DE2501312A1 - Verfahren zur verbesserung der tragfaehigkeit und frostbestaendigkeit einer kohlen- und muellasche enthaltenden, fuer verkehrswege und sonstige schuettungen geeigneten masse - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Tragfähigkeit und Frostbeständigkeit einer Kohlen-und Müllasche enthaltenden, für Verkehrswege und sonstige Schüttungen geeigneten Masse Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Tragfähigkeit und Fro stbeständigkeit einer Kohlen-und Müllasche enthaltenden, für Verkehrswege und sonstige Schüttungen geeigneten Masse, Die Unterbringung der in Feuerungen mit trockenem Äscheabzug in grossen Mengen anfallenden Rückstände im Verkehrswegebau und sonstigen Schüttungen, zum Beispiel Damabauten, bereitet wegen der Gleichförmigkeit und der geringen Festigkeit des Korns, wegen der Kapillarität der Asche, wegen des hohen Hohlraumgehalts eines aus diesem Material bestehenden Haufwerks und wegen der begrenzten Wirksamkeit einer mechanischen Verdichtung erhebliche Schwierigkeiten.
• Im Gegensatz zu Feuerungen mit flüssigem Schlackenabzug, deren Rückstände einen relativ geringen Porenanteil aufweisen, enthalten die in Trockenfeuerungen anfallenden Aschen eine Vielzahl kleinster Poren. Diese sird von einer Masse umgeben, die je nach dem Brweichungs-beziehungsweise Schmelzpunkt der einzelnen silikatischen und metallischer Bestandteile und je nach der Temperatur des durchlaufenen Sinterprozesses teils einen glasigen, teils einen kristallinen Aggregatzustand aufweisen, wobei auch Zwischen-und Übergangsphasen auftreten können.
• Um Beschädigungen der zum Abtransport verwendeten Bänder zu vermeiden und ein die Entfernung grober Bestandteile ermöglichendes Zerfallen des Sintergutes zu bewirken, wird die Asche nach Verlassen des Verbrennungsraumes in der Kegel mit kaltem Wasser abgeschreckt. Dadurch werden die glasigen Bestandteile an der Ausbildung eines makrokristallinen Systems gehindert, Somit besteht ein wesentlicher Teil der Asche aus einer instabilen Masse, deren geringe Eigenfestigkeit durch den Porengehalt noch weiter vermindert wird.
• Dieser beträgt,auf das Haufwerk bezogen, in der Regel zwischen 50 und 70 Prozent, wobei 10 bis 32 Prozent auf den Hohlraumgehalt des Einzelkorns entfallen.
• Eine Zertrümmerung des Einzelkorns nach dem Einbringen ist wegen der Elastizität der Asche schicht undurchführbar. Wohl aber ist es möglich, den zwischen den Körnern befindlichen Hohlraum, der in der Regel 40 bis 55 Prozent ausmacht, durch mechanische Verdichtung zu verringern. Eine solche wird jedoch, wie bekannt, nur bei einem abgestuften Kornaufbau voll wirksam, bei dem sich die kleineren Körner in die von den grösseren Körnern gebildeten Hohlräume einfügen. Somit ist die Möglichkeit, die Witterungsbeständigkeit einer nicht aufbereiteten Ascheschicht durch mechanische Verdichtung zu verbessern, wegen ihres hohen Gleichförmigkeitsgrades sehr begrenzt.
• Gleiches gilt für die Scherfestigkeit. Diese ist, wie bekannt, ebenfalls vom Ungleichmässigkeitsgrad der Körnung abhängig. Da nicht aufbereitete Asche fast ausschliesslich aus Feinstkorn besteht, ist die Scherfestigkeit einer aus diesem Material hergestellten Tragschicht gering. Bei Eindringen von Feuchtigkeit wird die Asche sogar schmierig und wirkt wie ein Gleitmittel.
• Tragschichten mit hohem Hohlraumanteil sind an sich frostgefälirdet.
• Bei Aschesolhichten wird die Gefährdung noch dadurch erhöht, dass das Hohlraumsystem eine kapillare Struktur aufweist und damit eine Wanderung eindringenden Wassers begünstigt0 Bei Fahrbahnen erfährt die Wasserwanderung durch die vom rollenden Verkehr ausgeübte Pumpwirkung einen zusätzlichen Antrieb. Diese Folge kann durch Einbau einer aus Kies/Sand bestehenden kapillarbrechenden Brostschutzschicht nicht ausgeschlossen werden, da der Wassernachschub auch von der Seite und bei schadhafter Decke auch von oben erfolgt.
