专利名称：用于运动或其他活动的改良地面的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于运动和其他活动的地面，具体地说，是涉及适用于马术，球类运动如足球和高尔夫球以及其他休闲活动的地面。发明背景用于大多数骑马运动，尤其马匹跳跃的天然表面是草地。这对于那些使用率较低，因而草地能在比赛间隙恢复的大面积区域如跑道，是合适的。但当草地使用得很频繁，比如在训练场，则草地，尤其在秋冬季节，会受损坏，露出一块块泥地。在干燥条件下，这些泥地既易起尘，又变得很坚硬，可能导致摔伤腿等不幸事件。
作为草地的替代物，已使用过大量人造地面。第一种已知用过的地面层是天然木质纤维的，它在崭新时不失为一种优良的地面层。然而它是一种天然材料，因此会随时间而变质。因此不得不替换，而且由于价格昂贵，所以替换成本很高。第二种已知的地面层是采用剁碎的PVC(通常是用过的电缆绝缘材料)作为材料。制得的地面很优良，但是如果铺得太深则制得的地面显得较为松软，而且材料成本也很高。第三种已知的地面层是采用来自发电厂的灰渣。该种灰渣的地面在新铺时，在雨水天气中泄水方便，但是在干燥条件下，该种地面容易起尘，并且会因压实而变硬，尤其是长期使用之后。另一种地面层是采用氧化硅砂，用它制成的地面在潮湿天气是一种不错的地面，但遇干燥天气，在砂质地面上进行跳跃和落地是极不适宜的，尤其对于马术训练而言。氧化硅砂的主要问题在于，砂粒之间的粘结作用不够，因此用它铺设的地面对于骑马而言过于松散，会因马蹄产生深的陷坑。
用于大多数球类运动的天然地面也是草地。一般的使用对草皮和土壤结构造成的破坏会是很重的，而且损坏的程度可能超过恢复的速度。损坏在某些区域尤为明显，如足球场的射门区和中场圆圈区、高尔夫发球区，在这些地方，草皮会完全损坏，土壤压得很结实。遇下雨天气，这种受损的草地上会泥泞不堪；而遇干燥天气，则坚硬而崎岖不平。
曾使用过许多种人造地面来代替草地。第一种已知用过的地面层通常称为硬质多孔地面层，它采用不同比例的砂砾/砂/粘土掺水作为材料混合物，通常铺在一层较粗材料的滤水层上面。但这种地面对运动提供的缓冲不够，而且摩擦太大。这种地面层材料也会损坏，失去透水性。遇干燥天气，起灰也是一个问题。
第二种已知的地面层是用一种用来模拟真草皮的合成材料。它可以铺在土壤或用砂或其他材料构成的滤水层上面。这种人造草皮材料还可以拌以填缝砂使用。但这种地面层铺设成本昂贵，而且对于摔倒的运动员弹性不够，其维修不便而且费用昂贵。
第三种已知的地面层是用一层松散结合在一起的纤维，它是在砂层内使用的。此砂层则又铺在其他材料的滤水层上面。这种地面的维修不便而且费用高运动性能也较差。
第四种已知的地面一层是层用沥青或类似材料粘合的砂或颗粒材料。这种地面弹性不足，摩擦太大，而且维修费用高也不方便。
综上所述，在运动场地表面受磨损严重的场合下，倾向于不用草地，而转用各种人造地面。但是由于多种原因，包括美学和实用方面的原因，最好仍使用草皮地面，如果其耐磨性能能加以改进的话。
在英国专利No.2184765B中，描述了一种用于马术远动的全天候地面，并提出了权利要求。这种地面在实际应用中很成功。其地面层材料是用一层砂和细长合成纤维混合的材料，纤维是单根随机地分散于砂中，纤维长度为25～75mm，而且是伸直不卷曲的。但是，这种地面层毕竞仍然是一种全人造的地面层。发明概述现在，我们研制了一种改良的全天候草皮地面，其中，根的区域用合成纤维固定，同时还维持着滤水性和透气性良好的结构，还研制了一种供运动和其他活动用地面的底基层。
根据本发明的一方面，提供了一种改良的草皮地面，其中草是生长在含有砂、生长支持有机介质和细长合成纤维的材料层中，各纤维是单根随机地分散在材料层中的，纤维长度为5～75mm。
