专利名称：使土地表面稳定的方法
技术领域：
本发明涉及使土地，例如用作建设交通道路，特别是公路，机场跑道，铁路，人行道，便道，交通壕的土地表面，或用作建造储藏区，能够负担活动或固定载荷的刚性矿物面的土地表面稳定的方法。
目前有许多利用大量的各种材料建设公路和机场的不同技术。一般是通过添加矿物质，例如具有特定粒度碎岩石来建设机场或公路，根据不同的情况，可将各种粘合剂与这些材料一起使用。这些粘合剂或者具有水硬性质，例如水泥或石灰，或者具有有机化石性质，例如沥青。用这种方法得到的一种或几种灰泥涂层通常是完成公路和机场所必需的。
这些传统的材料总是需要诸如卵石和/或沙子形式的岩石附加材料铺在预先压实和平整过的土地上。
为了打好地基，应将这些材料压紧并振捣以形成足以承受以后将在道路上行驶的车辆载重的高强度层。
这种地基上通常要铺设覆盖层，覆盖层通常由水泥灰浆层，或沥青灰浆层构成或由这两种类型的灰浆层组合构成。
根据目前采用的技术，这些道路被称为轻型交通道路或重型交通道路，并且分别供轻型或重型车辆使用。
由于这些道路的组成不同，它们可以是刚性的，也可以是韧性的，但所有这些传统的方法都存在某些缺点。
第一，这些方法需要大量具有特定粒度的岩石材料。这些材料有时不得不从很远的采石场采集并运输到使用地点，从而增加了建设成本。
第二，这些方法需要组织大量的运输车辆和靠近施工场地用于储存岩石材料的储藏区。
第三，在这些材料能得到使用之前，承包人必须铲除一层现有的植物性土壤，将其送到一个特殊的储藏区。此外，上述技术不具有所需的不可渗透特性。公路和飞机跑道常常因雨水和结冰温度的影响而受到损坏。
为此，承包人经常被迫预测排水用的大面积排水管网络系统。在严冬的国家，当局不得不关闭或减少重型车辆通行道路。
本发明旨在克服上述各种缺点并提供一种建设各种类型运输道路或其它稳定表面的简单而快速的方法，不必使用传统的材料。此外，本发明消除了由于水的渗透所带来的损害。
按照本发明的方法达到这一目的，该方法的特征在于用至少一种由水玻璃(硅酸钠或硅酸钾)制成的液体粘合剂浸渍存在于地基中的矿物质，使之与一种掺合剂，和至少一种酸性反应剂混合。
按照本发明，液体粘合剂包含额外的水。
按照一种优选的组成，使用至少一种液体反应剂以便形成硅胶。
按照第一适宜的组成，使用至少一种矿物掺合剂如粘土。
按照第二适宜的组成，使用至少一种包括有机剂如酪蛋白的掺合剂。
按照第三适宜的组成，使用至少一种植物掺合剂如植物油。
按照第四适宜的组成，使用至少一种合成掺合剂如羧甲基纤维素，钠盐，乙二醇，甘油，丙烯酸树脂或乙烯基树脂，沥青乳化液。
按照一种特别适宜的组成，将精细粉碎的矿物填料与消除静电荷的成分一起加到配方中以利于液体粘合剂渗透到土壤中。
酸性反应成分可选自下列成分氯化物如氯化钠，氯化钾或氯化钙;硫酸盐如硫酸铝;碳酸盐如碳酸氢钠;铝酸钠，氟代硅酸钠，无机酸和有机酸，酯如双酯甲基或乙基酯。以上成分以水的稀释液或悬浮液形式应用。
所述粘合剂在施工场地的浸渍或混合最好在5°-35℃之间进行。
与其它成分混合的液体成分的百分比最好固定在30%到150%之间(相对于水玻璃的重量)。
如果施工地点的天然土壤物质含有氯化钠(盐土)，则应将额外百分比的反应性酸式盐加入到现存的土壤中以提供必需量的反应剂。在这种情况下，应使用没有反应成分的粘合剂混合物。只有混合步骤就够了。
如果工地上的天然泥土中含有潮湿性土壤(植物性泥土)，则在处理前加入硅质材料将增强土壤的抗压强度。
按照一种优选的方法，通过喷雾，浸渍，和/或混合步骤处理天然土矿物质。
本发明的进一步的实施例将表明适应天然土壤质量和气候条件变化的进一步可能性。
通过在压力下注射来增强土壤抗压强度的硅胶技术是众所周知的。
然而，由于某些问题硅胶技术尚未被用于公路，轨道和表面的建设-由于不正确硅胶配方的溶解性，处理过的表面迅速损坏。
-由于未加掺合剂错误制成的硅胶而造成表面的破裂。
本发明除使用正确量的反应剂之外还使用掺合剂，因而排除了上述问题。
当采用本发明时，必须考虑不同的情况，即-施用粘合剂时的土壤温度和大气温度-待处理土壤的质量和性质-待处理土壤的化学成分-不同成分的粒度-施工地点的湿度状况。
在正常条件下，可在5℃-25℃下毫无困难地或不必特别小心地应用本发明。
在25℃以上，每增加10℃凝结时间将减少一半。
例如，温度为25℃时，凝结时间一般应为60分钟。
