DE1228984B - Verfahren zur Herstellung von als Zuschlagstoff fuer Beton und Moertel geeigneter zerkleinerter Schmelzkammergranulatschlacke - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von als Zuschlagstoff für Beton und Mörtel geeigneter zerkleinerter Schmelzkammergranulatschlacke Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung und Verwendung granulierter Schmelzkammer-(Granulat-) Schlacke, insbesondere aus den Kesseln der Kraftwerke zu einem Zuschlagstoff, unter anderem zur Herstellung von Mörtel und Beton. Bei der Verbrennung der Kohle in den modernen Steinkohlengroßkraftwerken fällt eine Schlacke an, die in Größe, Struktur und ihren Eigenschaften von der bekannten Schlacke alter Kesselfeuerungen bedeutend abweicht. Mittels in die Kessel eingebauter Brennkammern wird die Schlacke verflüssigt. Glühend-flüssig fließt oder tropft sie in stehendes Wasser und wird dadurch abgeschreckt. Je nach Einflußmenge und Abkühlungsgrad entsteht eine Schlacke schwarzglänzenden Aussehens von ungleichmäßiger Größe und Form. Die Gestaltung kann klumpig, aber auch stäbchen- bis fadenartig sein. Das Gefüge ist meist dicht abgeschlossen und nur wenig porig. Die Oberflächen sind spiegelglatt, die Kanten sehr scharf. Durch ihren glasigen Charakter ist sie leicht spaltbar und sehr spröde, jedoch ist das einzelne, nicht mehr spaltbare Korn von großer Härte. Die Spaltflächen sind ebenfalls sehr glatt und neu sich bildende Kanten sehr scharf.
• Schlagfestigkeitsprüfungen nach DIN 52109 an korngrößenmäßig gleich aufgebauten Vergleichsmaterialien haben bewiesen, daß das aufbereitete, nicht mehr spaltbare Granulat eine Schlagfestigkeit besitzt, die um etwa 50/, besser als Basalt, um etwa 120/, besser als Kalkstein und um etwa 220/, besser als Hochofenschlacke ist.
• Der Kornaufbau dieser unbearbeiteten Schlacken ist völlig unregelmäßig. Der Anteil unter 1 mm Korngröße erreicht fast nie 10 °/o, der staubförmige Anteil ist äußerst geringfügig. Der größte Anteil ist äußerst geringfügig. Der größte Anteil liegt innerhalb der Größenordnung von 1 bis 7 mm, wiederum ein nur relativ kleiner Anteil über 7 mm Korngröße. Allgemein entspricht er weder den Sieblinien für Betonsande noch denen für Beton-Gesamtzuschlagstoffe nach DIN 1045.
• Chemisch gesehen bestehen diese Schlacken in der Hauptsache aus Kieselsäure, Tonerde und Kalk. Vorhandenes Eisen erscheint als Eisenoxyd. Brennbare Bestandteile sind nicht mehr vorhanden. Somit sind diese Schlacken ihrer chemischen Natur nach als Betonzuschlagstoffe gut geeignet, da Sulfat und Schwefel nur in geringen Mengen vorkommen.
• Da es sich nicht um eine kristalline, sondern ausgesprochen glasige Schlackenschmelze handelt, besitzt diese Schlacke - im Gegensatz zu Quarzsanden und anderen mörtel- und betonbildenden schweren Zuschlagstoffen - die Eigenschaft einer besonders guten Wärmedämmung.
• Mehrfache Vergleichsmessungen unter gleichen Bedingungen, z. B. an kalkgebundenen, autoklav gehärteten Mischungen, haben bewiesen, daß Mischungen aus 1000/" aufbereitetem Granulat um rund 220/, günstigere Mischungen von zu gleichen Teilen aufbereitetem Granulat und Quarzsand um rund 16 °/o günstigere Wärmeleitzahlen ergeben als Mischungen aus 1000/, Quarzsand.