另一方面，本发明不提供了一种形成改良的草皮地面的方法，它包括将草种撒播于，或将草皮铺设于，由砂、生长支持有机介质和细长合成纤维构成的材料层上面，各纤维是单根随机地分散于此材料层中，纤维长度为5～75mm。
再一方面，本发明提供了一种供草皮生长的材料，它含有沙、生长支持有机介质和细长合成纤维，各纤维是单根随机地分散于此生长材料中，纤维长度为5～75mm。
又一方面，本发明提供了一种用于运动和/或其他活动地面用的底基层，它是一层含有植物性物质的颗粒状或纤维状有机材料、细长合成纤维的混合材料层，各纤维是单根随机地分散于此材料层中，纤维长度为5～75mm。发明详述本发明材料的组份是砂、一种有机介质(可以是生长支持有机介质或是颗粒状或纤维状的含植物性物质的有机材料)、细长合成纤维。
适用于本发明的砂可以是氧化硅砂，或者是用水活化粘土粘合的砂。用有机液体活化的粘土粘合的砂，虽然有时用于骑马的地面，但通常并不适用于本发明。
氧化硅砂是一种较纯净，不含粘土，而且用湿式分级法已良好分级的砂。水活化粘土粘合的砂，则是其中的砂子颗粒覆盖着水活化粘土，这层水活化物质使砂具有一定程度的粘附强度，粘附强度的大小取决于粘土和水的相对含量。
砂粒的平均直径以100～1000微米为佳。
生产支持有机介质可以是任何合适的能被草根贯穿其间的颗粒状或纤维状材料，但最好是土壤、泥炭，或其混合物。
若使用土壤，最好选用来自被批准来源的高质量的表土(经筛分过和/或消毒过)。表土提供了草所需营养的基本来源，而且具有保湿性能。
所用的泥炭最好也应来自被批准的来源，它提供起保湿作用的有机成份，而且在根部区域提供促进根生长的细菌活性物质的来源。
生长支持介质中最好补充土壤改良剂，例如一种海草基的土壤改良剂(如Alginure土壤改良剂)，它含有对土壤有聚集作用并对微生物活性有加强作用，并且提供微量元素的有机胶体。
当有机介质是颗粒状或纤维状的含植物性物质的有机材料时，它还可以是，(但不一定必须是)支持生长的。纤维状或颗粒状有机材料可以是，例如，土壤腐殖质，泥炭或其它类似的由植物性物质部分分解而得的材料。
细长合成纤维最好是能耐环境条件的合成聚合物材料纤维。聚烯烃纤维，例如聚乙烯、聚丙烯，聚丁烯或它们的共聚物都是适用的，还有聚酰胺如尼龙、卤代聚合物如PVC等类似材料。
纤维的长度为5～75mm，较好为10-75mm，最佳为20～40mm。纤维的平均直径较佳为50～150但尼尔，例如约65但尼尔。
纤维最好是用通常被称为短纤维的聚丙烯纤维。
生长材料层(供草根生长的层)或底基层的较佳厚度为25～150mm，以50～150mm为最佳。
至少在播种或种植之前，并在其后每隔一段时间，向生长材料层中加入一种肥料是非常好的。含有平衡的氮、磷、钾(N、P、K)的无机肥料可以加入到根部区域。例如，典型的播种前用的肥料(5，7.5，5)可以在混合阶段加入到生长材料中，或者就地喷撒或喷淋在生长材料层的表面。肥料的选择应考虑到提供草皮正常生长所需主要营养的平衡供应。
生长材料层各组份的比例，在某种程度上取决于所述组分的本性。使用氧化硅砂时，其用量占总组合物的50～95体积％较佳，60～85体积％最佳。使用有水活化粘土粘结的砂时，其较佳用量为总组合物的50～95体积％。
至于生长支持有机介质，当使用表土时，其用量占全部生长材料组合物的5～50体积％较佳，5～20体积％最佳；而使用泥炭时，占组合物的5～25体积较佳，占5～15体积％最佳。
至于底基层，其颗粒状或纤维状有机材料组分，当使用表土时，其用量占总材料组合物的5～50体积％较佳，5～20体积％最佳；当使用泥炭时，占组合物的5～25体积％较佳，占5～15体积％最佳。
使用海草基土壤改良剂时，其用量较佳为50～100g/m2，更佳为约75g/m2。
肥料的施用量为10～50kg/20吨总组合物重量较佳，例如约25kg/20吨总组合物重量；就地施用时，施用量为50～100g/m2，75g/m2更佳。
