專利名稱：使土地表面穩(wěn)定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使土地，例如用作建設(shè)交通道路，特別是公路，機(jī)場(chǎng)跑道，鐵路，人行道，便道，交通壕的土地表面，或用作建造儲(chǔ)藏區(qū)，能夠負(fù)擔(dān)活動(dòng)或固定載荷的剛性礦物面的土地表面穩(wěn)定的方法。
目前有許多利用大量的各種材料建設(shè)公路和機(jī)場(chǎng)的不同技術(shù)。一般是通過(guò)添加礦物質(zhì)，例如具有特定粒度碎巖石來(lái)建設(shè)機(jī)場(chǎng)或公路，根據(jù)不同的情況，可將各種粘合劑與這些材料一起使用。這些粘合劑或者具有水硬性質(zhì)，例如水泥或石灰，或者具有有機(jī)化石性質(zhì)，例如瀝青。用這種方法得到的一種或幾種灰泥涂層通常是完成公路和機(jī)場(chǎng)所必需的。
這些傳統(tǒng)的材料總是需要諸如卵石和/或沙子形式的巖石附加材料鋪在預(yù)先壓實(shí)和平整過(guò)的土地上。
為了打好地基，應(yīng)將這些材料壓緊并振搗以形成足以承受以后將在道路上行駛的車輛載重的高強(qiáng)度層。
這種地基上通常要鋪設(shè)覆蓋層，覆蓋層通常由水泥灰漿層，或?yàn)r青灰漿層構(gòu)成或由這兩種類型的灰漿層組合構(gòu)成。
根據(jù)目前采用的技術(shù)，這些道路被稱為輕型交通道路或重型交通道路，并且分別供輕型或重型車輛使用。
由于這些道路的組成不同，它們可以是剛性的，也可以是韌性的，但所有這些傳統(tǒng)的方法都存在某些缺點(diǎn)。
第一，這些方法需要大量具有特定粒度的巖石材料。這些材料有時(shí)不得不從很遠(yuǎn)的采石場(chǎng)采集并運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)，從而增加了建設(shè)成本。
第二，這些方法需要組織大量的運(yùn)輸車輛和靠近施工場(chǎng)地用于儲(chǔ)存巖石材料的儲(chǔ)藏區(qū)。
第三，在這些材料能得到使用之前，承包人必須鏟除一層現(xiàn)有的植物性土壤，將其送到一個(gè)特殊的儲(chǔ)藏區(qū)。此外，上述技術(shù)不具有所需的不可滲透特性。公路和飛機(jī)跑道常常因雨水和結(jié)冰溫度的影響而受到損壞。
為此，承包人經(jīng)常被迫預(yù)測(cè)排水用的大面積排水管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在嚴(yán)冬的國(guó)家，當(dāng)局不得不關(guān)閉或減少重型車輛通行道路。
本發(fā)明旨在克服上述各種缺點(diǎn)并提供一種建設(shè)各種類型運(yùn)輸?shù)缆坊蚱渌€(wěn)定表面的簡(jiǎn)單而快速的方法，不必使用傳統(tǒng)的材料。此外，本發(fā)明消除了由于水的滲透所帶來(lái)的損害。
按照本發(fā)明的方法達(dá)到這一目的，該方法的特征在于用至少一種由水玻璃(硅酸鈉或硅酸鉀)制成的液體粘合劑浸漬存在于地基中的礦物質(zhì)，使之與一種摻合劑，和至少一種酸性反應(yīng)劑混合。
按照本發(fā)明，液體粘合劑包含額外的水。
按照一種優(yōu)選的組成，使用至少一種液體反應(yīng)劑以便形成硅膠。
按照第一適宜的組成，使用至少一種礦物摻合劑如粘土。
按照第二適宜的組成，使用至少一種包括有機(jī)劑如酪蛋白的摻合劑。
按照第三適宜的組成，使用至少一種植物摻合劑如植物油。
按照第四適宜的組成，使用至少一種合成摻合劑如羧甲基纖維素，鈉鹽，乙二醇，甘油，丙烯酸樹(shù)脂或乙烯基樹(shù)脂，瀝青乳化液。
按照一種特別適宜的組成，將精細(xì)粉碎的礦物填料與消除靜電荷的成分一起加到配方中以利于液體粘合劑滲透到土壤中。
酸性反應(yīng)成分可選自下列成分氯化物如氯化鈉，氯化鉀或氯化鈣;硫酸鹽如硫酸鋁;碳酸鹽如碳酸氫鈉;鋁酸鈉，氟代硅酸鈉，無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，酯如雙酯甲基或乙基酯。以上成分以水的稀釋液或懸浮液形式應(yīng)用。
所述粘合劑在施工場(chǎng)地的浸漬或混合最好在5°-35℃之間進(jìn)行。
與其它成分混合的液體成分的百分比最好固定在30%到150%之間(相對(duì)于水玻璃的重量)。
如果施工地點(diǎn)的天然土壤物質(zhì)含有氯化鈉(鹽土)，則應(yīng)將額外百分比的反應(yīng)性酸式鹽加入到現(xiàn)存的土壤中以提供必需量的反應(yīng)劑。在這種情況下，應(yīng)使用沒(méi)有反應(yīng)成分的粘合劑混合物。只有混合步驟就夠了。
如果工地上的天然泥土中含有潮濕性土壤(植物性泥土)，則在處理前加入硅質(zhì)材料將增強(qiáng)土壤的抗壓強(qiáng)度。
