WO2004070115A1 - Wasserdurchlässiges pflasterelement - Google Patents

Wasserdurchlässiges pflasterelement Download PDF

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WO2004070115A1
WO2004070115A1 PCT/DE2004/000031 DE2004000031W WO2004070115A1 WO 2004070115 A1 WO2004070115 A1 WO 2004070115A1 DE 2004000031 W DE2004000031 W DE 2004000031W WO 2004070115 A1 WO2004070115 A1 WO 2004070115A1
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grain
flux
plaster
stone
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Inventor
Michael Spitz
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Sewa Steinwerke Gmbh
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/04—Pavings made of prefabricated single units made of bricks

Definitions

  • the invention relates to a water-permeable plaster element of the type specified in the preamble of claim 1.
  • Conventional paving stones or composite stones essentially consist of concrete or fired clinker bricks and are composed in such a way that they form a largely closed or sealed surface. Rain that strikes them must be drained off over their surface, which requires gutters, water tunnels and sewer pipes. Therefore, such a surface fastening is associated with considerable structural complexity and high costs, in particular for parking areas. There is also an unnecessary and undesirable burden on sewage treatment plants.
  • the footpaths or parking areas sealed with paving stones or asphalt also damage the environment as impermeable areas for water.
  • the dry soils beneath the sealed surfaces impair urban vegetation, the dry air irritates the respiratory tract and promotes dust formation.
  • the lack of air and Soil moisture prevents nighttime cooling in the warm season.
  • the paving stones In pedestrian areas where bushes or trees are planted, the paving stones must be removed so that sufficient water can be secured in the ground. Accordingly, it can be observed that trees and / or shrubs wither because the amount of water supplied is not sufficient.
  • DE 36 30 825 A1 has already disclosed a water-permeable paving stone for draining off the rain falling on a plaster into the soil beneath the plaster, said paving stone essentially consisting of granules of slag or basalt bound by a binder, in particular by cement. These paving stones are less suitable on poorly loadable soils.
  • DE 202 14 224 U1 also discloses a drainage plaster in which the paving stones are permeable to water and consist of expanded clay granulate which is solidified by a binder. Cement is also provided here as a binder.
  • DE 297 11 268 Ul discloses water-permeable mold plates and stones for parking areas and other paving, the water permeability being achieved by granules of mineral natural stones bound with orthopolyester or polyurethane. Plastics, which have to be manufactured separately, serve as binders.
  • the invention has for its object to provide a water-permeable paving element, in particular slab or stone such as paving stone, composite stone or the like, which is characterized by an inexpensive production and an improvement in quality in terms of pressure and abrasion resistance and frost resistance.
  • a water-permeable paving element in particular slab or stone such as paving stone, composite stone or the like, which is characterized by an inexpensive production and an improvement in quality in terms of pressure and abrasion resistance and frost resistance.
  • the great advantage of the paving stone according to the invention is that it consists of a mixture of sintered or flux material and of a supporting grain and that it is fired after pressure formation.
  • the mixture advantageously contains 30-95% support grain, the grain size of which is up to 10 mm.
  • the advantageous embodiment of the subject of the invention according to claims 2, 7, 8 or 9 ensures the permanent water-permeable structure of the paving stone.
  • Glass powder as an additive to the ceramic flux also improves the compressive strength.
  • the flux is essentially made up of stone, ash or glass. Clay is also added to the flux.
  • the ash is ordered in particular from sewage sludge ash, which is generated by burning dried sewage sludge in a thermal sewage sludge treatment plant.
  • the resulting sewage sludge ash is added to the ceramic flux, which is precisely matched to the special matrix of the material system to ensure the water permeability of the paving stones to be produced.
  • FIG. 1 shows the mixture of the plaster element before pressure molding
  • Figure 2 shows a detail of the mixture after printing
  • Figure 3 shows a detail of the plaster element after firing.
  • FIG. 1 shows part of a mixture for a plaster element 1, the supporting grain being identified by 3 and the sintering or fluxing agent by 5.
  • the support grain 3 advantageously consists of a grit, in particular a natural stone grit. In the context of the invention, however, it is also possible for the grit to consist of a grain of natural rock or of a grain of artificial silicates.
  • the natural rock advantageously consists of rocks based on silicate or non-silicate.
  • the rocks have naturally occurring or artificially produced grains.
  • the grain size of the support grain 3 is advantageously up to 10 mm.
  • the loosely arranged support grains 3 are surrounded by the ceramic flux 5, which has a natural or artificially produced grain size of less than 200 ⁇ m.
  • the loose mixture still has voids 7 made of air.
  • the flux is essentially made up of stone, ash or glass. Clay is also added to the flux. In particular, the ceramic flux contains 5 - 30% clay.
  • the binding ability of the flux 5 is increased even further, while the additive glass powder has a positive effect on the dimensional stability of the finished paving element 1.
  • FIG. 2 shows part of the mixture of the plaster element which has already been compression-molded, the cavities 7 according to FIG. 1 having disappeared.
  • FIG. 3 shows part of the plaster element 1 that has already been fired, the ceramic flux 5 melted during the firing sticking to the outer surface of the support grains 3.
  • the shaped plaster elements are fired at temperatures between 600.degree. C. and 120.degree. C., firing in an oxidizing or reducing atmosphere.
  • narrow, continuous pores 9 have formed in the mixture, through which the surface water reaching the surface of a paving can be safely discharged into the ground by means of the paving stones according to the invention.
  • the pores 9 ensure the permanent water-permeable structure of the paving element 1 or the paving clinker.
  • the water-permeable paving stone according to the invention provides a surface and path with a natural, simple character and correct application and installation Desirable alternative to sealing coverings.
  • the stones are also suitable as pavement elements for sidewalks, which partially store the rainwater during the rain and then let it into the ground.
  • the paving stone according to the invention enables good control of the outflow of surface water, in particular rainwater, and reduces undesirable flooding, such as occurs on a sealed floor surface.
  • the existing facilities of the clinker manufacturers can be used for the production of the water-permeable paving stones according to the invention, wherein the paving stones can be fired together with other clinker products in the same kiln. This enables cost-effective production of the water-permeable paving clinker 1.
  • the water-permeable paving stones can be shaped differently, with a choice of square, rectangular and hexagonal shape and composite paving. In order to integrate the surfaces covered with paving stones or paving slabs into the respective environment in an appealing color, they can be colored differently.
  • sewage sludge ash is also processed, which is added to the ceramic flux and produced by burning dried sewage sludge and cleaned of toxins, heavy metals etc.
  • This cleaned sewage sludge ash is a residue from the treatment of sewage sludge and must be disposed of.
  • an optimal utilization of the constantly occurring raw material is made possible.

