CZ287639B6

CZ287639B6 - Směs pro silniční vrstvu z elektroocelárenské strusky a způsob její výroby

Info

Publication number: CZ287639B6
Application number: CS19923316A
Authority: CZ
Inventors: Pierre Todaro
Original assignee: Eurogranulats
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1992-11-05
Publication date: 2001-01-17
Also published as: SK280498B6; SK331692A3; CZ331692A3

Abstract

Směs pro silniční vrstvu obsahuje písek a/nebo směs drti a štěrku, vyrobené z elektroocelárenské strusky, které se smísí s jedním nebo více pojivy zvolenými z hydraulických pojiv, z pucolánových popílků, z derivátů pucolánových popílků a z jejich směsí a alespoň s jedním aktivátorem anebo s jedním nebo více pojivy/aktivátory. Touto směsí pro silniční vrstvu se získá silnice, která má dobrou rozměrovou stabilitu a dobrou odolnost při namáhání.ŕ

Description

Směs pro silniční vrstvu z elektroocelárenské strusky a způsob její výroby

Oblast techniky

Předmětem vynálezu je směs na bázi strusky získané při výrobě oceli v elektrických pecích, která je určena k výrobě silničních vrstev. Předmětem vynálezu je i způsob výroby této směsi.

Dosavadní stav techniky

Struska získaná při výrobě oceli v elektrických pecích, označovaná dále jako elektroocelárenská struska LAFE, je vedlejší produkt při výrobě oceli. Tato struska se vyskytuje ve formě umělé bazické horniny, jejímiž hlavními složkami jsou vápno (CaO), oxid železitý (Fe₂O₃), oxid křemičitý (SiO₂), oxid hořečnatý (MgO) a oxid hlinitý (A1₂O₃). Důležitou složkou této strusky je ortokřemičitan vápenatý 2CaO.SiO₂, nazývaný též bikalciumsilikát. Tento ortokřemičitan vápenatý se vyskytuje ve dvou alotropních formách, ve formě beta a gama. Forma beta je metastabilní a má tendenci přeměnit se do formy gama, která je stabilní při teplotě okolí. Přeměna formy beta do formy gama je doprovázena zvětšením objemu řádově o 15 %, což způsobuje dezagregaci horniny. Tato zvláštnost strusky LAFE byla až do nynějška velkou nevýhodou při jejich použití pro vrstvy silnic. Až do nynější doby byla struska LAFE málo použitelná nebo nepoužitelná a tvořila překážející a pro okolí znečišťující vedlejší produkt.

Bylo tudíž zapotřebí najít pro strusku LAFE užitečné odbytiště.

Podstata vynálezu

Zjistilo se, že nevýhoda spojená s použitím strusky LAFE může být odstraněna a že se struska LAFE (elekroocelárenská struska) může použít k výrobě silniční vrstvy mající dobrou stabilitu. Podstata spočívá v tom, že se uvedená struska LAFE nejdříve přemění ve směs pro pokrývající silnic, která obsahuje:

(a) písek nebo směs drti a štěrku ze strusky získané při výrobě oceli v elektrických pecích označované jako elektroocelárenská struska, přičemž písek má granulometrii až do 20 mm a směs drti a štěrku má granulometrii až do 31,5 mm, v množství 53 % hmotnostních nebo vyšších z celkové hmotnosti směsi, (b) alespoň jeden aktivátor tuhnutí v množství 1 až 3 % hmotn. z celkové hmotnosti směsi (c) jedno nebo více pojiv, doplňujících směs do 100 % hmotn. anebo (a) písek o granulometrii až do 20 mm nebo směs drti a štěrku o granulometrii až do 31,5 mm z elektroocelárenské strusky v množství 93 až 98 % hmotn., (b) jedno nebo více pojiv/aktivátorů v množství 2 až 7 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti směsi.

Písek LAFE a směs drti a štěrku LAFE se vyrobí z elektroocelárenské strusky drcením, odstraněním železa a prosíváním strusky LAFE. Tím je možno získat písek LAFE s granulometrickou hodnotou 0/8 mm nebo směs drti a štěrku LAFE s granulometrickou hodnotou 0/31,5, popřípadě 0/20 nebo 0/14 je směs s plynulou granulometrii až do 31,5 mm, popřípadě až do 20 mm nebo 14 mm.