按照一種優(yōu)選的方法，通過(guò)噴霧，浸漬，和/或混合步驟處理天然土礦物質(zhì)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例將表明適應(yīng)天然土壤質(zhì)量和氣候條件變化的進(jìn)一步可能性。
通過(guò)在壓力下注射來(lái)增強(qiáng)土壤抗壓強(qiáng)度的硅膠技術(shù)是眾所周知的。
然而，由于某些問(wèn)題硅膠技術(shù)尚未被用于公路，軌道和表面的建設(shè)-由于不正確硅膠配方的溶解性，處理過(guò)的表面迅速損壞。
-由于未加摻合劑錯(cuò)誤制成的硅膠而造成表面的破裂。
本發(fā)明除使用正確量的反應(yīng)劑之外還使用摻合劑，因而排除了上述問(wèn)題。
當(dāng)采用本發(fā)明時(shí)，必須考慮不同的情況，即-施用粘合劑時(shí)的土壤溫度和大氣溫度-待處理土壤的質(zhì)量和性質(zhì)-待處理土壤的化學(xué)成分-不同成分的粒度-施工地點(diǎn)的濕度狀況。
在正常條件下，可在5℃-25℃下毫無(wú)困難地或不必特別小心地應(yīng)用本發(fā)明。
在25℃以上，每增加10℃凝結(jié)時(shí)間將減少一半。
例如，溫度為25℃時(shí)，凝結(jié)時(shí)間一般應(yīng)為60分鐘。
當(dāng)外界溫度超過(guò)35℃時(shí)，特別是溫度超過(guò)40℃時(shí)，可能遇到一些困難。在這樣的情況下，必須考慮到這些土壤溫度在15cm深度以下將迅速降低。同時(shí)應(yīng)該考慮到在土壤表面預(yù)先噴水會(huì)使溫度降至20℃或25℃以下。為方便起見(jiàn)，在炎熱的沙漠地帶，應(yīng)在土壤溫度較低的清晨之前處理土壤。一般說(shuō)來(lái)，在本發(fā)明的混合物中水的存在將根據(jù)由于蒸發(fā)造成的冷卻現(xiàn)象承擔(dān)土壤溫度的調(diào)節(jié)。這意味著在最差的工作條件下，凝結(jié)時(shí)間將不少于30或40分鐘，在處理后有時(shí)間壓實(shí)和振搗土壤。
關(guān)于待處理土壤的數(shù)量和性質(zhì)，應(yīng)特別注意存在于土壤的顆粒成分之間的空氣的百分率。例如，砂質(zhì)土壤可能存在36%的空氣。按照土壤的性質(zhì)粘土，石灰，硅石，潮濕土壤，砂地，承包人要依據(jù)其需要獲得的抗壓強(qiáng)度確定是否需要加入礦物成分如砂，石子，碎巖石等。
此外，必須控制土壤的化學(xué)組成，特別是PH值。在PH7時(shí)，凝結(jié)時(shí)間可改變且變短。
施工地點(diǎn)的濕度狀況是很重要的。承包人必須調(diào)節(jié)存在于天然土壤中的水量至粘合混合物所需的量，并根據(jù)待處理土壤中的含水量減少配方中的水量。一般粘合劑配方中的水量不超過(guò)水玻璃重量的120%。
最后，本發(fā)明的目的在于提供一種以任何天然土壤建設(shè)任何表面，地層，人行道，公路，飛機(jī)跑道，鐵路的方法，對(duì)于鹽土來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明條件下該方法需要一種特殊的應(yīng)用方式，即，土壤與反應(yīng)劑預(yù)先混合，這種預(yù)混可進(jìn)行到土壤重量百分比達(dá)5%為止。
當(dāng)施工地點(diǎn)的天然土壤是粘土或濕土?xí)r，額外量的顆粒狀硅石或石灰將是獲得所需抗壓強(qiáng)度所必需的。在這種情況下，不加粘合劑的土壤預(yù)混將是必要的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一是粘合劑的成分可以長(zhǎng)期貯存而沒(méi)有通常對(duì)水泥和石灰損壞的濕度問(wèn)題。使這些成分不受冷凍和光的影響。
應(yīng)恰在應(yīng)用前將反應(yīng)劑加到配方中，以給承包人足夠的工作時(shí)間。
優(yōu)選的方法是通過(guò)一臺(tái)固定于混合機(jī)頂部的定量泵混合反應(yīng)劑。
通過(guò)下列非限制性實(shí)施例可更好地闡明本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
實(shí)施例Ⅰ對(duì)砂質(zhì)土壤的處理-硅酸鈉(r.p.3/3-4)100kg-丙烯酸樹(shù)脂(例如，AcronalS.4002-5kgBASF或ARMHRhonePoulenc)-單乙二醇2kg-TeepolR(Shell) 0.5kg-反應(yīng)劑(雙酯甲基RhonePoulenc)20kg
