DE4334616C2

DE4334616C2 - Resin-bonded molded article with ash content and its use

Info

Publication number: DE4334616C2
Application number: DE19934334616
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Meyer
Original assignee: Meyer Pipes & Co KG GmbH
Current assignee: MEYER ROHR + SCHACHT GMBH, 21337 LUENEBURG, DE
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2013-10-06
Also published as: PL305286A1; DE4334616A1

Description

Die Erfindung betrifft einen kunstharzgebundenen Formkörper, der als Zuschlagstoff einen Anteil Asche enthält, vorzugsweise Flugasche aus der Braunkohlenverbrennung und dessen Verwendung.The invention relates to a resin-bound Shaped body that contains a portion of ash as an aggregate contains, preferably fly ash from the Lignite combustion and its use.

Solche Formkörper haben sich beispielsweise als Abwasserrohre im Tiefbau bewährt. Sie sind besonders resistent gegen aggressive Abwässer. Der Werkstoff ist auch als Polymerbeton bekannt. Als Zuschlagstoffe werden dabei Sände und Kiese unterschiedlicher Fraktionen verwendet, die durch Kunstharz gebunden sind. Neben der guten chemischen Widerstandsfähigkeit weisen derartige Formteile aus Polymerbeton auch besonders gute mechanische Eigenschaften auf. Deshalb wird der Werkstoff auch zur Herstellung von Vortriebsrohren verwendet.Such moldings have, for example, as Wastewater pipes proven in civil engineering. You are special resistant to aggressive waste water. The material is too known as polymer concrete. As an aggregate Sands and gravel of different fractions used that are bound by synthetic resin. In addition to the good chemical Such molded parts are resistant Polymer concrete also has particularly good mechanical properties on. That is why the material is also used to manufacture Jacking pipes used.

Die Verknappung von Deponieraum für Reststoffe aus Verbrennungsanlagen, insbesondere Aschen aus Kraftwerksanlagen, die Steinkohle oder Braunkohle verbrennen, haben zu Überlegungen geführt, die anfallenden Aschen anderweitig zu nutzen. Die bei der Verbrennung entstehenden Rückstände können auch Bestandteile aus der Rauchgasentschwefelung enthalten. Zur Verwertung dieser schadstoffhaltigen Reststoffe ist aus der DE-PS 35 39 264 ein Verfahren bekannt, bei dem die Steinkohlenflugasche in Form eines glasigen, kugeligen Feingutes mit hochfeiner Kohleasche aus der zirkulierenden Wirbelschichtverbrennung und Zement gemischt wird. Dieses Gemisch wird durch fein versprühtes Wasser durchfeuchtet. Der sich ergebende plastische Mörtel wird zu Körnern verformt und dann als künstlicher Zuschlagsstoff eingesetzt.The shortage of landfill space for residues Incinerators, especially ashes Power plants, hard coal or lignite burn, have led to considerations that arise To use ashes for other purposes. The one when burning resulting residues can also contain components from the Flue gas desulfurization included. To exploit this pollutant-containing residues is from DE-PS 35 39 264 a method known in which the hard coal fly ash in Form of a glassy, spherical fine material with very fine Coal ash from circulating fluidized bed combustion and cement is mixed. This mixture becomes fine sprayed water moistened. The resulting one plastic mortar is deformed into grains and then as artificial aggregate used.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist zunächst einmal, daß nur eine begrenzte Menge der anfallenden Reststoffe weiterverarbeitet und weiterverwendet werden kann. Darüber hinaus ist das Vermischen der häufig fein dispergierten Bestandteile aufwendig.The disadvantage of this known method is initially once that only a limited amount of the accrued Residues are processed and reused can. In addition, the mixing is often fine dispersed components expensive.