-1 CZ 287639 B6

Odstraněním železa rozumíme postup, který umožňuje zbavit strusku částic kovů s magnetickými vlastnostmi. Postup odstranění železa je důležitý pro stabilitu silniční vrstvy.

Za pojivo (c) je možné zvolit hydraulická pojivá, pucolánový popílek, deriváty popílku a jejich směsi. Z hydraulických pojiv se dává přednost granulovaným struskám z vysokých pecí, normalizovaných cementů na bázi granulovaných strusek a speciálním pojivům užívaným pro stavbu silnic. Speciální pojivá jsou zejména výrobky označené ARC (silniční aktivátor CEDEST), vyrobené firmou CEDEST, zvláště pak výrobky označené ARC 1, ARC 2 a ARC 3.

ARC 1 obsahuje přibližně 85 % hmotnostních vysokopecní granulované strusky, zbytek tvoří vápno (CaO).

ARC 2 obsahuje asi 75 až 80 % vysokopecní granulované strusky, zbytek tvoří sulfatický aktivátor, jehož hlavní částí je přírodní síran vápenatý.

ARC 3 obsahuje kolem 80 % hmotnostních vysokopecní granulované strusky, přičemž zbytek do 100 % tvoří CaO a síran vápenatý CaSO4.

Pokud jde o normalizované cementy, dosahují se dobré výsledky s cementy CLK (cement ze strusky s klinkrem) a obzvláště s cementem CLK 45 prodávaným firmou CEDEST, jakož i s cementy CPJ, zejména pak s cementy CPJ 45 vyráběnými různými firmami.

Cementy CLK obsahují přibližně 80 % hmotnosti vysokopecní granulované strusky, zbytek tvoří z větší části klinkry a menší množství sádry.

Klinkr je umělý kámen vytvořený z bezvodého hlinitokřemičitanu vápenatého získaný pálením při teplotě kolem 1450 °C.

Cementy CPJ náleží do třídy složených postlandským cementů. Obsahují asi 70 % hmotnostních klinkru, přibližně 23 % hmotnostních popela, zbytek tvoří struska a malé množství přírodního síranu vápenatého.

Jako aktivátor se používá vápno ve formě nehašeného vápna CaO nebo hašeného vápna Ca(OH)₂.

Normalizované cementy a speciální pojivá užívaná při stavbě silnic mohou mít rovněž úlohu pojiva/aktivátoru. Jinak řečeno, normalizované cementy a speciální silniční pojivá mohou být používány buď jako hydraulické pojivo, nebo jako pojivo/aktivátor. Termínem pojivo/aktivátor se rozumí výrobek, který má úlohu pojivá a zároveň úlohu aktivátoru. Je to pojivo, které nepotřebuje přítomnost aktivátoru.

Směs pro silniční vrstvu dobré kvality podle vynálezu obsahuje 93 až 98 % hmotnostních směsi drti a štěrku LAFE a 2 až 7 % hmotnostních pojiva/aktivátoru, zvolených z produktů s označením ACR l,ACR2aACR3.

Jiná směs podle vynálezu dávají dobré výsledky obsahuje 93 až 96 % hmotnostních směsi drti a štěrku LAFE a 4 až 7 % hmotnostních pojiva/aktivátoru, zvolených z cementů CLK a z cementů CPJ.

Dobrých Výsledků se dosáhne rovněž se směsi obsahující:

písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE 74 ± 5 % hmotnostních vysokopecní granulovanou strusku 25 ± 5 % hmotnostních nehašené nebo hašené vápno 1 % hmotnostních

-2CZ 287639 B6

Jiná skupina směsí umožňují výrobu silničních strusek dobré kvality je takto:

písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE v množství, které se rovná nebo je vyšší než 53 % hmotnostních, jeden nebo více aktivátorů tuhnutí v množství 1 až 3 % hmotnostních, jedno nebo více hydraulických pojiv doplňujících směs až na 100 % hmotnostních.

Jiná směs obsahuje:

písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE vysokopecní granulovanou strusku pucolánový popílek nehašené nebo hašené vápno ± 5 % hmotnostních ± 5 % hmotnostních ± 5 % hmotnostních ± 1 % hmotnostních

Směsi pro silniční vrstvu podle vynálezu se čase ztvrzují, vedou k utvoření pevné a stabilní struktury a mohou být zařazeny do třídy C nebo do třídy D „Klasifikace písků pro nové silnice se silným a středním provozem, rozměrově odlišné v katalogu typů struktur nových silnic (DRCR1977)“ anebo do třídy shora uvedených směsí drti a štěrku.