-水80kg實(shí)施例Ⅱ?qū)τ谡惩粱虺睗裢寥?硅酸鈉r.p.3/3-4100kg(7H34或5И40RhonePoulenc)-丙烯酸樹(shù)脂(ARMHRhonePoulenc)15kg-TeepolR(Shell) 0.2kg-反應(yīng)劑(雙酯甲基)25kg-水5kg實(shí)施例Ⅲ砂地表面的最后處理配方-硅酸鈉100kg-丙烯酸樹(shù)脂(ARMHRhonePoulenc)50kg-反應(yīng)劑(雙酯甲基)25kg-硅氧烷(SiliconateR51T/RP) 20kg-水50kg當(dāng)土壤中存在極限濃度的固有水時(shí)，例如水半淹沒(méi)的砂地，應(yīng)減去已存在于土壤中的水量來(lái)計(jì)算加入到粘合劑混合物中的水量。這樣可保持在上述水的限度之內(nèi)?？赡苡性谂浞街胁患尤胨那闆r，水玻璃中的固有水將提供水玻璃與反應(yīng)劑之間的反應(yīng)基質(zhì)。
作為一個(gè)總的定義，混合物中水量的計(jì)算基礎(chǔ)應(yīng)定義如下-在早期土壤如砂地上，水的百分比(相對(duì)于水玻璃重量)可在30%到120%之間變化。
-在非早期或晚期的土壤上，水的百分比將從0變到50%。
-作為最終層，混合物中水的百分比將隨使用方法的不同從0%變化到120%。
-在已處理過(guò)的早期土壤例如砂地上噴霧，混合物中必需水的百分比至少應(yīng)在80%-120%范圍內(nèi)。
在非早期土壤上最后處理將需要低百分比的水，常用量為20%～30%。在這種情況下，僅與土壤混合便能得到固定的結(jié)果。
一般說(shuō)來(lái)，確定施工地點(diǎn)水的比例是依據(jù)濕度狀況，應(yīng)用120%最大值規(guī)則，包括土壤中的固有水，和依據(jù)欲進(jìn)行處理方法的性質(zhì)噴霧，鋪設(shè)或混合。
當(dāng)該混合物與土壤混合時(shí)，水的常規(guī)百分比不超過(guò)50%(包括土壤中的固有水在內(nèi))。
對(duì)于最終層來(lái)說(shuō)，土壤的濕度不是必須要考慮的，因?yàn)榛旌衔镏械乃靠蓻Q定其粘度，并且摻合劑的量應(yīng)較高，以使最終表面具有更好的耐磨性。
作為一個(gè)例子，在已處理過(guò)的砂質(zhì)土壤上噴霧的由其中水相當(dāng)于120%(相對(duì)于水玻璃重量)的混合物層將得到顯著硬化的上層，它能抵抗汽車輪胎作用力。
在已用水飽和的砂質(zhì)土壤上，即含大約35%的水的砂質(zhì)土壤上噴霧含有80%水的混合物將產(chǎn)生同樣的硬化效果和表面上沙粒的固定。
作為一般的結(jié)果，利用摻合劑，例如合成樹(shù)脂或上述其它成分可降低硅膠的硬度和增強(qiáng)本發(fā)明凝膠的柔度，及其抗裂力。摻合劑的比例不得超過(guò)50%，但可減小到1%。應(yīng)依據(jù)處理過(guò)的土壤的質(zhì)量，所需的結(jié)果和建設(shè)成本確定摻合劑的正確量。
處理的深度應(yīng)取決于天然土壤的質(zhì)量和所需的最終抵抗力。對(duì)飛機(jī)跑道的處理將需要比對(duì)簡(jiǎn)單的自行車道路的處理深。
作為一個(gè)例子，在沙漠地區(qū)的砂地上，處理深度為0.50米加上最終覆蓋層的飛機(jī)跑道可支承50公噸重的飛機(jī)著陸和起飛。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用一種液體粘合劑，或者用水或者用任何其它液體基質(zhì)如醇或有機(jī)溶劑稀釋，比使用其它干粘合劑如水泥或石灰更方便。
與只用瀝青乳化液的處理方法相比，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)之一是對(duì)頻繁的熱約束沒(méi)有流動(dòng)現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是處理后土壤的防水性能，從而消除了毛細(xì)現(xiàn)象和避免了細(xì)小礦物顆粒上升。這一結(jié)果消除了由地下水造成的水的汁液影響和排除了由細(xì)土粒顆粒和嚴(yán)寒的影響所造成的損害。
為了獲得較好的巰水特性，可將一定百分比的硅氧烷加入到混合物中，例如“Siliconate 5I.TR(Rhone-Poul-enc產(chǎn)品)。這種成分在混合物中的比例將依據(jù)所要的結(jié)果在2%～20%之間變化。在20%以上，硅膠的抗壓強(qiáng)度降低并且成本也將成為抑制因素。
陰離子瀝青乳化液也可在混合物中用作摻合劑。它將給所處理的表面提供傳統(tǒng)的外觀，但也必須將它看作一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即最終將具有一個(gè)更好的“生態(tài)外觀”。
所用的瀝青乳化液是陰離子類型的。與硅膠一起使用，使它們對(duì)太陽(yáng)的熱效應(yīng)具有抗性。
