DE3728019A1 - Bedeckungen oder bauelemente mit steinartiger struktur sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von steinartigen Bedeckungen oder Bauelementen unter Verwendung von Zement, Wasser und wenigstens einem Füllstoff sowie Erzeugnisse, die gemäß diesem Verfahren hergestellt werden.

Zum Entrosten von Schiffsrümpfen, Brücken, Gebäuden sowie verschiedener anderer Bauwerke wird aufgrund der erheblich besseren Abtragwirkung anstelle von Sand Kupferschlacke verwendet, die bei der Herstellung von Rohkupfer anfällt. Wird beispielsweise diese Kupfer­ schlacke zum Abstrahlen alter Farben an Ladetanks, Schiffsrümpfen oder dergl. verwendet, so wird die Kupferschlacke durch die beim Abstrahlen entfernten Produkte kontaminiert, wobei diese Kontaminationspro­ dukte beispielsweise Blei, Kadmium, Kupfer, Chrom, Zinn oder andere Schwermetalle sind oder auch hochgiftige Farbrückstände, beispielsweise Antifoulingfarben, wie sie zur Verhinderung des Bewuchses des Unterwasser­ bereiches von Schiffen verwendet werden.

In zunehmendem Maße bereitet die Beseitigung oder auch Lagerung wegen der damit verbundenen Umweltbelastung erhebliche Probleme. Müll- und Schadstoffdeponien stehen wegen der Gefährlichkeit dieser Abfallprodukte nicht mehr zur Verfügung, so daß in zunehmendem Maße ein Entlagerungsproblem entsteht, da beispielsweise Stahlkonstruktionen wie Brücken oder Schiffsrümpfe kontinuierlich abgestrahlt werden müssen.

Da die Kupferschlacke in erheblichen Mengen anfällt und somit prinzipiell kostengünstig ein Material bereit­ stellbar wäre, für das jedoch außer der Endlagerung keine Verwendung gefunden wurde, ist auch überlegt und versucht worden, diese kontaminierte Kupferschlacke durch Hochtemperaturbehandlung zu dekontaminieren. Die Dekontaminierung durch Hochtemperatur erwies sich einerseits als nicht in vollem Umfange wirksam, d. h. es waren nach der Behandlung immer noch in merkbarem Maße Toxide oder Schwermetalle nachweisbar, und ande­ rerseits erwies sich diese Behandlung bei den erheblich anfallenden Mengen als zu kostspielig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit dem die in erheblichen Mengen anfal­ lende Kupferschlacke absolut umweltverträglich gelagert werden kann und darüber hinaus auch noch einer sinnvol­ len Verwendung zugeführt werden kann, ohne daß die Umwelt durch die Kontaminationsprodukte belastet wird.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß aus Zement und Füllstoff eine Mischung erzeugt wird, wobei der Füllstoff kontaminierte Kupferschlacke ist, daß Wasser in einem Kolloidator aufbereitet wird und die Mischung aus Zement, Kupferschlacke und aufbereitetem Wasser zu einer homogenen Masse vermischt und anschließend zu Bedeckungs- oder Bauelementen geformt wird, die unter Austrocknung der Masse aushär­ ten.

Der Vorteil eines derartigen Verfahrens liegt darin, daß im Gegensatz zu einem Einmischen von kontaminierten Füllmitteln in ein Wasser-Zement- und gegebenenfalls Sandgemisch ein auch über lange Zeiträume verlaufendes Auswaschen der Kontaminationsprodukte nicht stattfin­ det, da das erfindungsgemäße Gemisch aus Zement und kontaminierter Kupferschlacke und in einem Kolloidator aufbereitetem Wasser gebildet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Mischung zu einer homogenen Masse verarbeitet werden kann und diese homogene Masse die kontaminierte Kupferschlacke hermetisch einschließt, so daß ein Auswaschen auch in geringem Maße selbst über lange Zeiträume hinweg nicht möglich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Mischung aus Zement, Wasser und Kupferschlacke zusammen in einem Kolloidator gemischt. Durch Verwen­ dung eines Kolloidators zur Herstellung der Mischung wird im Gegensatz zu einer normalen Mischung verschie­ dener Komponenten wie Zement, Wasser und Füllstoffen, die hydraulische Umbindung des Zements erreicht, da ohne Kolloidator ein Großteil der möglichen Oberflächen nicht benetzt wird. Nur über eine kolloidale Vermi­ schung ist es möglich, die einzelnen Partikeln des Gemisches mit Wasser zu benetzen, so daß eine Vollhy­ dratation möglich ist.

Wird das Gemisch in der fließfähigen, d.h. flüssigen Phase insgesamt in einem Kolloidator gemischt, werden Mischprodukte, d.h. Massen geschaffen, die selbst extrem hohe Kontaminationskonzentrationen in der Kupferschlacke dauerhaft und sicher einschließen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahres liegt das Verhältnis zwischen Zement und dem Volumen der kontaminierten Kupferschlacke des Gemisches wenigstens zwischen 1 : 1 und 1 : 4, d.h., das Gemisch kann vorteil­ hafterweise unterschiedlich eingestellt werden, um auch auf diese Weise den unterschiedlichen Kontaminations­ graden der Kupferschlacke gerecht zu werden, d.h. die Schadstoffe in der Kupferschlacke können gemäß der Schadstoffkonzentration eingestellt werden.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf verwiesen, daß der Einfluß der Umgebung auf die gemäß diesem Verfahren hergestellten Produkte selbst wieder graduell unter­ schiedlich sein kann. Der Einfluß von Regenwasser wird ein anderer als der Einfluß von Salzwasser oder Säuren auf das Verfahrensprodukt sein. Unter Berücksichtigung dieser verschiedenen und möglichen Umwelteinflüsse auf das Verfahrensprodukt kann gemäß dem Verfahren das Mischungsverhältnis zwischen kontaminiertem Kupfer­ schlackenvolumen und Zement im voranbeschriebenen Sinne variiert und optimal eingestellt werden.

