TY - THES

T1 - Prüfung der Eignung von Gießpfannenschlacken für den Einsatz als Substitut für Hüttensand in Zementen

AU - Bjelic, Milutin

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Ziel dieser Arbeit ist die Prüfung von Gießpfannenschlacken aus der Herstellung unterschiedlicher Stahlprodukte auf ihre Eignung als Zusatzstoff in Betonprodukten hinsichtlich Festigkeits- und Raumbeständigkeitsverhalten. Als Referenz zur Beurteilung der Eignung wurden Werte aus EN 197-1 und ÖNORM B 3309-1 herangezogen. Des Weiteren wurde Hüttensand in gleicher Weise aufbereitet und als Referenz neben den aus der Norm geforderten Werten verwendet. Zur Charakterisierung der Proben wurden chemische Analysen und eine Phasenanalyse mittels Röntgendiffraktometrie (RDA) durchgeführt. Der Anteil an wasserlöslichem Chrom [VI] der Schlacken wurde mittels Eluatanalyse bestimmt. Weiters wurden die Stoffdichten mittels Heliumpyknometer ermittelt. Die Schlackenproben wurden außerdem auf ihr Zerkleinerungsverhalten hin untersucht. Hierfür wurden die Gießpfannenschlacken mit einem Laborbrecher gebrochen, die Pfannenschlacken und Hüttensand in einer Stabmühle gemahlen und anschließend in einer Kugelmühle auf die gewünschten Mahlfeinheiten zerkleinert. Bei diesen Zerkleinerungsschritten wurde beim Brecher und bei der Kugelmühle der Energieeintrag gemessen, bei der Stabmühle aus bekanntem Verfahren errechnet. Bei der Zerkleinerung in der Kugelmühle wurde neben dem Energieeintrag auch die Größe der massespezifischen Oberfläche mit der Oberflächenmessung nach Blaine in unterschiedlichen Schritten gemessen. Neben der Zerkleinerung wurde vor den jeweiligen Zerkleinerungsschritten auch eine Magnetscheidung mit einem Analysemagneten durchgeführt, um den Anteil an vorliegendem Stahl zu bestimmen. Für weitere Untersuchungen wurden Teilproben der Schlacken mit einer Mahlfeinheit von 2000, 4000 und 6000 Blaine hergestellt. Die Schlacken wurden in den Gehalten 12,5%, 25% und bei einer Pfannenschlacke mit 50% einem Einheitszement zugesetzt, um Normmörtelprismen für die Festigkeitsprüfung herzustellen. Diese wurden auf die Anfangsfestigkeit nach 7 Tagen und Normfestigkeit nach 28 Tagen hin geprüft. Begleitend dazu wurde eine Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls durch Messung der Schalllaufzeit durchgeführt. Die zeitliche Entwicklung der Parameter wurden für den Vergleich der Verhaltensweisen der Schlacken verwendet. Für die Prüfung der Raumbeständigkeit gemäß Autoklavprüfung nach ÖNORM B 3309-1 wurden ebenfalls Normmörtelprismen hergestellt, welchen 25% Schlacke für alle Mahlfeinheiten zugesetzt wurde. Anschließend wurde die Prüfung für alle Schlacken der Mahlfeinheit 4000 und 6000 Blaine mit 50% zugesetzter Schlacke durchgeführt. Die Untersuchungen ergaben, dass eine Aufbereitung von Pfannenschlacken zu einem Zumahlstoff in Kombination mit einem Zement der Festigkeitsklasse 42,5 zu Bindemitteln führt, welche aufgrund ihrer entwickelten Festigkeiten auch in hohen zugesetzten Schlackegehalten Werte innerhalb der Festigkeitsklasse 32,5 aufweisen. Im Vergleich zu Hochofenschlacke wurden nach 7 Tagen Festigkeiten gemessen, welche ähnlich oder um etwa 6% niedriger waren. Nach 28 Tagen wurden Festigkeiten gemessen, welche bei höchster Schlackenzugabe um bis zu 17% niedriger waren. Das Raumbeständigkeitsverhalten konnte in vergleichender Weise zu Hochofenschlacke beurteilt werden und zeigte bei 50% Schlackegehalt um bis zu 33% größere Längenänderung als Hochofenschlacke, jedoch innerhalb des Grenzwertes für eine positive Beurteilung.