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Abstract

Ein druck- und formgeständigtes wasserdurchlässiges Pflasterelementes wird erfindungsgemäss dadurch geschaffen, dass es druckgeformt und gebrannt ist und aus einem Gemisch aus Sinter- bzw. Flussmittel (5) sowie einem Stützkorn (3) besteht.

Description

Wasserdurchlässiges Pflasterelement
Die Erfindung betrifft ein wasserdurchlässiges Pflasterelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Herkömmliche Pflastersteine oder Verbundsteine bestehen im wesentlichen aus Beton oder aus gebrannten Klinkern und sind derart zusammengesetzt, dass sie eine weitestgehend geschlossene oder versiegelte Oberfläche bilden. Auf sie auftreffender Regen muss über deren Oberfläche abgeleitet werden, wozu Rinnen, Wasserlaufschächte und Kanalisationsrohre erforderlich sind. Daher ist eine derartige Oberflächenbefestigung insbesondere für Parkflächen mit einem erheblichen baulichen Aufwand und hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus erfolgt auch eine unnötige und unerwünschte Belastung von Klärwerken.
Die durch Pflastersteine oder Asphalt versiegelten Fußwege oder Parkflächen schaden als undurchlässige Flächen für Wasser auch der Umwelt. Die trockenen Böden unter den versiegelten Flächen beeinträchtigen die urbane Vegetation, die trockene Luft reizt die Atemwege und fördert die Staubbildung. Der Mangel an Luft- und Bodenfeuchtigkeit verhindert in der warmen Jahreszeit die nächtliche Abkühlung. In Fußgängerzonen, in denen Sträucher oder Bäume gepflanzt werden, ist es erforderlich, dass die Pflastersteine entfernt werden, damit ausreichend Wasser in das Erdreich sichern kann. Demnach ist zu beobachten, dass Bäume und / oder Sträucher verkümmern, da die zugeführten Wassermengen nicht ausreichen.
Um die oben gekannten Nachteile zu vermeiden, ist es bereits bekannt, wasserdurchlässige Pflastersysteme einzusetzen. So ist bereits bekannt, das Pflaster als Drainagepflaster mit einem größeren Abstand zwischen den benachbarten Pflastersteinen in der Bettung zu verlegen und die Ritzen zwischen den Steinen mit Sand oder grobem Kies zu verfüllen, so dass der auf das Pflaster auftreffende Niederschlag durch die wasserdurchlässigen Ritzen nach unten bis in die Bettung sickern kann. Durch die Verlegung der Pflastersteine in größerem Abstand wird allerdings auch der Verbund der Pflastersteine und damit das Lastaufnahmevermögen und die Haltbarkeit des Pflasters beeinträchtigt.
Zur Ableitung des auf ein Pflaster auftreffenden Niederschlags in das Erdreich unter dem Pflaster ist durch die DE 36 30 825 AI bereits ein wasserdurchlässiger Pflasterstein bekannt, der im wesentlichen aus einem durch ein Bindemittel, insbesondere durch Zement gebundenen Granulat aus Schlacke oder Basalt besteht. Diese Pflastersteine sind auf wenig tragfähigen Böden weniger geeignet. Auch wird durch die DE 202 14 224 Ul ein Drainagepflaster offenbart, bei dem die Pflastersteine wasserdurchlässig sind und aus einem durch ein Bindemittel verfestigten Blähton-Granulat besteht. Als Bindemittel ist auch hierbei Zement vorgesehen.
Schließlich sind durch die DE 297 11 268 Ul wasserdurchlässige Formplatten und Steine für Parkflächen und sonstige Pflasterungen bekannt, wobei die Wasserdurchlässigkeit durch ein mit Orthopolyester oder Polyurethane gebundenes Granulat aus mineralischen Natursteinen erreicht wird. Als Bindemittel dienen hierbei Kunststoffe, welche gesondert hergestellt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wasserdurchlässiges Pflasterelement, insbesondere Platte oder Stein wie Pflasterstein, Verbundstein oder ähnliches zu schaffen, das sich durch eine kostengünstige Herstellung und eine Verbesserung der Qualität bezüglich Druck- und Abriebfestigkeit sowie Frostbeständigkeit auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Pflastersteines besteht darin, dass es aus einem Gemisch aus Sinter- bzw. Flussmaterial sowie aus einem Stützkorn besteht und es nach der Druckformung gebrannt wird. Vorteilhaft enthält das Gemisch 30 - 95% Stützkorn, dessen Korngröße bis zu 10mm beträgt. Die vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach den Patentansprüchen 2, 7, 8 oder 9 sichert die immerwährende wasserdurchlässige Struktur des Pflastersteines.