Aus der US-PS 43 36 069 ist die Brikettierung von Zuschlägen für die Bauindustrie bekannt. Diesen Zuschlägen wird ein relativ hoher Anteil aus Verbrennungsrückständen und ein relativ niedriger Zementanteil zugegeben, wobei die Bestandteile mit Wasser gemischt werden, um dann auszuhärten. Die agglomerierten Teilchen werden zerkleinert.From US-PS 43 36 069 is the briquetting of Known surcharges for the construction industry. These supplements is a relatively high proportion of combustion residues and added a relatively low proportion of cement, the Ingredients are mixed with water then harden. The agglomerated particles will crushed.

Außerdem ist aus der DE 35 22 677 A1 ein Verfahren zum Herstellen von Beton aus Zement, Zuschlag, Wasser und Asche als Zusatz bekannt. Dies Verfahren hat sich die Aufgabe gestellt, die Asche aus der Wirbelschichtverbrennung zu verarbeiten. Solche Aschen haben völlig andere Eigenschaften als Elektrofilterasche.In addition, DE 35 22 677 A1 describes a method for Manufacture of concrete from cement, aggregate, water and ash known as an addition. This procedure has the task provided the ashes from the fluidized bed combustion to process. Such ashes have completely different ones Properties as electrostatic precipitator.

Die DE-OS-1 694 211 beschreibt eine Polyesterformmasse, bei der als Zuschlag Flugasche aus Elektrofiltern von Kohlestaubfeuerungen verwendet wird. Solche Flugasche enthält jedoch naturgemäß sehr kleine Partikel, die auch leicht elektrostatisch aufgeladen werden. Die Handhabung ist bei der Verarbeitung mit Schwierigkeiten verbunden. Es tritt starke Staubentwicklung auf, was wegen des Schadstoffgehalts der Asche insbesondere auch für die dort beschäftigten Arbeitnehmer zu gesundheitlichen Problemen führen kann. Wegen der statischen Aufladung besteht die Gefahr elektrischer Entladungen, was insbesondere bei der Verarbeitung flüchtiger organischer Substanzen zu beachten ist. DE-OS-1 694 211 describes a polyester molding composition the fly ash from electrostatic filters from Coal dust furnaces are used. Such fly ash however, naturally contains very small particles that also can be easily electrostatically charged. The handling is difficult to process. It strong dust development occurs, which is due to the Pollutant content of the ashes, especially for those there employed workers on health problems can lead. Because of the static charge Danger of electrical discharges, which is particularly the case with the Processing of volatile organic substances is.

Aus der DE OS 33 23 635 ist ein Verfahren zur Herstellung von Massen auf der Grundlage von Polyesterharzen bekannt. Dabei wird Kraftwerksasche zunächst mit Wasser angemischt und anschließend getrocknet. Die getrocknete Kraftwerksasche wird dann neben anderen Füllstoffen einem Polyester zugegeben. Durch den Ablöschprozess und die anschließende Trocknung können zwar größere Gemengepartikel hergestellt werden, diese zeigen jedoch nur einen geringen Zusammenhalt und brechen während der Verarbeitung leicht auseinander. Dadurch tritt wiederum das Problem der Staubbildung bei der Verarbeitung auf.DE OS 33 23 635 describes a process for the production known by masses based on polyester resins. Power plant ash is first mixed with water and then dried. The dried one Power plant ash then becomes one along with other fillers Polyester added. Through the deletion process and the subsequent drying can admit larger batch particles are produced, but these show only a minor Cohesion and break easily during processing apart. This in turn causes the problem of Dust formation during processing.

Das EP 0 062 373 beschreibt Polymerbeton, der Flugasche enthält. Auch hier wird die Flugasche in Form von Staub verarbeitet, bei der Verarbeitung treten daher ebenfalls die bereits erwähnten Probleme auf.EP 0 062 373 describes polymer concrete, fly ash contains. Again, the fly ash is in the form of dust processed, so processing also occur the problems already mentioned.

Das US-4,371,639 beschreibt ebenfalls einen Polymerbeton, der als Zuschlagstoffe Sand und Flugasche enthält. Die Asche wird auch hier in Form von Staub verarbeitet.US 4,371,639 also describes a polymer concrete, which contains sand and fly ash as additives. The Ash is also processed here in the form of dust.