AB - Ziel dieser Arbeit ist die Prüfung von Gießpfannenschlacken aus der Herstellung unterschiedlicher Stahlprodukte auf ihre Eignung als Zusatzstoff in Betonprodukten hinsichtlich Festigkeits- und Raumbeständigkeitsverhalten. Als Referenz zur Beurteilung der Eignung wurden Werte aus EN 197-1 und ÖNORM B 3309-1 herangezogen. Des Weiteren wurde Hüttensand in gleicher Weise aufbereitet und als Referenz neben den aus der Norm geforderten Werten verwendet. Zur Charakterisierung der Proben wurden chemische Analysen und eine Phasenanalyse mittels Röntgendiffraktometrie (RDA) durchgeführt. Der Anteil an wasserlöslichem Chrom [VI] der Schlacken wurde mittels Eluatanalyse bestimmt. Weiters wurden die Stoffdichten mittels Heliumpyknometer ermittelt. Die Schlackenproben wurden außerdem auf ihr Zerkleinerungsverhalten hin untersucht. Hierfür wurden die Gießpfannenschlacken mit einem Laborbrecher gebrochen, die Pfannenschlacken und Hüttensand in einer Stabmühle gemahlen und anschließend in einer Kugelmühle auf die gewünschten Mahlfeinheiten zerkleinert. Bei diesen Zerkleinerungsschritten wurde beim Brecher und bei der Kugelmühle der Energieeintrag gemessen, bei der Stabmühle aus bekanntem Verfahren errechnet. Bei der Zerkleinerung in der Kugelmühle wurde neben dem Energieeintrag auch die Größe der massespezifischen Oberfläche mit der Oberflächenmessung nach Blaine in unterschiedlichen Schritten gemessen. Neben der Zerkleinerung wurde vor den jeweiligen Zerkleinerungsschritten auch eine Magnetscheidung mit einem Analysemagneten durchgeführt, um den Anteil an vorliegendem Stahl zu bestimmen. Für weitere Untersuchungen wurden Teilproben der Schlacken mit einer Mahlfeinheit von 2000, 4000 und 6000 Blaine hergestellt. Die Schlacken wurden in den Gehalten 12,5%, 25% und bei einer Pfannenschlacke mit 50% einem Einheitszement zugesetzt, um Normmörtelprismen für die Festigkeitsprüfung herzustellen. Diese wurden auf die Anfangsfestigkeit nach 7 Tagen und Normfestigkeit nach 28 Tagen hin geprüft. Begleitend dazu wurde eine Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls durch Messung der Schalllaufzeit durchgeführt. Die zeitliche Entwicklung der Parameter wurden für den Vergleich der Verhaltensweisen der Schlacken verwendet. Für die Prüfung der Raumbeständigkeit gemäß Autoklavprüfung nach ÖNORM B 3309-1 wurden ebenfalls Normmörtelprismen hergestellt, welchen 25% Schlacke für alle Mahlfeinheiten zugesetzt wurde. Anschließend wurde die Prüfung für alle Schlacken der Mahlfeinheit 4000 und 6000 Blaine mit 50% zugesetzter Schlacke durchgeführt. Die Untersuchungen ergaben, dass eine Aufbereitung von Pfannenschlacken zu einem Zumahlstoff in Kombination mit einem Zement der Festigkeitsklasse 42,5 zu Bindemitteln führt, welche aufgrund ihrer entwickelten Festigkeiten auch in hohen zugesetzten Schlackegehalten Werte innerhalb der Festigkeitsklasse 32,5 aufweisen. Im Vergleich zu Hochofenschlacke wurden nach 7 Tagen Festigkeiten gemessen, welche ähnlich oder um etwa 6% niedriger waren. Nach 28 Tagen wurden Festigkeiten gemessen, welche bei höchster Schlackenzugabe um bis zu 17% niedriger waren. Das Raumbeständigkeitsverhalten konnte in vergleichender Weise zu Hochofenschlacke beurteilt werden und zeigte bei 50% Schlackegehalt um bis zu 33% größere Längenänderung als Hochofenschlacke, jedoch innerhalb des Grenzwertes für eine positive Beurteilung.

KW - Gießpfanneschlacke

KW - Pfannenschlacke

KW - Schlacke

KW - Hüttensand

KW - ladle furnace slag

KW - LFS

KW - slag

KW - granulated blast furnace slag

M3 - Masterarbeit

ER -