• Bei Kälte einwirkung entwickeln sich in der Ascheschicht Eislinsen, und zwar vornehmlich parallel zur Gefrierfront, also in horizontaler Anordnung. Wenn die Befrierfront längere Zeit in einer bestimmten Tiefe verharrt und über die Solvatationswasserhüllen zusätzliches Wasser zufliesst, können diese Linsen mehrere Zentimeter dick werden. Dadurch ergibt sich eine Zunahme des Gesamtvolumens, die zu Hebungen der über den Linsen befindlichen Schicht führt.
• Bei Anstieg der Aussentemperatur verläuft dieser Prozess in umgekehrter Richtung, wobei die während des Gefrierprozesses anuften kristallisierten Wassermenggn zu einem vermehrten Wasserangebot und damit zu einer erneuten Gefügeänderung der Asche substanz und einer weiteren Minderung ihrer Scherfestigkeit führen. In der Folge davon treten Spurrinnen, Risse, Brüche und sonstige Verformungen auf 0 Zwecks Reduzierung der Frostempfindlichkeit ist vorgeschlagen worden, durch Verwendung von Calcium-oder Magnesiumchlorid oder anderer hygroskopischer Salze eine Gefrierpunkterniedrigung der Bodenfeuchtigkeit herbeizuführen. Solche ff s1tsnahmen sind jedoch nur vorübergehend wirksam, da diese Salze leicht wasserlöslich sind und im Zuge der kapillaren Wasserwanderung ausgelaugt werden.
• Ferner ist vorgeschlagen worden, die Tragfähigkeit solcher Schichten dadurch zu verbessern, dass die Asche durch entsprechende Behandlung daran gehindert wird, bereits vor dem Einbringen abzubinden. Nach dem Einbringen soll dann das Abbinden durch Beigabe von-Portlandzement oder anderer alkalischer Substanzen angeregt werden.
• Mit diesem Verfahren kann jedoch weder die Hygroskopizität der Asche beseitigt noch der zur Bewirkung der Scherfestigkeit erforderliche Kornaufbau herbeigeführt werden. Abgesehen davon, dass die Verwendung von Zement oder anderer hydraulischer Bindemittel zur Ausbildung einer starren Schicht führt, die den heute g&stellten Forderungen nach Flexibilität nicht entspricht, ist dieses Verfahren nicht wirtschaftlich, weil eine dem heutigen Strassenverkehr entsprechende Festigkeit nur mit einem Bindemittelaufwand erreicht werden kann, der zu der gestellten Aufgabe, Abfallstoffe mit geringem Kostenaufwand und ohne Beeinträchtigung der Umwelt im Verkehrswegebau und anderen Bauvorhaben der öffentlichen Hand unterzubringen, in keinem angemessenem Verhältnis steht.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Tragfähigkeit und Frostbeständigkeit einer Kohlen-und/oder Müllasche enthaltenden, für Verkehrswege und sonstige Schüttungen geeigneten Massa zu verbessern und zur Erfüllung der gestellten Aufgabe vornehmlich solche Stoffe zu verwenden, deren Unterbringung beziehungsweise Wiedereinführung in den Güterkreislauf im Interesse der Koatenreduzierung und des Umweltschutzes liegt, Die Erfindung hat sich des weiteren zur Aufgabe gesetzt, den Gleichförmigkeitsgrad der Asche zu reduzieren und ohne Inanspruchnahme von Naturgestein uns mit geringem Kostenaufwand einen ausreichenden Kornaufbau herbeizuführen, die verwendeten Binde-und Dichtungsmittel wasserunlöslich auszubilden und die im Verkehrswegebau geforderte Flexibilität zu gewährleisten.
• Die Brfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs geschilderten Art, das in drei Phasen zer£ällt.
• Die erste Phase ist dadurch gekennzeichnet, dass die Asche nach Verlassen des Verbrennungsraumes granuliert, das heisst mit Wasser abgeschreckt und auf diesem Wege ein Zerfall des Sintergutes in Körnungen unterschiedlicher Form und Grösse bei gleichzeitiger Entfernung grösserer Eisen-und Metallteile herbeigeführt wird, wobei der durch die Wasserzugabe eingeleitete; Abbindeprozess durch Beigabe eines alkalischen Anregers, zum Beispiel Kalkmilch, unterstützt und gefördert werden kann, sodass die Aschenteile beim Einbringen auf die Baustelle bereits eine abgestufte Körnung mit einer den Zerfall in Fein-und Feinstkorn ausschliessenden Festigkeit aufweisen.