Třída C počítá pro uvedené struskové písky s odolností v tahu (Rt), měřenou po 180 dnech, vyšší než 0,4 MPa a pro zmíněné písky-cementy s odolností v tahu Rt, měřenou po 90 dnech, vyšší než 0,5 MPa.

Třída D počítá pro uvedené struskové písky s hodnotou Rt po 180 dnech vyšší než 0,65 MPa a pro uvedené písky-cement s hodnotou Rt po 90 dnech vyšší než 0,75 MPa.

Uvedeným termínem písky-cementy se rozumějí směsi, obsahující vedle písku LAFE rovněž normalizovaný cement. Zmíněným termínem struskové písky se rozumějí směsi, obsahující vedle písku LAFE pojivo a aktivátor nebo pojivo/aktivátor, avšak neobsahují cement.

Termínem směsi drti a štěrku se rozumí směsi obsahující vedle směsi drti a štěrku LAFE také cement nebo speciální silniční pojivo nebo pojivo a aktivátor anebo pojivo/aktivátor.

Granulometrická analýza směsi podle vynálezu připravená buď z písku a směsi drti a štěrku LAFE, nebo ze směsi drti a štěrku LAFE 0/14 nebo 0/20 a z hydraulického pojivá nebo z pojiva/aktivátoru je uvedena v následujících tabulkách I a II.

Tabulka I

Granulometrická analýza směsi vyrobené ze směsi drti a štěrku 0/14 a z pojivá nebo z pojivá/· aktivátoru.

Rozměr částic mm	Látky nahromaděné	prosíváním % hmotn.
minimum	maximum
25 14 10 6,3 4 2 0,5 0,2 0,08	100 85 68 50 38 26 13 9 5	100 97 84 71 56 32 21 12

-3CZ 287639 B6

Tabulka II

Granulometrická analýza směsi vyrobené ze směsi drti a štěrku 0/20 a z pojivá nebo z pojiva/aktivátoru.

Rozměr částic mm	Látky nahromaděné	irosíváním % hmotn.
minimum	maximum
31,5 20 10 6,3 4 2 0,5 0,2 0,08	100 85 55 42 32 23 11 7 4	100 88 74 66 54 31 21 12

V tabulkách I a II udává první sloupec zleva rozměr částic a oba ostatní sloupce udávají minimum, popř. maximum látek nahromaděných prosíváním v procentech hmotnostních.

Průměrné chemické složení písku a směsi drti a štěrku LAFE je následující.

FE	16,57	Cd	< 0,005	S	<0,05
CaO	40,52	Cr	1,845	F	1,2650
SiO₂	11,96	Cu	0,0115	As	0,002
MgO	9,70	Mn	4,085	V	0,0395
A1₂O₃	4,30	Ni	0,0065	Be	0
N	0,025	Pb	0,0045	Sc	0,0010
K	0,015	Sn	< 0,005
p₂0₅	0,655	Zn	0,002
Ti	0,15	Mo	0,0055

Minimální a maximální množství hlavních složek jsou tato:

	Minimum	Maximum
Fe	14	19
CaO	37	43
SiO₂	11	13
MgO	8	1
A1₂O₃	3	6

Směsi drti a štěrku LAFE podle vynálezu odolávají namáhání v tahu, měřené po ztvrdnutí za 360 dní, rovnému nebo vyššímu než 0,65 MPa pro směs drti a štěrku LAFE-strusku, rovnému nebo vyššímu než 0,80 MPa pro směs drti a štěrku LAFE-předem rozdrcenou strusku, rovnému nebo vyššímu než 1,10 MPa pro směsi drti a štěrku-normalizované cementy nebo pro směsi drti a štěrku-speciální pojivá.

