DE3818774A1 - Hydraulisch abbindende baustoffmischung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch abbindende Bau­ stoffmischung auf der Basis einer Verbrennungsasche aus Kraftwerken mit puzzolanen Eigenschaften.

Bei der Verbrennung von festen Brennstoffen fallen in erheblichem Umfang Rückstandsaschen an, deren Beseitigung sich zunehmend zu einem Mengenproblem entwickelt, da für die Endlagerung der Aschen auf Deponien zunehmend weniger Kapazität zur Verfügung steht und der Verwendung derartiger Aschen als Bestandteil von Baustoffmischungen auch technische Grenzen gesetzt sind.

Generell ist es bekannt, Verbrennungsrückstände in Form von Aschen einer Wiederverwendung als Bestandteil von Baustoff­ mischungen zuzuführen, wobei ein Schwerpunkt bisheriger Be­ mühungen auf dem Einsatz von Flugaschen aus der Steinkohlen­ verbrennung in konventionellen Kraftwerken liegt.

Seit der großtechnischen Einführung der Wirbelschichtver­ brennung sind nun auch die dabei entstehenden Wirbel­ schichtaschen Gegenstand von Überlegungen zu deren Einsatz­ möglichkeiten, wobei diese Wirbelschichtaschen aufgrund des anders gearteten Rohstoffeinsatzes wie auch der niedrigeren Verbrennungstemperatur gegenüber konventionellen Verbrennungsanlagen eine andere Zusammensetzung und andere Eigenschaften aufweisen. So sind die Wirbelschichtaschen als künstliche Puzzolane anzusprechen, und daraus ergibt sich ihre grundsätzliche Eignung zur Herstellung hydrau­ lisch abbindender Massen oder Produkte.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, daß die Wirbelschicht­ asche als Puzzolan ohne selbständiges Bindevermögen zusammen mit einem hydraulischen Anreger und Wasser unlösbare Verbindungen eingehen, und so ist es bereits vorgeschlagen, unter Verwendung von Wirbelschichtaschen Mauermörtel, Putzmörtel, Bergbau-Mörtel, Betonwaren, Beton- und Stahlbetonfertigteile sowie massige Beton­ bauteile herzustellen. Kennzeichnend für den bekannten Aufbau derartiger Baustoffmischungen ist jedoch, daß die Wirbelschichtasche lediglich als Zuschlagstoff, Zumahlstoff oder Füllstoff dient (ZKG International, 1985, Seiten 239-243 und 374-378).

Die bekannten Baustoffmischungen auf der Basis von Aschen mit puzzolanen Eigenschaften erlauben somit keine wesent­ liche Ausweitung der Verwendung derartiger Aschen, woraus sich als Aufgabe der Erfindung ableitet, neue Verwendungs­ möglichkeiten für Aschen mit puzzolanen Eigenschaften zu finden und vorzugsweise solche, bei denen die Aschen "aktiv" wirken, d. h. nicht nur als Zuschlagstoff einge­ setzt werden. Dabei ist es ein Ziel der Erfindung, ein vielseitig einsetzbares, hydraulisch abbindendes Binde­ mittel auf der Basis von derartigen puzzolanen Aschen zu finden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung voran­ gestellt sind.

Es hat sich überraschend herausgestellt, daß vielseitig verwendbare Baustoffmischungen auf der Basis von Wirbel­ schichtaschen, welche als künstliche Puzzolane anzu­ sprechen sind, als wesentlichem Träger der Baustoffmischung herstellbar sind, wenn der Wirbelschichtasche ein Gehalt an gemahlener Hochofenschlacke zugemischt wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn auf einen Gewichtsteil Wirbelschichtasche zwischen 0,1 und 0,5 Gewichtsteile der gemahlenen Hochofenschlacke zugesetzt werden.