• Die zweite Phase des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass.
• die granulierte Asche vor oder nach dem Einbringen oder auch im Zuge des Einbringens mit die Poren abdichtenden und den Hohlraum ausfüllenden natürlichen und/oder künstlichen Polymeren vermengt wird, zum Beispiel mit eingedicktem Calciumligninsulfat oder einer anderen aus Sulfitablauge hergestellten klebenden Substanz, oder einem klebenden nat-irlichen oder künstlichen Harz oder einem anderen nichthydraulischen Bindemittel,zum Beispiel aus der Rohöl-oder Teerdestillation stammenden, wobei dem verwendeten Binde-beziehungsweise Dichtungsmittel die Wasserlöslichkeit verhindernde Substanzen, zum Beispiel Chromsalz und/oder hydrophobierende Substanzen, zum Beispiel Flugasche oder andere feinkörnige Abfallprodukte beigemengt sein können.
• Die dritte Phase des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mischgut unter Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen durch Rütteln und/oder Walzen verdichtet wird.
• Nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens kann der Kornaufbau zusätzlich dadurch verbessert werden, dass der granulierten Asche solche Rückstände beigemischt werden, die aus Feuerungen mit flüssigem Schlackenabzug oder aus Schmelzöfen stammen, zum Beispiel Schmelzkammerschlacke,Hochofen-oder Metallhüttenschlacke, Stahlwerks schlacke oder dergleichen.
• Während Kohlen-und Müllasche nach der herkömmlichen Bauweise nur für gering beanspruchte Bauwerke, zum Beispiel Geh-und Radfahrwege verwendet werden konnte, gestattet das erfindungsgemässe Verfahren die Verwendung solcher Aschen auch für stärker beanspruchte Verkehrswege sowie für Daminbauten und sonstige Schüttungen. Zufolge der Verwendung nichthydraulischer Bindemittel ermöglicht die Erfindung die im Verkehrswegebau geforderte Ausbildung flexibler Eragschichten. Trotz dieses Sachverhalts bleibt die latente Hydraulizität der Asche nicht ungenutzt; denn sie wird zur Ausbildung eines abgestuften Kornaufbaues verwendet. Dieser ist nicht nur im Interesse der Verdichtung, sondern auch im Interesse der Scherfestigkeit erforderlich. Der Scherfestigkeit dienen auch die in der Müllasche verbliebenen Glas-und Tonscherben, sodass diese nicht, wie anderweit gefordert, entfernt zu werden brauchen.
• Mit der von der Erfindung vorgesehenen Verwendung ligninhaltiger Emulsionen wird ein zweifacher Nutzeffekt herbeigeführt: zum einen dient das Lignin der Verringerung des Hohlraumgehalts und der Verklebung der einzelnen Aschebestandteile, zum anderen dichtet es die Kapillarporen ab und bewirkt zufolge seines Quellvermögens bei Feuchtigkeitseinwirkung eine zusätzliche Sperre. Sofern, wie von der Erfindung vorgeshen, der klebrigen Emulsion Flugasche; oder ein anderer feinkörniger Abfallstoff beigemischt wird, tritt ein zusätzlicher hydrophobierender Effekt ein, ohne dass dadurch, wie dies bei Verwendung hydraulischer Bindemittel der Fall ist, die Flexibilität der Masse beeinträchtigt wird.
• Mit der von der Erfindung vorgeschlagenen Kombination der vorstehend aufgeführten Abfallstoffe wird eine Vielzahl bisher unbewäl tigter Umweltprobleme einer Lösung zugeführt, die zur Menge des jeweiligen Anfalls in angemessenem Verhältnis steht und die insofern auch wirtschaftlich ist, als die bei der Durchführung des Verfahrens entstehenden Kosten niedriger sind als die mit der Deponie des Abfalls verbundenen Kosten.' Durch die von der Erfindung vorgesehene Verwendung der bei der Papier-und Zelluloseherstellung anfallenden Sulfitablauge wird ein seit langem anstehendes Umweltproblem gelöst, Gleiches gilt für die Verwendung von Flugasche. Diese wird zwar seit langem im Strassenbau verwendet, wobei deren latente Hydraulizität durch Zugabe von Kalk angeregt wird. Eine den Erfordernissen des Verkehrs entsprechende Festigkeit kann jedoch nur in Verbindung mit gröberen Korn erreicht werden. Dieses ist von der Erfindung vorgesehen, Auf diesem Wege können sämtliche in Wärmekraftwerken und Müllverbrennungsanlagen anfallenden Rückstände wieder in den Rohstoffkreislauf eingeführt werden.
