NL8202014A

NL8202014A - Construction material based on sieved incinerator slag - mixed in given particle size proportions and then mixed with fine powder filler, cement powder and opt. water

Info

Publication number: NL8202014A
Application number: NL8202014A
Authority: NL
Original assignee: Basismaterialen Nieuwerkerk B
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-12-01

Abstract

A construction material is made by (1) separating the slag obtd. from the incineration of rubbish into at least two fractions of different particle size; (2) mixing required amts. of these fractions, opt. together with a coarse mineral material having a particle size approximately equal to the max. particle size of the slag, the distribution of particle sizes in the mixt. being chosen according to the criteria given by Fuller to give optimum stability; (3) adding a powdered filler of very small particle size and cement powder and (4) depending on the water content of the moisture content of the slag used, opt. adding additional water. By correct choice of the proportions of particles of different particle size used, the smaller particles can be used to fill the spaces between the larger particles and the small remaining pore vol. is filled with the fine powdered filler and the amt. of expensive cement powder used is considerably reduced.

Description

ΐ* * c .ΐ * * c.

Ν.0. 30.939 -1-Ν.0. 30,939 -1-

Werkwijze voor de bereiding van een constructiemateriaal en voor de vervaardiging van funderingen onder toepassing van dit materiaal.Process for the preparation of a construction material and for the manufacture of foundations using this material.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van een constructiemateriaal en voorts op een werkwijze voor de vervaardiging van funderingen onder toepassing van dit materiaal. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding 5 betrekking op de bereiding van een materiaal voor en de vervaardiging van wegfunderingen.The invention relates to a method for the preparation of a construction material and further to a method for the manufacture of foundations using this material. More particularly, the invention relates to the preparation of a material for and the manufacture of road foundations.

Het is bekend funderingen, en meer in het bijzonder wegfunderingen, te vervaardigen van beton. Zulke funderingen hebben echter het nadeel dat zij duur zijn tengevolge van de 10 hoge prijs van de bestanddelen.It is known to manufacture foundations, and more particularly road foundations, from concrete. However, such foundations have the disadvantage that they are expensive due to the high price of the components.

Er is derhalve gezocht naar een goedkoper wegfunderings-materiaal dat een goed draagvermogen bezit# zowel in ongebonden toestand tijdens de vervaardiging van de fundering, als in gebonden toestand. Hierbij is het oog gevallen op vuilverbran-15 dingsslak, een verbrandingsresidu van vuilverbrandingsinstallaties, als goedkope grondstof voor de bereiding van een con-structiemateriaal voor funderingen. Het nadeel van de toepassing van vuilverbrandingsslak is echter, dat deze milieu-on-vriendelijke stoffen, zoals zware metalen, bevat die bij toe-20 passing van onbehandelde slak voor funderingsdoeleinden door regenwater kunnen worden uitgeloogd en in het grondwater terechtkomen. De toepassing van onbehandelde vuilverbrandi-ngs-slak voor funderingsdoeleinden is derhalve vanwege de milieu-bescherming ontoelaatbaar.Therefore, a cheaper road foundation material which has a good load-bearing capacity has been sought, both in the unbound state during the manufacture of the foundation, and in the bonded state. Attention has been drawn to waste incineration slag, a combustion residue from waste incineration plants, as a cheap raw material for the preparation of a construction material for foundations. The drawback of the use of waste incineration slag, however, is that it contains environmentally unfriendly substances, such as heavy metals, which can be leached out by rainwater for foundation purposes when used with untreated slag, and end up in groundwater. The use of untreated waste incineration slag for foundation purposes is therefore unacceptable because of the environmental protection.

25 De uitvinding heeft ten doel een werkwijze te verschaf fen voor het onder toepassing van vuilverbrandingsslak bereiden van een constructiemateriaal voor funderingen, welk construe tiema ter iaal milieu-vriendelijk is, of met andere woorden, welk constructiemateriaal geen milieu-onvriendelijke 30 stoffen aan de omgeving kan afgeven.The object of the invention is to provide a method for preparing a construction material for foundations using waste incineration slag, which construction material is environmentally friendly, or in other words, which construction material is not environmentally unfriendly to the environment. can deliver.

Fuller" heeft aangegeven hoe een dichte pakking van deeltjes kan worden verkregen: bij een mengsel van deeltjes dient de verdeling van de deeltjesgrootten zodanig te zijn, dat de gewichtsfractie die door een zeef heen gaat evenredig is met 35 de wortel van de (lineaire) maaswijdte van de zeef.Fuller "has indicated how a dense packing of particles can be obtained: with a mixture of particles, the distribution of the particle sizes must be such that the weight fraction passing through a sieve is proportional to the square root of the (linear) mesh size. from the sieve.

