USE OF BLAST-FURNACE SLAG SAND IN BUILDING DYKES

Abstract: 1. Use of blast-furnace slag sand in the construction of dykes consisting substantially of a sand core (5) and a clay base (3) thereabove, characterised in that a continuous intermediate layer (2) consisting solely of blast-furnace slag sand is disposed between the sand core (5) and the clay base (3) of the dyke.

Description: Verwendung von Hochofen-Schlackensand beim Deichbau Die Erfindung betrifft die Verwendung von Hochofen Schlackensand beim Bau von Deichen. Hochofenschlacke, die im wesentlichen aus Kalk, Magnesia, Tonerde und Silikaten besteht, fällt bei der Erzeugung von Roheisen im Hochofen als künstliche Gesteinsschmelze in grossen Mengen an. Wird die noch flüssige, aus dem Hochofen ankommende Schlacke in Wasser rasch abgekühlt, so entsteht der granulierte Hochofen-Schlackensand oder Hüttensand, der im Gegensatz zu fester Hochofenschlacke, welche durch langsame Abkühlung des flüssigen Schlackenstromes entsteht und einen hohen Kristallinitätsgrad aufweist, im wesentlichen eine glasige, amorphe Struktur hat, wobei der Ainorphizitätsgrad in der Regel bei ca. 90 % liegt. Verfahren zur Herstellung dieses Hochofen-Schlackensandes und seiner Eigenschaften sind beispielsweise in dem Fachbuch "Hochofenschlace" von Prof. Keil, Düsseldorf 1963, ausführlich beschrieben. Für die Eisen- und Stahlerzeugung der Industrie ist der Hochofen-Schlackensand ein lästiges Nebenprodukt. Seine Beseitigung und Lagerung ist mit hohen Kosten verbunden, insbesondere deshalb, weil nach einer gewissen Lagerzeit ein Verfestigungseffekt eintritt. Die Verfestigung ist dabei so stark, dass zum Sprengen grosser, aus dem Hochofen-Schlackensand gebildeter Klumpen pro Tonne ca. 12 kg Dynamit notwendig sind, während beispielsweise Felsgestein lediglich den Einsatz von etwa 1 kg Dynamit pro Tonne erfordert. In der eisen- und stahlerzeugungen Industrie besteht ein erhebliches Interesse, den Hochofen Schlackensand positiv für Zwecke verwenden zu können, bei denen der Hochofen-Schlackensand wegen seiner besonderen Eigenschaften in grosser Menge eingesetzt werden kann, wobei die Transportkosten darüber hinaus relativ gering sein sollen. Unter den positiven Eigenschaften des Hochofen-Schlackensandes ist insbesondere seine hydraulische Bindefähigkeit zu nennen, die im Laufe der Zeit die vorstehend beschriebene Befestigung bewirkt. Die Durchlässigkeit einer Hochofen-Schlackensandschicht ist so gross, dass Oberflächenwasser in den Untergrund versickern kann, so dass es bereits bekannt ist, Hochofen-Schlackensand im Gemisch mit Lehm oder Lehmkies als Deckerde beispielsweise für Parkoder Sportplätze zu verwenden (DE-PS 476 884; DE-OS 27 31 369). Weiterhin ist es bereits bekannt, Hochofen-Schlacken sand vor allem in der Zementindustrie bei der Herstellung von Hüttenzement einzusetzen. Die Zementindustrie kann jedoch die erheblichen Mengen des ständig anfallenden Hochofen-Schlackensandes nicht in der für die eisen- und stahlerzeugende Industrie wünschenswerten Weise aufnehmen. Aus der DE-OS 27 29 985 ist bereits eine Verwendung der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der ein Deichkern dadurch gebildet wird, dass eine entsprechend ausgehobene Verschalung mit einem Zementgemisch angefüllt wird, welches unter anderem als Zuschlag Hochofen-Schlackensand enthält. Der auf diese Weise gebildete wasserabschirmende Kern hat die wünschenswerte Flexibilität, um auch Bodenbewegungen ausgleichen zu können; der Kern selbst wird dann in üblicher Weise mit einer Erdaufschüttung bedeckt, die dann mit dem herkömmlichen Bewuchs versehen wird. Der Hochofen-Schlackensand wird dabei also lediglich im Zusammenwirken mit Zement verwendet und führt zu einer guten Elastizität der hergestellten beton ähnlichen