• Von Vorteil ist auch, dass Teer und Bitumen auf der erfindung8-gemässen Masse gut haften, sodass teer-und bitumengebundene Deckschichten ohne weitere Vorbehandlung auf sie aufgetragen werden können0

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Verbesserung der Tragfähigkeit und Frostbeständigkeit einer Kohlen-und/oder Müllasche enthaltenden, für Verkehrswege und sonstige Schüttungen geeigneten Masse, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Phase die Asche nach Verlassen des Verbrennungsraumes granuliert,das heisst mit Wasser abgeschreckt und auf diesem Weg ein Zerfall des Sintergutes in Körnungen unterschiedlicher Form und Grösse bei gleichzeitiger Entfernung grösserer Eisen-und Metallteile herbeigeführt wird, wobei der durch die Wasserzagabe eingeleitete Abbindeprozess durch Beigabe eines alkalischen Anregers, zum Beispiel Kalkmilch, unterstützt und gefördert werden kann, sodass die Aschenteile beim Einbringen auf die Baustelle bereits eine abgestufte KErnung mit einer den Zerfall in Fein-und Feinstkorn ausschliessenden Festigkeit aufweisen, dass in der zweiten Phase die granulierte Asche vor oder nach dem Einbringen oder auch im Zuge des Einbringens mit die Poren abdichtenden und den Hohlraum ausfüllenden natürlichen und/oder künstlichen Polymeren vermengt wird, zum Beispiel mit eingedicktem Calciumligninsulfat oder einer anderen aus Sulfitablauge hergestellten klebenden Substanz, oder einem klebenden natürlich£ en oder künstlichen Harz oder einem anderen nichthydraulischen Bindemittel, zum Beispiel einem aus der Rohöl-oder Teerdestillation stammenden, wobei dem verwendeten Binde-beziehungsweise Dichtungsmittel die Wasserlöslichkeit verhindenrnde Substanzen, zum Beispiel Chromsalz und/oder hydrophobierende Substanzen, zum Beispiel Flugasche oder andere feinkörnige Abfallprodukte beigemengt sein können, und dass in der dritten Phase das Mischgut unter Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen durch Rütteln und/oder Walzen verdichtet wird.
2. 2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kornaufbau zusätzlich dadurch verbessert wird, dass der granulierten Asche solche Rückstände beigemischt werden, die aus Feuerungen mit flüssigem Sc lackenabzug oder aus Schmelzöfen stammen, zum Beispiel Schmlzkammerschlacke, Hochofen-,Stahl+, werks-oder Metallhüttenschlacke oder dergleichen.

   In Betracht gezogene Druckschriften Erythropel,H.,lnternationale Erfahrungen auf dem Gebiet der Ascheverwertung in Mitteilungen der VGB 50,(1970),S.191 ff Erythropel,H.,Asche und Schlacke in Brennstoff-Wärme-Kraft, 26, (1974),S.160 ff Hermes, P. ,Müllverbrennungs-und Müllschlackensinteranlage Berlin-Ruheleben,in Der Städtetag, 10 (X966) S.553 ff Rasch,R., Flugasche, Schmelzschlacke,Müllschlacke,und ihre industrielle Verwertung in Chemiker-Ztg.-Chem.Apparatur 84. (1960) Seite 564 ff Rose,H. und Russel,H.,Flugasche-Verwendung in den Vereinigten Staaten in Mitteilungen der VGB 62 (1959),S. 335 ff Scholz,S.,Müllschlacke als Wegebaustoff in Der Städtetag,3 (1966),S.161 ff Xanner,E.,Unterbringung und Verwertung der Asche bei Grosskesselanlagen in Mitteilungen VGB Heft 13 (1955),S. 773 ff Voss,R. und Kobold,A.,Kohlenaschen und Kohlenschlacken ala Strassenbaustoff in Strasse und Autobahn,5 (1955),S.-162 ff Riedlinger,R.AO,Ascheaufbereitung in Müllverbrennungsanlagen in Mitteilungen der VGB 54 (1974),S.477 ff