Die DE OS 33 25 775 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines grobkörnigen Zuschlagstoffes für Beton. Dazu wird Flugstaub aus industriellen Kesselfeuerungen mit Zement gemischt und mit Wasser angemacht. Die Mischung wird dann mit einer Walzenpresse zu Zuschlagstoffelementen geformt. Die Schrift lehrt jedoch nicht den Einsatz von Pellets in Polymerbeton.DE OS 33 25 775 relates to a method of manufacture a coarse-grained aggregate for concrete. This will Dust from industrial boiler furnaces with cement mixed and mixed with water. The mixture will then formed into aggregate elements using a roller press. However, the scripture does not teach the use of pellets in Polymer concrete.

Nachteilig an den bekannten Vorschlägen zur Verwertung der anfallenden Asche ist, daß die daraus hergestellten Baustoffe infolge der feuchtigkeitsempfindlichen Asche keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Durchfeuchtung aufweisen. Diese Bestandteile lassen sich deshalb sinnvollerweise nur im Innenbereich verwenden. Der überwiegende Teil des Betons wird jedoch im Außenbereich verbaut, so daß er den Witterungseinflüssen ausgesetzt ist. Die bekannten Werkstoffe mit Ascheanteilen mangelt es an der notwendigen Frostbeständigkeit, insbesondere der Frost-Tausalzbeständigkeit.A disadvantage of the known proposals for the utilization of accumulating ash is that the manufactured from it Building materials due to the moisture-sensitive ash insufficient resistance to Have moisture. These components can be therefore it makes sense to use it only indoors. Of the Most of the concrete, however, is used outdoors installed so that it is exposed to the weather. The known materials with ash content are lacking the necessary frost resistance, especially the Resistance to frost and de-icing salt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kunstharzgebundenen Formkörper, der als Zuschlagstoff einen Anteil Asche enthält, vorzugsweise Flugasche aus der Braunkohleverbrennung, zur Verfügung zustellen, bei dem der Zuschlagstoff in einer leicht zu verarbeitenden Form vorliegt, und wobei der Zuschlagstoff einen möglichst geringen nachteiligen Einfluß auf das Fertigprodukt aufweist.The invention is therefore based on the object Resin-bound molded body, which as an aggregate Contains ash, preferably fly ash from the Lignite combustion, to be made available at which the Aggregate in an easy to process form is present, and the aggregate is one if possible slight adverse influence on the finished product having.

Diese Aufgabe wird bei einem kunstharzgebundenen Formkörper mit einem Gehalt an Zuschlagstoffen dadurch gelöst, daß er einen Anteil an Asche enthält. Da die Asche als zementgebundenes Pellet vorliegt, wird eine Staubbildung wirksam verhindert. Sie ist damit einfach zu verarbeiten. Außerdem hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Asche in einem kunstharzgebundenen Formkörper keinen wesentlichen negativen Einfluß auf dessen Standfestigkeit und mechanische Eigenschaften aufweist.This task is carried out with a resin-bonded molded body solved with a content of additives in that he contains a portion of ash. As the ashes cement-bound pellet, there is dust formation effectively prevented. It is therefore easy to process. In addition, it has surprisingly been found that the Ash sensitivity to moisture in one Resin-bonded molded body no essential negative influence on its stability and has mechanical properties.