Neben der umweltbelastungsfreien Einbindung der konta­ minierten Kupferschlacke stellte sich der Erfinder die Aufgabe, die Kupferschlacke auch noch einer sinnvollen Nutzung nach ihrer Kontamination zuzuführen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus einem ausgehärteten Gemisch von Zement, Wasser und einem Füllstoff in Form von Kupferschlacke ein Bau- oder Bedeckungselement gebildet wird, wobei wenigstens das Wasser kolloidal aufbereitet ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Bau- oder Bedeckungs­ elements besteht darin, daß anstelle des bisher zum Herstellen von Bau- oder Bedeckungselementen verwende­ ten Sandes als Mischungsbestandteil nun die kontaminierte Kupferschlacke verwendet werden kann und diese somit einer sinnvollen Nutzung zugeführt wird. Die Bau- oder Bedeckungselemente aus dem erfindungsge­ mäßen Gemisch können in Form von Steinen oder Quadern, wie sie beispielsweise bei der Uferbefestigung von Flußläufen oder Kanälen verwendet werden, ausgebildet sein, sie können aber auch in Form beliebiger anderer Stein oder Plattenformen gebildet werden, wobei auch Bedeckungen für Fahrwege möglich sind. Selbst Fahrbahn­ decken, die bisher aus gewöhnlichem Beton hergestellt worden sind, können durch Gießen eines entsprechend großen Bedeckungselements nach dem erfindungsgemäßen Gemisch hergestellt werden. Darüber hinaus sind auch Schallabsorbtionswände aus Bauelementen, die nach dem erfindungsgemäßen Gemisch hergestellt sind, möglich, ohne daß befürchtet werden muß, daß die daran angren­ zenden Räume oder die angrenzende Umgebung schlechthin von den eingebundenen Kontaminationsprodukten belastet wird.

Das Verfahren zum Herstellen von steinartigen Bedeckun­ gen oder Bauelementen gemäß der Erfindung läuft bei­ spielsweise folgendermaßen ab: In einem Kolloidator bekannter beliebiger Bauart wird Zement, die kontami­ nierte Kupferschlacke sowie Wasser gemischt und in eine homogene Masse überführt. Durch den Kolloidator wird erreicht, die einzelnen Partikel des Zements mit Wasser umnetzt werden, so daß eine Vollhydratation möglich ist. Je höher der Grad der Kolloidierung des Gemisches im Kolloidator ist, umso höher ist der Grad der festen Umbindung der kontaminierten Kupferschlacke, so daß die Kontaminationsprodukte dauerhaft eingebunden werden können.

Die entstandene Masse wird nach Abschluß des Vermi­ schungsvorganges im Kolloidator zu Bedeckungs- oder Bauelementen geformt, die nachfolgend unter Austrocknung der Masse über bekannte chemische Reaktio­ nen aushärten.

Die gemäß dem Verfahren hergestellten Bedeckungs- oder Bauelemente können beliebig ausgeformt sein und auch zu beliebigen Bauzwecken verwendet werden. Die hergestell­ ten Bauelemente haben auch den Vorteil gegenüber aus normalen Betongemischen hergestellte Bedeckungs- oder Baulemente, daß bei ihnen die normalerweise bei Zement übliche Schrumpfung während des Aushärtens nicht stattfindet. Über die hydraulische Bindung des Wassers in der Phase des hochkolloidalen Zustandes wird eine Schrumpfung während des Aushärtens weitgehend vermie­ den, so daß in bezug auf ihre äußere Ausgestaltung hochgenaue Bedeckungs- oder Bauelemente hergestellt werden können.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von steinartigen Bedeckun­ gen oder Bauelementen unter Verwendung von Zement, Wasser und wenigstens einem Füllstoff, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus Zement und Füllstoff eine Mischung erzeugt wird, wobei der Füllstoff kontaminierte Kupfer­ schlacke ist, daß Wasser in einem Kolloidator aufberei­ tet wird und die Mischung aus Zement, Kupferschlacke und aufbereitetem Wasser zu einer homogenen Masse vermischt und anschließend zu Bedeckungselementen geformt wird, die unter Austrocknung der Masse aushär­ ten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Zement, Wasser und Kupferschlacke zusammen in einem Kolloidator gemischt wird.

3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Zement- und Kupferschlackenvolumen im Gemisch wenigstens zwischen 1 : 1 und 1 : 4 liegt.

4. Bau- oder Bedeckungselement mit steinartiger Struk­ tur, hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bau- und Bedeckungselement aus einem ausgehärteten Gemisch von Zement, Wasser und einem Füllstoff in Form von Kupferschlacke besteht, wobei wenigstens das Wasser kolloidal aufbereitet ist.