這些陰離子瀝青乳化液在混合物中的比例可達(dá)90%，根據(jù)水玻璃的重量，其最小值為15%。
這些乳化液通常與水玻璃一起用于上層和覆蓋層。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例;它可接受各種修改。特別是，可按照工地上的需要改變各成分的比例。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)土壤表面強(qiáng)度和不可滲透性的方法，例如用作建設(shè)交通路線，特別是公路，飛機(jī)跑道，鐵路，路堤，交通壕或建設(shè)儲(chǔ)藏區(qū)的表面或任何用來(lái)承受活動(dòng)的或固定的載荷的表面，本發(fā)明的方法的特征在于將現(xiàn)場(chǎng)的天然土與至少一種摻合劑，如至少一種液體反應(yīng)劑混合。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于液體反應(yīng)劑包括水。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向基于硅酸鈉或硅酸鉀的粘合劑中，加入至少一種液態(tài)酸性反應(yīng)劑以形成硅膠。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將至少一種摻合劑加入到混合物中。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將有機(jī)來(lái)源的摻合劑如酪蛋白加入到混合物中。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于加入合成來(lái)源的摻合劑如羧甲基纖維素，鈉鹽，乙二醇，甘油，丙烯酸樹(shù)脂和/或乙烯樹(shù)脂，瀝青乳化液。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于加入到混合物中的摻合劑是植物來(lái)源的，如植物油。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于加入到混合物中的摻合劑是礦物細(xì)粉如粉狀粘土。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將一種靜電荷“抑制劑”加入到混合物中。
10.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于形成硅膠的反應(yīng)劑來(lái)自下列物質(zhì)之一氯化物如氯化鈉，氯化鉀和/或氯化鈣，硫酸鹽如硫酸鋁，碳酸鹽如碳酸氫鈉，鋁酸鹽如鋁酸鈉，含氟成分如六氟代硅酸鈉和/或六氟代硅酸鉀，無(wú)機(jī)酸和/或有機(jī)酸，酯如雙酯甲基酯和/或雙酯乙基酯，以懸浮液和/或稀釋液形式應(yīng)用。
11.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在5～35℃的環(huán)境溫度下用本發(fā)明的混合物浸漬天然土壤。
12.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于與粘合劑混合的載液為水玻璃重量的5～150%。
13.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在鹽土上加入額外百分比的酸性反應(yīng)劑并在與本發(fā)明的粘合劑混合之前預(yù)先混入鹽土中。
14.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在潮濕的天然土壤上，加入額外百分比的硅石和/或鈣砂并在用本發(fā)明的粘合劑處理土壤之前混入潮濕的土壤中。
15.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于天然土礦物質(zhì)經(jīng)噴霧，浸漬，和/或混合步驟處理。
全文摘要
一種增強(qiáng)天然土壤如用作建設(shè)交通路線，即公 路，飛機(jī)跑道，鐵路，路堤，交通壕，或建設(shè)用來(lái)承受活 動(dòng)或固定載荷的儲(chǔ)藏區(qū)的表面的強(qiáng)度和不可滲透性 的方法，其特征在于將至少一種成分如水玻璃鈉和/ 或水玻璃鉀與一種摻合劑和一種酸性反應(yīng)劑混合。
文檔編號(hào)E02D3/12GK1044317SQ90100239
公開(kāi)日1990年8月1日 申請(qǐng)日期1990年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月16日
發(fā)明者沃吉利·勞倫特 申請(qǐng)人:技術(shù)和商務(wù)開(kāi)發(fā)研究有限公司