Ein gleichgutes Ergebnis läßt sich nach der Erfindung erreichen, wenn an die Stelle der Wirbelschichtasche Flugasche aus Braunkohlenkraftwerken tritt, da auch diese Braunkohlenflugasche als eine Asche mit puzzolanen Eigenschaften anzusprechen ist, und auch bezüglich dieser Braunkohlenflugasche hat sich gezeigt, daß durch den Zusatz von Hüttenkalk vorteilhafte Festigkeitsentwicklungen erreicht werden.

Die gemahlene Hochofenschlacke (der Hüttenkalk) gilt allgemein als ein Material ohne puzzolanische Eigen­ schaften, und dieser Hüttenkalk unterscheidet sich inso­ weit deutlich von dem sogenannten Hüttensand, also einer glasig erstarrten Hochofenschlacke, die bekanntermaßen gute hydraulische Eigenschaften besitzt und als Bestand­ teil von Sonderzementen wie Eisenportlandzement oder Hochofenzement Verwendung findet.

Da man bisher davon ausgegangen ist, daß demgegenüber der Hüttenkalk, also die einfach gemahlene Hochofen­ schlacke, derartige Eigenschaften nicht entfalten kann, ist auch die Verwendung von Hüttenkalk als Einsatzstoff auf dem Gebiet von Baustoffmischungen bisher nicht in Betracht gezogen worden.

Demgegenüber hat sich überraschenderweise jedoch gezeigt, daß eine Mischung von Hüttenkalk und puzzolaner Asche, insbesondere von Wirbelschichtasche oder Braunkohlenflug­ asche, zu einer Baustoffmischung führt, die hervorragend abbindet und erstaunliche Festigkeiten zum Ergebnis hat. Als Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß auf diese Weise dem Einsatz von puzzolanen Aschen ein neues Gebiet geöffnet wird, wobei aufgrund des erfindungs­ gemäßen Mischungsverhältnisses wesentlich größere Mengen an Wirbelschichtachse bzw. Braunkohlenflugasche einsetz­ bar sind.

Sowohl von der Verarbeitung her als auch bezüglich des Abbindeverhaltens sollte der Wasser/Feststoff-Wert zwischen 0,3 und 0,5, im Optimum bei etwa 0,4 liegen, wobei dieser Wert stets in Abhängigkeit von der Feinheit der einge­ setzten Materialien zu sehen ist.

Obwohl nach der Erfindung bei einer Mischung der puzzolanen Asche mit Hüttenkalk ein zusätzlicher Anreger nicht zwingend erforderlich ist, kann das Abbindeverhalten der Baustoffmischung weiter optimiert und eingestellt werden, sofern ein hydraulischer Anreger zugesetzt wird, beispielsweise Kalk, Zement, Hüttensand oder dergleichen.

Als besonders vorteilhafte Lösung hat sich weiterhin herausgestellt, daß der Mischung aus Verbrennungsasche und gemahlener Hochofenschlacke noch ein Anteil an Weiß­ feinkalk als Anreger für die gemahlene Hochofenschlacke zugegeben wird, wobei ein gewisses Optimum bei einer Zugabe von 10 Gewichtsprozent bezogen auf den Anteil an gemahlener Hochofenschlacke liegt. Die erfindungs­ gemäße Besonderheit der Zugabe eines Luftkalkes als Oberbegriff des Weißfeinkalkes besteht darin, daß die Weißkalke mit der gemahlenen Hochofenschlacke wie hydrau­ lische Kalke funktionieren und unter Wasser die hydrau­ lischen Kalke und Zemente erhärten.

Anstelle des Weißfeinkalkes können aber als Anreger für die gemahlene Hochofenschlacke auch Alkalien wie Natronlauge oder Natriumcarbonat zugegeben werden, und zwar vorteilhaft in einer Größenordnung von 0,02 Gewichts­ prozenten und mehr bezogen auf die Menge an gemahlener Hochofenschlacke. Im einzelnen funktionieren die alka­ lischen Anreger in Abhängigkeit vom Kalkgehalt der Hoch­ ofenschlacke.