Durch die vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pflasterelements nach Patentanspruch 11 wird die Bindefähigkeit des Flussmittels noch weiter erhöht, was sich auch günstig auf die Formbeständigkeit der Pflasterelemente auswirkt.
Weiterhin bewirkt Glasmehl als Zusatzstoff zu dem keramischen Flussmittel eine Verbesserung der Druckfestigkeit.
Die Körnung des Flussmittels besteht im wesentlichen aus Gestein, Asche oder Glas. Außerdem wird dem Flussmittel Ton zugesetzt.
Die Asche bestellt insbesondere aus Klärschlammasche, welche durch Verbrennung von getrocknetem Klärschlamm in einer thermischen Klärschlammbehandlungsanlage erzeugt wird. Die entstandene Klärschlammasche wird dem keramischen Flussmittel zugesetzt, welche genau auf die spezielle Matrix des Werkstoffsystems abgestimmt ist, um die Wasserdurchlässigkeit der zu produzierenden Pflastersteine zu gewährleisten. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 das Gemisch des Pflasterelementes vor dem Druckformen,
Figur 2 eine Einzelheit des Gemisches nach dem Druckformen und
Figur 3 eine Einzelheit des Pflasterelementes nach dem Brennen.
Die Figur 1 zeigt einen Teil einer Mischung für ein Pflasterelement 1, wobei das Stützkorn mit 3 und das Sinter- bzw. Flussmittel mit 5 gekennzeichnet sind. Das Stützkorn 3 besteht vorteilhaft aus einem Splitt, insbesondere aus einem Natursteinsplitt. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, dass der Splitt aus einer Körnung aus natürlichem Gestein oder aus einer Körnung aus künstlichen Silikaten besteht.
Vorteilhaft besteht das natürliche Gestein aus Gesteine auf silikatischer oder nichtsilikatischer Basis. Die Gesteine weisen natürlich vorkommende oder künstlich erzeugte Körnungen auf.
Vorteilhaft beträgt die Körnungsgröße des Stützkornes 3 bis zu 10 mm.
Gemäß Figur 1 werden die lose angeordneten Stützkörner 3 von dem keramischen Flussmittel 5 umgeben, welches eine natürliche oder künstlich erzeugte Körnung kleiner 200 μm aufweist. Die lose Mischung weist noch Hohlräume 7 aus Luft auf. Die Körnung des Flussmittels besteht im wesentlichen aus Gestein, Asche oder Glas. Außerdem wird dem Flussmittel Ton zugesetzt. Insbesondere enthält das keramische Flussmittel 5 - 30% Ton.
Durch den Zusatzstoff Ton wird die Bindefähigkeit des Flussmittels 5 noch weiter erhöht, während sich der Zusatzstoff Glasmehl positiv auf die Formbeständigkeit des fertig gebrannten Pflasterelementes 1 auswirkt.
Die Figur 2 zeigt einen Teil der Mischung des bereits druckgeformten Pflasterelementes, wobei die Hohlräume 7 gemäß Figur 1 verschwunden sind.
Die Figur 3 schließlich zeigt einen Teil des bereits gebrannten Pflasterelements 1, wobei das beim Brennen geschmolzene keramische Flussmittel 5 an der Außenoberfläche der Stützkörner 3 klebt. Das Brennen der geformten Pflasterelemente wird bei Temperaturen zwischen 600°C und 120°C vorgenommen, wobei in oxidierender oder reduzierender Atmosphäre gebrannt wird. Bei diesem Brennvorgang sind in der Mischung schmale durchgehende Poren 9 entstanden, durch welche das auf die Oberfläche einer Pflasterung gelangende Oberflächenwasser mittels der erfindungsgemäßen Pflastersteine sicher in das Erdreich abgeführt werden kann. Die Poren 9 sichern die immerwährende wasserdurchlässige Struktur des Pflasterelementes 1 bzw. des Pflasterklinkers. Für Flächen und Wege mit natürlichem, einfachem Charakter und richtiger Anwendung und Einbau stellt der erfindungsgemäße wasserdurchlässige Pflasterstein eine erstrebenswerte Alternative zu versiegelnden Belägen dar. So sind die Steine auch als Pflasterelemente für Bürgersteige geeignet, die während des Niederschlages das Regenwasser teilweise speichern und lassen es dann in das Erdreich durch. Der erfindungsgemäße Pflasterstein ermöglicht eine gute Regelung des Abfließens von Oberflächenwasser, insbesondere von Regenwasser und reduzieren unerwünschte Überflutungen, wie diese bei versiegelten Bodenoberfläche auftreten.