• Der Erweichungs- und Schmelzpunkt dieser Schlakken liegt bedeutend höher als der von Sand, Kies und anderen natürlichen Betonzuschlagstoffen. Somit bietet sich die Schlacke auch zur Herstellung von hochwertigen Betonen mit höherer Feuersicherheit an.
• In teilweiser Erkennung der betontechnischen Eigenschaften dieser Schmelzkammeraschen sind bereits mehrfach Versuche zur Verwendung als Betonzuschlagstoff unternommen worden. In geringem Umfang findet auch eine Verwendung als solcher statt. Jedoch hat infolge des ungünstigen Kornaufbaues einerseits und der geringen Eigenfestigkeit des Kornes, die in der auf der glatten Flächung beruhenden leichten Spaltbarkeit ihre Hauptursachen hat, andererseits die Verarbeitung zu Beton insofern eine Begrenzung erfahren, als die Schlacke lediglich zu Verschnittbeton benutzt wird, also als Beimengung zu Bims, Hüttenbims u. a., zur Herstellung von Voll- und Hohlblocksteinen und anderen Baukörpern, bei denen die geforderte Festigkeit bei etwa 25 bis 50 kg/cm2 liegt. Die Verschnittmenge dieses Materials ist verhältnismäßig gering. Die Grenze wird bestimmt einesteils durch die Sprödigkeit der Schlacke, die wiederum die Ursache im Fehlen des Feinkornes hat, andernteils durch die verschiedenen Eigengewichte der zur .Mischung verwendeten Zuschlagstoffe. Die praktische Verarbeitbarkeitsgrenze der Granulatschlacke, wie sie anfällt, liegt also verhältnismäßig niedrig.
• Es ist auch bereits versucht worden, die Granulatschlacke mit Walzenbrechern oder ähnlichen Zerkleinerungsmaschinen zu zerkleinern. Die erzielten Ergebnisse zeigten aber, daß die so aufbereitete Schlacke in betontechnischem Sinn wenig wirksam ist.
• Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Struktur des Granulats im betontechnischen Sinn zu verbessern sowie das Granulat so aufzuschließen, daß der. Kornaufbau im Sinne einer günstigen Sieblinie vorhanden ist.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Granulat in einer Prallmühle derart zerkleinert wird, daß die Anteile der Kornfraktion 0 bis 1 mm etwa 50 °/o vom Gewicht des gesamten Granulats ausmachen und dabei in ihren einzelnen Fraktionen der DIN 1045 genügen. Durch die hohe Umlaufgeschwindigkeit z. B. einer prallmühlenähnlichen Konstruktion in Verbindung mit der dazu günstigen Aufgabemenge wird das Granulat mechanisch derart beansprucht, daß eine Zerkleinerung in Ausnutzung der leichten Spaltbarkeit eintritt, . bis eine Flächenabscherung im einzelnen Korn nicht mehr stattfindet.. Die Folge ist, daß die äußere Form der Körner kubischer wird und die glatten Flächen durch die mechanische Beanspruchung weitgehend nufgerauht werden. Die weitere entscheidende Folge dieser Bearbeitung ist die . Anreicherung an Teilen unter 0,2 mm und Teilen der Fraktion 0;2 bis 1 mm bis zu etwa 50 °/o des Gesamtgewichtsvolumens. Damit gelingt es, die Granulatasche zu einem Kornaufbau zu bringen, der dem günstigsten bzw. guten Bereich der Sieblinien für Betonsande nach DIN 1045 entspricht. Ein besonderer betontechnischer Wert der Aufbereitung liegt in der Schaffung der dem Ausgangsprodukt fehlenden feineren Fraktionen von 0 bis 1 mm Größe, und zwar hauptsächlich im unteren Bereich von 0 bis 0,2 mm. Diese Anteile sind infolge des geschmolzenen, verunreinigungsfreien Ausgangsproduktes frei von beispielsweise in Natursanden und auch in Naturbrechsanden vorkommenden unerwünschten und schädlichen Feinteilen; wie Ton, Lehm, Erde usw. Erfahrungsgemäß ist der Anteil unter 0,2 mm zusammen mit dem Bindemittel mitbestimmend unter anderem für die Geschmeidigkeit der Mischung, die gute Verdichtung und die Erzielung einer geschlossenen Beton-Oberfläche. Die Möglichkeit der Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit in Zusammenhang mit der Aufgabemenge gestattet ferner die Erzielung eines gleichmäßigen Endproduktes auch bei verschiedener Kornzusammensetzung des Ausgangsmaterials.