8202014 -2-8202014 -2-

Door menging van twee of meer door zeven verkregen fracties kan bij een geschikte keuze een mengsel worden bereid . waarvan de deeltjesgrootteverdeling in vérgaande mate aan het criterium van Fuller voldoet» De deeltjesgrootten van de te 5 mengen fracties moeten zoveel verschillen, dat de poriën die ontstaan tussen de grote deeltjes grotendeels kunnen worden opgevuld door de kleinere deeltjes*By mixing two or more fractions obtained by sieving, a mixture can be prepared in a suitable choice. whose particle size distribution largely fulfills the Fuller criterion »The particle sizes of the fractions to be mixed must differ so much that the pores that arise between the large particles can largely be filled by the smaller particles *

Men heeft nu gevonden, dat door de poriën tussen de kleine deeltjes op te vullen met nog kleinere deeltjes een mate-10 riaal met een zeer klein poriënvolume wordt verkregen, welk poriënvolume door toevoeging van een betrekkelijk kleine hoeveelheid van relatief duur cement kan worden opgevuld. Ver-rassenderwijze ontstaat er op deze wijze een materiaal dat niet alleen een goed draagvermogen bezit, maar bovendien 15 praktisch ondoorlaatbaar voor water is, zodat geen uitloging van zich in de vuilverbrandingsslak bevindende milieu-onvriendelijke stoffen kan plaatsvinden»It has now been found that by filling the pores between the small particles with even smaller particles, a material with a very small pore volume is obtained, which pore volume can be filled by adding a relatively small amount of relatively expensive cement. Surprisingly, in this way a material is created which not only has a good load-bearing capacity, but is also practically impermeable to water, so that no leaching of environmentally unfriendly substances contained in the waste incineration slag can take place.

Het hierboven aangegeven doel wordt derhalve bereikt met een werkwijze voor de bereiding van een constructiemate-20 riaal waarbij uitgegaan wordt van vuilverbrandingsslak met een maximale deeltjesgrootte, deze slak door middel van zeven wordt gescheiden in ten minste twee fracties met verschillende deeltjesgrootten, delen van deze fracties worden vermengd en er eventueel grof mineraal materiaal met een maximale 25 deeltjesgrootte ongeveer gelijk aan de maximale deeltjesgrootte van de. slak. aan wordt toegevoegd, waarbij ter /verkrijging van een optimale stabiliteit de verdeling van de deeltjesgrootten wordt gekozen althans hoofdzakelijk in overeenstemming met de door Fuller gegeven criteria, vervolgens 30 poedervormige vulstof met een zeer kleine deeltjesgrootte en cementpoeder worden toegevoegd en tenslotte, afhankelijk van het vochtgehalte van de gebruikte vuilverbrandingsslak, eventueel nog water aan het verkregen mengsel wordt toegevoegd.The above stated objective is therefore achieved with a process for the preparation of a construction material starting from waste incineration slag with a maximum particle size, this slag is separated by sieving into at least two fractions with different particle sizes, parts of these fractions are mixed and any coarse mineral material with a maximum particle size approximately equal to the maximum particle size of the. snail. is added, in order to obtain optimum stability, the particle size distribution is chosen at least substantially in accordance with the criteria given by Fuller, then powdered filler with a very small particle size and cement powder are added and finally, depending on the moisture content of the waste incineration slag used, if necessary still water is added to the resulting mixture.

35 Een op deze wijze bereid mengsel bezit reeds direct na de bereiding een goed draagvermogen-, dat nog sterk toeneemt tijdens de verharding van het cement» Deze verharding begint reeds ongeveer een uur na de bereiding van dit mengsel en kan, afhankelijk van de samenstelling van het mengsel en externe 40 omstandigheden, zoals de temperatuur en de samenstelling· van 8202014 -3- de ondergrond, enige dagen tot enige weken in beslag nemen.Immediately after preparation, a mixture prepared in this way has a good load-bearing capacity, which increases significantly during the hardening of the cement. This hardening starts about an hour after the preparation of this mixture and, depending on the composition of the mixture and external conditions, such as the temperature and the composition of the substrate 8202014 -3- take several days to several weeks.

Volgens een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt uitgegaan van vuilverbrandingsslak met een maximale deeltjesgrootte van 32 mm. Gewoonlijk bevat 5 de vuilverbrandingsslak relatief te veel fijn materiaal, zodat grof mineraal materiaal met een maximale deeltjesgrootte van eveneens 32 mm moet worden toegevoegd ter verkrijging van een deeltjesgrootteverdeling die een maximale stabiliteit verzekert. Dit grove minerale materiaal kan bestaan uit gebroken 10 baksteen-, beton- of asfaltpuin. Het op deze wijze verkregen mengsel kan 0-40 gew.% grof mineraal materiaal bevatten en bestaat gewoonlijk voor ongeveer 20% uit dit materiaal.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, waste incineration slag with a maximum particle size of 32 mm is used. Usually the waste incineration slag contains relatively too much fine material, so that coarse mineral material with a maximum particle size of also 32 mm must be added to obtain a particle size distribution which ensures maximum stability. This coarse mineral material may consist of broken brick, concrete or asphalt rubble. The mixture obtained in this way can contain 0-40% by weight of coarse mineral material and usually consists of about 20% of this material.