合成纤维在全部材料组合物中的百分数，较佳为0.1～0.9重量％，最好是0.25-0.5重量％，例如约0.4重量％。通常，使用氧化硅砂时，纤维百分比取上限，而使用水活化粘土粘合的砂时，取下限。
纤维可以着色使其与生长材料的颜色一致，这样使用时就基本上看不出。
生长材料的组分可以按任何次序或同时混合，得到大体上均匀的混合物。将纤维均匀而又随机地分散于混合物中是至关重要的。已发现，在实践中最好是将砂和纤维预先混合在一起，以获得均匀的随机分散物系。
在制备本发明的全天候草皮地面时，是将草皮和表土除去至所需的深度，用一生长材料层替换。草皮和表土可以除去得更深些尤其当排水性能差时，而且在铺设生长材料层之前先铺设一滤水基层，滤水基层是根据通常的排水工程设计准则，铺设一层大小适当、洁净的压碎的岩石或砾石层至适当厚度。
生长材料的制备是，取一定量(通常数吨)湿至当程度的砂，与一定量的具有所需长度的聚丙烯纤维混合。最好选择平均颗粒尺寸为100～1000微米的砂，且颗粒形状是园角形或略带棱角形的。在例如反向旋转型的高效混合机中将砂与纤维混合，使纤维均匀随机地遍布沙中。
纤维在砂中的随机分布对砂能起一种稳定作用，使砂能抵抗来自马蹄等的负荷，其颗粒不致产生移动，这样就减少了砂粒散开和马蹄陷入的可能性，获得了稳固的底基。所用的纤维应足够长，能产生“交联”效应，这样砂层在受到马蹄，运动员的脚或有轮汽车或器械等的压力时就可避免移动。
因此，对于砂粒的尺寸、纤维的直径和长度应仔细选择，使之落于适合所需的用途的最佳范围之内。
应使用较直的纤维，因为卷曲的纤维不易混合得到“均匀”的混合物。纤维长度至关重要，因为它在与砂的均匀混合物中起交联作用，而这种交联作用对于在混合物受到马蹄、运动员脚或其他上述用具(或人)的震动负荷时避免发生散开现象是必不可少的。
在砂与纤维混合之后，此混合物再与生长支持有机介质和任何土壤改良剂和/或适当的肥料一起混合。将此混合好的生长材料运至准备好的地点，铺至所需的厚度以得到所需的地面层性能。通过选择砂粒尺寸和其中混合的各组分的百分比，可以改变此地面层的性能。
然后将草种按一定播种量撒播于生长材料层上，播种是视各地条件而异，但通常为25～35g/m2。另一种可用的办法，是将已生长在与生长材料所用砂同类型的砂层上的草皮移铺至此生长材料层上。对于这种铺设方式，最好使用所谓的经淋洗的草皮。
使用本发明方法，发现可以制备一种全天候草皮地面，它是自流排水的，因此即使在长时间大雨之后，水也不会积聚在草皮地面上。这种地面能保持比较干燥，不泥泞，从而可为运动提供坚实的地面。还发现，这种草皮地面是抗压实的，甚至在潮湿条件下受到严重磨损时，草的根部区域仍能维持良好的结构。由于这种草皮地是抗压实的，其通气条件有了改善，草地的生长条件也就很理想，就能健康而充满活力地繁衍生长。这种草皮地面上的草层就会长得更为厚实，更为浓密。
本发明的优选草皮地面，其抗剪切性和稳定性大为改善。合成纤维的作用象一群极难毁坏的根，并且在根部区域提供了一种不会腐烂的结构。据信，能吸收施加于该体系的冲击和压力并防止表面开裂的正是这种分布的纤维，而不是草根。因为草根保护完好，所以冬季过后草的再生非常快。由于同样原因，这种草皮地面，在打高尔夫球时，即使被削去较浅的一块，其恢复也十分迅速。
这种新颖的全天候草皮地面特别适用于使用频繁的运动区域，比如马术训练场，足球场的射门区，和中场圆圈区以及高尔夫球发球区。
制备用于运动或其他地面的底基层，是采用上述的同样的程序。将砂、含植物性物质的颗粒状或纤维状有机材料和细长合成纤维的混合物，如上所述在准备好的场地铺至所需的深度。在这样形成的底基层上可以铺一层所谓的“铺砌层”，在例如网球场或足球场的情况下，这个铺砌层可以是粘土铺砌层。当然，也可以使用其他合适的铺砌材料。
读者应注意与本说明书同时递交的、并与本说明书一起公开供公众参阅的的所有文件，所有这些文件的内容均参考采用于此。