Im Gegenteil, der Aschenanteil erleichtert den Herstellungsprozeß, wenn die Asche als kugelförmiger Pellet vorliegt. Sie fördert nämlich die Fließfähigkeit des vorliegt. Sie fördert nämlich die Fließfähigkeit des Gemisches, wenn sie in freier Form vorliegt. Dadurch kann der gemischte Beton leichter in die Form eingefüllt werden. Besonders vorteilhaft verhält sich hier Flugasche. Es kann sowohl Flugasche aus der Steinkohlenverbrennung als auch aus der Braunkohlenverbrennung verwendet, werden. Die Flugasche kann auch zur Pigmentierung des Fertigprodukts benutzt werden.On the contrary, the ash content makes it easier Manufacturing process when the ashes are spherical pellet is present. It promotes the fluidity of the is present. It promotes the fluidity of the Mixture if it is in free form. This can the mixed concrete can be poured into the mold more easily. Fly ash behaves particularly advantageously here. It can both fly ash from coal combustion as well from lignite combustion are used. The Fly ash can also be used to pigment the finished product to be used.

Der Füllungsgrad des Formkörpers mit Asche läßt sich vor teilhaft vergrößern, wenn das Pellet in Korngrößen zwischen 2 und 32 mm vorliegt, und der Formkörper bezogen auf das Formkörpergewicht 50 bis 90 Gew.-% pelletierte Asche, vorzugsweise 55 bis 65 Gew.-% pelletierte Asche enthält.The degree of filling of the molded body with ash can be made enlarge in part if the pellet is in grain sizes is between 2 and 32 mm, and the molded body covered pelletized to the molded body weight 50 to 90 wt .-% Ash, preferably 55 to 65 wt .-% pelletized ash.

Der Anteil des Bindemittels im einzelnen Pellet läßt sich vorteilhaft so einstellen, daß auf das Pelletgewicht bezogen ein Anteil Gips oder Zement zwischen 10 und 50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Gew.-%, enthalten ist.The proportion of the binder in the individual pellet can be Advantageously set so that the pellet weight a share of gypsum or cement between 10 and 50 wt .-%, preferably between 10 and 30 wt .-%, contain is.

Die Herstellkosten werden vorteilhaft niedrig gehalten, wenn bezogen auf das Formkörpergewicht 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 15 Gew.-%, Kunstharz, vorzugsweise Polyesterharz, enthalten sind.The manufacturing costs are advantageously kept low, if 5 to 25% by weight, based on the molding weight, preferably 8 to 15% by weight, synthetic resin, preferably Polyester resin are included.

Die Verschleiß- und Festigkeitseigenschaften des Formkörpers werden vorteilhaft beeinflußt, wenn bezogen auf das Formkörpergewicht 20 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-%, Sand oder Kies enthalten sind.The wear and strength properties of the Shaped bodies are advantageously influenced when based on the molded body weight 20 to 40 wt .-%, preferably 25 to 35 wt .-%, sand or gravel are included.

Der Kunstharzbedarf wird vorteilhaft weiter verringert und die Festigkeitseigenschaften des Formkörpers verbessert, wenn bezogen auf Formkörpergewicht 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%, Zement oder Gips als Bindemittel für die Asche enthalten ist. Zement weist gegenüber Gips die besseren Festigkeitseigenschaften auf. Als Reststoff aus der Rauchgasentschwefelung kann Gips auf diese Weise aber sinnvoll verwertet werden.The resin requirement is advantageously further reduced and improves the strength properties of the molded body, if 5 to 20% by weight, based on the molding weight, preferably 10 to 15 wt .-%, cement or plaster as Binder for the ashes is included. Cement points compared to gypsum the better strength properties. As a residue from the flue gas desulfurization, gypsum can this way, however, can be used sensibly.

Indem der Formkörper zur Herstellung von Verkehrsflächen im Außenbereich verwendet wird, vorzugsweise als Pflasterstein und/oder Bordstein, lassen sich besonders große Mengen absetzen und vorteilhaft verwenden, weil dabei die ausgezeichnete Frost-Tausalzbeständigkeit zum tragen kommt.By the molded body for the production of traffic areas in Outside is used, preferably as a paving stone and / or curb, especially large quantities discontinue and use advantageously, because the excellent resistance to frost and de-icing salt comes into play.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, wobei funktionsgleiche Teile in den Figuren der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.Further advantages, details and essential to the invention Features result from the following description a preferred embodiment of the invention under Reference to the accompanying drawing, wherein functionally identical parts in the figures of the drawing are provided with the same reference numerals.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen:The drawing shows in detail:

Fig. 1 Das Gefüge des erfindungsgemäßen Betons in schematischer unmaßstäblicher Darstellung. Fig. 1 The structure of the concrete according to the invention in a schematic, scale representation.