Termínem směs drti a štěrku-předem rozdrcená struska rozumíme směs drti a štěrku LAFE 0/31,5 nebo 0/20 nebo 0/14 mm s předem rozdrcenou granulovanou struskou o granulometrické

-4CZ 287639 B6 hodnotě 0/2 mm obsahující 10 % hmotnostních jemných průměrných granulátů, jejichž granulometrická hodnota se rovná nebo je nižší než 80 mikronů.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob přípravy směsi umožňující výrobu silničních vrstev s dobrou rozměrovou stabilitou a dobře odolávajících namáhání v tahu a tlaku. Tento způsob je charakterizován tím, že se provede drcení, odstranění železa a prosívání elektroocelárenské strusky (LAFE). Získá se písek LAFE granuiometrické hodnoty přibližně 0/8 mm nebo směs drti a štěrku LAFE granuiometrické hodnoty kolem 0/31,5 a výhodně kolem 0/20 nebo 0/14 mm. Je také možné smísit písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE takto získané s jedním nebo více hydraulickými pojivý, s pucolánovými popílky, s deriváty pucolánových popílků alespoň s jedním pojivem/aktivátorem.

Varianta způsobu výroby podle vynálezu je charakterizována tím, že se provede drcení, odstranění železa a rosívání strusky LAFE k přípravě jednak písku LAFE s granulometrickou hodnotou kolem 0/8 mm, jedna směsi drti a štěrku LAFE majícího granulometrickou hodnotu asi 0/31,5 mm a výhodně kolem 0/20 mm nebo 0/14 mm. Pak se smísí písek LAFE a směs drti a štěrku LAFE s jedním nebo více pojivý zvolenými ze skupiny hydraulických pojiv, z pucolánových popílků, z derivátů pucolánových popílků a jejich směsí a alespoň jedním aktivátorem anebo alespoň s jedním pojivem/aktivátorem.

Když se smísí písek LAFE a směs drti a štěrku LAFE, je poměr písku LAFE 15 až 65 % hmotnostních a s výhodou 20 až 60 % hmotnostních a poměr směsi drti a štěrku LAFE je 15 až 65 % hmotnostních, s výhodou 20 až 60 % hmotnostních k celkové hmotnosti písku LAFE + směsi drti a štěrku LAFE.

Další předměty vynálezu jsou zřejmé z následujícího opisu a příkladů.

Vynález je ilustrován nelimitujícími dále uvedenými příklady, v nichž se procenta vztahují k hmotnosti suché látky a v nichž písek LAFE označuje písek s granulometrickou hodnotou přibližně 0/8 mm a směs drti a štěrku LAFE označuje granuláty o granuiometrické hodnotě kolem 0/31,5 mm a s výhodou kolem 0/20 nebo 01/4 mm, získané drcením, odstraněním železa a prosíváním elektroocelárenské strusky.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Cement CLK 45

Příklad 2

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Cement CLK 45

Příklad 3

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE Výrobek označený ARC 1, ARC 2 nebo ARC % hmotn.

% hmotn.

% hmotn. Ί % hmotn.

-5CZ 287639 B6

Příklad 4

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Výrobek označený ARC 1, ARC 2 nebo ARC 3

Příklad 5

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Vysokopecní granulovaná struska

Nehašené vápno

Příklad 6

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Vysokopecní granulovaná struska

Nehašené vápno

Příklad 7

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Vysokopecní granulovaná struska

Popílek

Nehašené vápno

Příklad 8

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Vysokopecní granulovaná struska

Popílek

Nehašené vápno

Příklad 9

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Vysokopecní granulovaná struska

Nehašené vápno

Příklad 10

Písek LAFE nebo směs drti a štěrku LAFE

Vysokopecní granulovaná struska

Nehašené vápno

Příklad 11

Směs drti a štěrku LAFE 0/20

Výrobek označený ARC 3 % hmotn.

% hmotn.

97,5 % hmotn.

2,5 % hmotn.

Claims

1. Směs pro silniční vrstvy, vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) písek nebo směs drti a štěrku ze strusky získané při výrobě oceli v elektrických pecích označované jako elektroocelárenská struska, přičemž písek má granulometrii až do 20 mm a směs drti a štěrku má granulometrii až do 31,5 mm, v množství 53% hmotnostních nebo vyšším z celkové hmotnosti směsi;

(b) alespoň jeden aktivátor tuhnutí v množství 1 až 3 % hmotn. z celkové hmotnosti směsi; a (c) jedno nebo více pojiv, doplňujících směs do 100 % hmotn.; anebo (a) písek o granulometrii až do 20 mm nebo směs drti a štěrku o granulometrii až do 31,5 mm z elektroocelárenské strusky v množství 93 až 98 % hmotn.; a (b) jedno nebo více pojiv/aktivátorů v množství 2 až 7 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti směsi.

2. Směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo (c) je zvoleno ze skupiny tvořené vysokopecními granulovanými struskami, poculánovými popílky, deriváty popílků ajejich směsmi.

3. Směs podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že aktivátorem je nehašené nebo hašené vápno.

4. Směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo/aktivátor je zvoleno z cementů na bázi granulovaných strusek a speciálních silničních pojiv.

5. Směs podle nároku 4, vyznačující se tím, že speciální silniční pojivá jsou zvolena z výrobků na bázi vysokopecní granulované strusky, zbytek tvoří vápno CaO, nebo sulfatický aktivátor, nebo oxid vápenatý CaO a síran vápenatý CaSO₄, a ze směsí těchto výrobků.

6. Směs podle nároku 4, vyznačující se tím, že jsou cementy zvoleny z cementů na bázi strusky a klinkru obsahujících alespoň 80 % hmotn. strusky a ze složených portlandských cementů obsahujících alespoň 65 % hmotn. klinkru.

7. Směs podle nároku 1 nebo 4, vyznačující se tím, že obsahuje 93 až 96 % hmotnostních písku nebo směsi drti a štěku z elektroocelárenské strusky a 4 až 7 % hmotn. cementu.

8. Směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo/aktivátor je zvoleno z výrobků na bázi vysokopecní granulované strusky a zbytek tvoří vápno CaO, nebo sulfatický aktivátor, nebo oxid vápenatý CaO a síran vápenatý CaSO₄, a ze směsí těchto výrobků.

9. Směs podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje:

písek nebo směs drti a štěrku z elektroocelárenské strusky 74 ± 5 % hmotn. vysokopecní granulovanou strusku 25 ± 5 % hmotn.

nehašené nebo hašené vápno 1 % hmotn.

10. Směs podle kteréhokoliv z nároků laž 3, vyznačující se tím, že obsahuje: písek nebo směs drti a štěrku z elektroocelárenské strusky vysokopecní granulovanou strusku pucolánové popílky nehašené nebo hašené vápno

58 ± 5 % hmotn.

20 ± 5 % hmotn.

2 ± 1 % hmotn.

11. Způsob výroby směsi pro silniční vrstvu, mající dobrou rozměrovou stabilitu a dobrou odolnost v tahu a v tlaku podle kteréhokoliv z nároků lažlO, vyznačující se tím, že se elektroocelárenská struska drtí, odstraní se železo a prospívá se, čímž se získá písek s granulometrií asi 0/8 mm nebo směs drti a štěrku s granulometrií asi 0/31,5 mm a výhodně asi 0/20 mm nebo 0/14 mm, pak se smísí písek nebo směs drti a štěrku takto získané s jedním nebo s více pojivý zvolenými ze skupiny tvořené hydraulickými pojivý, pucolánovými popílky, deriváty popílků a jejich směsmi, a alespoň s jedním aktivátorem nebo alespoň s jedním pojivem/aktivátorem.

12. Způsob výroby směsi pro silniční vrstvu, mající dobrou rozměrovou stabilitu a dobrou odolnost v tahu a v tlaku, podle kteréhokoliv z nároků lažlO, vyznačující se tím, že se elektroocelárenská struska drtí, odstraní se železo a prosívá se, čímž se získá jednak písek s granulometrií asi 0/8 mm, a jednak směs drti a štěrku s granulometrií asi 0/31,5 mm a s výhodou asi 0/20 nebo 0/14 mm, pak se smísí písek nebo směs drti a štěrku takto získané s jedním nebo s více pojivý zvolenými ze skupiny tvořené hydraulickými pojivý, pucolánovými popílky, deriváty popílků a jejich směsmi a alespoň s jedním aktivátorem nebo alespoň s jedním pojivem/aktivátorem.

13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že se smísí písek a směs drti a štěrku z elektroocelárenské strusky v poměru od 15 do 65 % hmotn. písku a od 15 do 65 % hmotn. směsi drti a štěrku z celkové hmotnosti písku a směsi drti a štěrku.

14. Použití směsi podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10 jako stabilní vrstvy pro pokrývání silnic.