Masse, wie dies beispielsweise auch aus dem "Merkblatt über Hochofenschlacke für Tragschichten, Unterbau und Untergrundverbesserung im Strassenbau" der Forschungsgesellschaft für das Strassenwesen, Ausgabe 1972, bekannt ist. Auf diese Weise hergestellte Deiche zeigen wie herkömmliche Deiche das Problem, dass leicht Deichbeschädigungen durch Aufschlag, also durch die Brandung in die Deichböschung geschlagene Löcher, sowie durch überströmung, beispielsweise infolge Eisstauung, oder durch von Wellen überschlag verursachte Böschungsrutschungen, Rückbrüche und Kampfstürze auftreten können, die häufig zur völligen Zerstörung einer Deichstrecke führen. Auch können tierische Schädlinge, wie Erdratten, Mäuse, Maulwürfe, Kaninchen, Büchse und andere sowie bodenbedingte Vorgänge in Form von Setzungs-, Sackungs- und Schwindungserscheinungen den Bestand des Deiches gefährden. Auch aus "Strassenbau-Technik" Nr. 10, 1961, Seiten 549 ff., ist die Verwendung von Hochofenschlacke im Wasserbau bekannt, jedoch handelt es sich dabei um die Verwendung kristalliner Hochofenschlacke, die gegebenenfalls vor Einsatz zu Brechsand verarbeitet ist, wobei der Brechsand dann als Zuschlagstoff eingesetzt wird. Die DE-OS 17 84 264 betrifft die Verwendung von Steinen aus Schmelzschlacke bzw. Hochofenschlacke im Wasserbau, wobei von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, dass die Kapillaren der aus der Schlacke gebildeten Steine geschlossen sind, so dass also eine Wasseraufnahme nicht stattfindet. Dabei werden zur Deichbefestigung die Steine in möglichst dichter Packung ausgelegt und in den Fugen mit Beton bzw. Bitumen ausgegossen. Auch derartige Deiche neigen zu den beschriebenen Beschädigungen, wobei aber insbesondere-hervorzu- heben ist, dass vollständig mit Steinen belegte Deiche nicht nur aus Gründen des Landschaftsschutzes, sondern auch aus Kostengründen nicht durchgehend, sondern lediglich im Bereich von Ortschaften und dergleichen angelegt werden können, während ansonsten Deiche mit Grünbewuchs vorgeschrieben sind. Es ist bereits versucht worden, das Problem des Schädlingsanfalls bei Deichen durch Einbringen von Kunststoffen, wie PVC oder Polyäthylen, zu be heben, ("Kunststoffe im Wasserbau", Bauingenieur-Praxis, Heft 125, 1971), jedoch haben sich hiermit keine befriedigenden Ergebnisse erzielen lassen. Insbesondere bedeutet das zusätzliche Einbringen von Kunststofffolien etc. einen weiteren Arbeits- und Kostenaufwand, der beim Deichbau in Anbetracht der zu erstellenden Deichstrecken in aller Regel nicht tolerierbar ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung der einganqs genannten Art zu schaffen, welche die Herstellung von zuverlässig gegen Beschädigungen durch Wasser, durch bodenbedingte Vorgang, wie Setzungs-, Sackungs- und Schwindungserscheinungen und insbesondere durch Schädlingsbefall zuverlässig gesicherter Deiche ermöglicht. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Sandkern und dem Kleiboden des Deiches eine ausschliesslich aus Hochofen-Schlackensand bestehende Zwischenschicht angeordnet wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Hochofen-Schlackensand einem Amorphizitätsgrad von mindestens 90 % hat. Weiterhin wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Hochofen-Schlackensand die nachstehende Zusammensetzung hat: 0,4 Gew.-% Granalien; 13,4 Gew.-% Wasser; 0,19 Gew.-% unlöslicher Rückstand; 35,20 Gew.-% SiO2; 0,70 Gew.-% TiO2; 11,40 Gew.-% Al203; 0,53 Gew.-% FeO; 0,3 Gew.-% MnO; 41,87 Gew.-% CaO; 5,1 Gew.-% MgO; 3,13 Gew.-% CaS; 0,31 Gew.-t Na2O; 0,45 Gew.-% K20; 0,02 Gew.-% SO3 und 0,007 Gew.-t P. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung schlägt weiterhin vor, dass der Hochofen-Schlackensand durch Einleiten der aus dem Hochofen mit einer Temperatur von mindestens 13000 C ankommenden flüssigen Schlacke in den Brennpunkt eines kalten, fokussierenden Hochdruck-Wasserstrahles erzeugt wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die flüssige Schlacke beim Einleiten in den fokussierenden Wasserstrahl eine Temperatur von ca. 1350 C hat. Schliesslich wird durch die Erfindung vorgeschlagen, dass der Wasserstrahl durch eine Düsenanordnung mit einem Druck von ca. 8 bar erzeugt wird. Dadurch, dass erfindungsgemäss eine ausschliesslich aus Hochofen-Schlackensand bestehende Zwischenschicht bei Deichen mit natürlichem Bewuchszwischen dem Sandkern und dem Kleiboden vorgesehen wird, wobei der Hochofenschlackensand einen ungewöhnlich hohen Amorphizitätsgrad aufweisen muss, werden die vorstehend beschriebenen Deichbeschädigungen zuverlässig vermieden. Auch Witterungserscheinungen durch Niederschläge, Frost und Trockenheit, welche ansonsten zu Abschwemmungen des Deichbodens, Schäden an der Grasnarbe und zu Schwundrissen im Deichkörper führen können, treten nicht auf. Bewirkt werden all diese positiven Effekte in überraschender Weise dadurch, dass die sich mit der Zeit fortlaufend erhärtende Zwischenschicht aus dem Hochorn-Schlacken- sand, die auch nach abgeschlossener Verfestigung eine gewisse Elastizität behält, bei Aufbringung in ausreichender Dicke dem Wasserdruck auch dann widersteht, wenn die Kleidecke, die auf ihr ruht, fortgespült ist, so dass auch eine Hinterspülung des Deiches durch überschlagende Wellen nicht mehr möglich ist. Über- raschend ist insbesondere, dass es den genannten Deichschädlingen nicht mehr möglich ist, die Hochofen Schlackensandschicht zu durchdringen, wobei dieser überraschende Effekt offenbar darauf beruht, dass der verwendete Hochofen-Schlackensand wegen seines Amorphizitätsgrades, also seiner hochgradig glasigen Struktur, feinste Nadeln ausbildet, die in das Fell und die Grabwerkzeuge der Schädlingen eindringen, so dass diese von ihrer Wühltätigkeit bei Erreichen der Hochofen-Schlackensand-Zwischenschicht von der bewachsenen Oberfläche des Deiches her alsbald ablassen. Das bekannte Phänomen, dass Deiche durch von tierischen Schädlingen gegrabene Bauten geschwächt werden, lässt sich somit zuverlässig vermeiden. Im übrigen lässt sich Hochofen-Schlackensand, wie er erfindungsgemäss verwendet wird, auch als Pflasterbett zur Aufnahme der Pflastersteine im Bereich der Steinböschung von Deichen einsetzen. Auch für die zum Deichbau notwendigen Bauwege lasst sich der Hochofen Schlackensand natürlich in bekannter Weise verwenden, da sich eine hieraus hergestellte Tragschicht bereits vor der Verdichtung mit einer Vibrationsglattradwalze oder dergleichen von schweren Fahrzeugen befahren lässt, ohne dass wesentliche Verformungen auftreten. Für diese an sich bekannten Zwecke kann der Hochofen Schlackensand natürlich auch mit Zement gebunden werden, während ein erfindungswesentliches Merkmal gerade darin besteht, dass für die Zwischenschicht zwischen dem Sandkern und dem Kleiboden ausschliesslich Hochofen-Schlackensand eingesetzt wird. Von Vorteil ist die Verwendung von Hochofen-Schlackensand anstelle von Zement beim Deichbau auch deshalb, weil der Hochofen-Schlackensand aus den bereits dargelegten Gründen ausgesprochen kostengünstig ist. Dies trifft vor allem dann zu, wenn die Transportkosten sehr gering sind, wie dies häufig der Fall ist, weil Hochöfen in der Regel an Wasserstrassen gelegen sind und der Transport des Hochofen-Schlackensandes vom Hochofen zur Deichbaustelle aus diesem Grunde per Schiff vorgenommen werden kann. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäss hergestellten Deich im Ouerschnitt; und Fig. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäss verwendeten Hochofen-Schlackensandes im verti kalen Schnitt. Wie Fig. 1 erkennen lässt, ist oberhalb des Sandkernes 5 eine Hochofen-Schlackensand-Zwischenschicht 2 angeordnet. Auf diese ist ein Kleiboden 3 aufgebracht, während ein Rasensoden 4 die Schichtung des Deiches abschliesst. Seeseitig bildet die Hochofenschlackensand-Zwischenschicht zugleich ein Pflasterbett 8 für Böschungssteine 11. Landseitig bestehen der Belag 7 und/oder der Untergrund 6 der Strasse ggf. ebenfalls auf Hochofen-Schlackensand. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäss verwendeten Hochofen-Schlackensandes weist eine Hochdruck-Düsenanordnung 10 auf, die einen in der Zeichnung in Richtung des Pfeiles 12 nach rechts gerichteten Hochdruck-Wasserstrahl 14 erzeugt, der fokussierend ausgebildet ist. Der Strahldruck der Düsenanordnung 10 beträgt ca. 8 bar. Der Wasserstrahl 14 ist fokussierend ausgebildet und wird auf einen Brennpunktbereich 16 hin gebündelt. In diesen Brennpunktbereich 16 wird aus dem Hochofen mit einer Temperatur von ca. 1350 C ankommende flüssige Schlacke 18 eingeleitet. Durch den auf diese Weise erzielten intensiven Abschreckungseffekt, der durch die mechanische Wirkung des fokussierenden Wasserstrahles 14 noch verstärkt wird, wird ein ausserordentlich feinkörniger Hochofen-Schlackensand erzeugt, der eine extrem hohe Amorphizität von mehr als 90 % aufweist. Ein derartiger Hochofen-Schlackensand ist für die erfindungsgemässe Verwendung besonders günstig, nicht nur wegen der auf diese Weise erzielten grossen reaktiven Oberfläche und der dadurch hervorgerufenen hohen Bindefähigkeit, sondern auch wegen der stark glasigen Struktur, die offenbar zur Ausbildung feiner Nädelchen führt, die durch die möglichen Deichschädlinge gescheut werden. Der Hochofen-Schlackensand fällt dann im übrigen nach unten in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise in Form der mittels eines Forderers oder dergleichen abtransportierbaren Schlackensandschicht 20 aus. Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF REFERENCE NUMERALS) 1 Böschungssteine 1 2 Zwischenschicht p 3 Kleiboden 4 Rasensoden 4 5 Sandkern 5 6 Untergrund 6 7 Belag 7 8 Pf lasterbett 8 9 10 Düsenanordnung 10 11 11 12 Pfeil 12 13 13 14 Wasserstrahl 14 15 16 Brennpunktbereich 16 1? 17 18 Schlacke 18 19 19 20 Hochofen-Schlackensand 20 21 21 22 23 24 24 25 25 26 27 27 28 28 29 29 30 30

Claims: Ansprüche 1. Verwendung von Hochofen-Schlackensand beim Bau von Deichen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sandkern (5) und dem Kleiboden (3) des Deiches eine ausschliesslich aus Hochofen-Schlackensand bestehende Zwischenschicht (2) angeordnet wird. 2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochofen-Schlackensand einen Amorphizitäts- grad von mindestens 90 % hat. 3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochofen-Schlackensand die nachstehende Zusammensetzung hat: 0,4 Gew.-% Granalien; 13,4 Gew.-% Wasser; 0,19 Gew.-% unlöslicher Rückstand; 35,20 Gew.-% SiO2; 0,70 Gew.-% TiO2; 11,40 Gew.-% Al203; 0,53 Gew.-% FeO; 0,3 Gew.-% MnO; 41,87 Gew.-% CaO; 5,1 Gew.-% MgO; 3,13 Gew.-% CaS; 0,31 Gew.-% Na2O; 0,45 Gew.-% K20; 0,02 Gew.-% SO3 und 0,007 Gew.-% P. 4. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochofen-Schlackensand durch Einleiten der aus dem Hochofen mit einer Temperatur von mindestens 13000 C ankommenden flüssigen Schlacke in den Brennpunkt eines kalten, fokussierenden Hochdruck-Wasserstrahles erzeugt wird. 5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Schlacke beim Einleiten in den fokussierenden Wasserstrahl eine Temperatur von ca. 1350 C hat. 6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstrahl durch eine Düsenanordnung mit einem Druck von ca. 8 bar erzeugt wird.

Inventors: MARTENS, GUNTHER, Martens, Günther
Applicants: GUNTHER MARTENS KG
Application year: 1982
Main classification: E02B3
IPC codes: E02B3