In Fig. 1 bezeichnet 1 das idealisierte Schliffbild des erfindungsgemäßen Betongefüges, wobei die einzelnen Bestandteile jedoch nicht maßstäblich dargestellt sind. Das Gefüge besteht aus Zuschlagstoffen 2 unterschiedlicher Korngröße. Diese Zuschlagstoffe 2 sind in einer Matrix 3 aus Kunstharz gebunden. Teile dieser Zuschlagstoffe bestehen aus Pellets 4 mit Bestandteilen aus Asche. Pellets 4 sind im wesentlichen aus feinen Aschenpartikeln 5 zusammengesetzt, die ihrerseits in einer Matrix 6 aus Zement oder Gips gebunden sind. Fig. 2 sind unterschiedliche Korngrößen dargestellt. Neben Pellets 4 gibt es kleinere Pelletfraktionen 7 und 8. Außerdem können noch zusätzlich weitere Füllstoffe, beispielsweise Quarzsand unterschiedlicher Fraktionen innerhalb der Kunstharzmatrix 3 eingebunden werden. Diese Füllstoffe 9 können auch Pigmentpartikel zur Einfärbung des Betons oder zusätzliche freie Aschepartikel sein. Es kann auch bereits ein gefärbtes Kunstharz, das die Matrix 3 bildet, zur Colorierung des fertigen Erzeugnisses verwendet werden.In Fig. 1, 1 denotes the idealized micrograph of the concrete structure according to the invention, but the individual components are not shown to scale. The structure consists of aggregates 2 of different grain sizes. These additives 2 are bound in a matrix 3 made of synthetic resin. Parts of these additives consist of pellets 4 with constituents made of ash. Pellets 4 are essentially composed of fine ash particles 5 , which in turn are bound in a matrix 6 made of cement or plaster. Fig. 2 different grain sizes are shown. In addition to pellets 4, there are smaller pellet fractions 7 and 8 . In addition, other fillers, for example quartz sand of different fractions, can also be incorporated within the synthetic resin matrix 3 . These fillers 9 can also be pigment particles for coloring the concrete or additional free ash particles. A colored synthetic resin, which forms the matrix 3 , can also be used to color the finished product.

Die Pellets 4, deren Zementmatrix, die darin enthaltenen Aschebestandteile oder Schlackenbestandteile bindet, sind allseitig von einer als Sperrschicht wirkenden Kunstharzmatrix umgeben, die die Pellets 4 vor Zutritt von Feuchtigkeit schützt. Außerdem wirkt die Kunstharzmatrix als Haftbrücke zwischen den einzelnen Pellets und den Zuschlagstoffen 2 oder sonstigen Füllstoffen 9. Selbst feuchtigkeitsempfindliche Zuschläge können auf diese Weise zu Beton oder bei der Herstellung von Betonfertigteilen verarbeitet werden.The pellets 4 , the cement matrix of which binds the ash components or slag components contained therein, are surrounded on all sides by a synthetic resin matrix which acts as a barrier layer and protects the pellets 4 from the ingress of moisture. In addition, the synthetic resin matrix acts as an adhesive bridge between the individual pellets and the additives 2 or other fillers 9 . This way, even moisture-sensitive aggregates can be processed into concrete or during the production of precast concrete parts.

Überraschenderweise wirkt sich Feuchtigkeit nicht mehr festigkeitsmindernd auf den Werkstoff aus.Surprisingly, moisture no longer works strengthening on the material.