Vervolgens wordt aan dit hoofdmengsel een vulstof toegevoegd in. een hoeveelheid van 5-15 gew.% van het hoofdmengsel. 15 Deze vulstof, die dient voor het opvullen de allerkleinste poriën, bezit bij voorkeur een deeltjesgrootte kleiner dan 63^um. De aard van deze vulstof is niet zeer kritisch, wel echter haar deeltjesgrootte. Vliegas is bijvoorbeeld gebleken een zeer geschikte vulstof te zijn.A filler is then added to this main mixture. an amount of 5-15% by weight of the main mixture. This filler, which serves to fill the smallest pores, preferably has a particle size smaller than 63 µm. The nature of this filler is not very critical, but its particle size is. Fly ash has proved to be a very suitable filler, for example.

20 Tenslotte wordt 5-15 gew.% (gebaseerd op het hoofdmeng sel) cementpoeder toegevoegd en 0-10 gew.% water, afhankelijk van het vochtgehalte van de toegepaste slak. Dit water bindt, tezamen met het cement, de deeltjes van het mengsel, en vergroot tevens de verdichtbaarheid van het mengsel tijdens de 25 vervaarddiging van een fundering.Finally, 5-15 wt.% (Based on the main mix) cement powder is added and 0-10 wt.% Water, depending on the moisture content of the slag used. This water, together with the cement, binds the particles of the mixture, and also increases the compactibility of the mixture during the manufacture of a foundation.

Het verdient bij gemiddelde dagtemperaturen hoger dan 15°C aanbeveling de vervaardiging van een fundering niet later dan een uur na de bereiding van het mengsel uit te voeren.At average daytime temperatures above 15 ° C, it is recommended that the manufacture of a foundation be carried out no later than one hour after the preparation of the mixture.

Dit geschiedt door het op de gebruikelijke wijze storten en 30 vervolgens walsen van het mengsel, waardoor een vlakke verdichte laag ontstaat. Deze laag laat geen water door en geeft geen milieu-onvriendelijke stoffen af, ook niet, of althans niet in waarneembare mate, als later barsten of scheuren in de laag ontstaan.This is done by pouring in the usual manner and then rolling the mixture, whereby a flat compacted layer is created. This layer does not allow water to pass through and does not release environmentally unfriendly substances, not even, or at least not to an appreciable extent, if cracks or fissures occur later in the layer.

35 Het materiaal van de laag kan worden beschouwd als een soort beton van niet al te goede kwaliteit. Het is dan ook niet bestand tegen weersinvloeden, meer in het bijzonder de inwerking van vocht en van vorst. Een volgens de uitvinding verkregen funderingslaag dient dan ook, zoals de naam reeds 40 aangeeft, te worden afgedekt met een laag van een materiaal , 8202014 ' -4-35 The material of the layer can be considered as a kind of concrete of not very good quality. It is therefore not resistant to weather influences, more particularly the effect of moisture and frost. A foundation layer obtained according to the invention should therefore, as the name already indicates 40, be covered with a layer of a material, 8202014 '-4-

«-* ^ V«- * ^ V

dat geschikt is voor de vervaardiging van wegdekken# zoals asfalt of.beton. Gebleken is# dat de hechting tussen zulk een wegdek en een fundering vervaardigd volgens de uitvinding uitstekend en duurzaam is# mits de deklaag na korte tijd# bij-5 voorbeeld na een of twee dagen, wordt aangebracht.suitable for the manufacture of road surfaces # such as asphalt or concrete. It has been found that the adhesion between such a road surface and a foundation manufactured according to the invention is excellent and durable, provided that the coating is applied after a short time, for example after one or two days.

82020148202014

Claims

1. A process for the preparation of a construction material, which is particularly characterized, starting from waste incineration slag with a maximum particle size, this slag is separated by sieving into at least two fractions with different particle sizes, parts of these fractions are mixed and any coarse mineral material with a maximum particle size approximately equal to the maximum particle size of the slag is added, with the distribution of the particle sizes being chosen at least essentially in accordance with the criteria given by Fuller, in order to obtain optimum stability, powdery filler with a very small particle size and cement powder are then added and finally, depending on the moisture content of the waste incineration slag used, if desired, further water is added to the resulting mixture.

2. A method according to claim 1, characterized in that starting from slag incineration slag with a maximum particle size of 32 ram, coarse mineral material with a maximum particle size of also 32 mm is added to obtain a main mixture containing 0-40 wt. % coarse material, then powdery filler with a particle size smaller than 63 µm is added in an amount of 5-15% by weight. of the main mix and finally 5-15 wt% cement powder and 0-10 wt% water (based on the main mix) are added.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the filler is fly ash.

4. Method for the manufacture of a foundation, more in particular a road foundation, characterized in that construction material obtained by a method according to any one of claims 1-3 is poured in a manner known per se and subsequently rolled to obtain a flat compacted layer. 35

A method according to claim 4, with. the characteristic, that if the average day temperature is higher than 15 ° C, pouring and rolling are started within an hour after the preparation of the construction material has taken place. --------- 8202014