• Mit dieser so aufgeschlossenen Granulatschlacke wird ein Betonzuschlagstoff gewonnen, der durch seine veränderte Struktur und den günstigsten Kornaufbau in der Verarbeitbarkeit normalisiert worden ist. Mit ihm lassen sich sehr hohe Festigkeiten erzielen. Durch entsprechende Veränderung des Verhältnisses der Anteile 0 bis 0,2 mm und 0,2 bis 1 mm Korngröße läßt sich auch leicht ein rüttelfähiger, dichter Beton herstellen, auch dann, wenn statt Schwerbetonzuschlag,_ wie z. B. Kies oder gebrochenes Gestein, Leichtbetonzuschlagstoffe, wie z. B.. Hüttenbims;- Bims; Lava, Blähton u. a. m., Verwendung finden sollen. -Bei der Verarbeitung von Granulatschlacke im Anfallzustand zu Beton hat es sich gezeigt; daß in Einhaltung der praktischen Verarbeitbarkeitsgrenze ein Zuschlag dieses Materials bei etwa 200/() des Gesamtzuschlagsgewichts liegt. Mit einer solchen Mischung unter Zugabe von 300 kg/m3 Zement kann eine Druckfestigkeit von 200 kg/cm2 erreicht werden.
• Bei der Verarbeitung des erfindungsgemäß aufbereiteten Materials jedoch wird bei einer Zugabe von 70 % des Gesamtzuschlagsgewichts an Granulatschlacke und z. B. 30 °/a Hüttenbims 4/20 mm und Zugabe von 300 kg/m3 Zement eine Druckfestigkeit von über 350 kg/cm2 (28 Tage) erzielt.
• Das Raumgewicht dieses Betons liegt wesentlich niedriger als bei gleichwertigem Schwerbeton. Auch die Wärmedämmung mit 0,43 kg cal - /m - h - ° C ist wesentlich günstiger als bei einem Schwerbeton gleicher Festigkeit. Durch solche und ähnliche Zusammensetzungen unter Verwendung des aufbereiteten Granulats können wesentliche Gewichtsersparnisse bei Bauteilen bei gleichen Betonfestigkeiten erzielt werden. Es lassen sich wärmetechnisch günstige Bauelemente herstellen, die aber auch bessere feuerhemmende Eigenschaften aufweisen.
• Bei den gleichen Kraftwerken, deren Verbrennungsprodukt die beschriebene Granulatschläcke darstellt, wird der während des Verbrennungsvorganges anfallende Staub in Staubfiltern gesammelt. Dieser Staub kann zur Erhöhung des Anteils unter 0,2 mm der aufbereiteten Schlacke dieser in gewissen Mengen als Plastifizierungsmittel beigegeben werden, wodurch sich die Rüttelfähigkeit des Mörtels oder Betons weiterhin verbessert und die Festigkeit des Betons in gewünschter Weise nochmals erhöht werden kann.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von als Zuschlagstoffe für Beton und Mörtel geeigneter zerkleinerter Schmelzkammer- (Granulat-) Schlacke, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Granulat in einer Prallmühle so weit zerkleinert wird, daß die Anteile der Kornfraktionen 0 bis 1 mm etwa 5001, vom Gewicht des gesamten Granulats ausmachen und dabei in ihren einzelnen Fraktionen der DIN 1045 genügen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufbereiteten Schlacke die in Entstaubungsanlagen anfallende Filterasche zugesetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: F. K e i 1, »Hochofenschlacke«, 1949, S. 224 bis 236; A. G u t t m a n n, »Die Verwendung der Hochofenschlacke«, 1934, S. 95 bis 140.