Die Herstellung des Betons geschieht in der Weise, daß zunächst in einem getrennten Arbeitsgang Flugasche 5 unter Zugabe von Zement und Wasser im Drehrohr pelletiert wird. Nach dem Abbinden des Zements und einer Trocknung der pelletierten Flugasche werden Pellets mit unterschiedlichen Kornfraktionen miteinander zu einem Granulat gemischt, vorzugsweise mit Korngrößen zwischen 2 bis 16 mm. Dieses Granulat wird dann mit Sand in einer Kornfraktion zwischen 0 und 2 mm unter Zusatz von Polyester mit entsprechenden Mengen Härtern und Beschleunigern bzw. Verzögerern vermengt. Dieser fertige Beton wird anschließend in Formen gegossen und durch Rütteln verdichtet. Sobald eine ausreichende Formfestigkeit erreicht ist, kann das Teil aus der Form herausgelöst werden. Auf diese Weise können sogar Fertigbetonteile hergestellt werden, die im Außenbereich verarbeitet werden können. Sie sind witterungsbeständig und weisen eine hervorragende Standfestigkeit auf.The production of the concrete takes place in such a way that fly ash 5 is first pelletized in a separate operation with the addition of cement and water in the rotary tube. After the cement has set and the pelletized fly ash has dried, pellets with different grain fractions are mixed with one another to form a granulate, preferably with grain sizes between 2 and 16 mm. These granules are then mixed with sand in a grain fraction between 0 and 2 mm with the addition of polyester with appropriate amounts of hardeners and accelerators or retarders. This finished concrete is then poured into molds and compacted by shaking. As soon as sufficient dimensional stability is achieved, the part can be removed from the mold. In this way, prefabricated concrete parts can even be produced that can be processed outdoors. They are weatherproof and have excellent stability.

Eine typische Rezeptur des erfindungsgemäßen Betons besteht aus:
10% Polyester
20% Sand der Fraktion 0 bis 2 mm
10% freie Aschepartikel
60 Gew.-% Granulat aus pelletierter Asche mit Kornfraktionen zwischen 2 und 16 mm.A typical formulation of the concrete according to the invention consists of:
10% polyester
20% sand of the fraction 0 to 2 mm
10% free ash particles
60% by weight of pelletized ash granules with grain fractions between 2 and 16 mm.

Als Granulat kann auch vorteilhaft eine Mischung von Pellets verwendet werden, die aus den Kornfraktionen 2 bis 8 mm, 8 bis 16 mm und 16 bis 32 mm vorgemischt sind.A mixture of pellets which are premixed from the grain fractions 2 to 8 mm, 8 to 16 mm and 16 to 32 mm can also advantageously be used as granules.

Claims

1. Resin-bonded molded article which contains a proportion of ash as an additive, preferably fly ash from lignite combustion, characterized in that the ash is present as a cement-bound pellet.

2. Resin-bonded molded body according to claim 1, there characterized by that Pellet is available in grain sizes between 2 and 32 mm, and that the shaped body based on that Molded body weight 50 to 90% by weight of pelletized ash, preferably 55 to 65% by weight of pelletized ash contains.

3. Resin-bonded molded article according to claim 1 or 2, characterized in that based on the pellet weight Cement between 10 and 50 wt .-%, preferably between 10 and 30% by weight.

4. Resin-bonded molded body according to claim 1, 2 or 3, characterized in that 5 to 25% by weight, based on the weight of the shaped body, preferably 8 to 15% by weight, synthetic resin, preferably Polyester resin are included.

5. Resin-bonded molded body according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that based on the molded body weight 20 to 40 % By weight, preferably 25 to 35% by weight, of sand or gravel are included.

6. Resin-bonded molded body according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that 5 to 20% by weight, preferably 10, based on the weight of the shaped body up to 15 wt .-%, cement as a binder for the Ashes are included.

7. Resin-bonded molded body according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized records that he has other usual Aggregates, preferably ash and / or slag and / or contains granules.

8. Use of resin-bound Shaped body with a share of with cement pelleted ash as paving stones and / or curbs for traffic areas in the Outdoor area.