleicher Weise hergestellt.
Nach 28 Tagen Lagerung besaß der Probewürfel folgende Daten: Gewicht: 2,12 kg Druckfläche: 100 cm2 Bruchlast: 1230 kgN Rohdichte: 2120 kg/ccm Druckfestigkeit: 123 N/m2 Abriebfestigkeit (DIN 52108) bei 440 Umdrehungen: 7-11 mm3 .
Die Beispiele I und II wurden mit einer Schmelzkammerschlacke durchgeführt, die bei der Verfeuerung von Steinkohle in eine staubgefeuerten Großkessel mit flüssigem Schlackenabzug anfiel.
Derartige Schmelzkammerschlacke ist im Handel unter der Bezeichnung ASILIKOSR (KRUPP-STE AG, Dinslaken) oder von der Fa KOG Strahlmittel, K.O.Gericke, 3250 Hameln,: als "silikogenfreies"- also von kristallinem SiO2- freies Strahlmittel erhältlich.
Die flüssig aus dem Ofen abgezogene Schlacke wurde vor Ihrem Einsatz als Zuschlagstoff getrocknet, gebrochen und gesiebt.
Die Schlackenkornform ist rund und kantig. Die Sieblinie des Materials liegt zwischen 0.3 und 32 mm, wobei die Korngröße nicht größer als 1/3 der Wanddicke des Bauteils sein sollte.
Vermutlich erzielt man durch die Kombination der unregelmäßize splittigen und scharfkantigen Form der Schlackengranulatkörper chen in Verbindung mit dem aufgrund dieser Form gut an diesen haftenden Bindemittel das in seinen Festigkeitseigenschaften erheblich verbesserte Endprodukt.
Durchschnittliche Analysendaten der Schlacke sind: SiO2: 40,5 + 2,5 % Fe203: 11 + 1 90 Al>03 : 24,5 + 2,5 % Ca0 : 12,5 + 2,5 % MgO : 3 + 1 % Na2O : 2 + 1 % K,O : 4,5 + 1,5 % P205 : 2,5 + 0,5 % Die Herstellung von Formlingen kann in Holz- oder Metallformrahmen, auf endlosen, kontinuierlich bewegten, umlaufenden Transportbändern und im Extruder erfolgen. Oft genügt dabei ein Rütteln, Abstreichen, Walzen , Glätten und die Anwendung geringen Flächendrucks, üm die kalt- oder warmhärtende Masse in die erwünschte Form zu bringen.
Die ebenbeschriebenen Herstellungsmöglichkeiten sind jedoch lediglich beispielhaft angeführt; prinzipiell kann jedes bekannte Verfahren zu Herstellung von kunstharzgebundenen Baumaterialien eingesetzt werden, wie es dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung, sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Ansprüche 1. Verwendungvon gesinterter Schmelzkammerschlacke als Zuschlagstoff für kunstharzgebundene Baustoffe , wie Kunstharzbeton,- Stein, Kunststoffmörtel und - Putze.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelzkammerschlacke eine 38 bis 40 Gew.-% SiO2, 2 bis 10 Gew.-% Fe203, 22 bis 27 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 bis 15 Gew.-E Calciumoxid, 2 bis 4 Gew.-% Magnesiumoxid, 1 bis 2 Gew.-t Na20, 3 bis 6 Gew.-% K 20 und 2 bis 3 Gew.-% P2O5 aufweisende Schlacke eingesetzt wird.
3. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammerschlacke bei der Verfeuerung von Kohle bei Temperaturen von oberhalb 1200°C anfällt.
4. Verwendung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke herstellbar ist durch Verfeuern von Steinkohle in staubgefeuerten Großkesseln mit flüssigem Schlackenabzug, wobei die Schlacke auf eine Korngröße zwischen 0,025 bis 32 rm und besonders bevorzugt auf 0,05 bis 10 mm zerkleinert ist.
5. Verwendung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kunstharzgebundene Baustoff als Kunstharz Epoxidharz(e) ; Isozyanat- bzw. Polyurethanharz(e)(PUR-); Acrylat- und/oder Methacrylharz(e); Phenol-und rilenolderivat-formaIdehy8-;larz(e), oder Furanharz (e) aufaufweist.
6. Verwendung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kunstharzgebundene Baustoff ein Polyesterbeton mit einem Kunstharzgehalt von zwischen etwa 3 bis 20 Gew.-t i bevorzugt zwischen 5 bis 15 und besonders bevorzugt von 6 bis 14 Gew.-% ist.
7. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kunstharzgebundene Baustoff ein Acrylbeton mit einem Kunstharzgehalt von zwischen 3 bis 20, bevorzugt 4 bis 16 und besonders bevorzugt von 8 bis bis 14 Gew.-% ist.
8. Verwendung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharzsystem des Polyestetbetons eine Lösung von ungesättigtem Polyester in monomerem Styrol eingesetzt wird, wobei der ungesättigte Polyester herstellbar ist durch die Umsetzung von ungesättigten Dikarbonsäuren, wie Ethylendikarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Hetsäure, Adipinsäure und ähnlichem mit Diolen, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Neopentylalkoholen, oxalkyliertes Bisphenol A, unter Verwendung eines Radikalinitiators, ist.
9. Verwendung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz des Acrylbetons ein ethacryl/Acrylsäureester, über einen Polymerisations-Initiator polymerisiert, ist.
10. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der kunstharzgebundene Baustoff mit Glasfasern, Glasgewebematten, -vliesen, Fasern mineralischer und oder organischer Herkunft, Baustahl oder ähnlichen Verstärkungen bewehrt ist.
11. Verwendung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Baustoff zusätzliche Zusätze wie Härter, Härtungsbeschleuniger, Farbpigmente oder oder -stoffe und/oder feuerbeständiges Material, wie Gli Glimmer, Perlit od. ähnl. vor dem Aushärten zugesetzt wird.
12. Kunsiarzgebundener Baustoff, insbesondere Kunstharzbeton, -stein, Kunststoffmörtel oder -putz, gekennzeichnit durch einen Gehalt an gesinterter Schmelzkammerschlacke.
13. Baustoff gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammerschlacke 38 bis 40 Gew.% SiO2, 2 bis 10 Gew.% Fe203, 22 bis 27 Gew.tAluminiumoxid, 10 bis 15 Gew.e Calciumoxid, 2 bis 4 Gew.% Magnesiumoxid, 1 bis 2 Gew.% Na2O, 3 bis Ç Gew.% S2P und 2 bis 3 Gew.% P 205 aufweist.
14. Baustoff gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammerschlacke bei der Verfeuerung von Kohle in Feuerungsanlaaen bei Temperaturen von oberhalb 1200°C anfällt.
15. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammerschlacke herstellbar ist durch Verfeuern von Steinkohle in staubgefeuerten Großkesseln mit flüssigem Schlackenabzug, woraufhin die Schlacke auf eine Korngröße zwischen 0,025 bis 32 mm, bevorzugt zwischen 0,03 bis 16 mm und besonders bevorzugt auf 0,05 bis 10 mm zerkleinert wird.
16. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz Epoxidharz(e); Isocyanat-bzw. Polyurethanharz(e) (PUR-); Acrylat- und/oder Methacrylatharz(e); Phenol- und Phenolderivat-Formaldehydharz(e) oder Furanharz(e) eingesetzt wird.
17. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer gehärteten Mischung ungesättigten Polyesters und monomerem Styrol mit Zuschlägen, die gesinterte Hochofenschlacke aufweisen, herstellbar ist, wobei der Gesamt-Kunstharz-Gehalt in der Ausgangsmischung zwischen 3 bis 20 Gew.-%, bevorzugt zwischen 5 bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 6 bis 14 Gew.% beträgt.
18. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein Acrylat- oder Methacrylatharz ist und in einer Menge zwischen 3 bis 20, bevorzugt 4 bis 16 und besonders bevorzugt 10 bis 14 Gew.-% des Baustoffes vorliegt.
19. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz eine Lösung von ungesättigtem Polyester in monomerem Styrol eingesetzt wird, wobei der ungesättigte Polyester herstellbar ist durch Umsetzung von ungesättigten Dicarbonsäuren, wie Ethylendicarbonsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Hetsäure, Adipinsäure und ähnlichem mit Diolen, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Neopentylalkoholen, oxalkyliertem Bisphenol A, ggf;>-unter Verwendung eines an sich bekannten Radikalinitiators.
20. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeichnet durch eine Bewehrung oder Verstärkung mit Glasfasern. Glasgewebematten, -vliesen, Fasern mineralischer und organischer Herkunft, Baustahl u.ä.
21. Baustoff gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Zusatzstoffen wie Härter, Härtungsbeschleuniger, Farbpigmente oder -stoffe und/oder feuerbeständige Zuschläge wie Glimmer, Perlit oder dergl