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen wasserdurchlässigen Pflastersteine können die bereits existierenden Einrichtungen der Klinkerhersteller genutzt werden, wobei die Pflastersteine zusammen mit anderen Klinkerprodukten in demselben Brennofen gebrannt werden können. Dadurch wird eine kostengünstige Herstellung der wasserdurchlässigen Pflasterklinker 1 ermöglicht.
Darüber hinaus können die wasserdurchlässigen Pflastersteine unterschiedlich geformt sein, wobei man Quadrat, Rechteck- und Sechseckform und Verbundpflaster wählen kann. Um die mit Pflastersteinen oder auch mit Pflasterplatten ausgelegten Flächen auch farblich ansprechend in das jeweilige Umfeld zu integrieren, können diese unterschiedlich eingefärbt werden. Für die Herstellung des erfindungsgemäßen wasserdurchlässigen Pflastersteines wird auch Klärschlammasche verarbeitetet, welche dem keramischen Flussmittel zugesetzt und durch Verbrennung von getrocknetem und von Giften, Schwermetallen etc. gereinigtem Klärschlamm erzeugt wird.
Diese gereinigte Klärschlammasche ist ein bei der Behandlung von Klärschlamm anfallender Reststoff und muss deponiert werden. Mit der Herstellung des erfindungsgemäßen Pflastersteines wird eine optimale Verwertung des ständig anfallenden Rohstoffes ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:
1. Wasserdurchlässiges Pflasterelement, insbesondere Platte oder Stein wie
Pflasterstein, Verbundstein oder ähnliches, dadurch gekennzeichnet, dass es druckgeformt und gebrannt ist und aus einem Gemisch aus einem Sinterbzw. Flussmittel (5) sowie aus einem Stützkorn (3) besteht.
2. Pflasterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gemisch 30 - 95% Stützkorn enthält.
3. Pflasterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Stützkorn (3) aus einer Körnung aus natürlichem Gestein oder einer Körnung aus künstlichen Silikaten besteht.
4. Pflasterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das natürliche Gestein aus Gesteine auf silikatischer und nichtsilikatischer Basis besteht und Gesteine mit natürlich vorkommender oder künstlich erzeugte Körnung enthält.
5. Pflasterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Korngröße des Stützkornes bis zu 10 mm beträgt.
6. Pflasterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der restliche Anteil des Gemisches aus dem Flussmittel besteht.
7. Pflasterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Flussmittel eine natürlich oder künstlich erzeugte Körnung kleiner 200 μm aufweist.
8. Pflasterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Körnung im wesentlichen aus Gestein, Asche oder Glas besteht.
9. Pflasterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel ein keramisches Flussmittel ist.
10. Pflasterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Flussmittel als Zusatzstoff Ton enthält.
11. Pflasterelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Flussmittel 5 - 30% Ton enthält.
12. Pflasterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Flussmittel als Zusatzstoff Glasmehl enthält.
13. Pflasterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einfärbbar ist.
14. Pflasterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Temperaturen zwischen 600°C und 1200°C gebrannt wird.
15. Pflasterelement nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, dass es in oxidierender oder reduzierender Atmosphäre gebrannt wird.
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