Weiterhin kann nach der Erfindung vorgesehen sein, als Anreger alkalische Sulfate wie Kalziumsulfat oder Natrium­ sulfat hinzuzugeben, und zwar dann in einer Größenordnung zwischen 1 und 5 Gewichtsprozenten bezogen auf die Zugabe an gemahlener Hochofenschlacke. Die sulfatischen Anreger orientieren sich dabei an dem Gehalt an Al₂O₃ in der gemahlenen Hochofenschlacke.

Somit ist die Wahl des Anregers im Einzelfall von der Provenienz und damit der chemischen Beschaffenheit der Hochofenschlacke zu treffen. Hierbei können erfindungs­ gemäß nicht nur die Anreger einzeln, sondern auch in Kombinationen miteinander eingesetzt werden.

Mit einer derartigen Baustoffmischung können nun in vorteilhafter Weise Putze, Mauermörtel, Steine, Estriche, Ziegel, Kalksandleichtsteine hergestellt werden; weiterhin kann diese neuartige Baustoffmischung für die Ausbildung hydraulisch gebundener Tragschichten im Straßenbau Ver­ wendung finden.

Die in der vorstehenden Beschreibung und den Patentan­ sprüchen offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombi­ nationen untereinander für die Verwirklichung der Er­ findung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesent­ lich sein.

Claims (15)

1. Hydraulisch abbindende Baustoffmischung auf der Basis einer Verbrennungsasche aus Kraftwerken mit puzzolanen Eigenschaften als Verbrennungsrückstand in Kraftwerken, gekennzeichnet durch einen Gehalt an gemahlener Hochofenschlacke.

2. Baustoffmischung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Wirbelschichtasche.

3. Baustoffmischung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Braunkohlenflugasche.

4. Baustoffmischung nach einem der Ansprüche 1-3; gekennzeichnet durch einen Anteil an gemahlener Hochofenschlacke je Gewichtsteil Wirbelschichtasche oder Braunkohlenflugasche zwischen 0,1 und 0,5.

5. Baustoffmischung nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch einen Wasser/Feststoff-Wert zwischen 0,3-0,5, vorzugsweise 0,35-0,45.

6. Baustoffmischung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch einen Gehalt eines hydraulischen Anregers.

7. Baustoffmischung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Gehalt eines hydraulischen Anregers zwischen zwei und fünf Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung.

8. Baustoffmischung nach Anspruch 6 oder 7 mit einem Kalk, Zement oder einem sonstigen, siliziumhaltigen, hydraulisch abbindenden Material, wie Hüttensand oder dergleichen als Anreger.

9. Baustoffmischung insbesondere nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen Gehalt von Weißfein­ kalk als Anreger für die Hochofenschlacke.

10. Baustoffmischung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Anteil an Weißfeinkalk zwischen 0,05 und 0,15 je Gewichtsteil gemahlener Hochofenschlacke.

11. Baustoffmischung insbesondere nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Alkalien als Anreger für die Hochofenschlacke.

12. Baustoffmischung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Anteil an Natronlauge oder Natriumcarbonat von mehr als 0,02 Gewichtsprozent bezogen auf die Gewichtsteile an gemahlener Hochofenschlacke.

13. Baustoffmischung insbesondere nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen Gehalt an alkalischen Sulfaten als Anreger für die Hochofenschlacke.

14. Baustoffmischung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Anteil an Kalziumsulfat oder Natriumsul­ fat zwischen 1 und 5 Gewichtsprozenten bezogen auf die Gewichtsteile an gemahlener Hochofenschlacke.

15. Verwendung einer Baustoffmischung nach einem der Ansprüche 1-14 zur Herstellung von Putzen, Mauer­ mörteln, Steinen, Estrichen, Ziegeln, Kalksandleicht­ steinen oder für hydraulisch gebundene Tragschichten im Straßenbau.