在本说明书(包括所附权利要求书，摘要和附图
)中公开的全部特征，和/或公开的所有步骤或方法或过程，都能以任何方式组合，当然那些含有相互排斥的步骤和/或特征的组合除外。
本说明书(包括所附的权利要求书，摘要，和附图)中公开的每一特征，都能被起相同等价或类似作用的其他特征所取代，除非明确另作说明。因此，除非明确另作说明，公开的每个特征都仅仅是一类等价或类似特征中的一个例子而已。
权利要求
1.一种改良的草皮地面，其特征在于，其中草是生长在含有砂、生长支持有机介质和细长合成纤维的材料层中，各纤维是单根随机地分散在材料层中的，纤维长度为5～75mm。
2.如权利要求1所述的草皮地面，其特征在于，所用的砂是氧化硅砂，砂粒的平均直径为100～1000微米。
3.如权利要求1或2所述的草皮地面，其特征在于，所用的生长支持有机介质是土壤，泥炭，或其混合物。
4.如权利要求1～3所述的草皮地面，其特征在于，其中还有土壤改良剂，用海草基的土壤改良剂较佳。
5.如权利要求1～4所述的草皮地面，其特征在于，所用细长合成纤维的纤维长度为20～40mm。
6.如权利要求1～5所述的草皮地面，其特征在于，所用纤维的平均直径为50～150但尼尔。
7.如权利要求1～6所述的草皮地面，其特征在于，所用纤维是聚丙烯纤维。
8.如权利要求1～7所述的草皮地面，其特征在于，材料层厚度为50～150mm厚。
9.如权利要求1～8所述的草皮地面，其特征在于，其中还加有无机肥料。
10.如权利要求1～9所述的草皮地面，其特征在于，其材料层中使用了占总体积50～95％的氧化硅砂。
11.如权利要求1～9所述的草皮地面，其特征在于，其材料层中使用了占总体积50～95％的用水活化粘土粘合的砂。
12.如权利要求1～11所述的草皮地面，其特征在于，其中的生长支持有机介质是用占材料层总体积5～15％的土壤。
13.如权利要求1～11所述的草皮地面，其特征在于，其中的生长支持有机介质是用占材料层总体积5～25％的泥炭。
14.如权利要求1～13所述的草皮地面，其特征在于，其中采用了海草基土壤改良剂，其用量按材料层的面积计算为50～100g/m2。
15.如权利要求1～14所述的草皮地面，其特征在于，其中采用了无机肥料，其用量为10～50kg/20吨总材料。
16.如权利要求1～15所述的草皮地面，其特征在于，其材料层中合成纤维的用量为材料总量的0.1～0.9％。
17.如权利要求1～16所述的草皮地面，其特征在于，其材料层中合成纤维的用量为材料总重的0.25～0.5％。
18.一种形成改良的草皮地面的方法，其特征在于，它包括将草种撒播于，或将草皮铺设于，由砂、生长支持有机介质和细长合成纤维构成材料层上面，各纤维是单根随机地分散于此材料层中，纤维长度为5～75mm。
19.如权利要求18所述的草皮地面，其特征在于，砂和纤维是在高效混合机中预混合的。
20.如权利要求18或19所述的草皮地面，其特征在于，生长材料层中混有土壤改良剂和/或无机肥料。
21.一种用于草皮地面的草皮生长材料，其特征在于，它含有砂、生长支持有机介质和细长合成纤维，纤维是单根随机地分散于材料中，纤维长度为5～75mm。
22.一种用于运动和/或其他活动地面的底基层，其特征在于，它是一层含有砂、植物性物质的颗粒状或纤维状有机材料，细长合成纤维的混合材料层，各纤维是单根随机地分散于此材料层中，纤维长度为5～75mm。
全文摘要
本发明公开了一种改良的革皮地面，其中草是生长在含有砂、生长支持有机介质和细长合成纤维的材料层中，各纤维是单根随机地分散于材料层中的，纤维长度为5～75mm。还公开了用于运动和/或其他活动地面的采用该材料的底基层。
文档编号E01C13/00GK1117748SQ94191166
公开日1996年2月28日 申请日期1994年2月3日 优先权日1993年2月13日
发明者M·H·W·坎农 申请人:纤维砂有限公司