当外界温度超过35℃时，特别是温度超过40℃时，可能遇到一些困难。在这样的情况下，必须考虑到这些土壤温度在15cm深度以下将迅速降低。同时应该考虑到在土壤表面预先喷水会使温度降至20℃或25℃以下。为方便起见，在炎热的沙漠地带，应在土壤温度较低的清晨之前处理土壤。一般说来，在本发明的混合物中水的存在将根据由于蒸发造成的冷却现象承担土壤温度的调节。这意味着在最差的工作条件下，凝结时间将不少于30或40分钟，在处理后有时间压实和振捣土壤。
关于待处理土壤的数量和性质，应特别注意存在于土壤的颗粒成分之间的空气的百分率。例如，砂质土壤可能存在36%的空气。按照土壤的性质粘土，石灰，硅石，潮湿土壤，砂地，承包人要依据其需要获得的抗压强度确定是否需要加入矿物成分如砂，石子，碎岩石等。
此外，必须控制土壤的化学组成，特别是PH值。在PH7时，凝结时间可改变且变短。
施工地点的湿度状况是很重要的。承包人必须调节存在于天然土壤中的水量至粘合混合物所需的量，并根据待处理土壤中的含水量减少配方中的水量。一般粘合剂配方中的水量不超过水玻璃重量的120%。
最后，本发明的目的在于提供一种以任何天然土壤建设任何表面，地层，人行道，公路，飞机跑道，铁路的方法，对于盐土来说，在本发明条件下该方法需要一种特殊的应用方式，即，土壤与反应剂预先混合，这种预混可进行到土壤重量百分比达5%为止。
当施工地点的天然土壤是粘土或湿土时，额外量的颗粒状硅石或石灰将是获得所需抗压强度所必需的。在这种情况下，不加粘合剂的土壤预混将是必要的。
本发明的优点之一是粘合剂的成分可以长期贮存而没有通常对水泥和石灰损坏的湿度问题。使这些成分不受冷冻和光的影响。
应恰在应用前将反应剂加到配方中，以给承包人足够的工作时间。
优选的方法是通过一台固定于混合机顶部的定量泵混合反应剂。
通过下列非限制性实施例可更好地阐明本发明的细节。
实施例Ⅰ对砂质土壤的处理-硅酸钠(r.p.3/3-4)100kg-丙烯酸树脂(例如，AcronalS.4002-5kgBASF或ARMHRhonePoulenc)-单乙二醇2kg-TeepolR(Shell) 0.5kg-反应剂(双酯甲基RhonePoulenc)20kg
-水80kg实施例Ⅱ对于粘土或潮湿土壤-硅酸钠r.p.3/3-4100kg(7H34或5И40RhonePoulenc)-丙烯酸树脂(ARMHRhonePoulenc)15kg-TeepolR(Shell) 0.2kg-反应剂(双酯甲基)25kg-水5kg实施例Ⅲ砂地表面的最后处理配方-硅酸钠100kg-丙烯酸树脂(ARMHRhonePoulenc)50kg-反应剂(双酯甲基)25kg-硅氧烷(SiliconateR51T/RP) 20kg-水50kg当土壤中存在极限浓度的固有水时，例如水半淹没的砂地，应减去已存在于土壤中的水量来计算加入到粘合剂混合物中的水量。这样可保持在上述水的限度之内。可能有在配方中不加入水的情况，水玻璃中的固有水将提供水玻璃与反应剂之间的反应基质。
作为一个总的定义，混合物中水量的计算基础应定义如下-在早期土壤如砂地上，水的百分比(相对于水玻璃重量)可在30%到120%之间变化。
-在非早期或晚期的土壤上，水的百分比将从0变到50%。
-作为最终层，混合物中水的百分比将随使用方法的不同从0%变化到120%。
-在已处理过的早期土壤例如砂地上喷雾，混合物中必需水的百分比至少应在80%-120%范围内。
在非早期土壤上最后处理将需要低百分比的水，常用量为20%～30%。在这种情况下，仅与土壤混合便能得到固定的结果。
一般说来，确定施工地点水的比例是依据湿度状况，应用120%最大值规则，包括土壤中的固有水，和依据欲进行处理方法的性质喷雾，铺设或混合。
当该混合物与土壤混合时，水的常规百分比不超过50%(包括土壤中的固有水在内)。
对于最终层来说，土壤的湿度不是必须要考虑的，因为混合物中的水量可决定其粘度，并且掺合剂的量应较高，以使最终表面具有更好的耐磨性。
作为一个例子，在已处理过的砂质土壤上喷雾的由其中水相当于120%(相对于水玻璃重量)的混合物层将得到显著硬化的上层，它能抵抗汽车轮胎作用力。
在已用水饱和的砂质土壤上，即含大约35%的水的砂质土壤上喷雾含有80%水的混合物将产生同样的硬化效果和表面上沙粒的固定。
作为一般的结果，利用掺合剂，例如合成树脂或上述其它成分可降低硅胶的硬度和增强本发明凝胶的柔度，及其抗裂力。掺合剂的比例不得超过50%，但可减小到1%。应依据处理过的土壤的质量，所需的结果和建设成本确定掺合剂的正确量。
处理的深度应取决于天然土壤的质量和所需的最终抵抗力。对飞机跑道的处理将需要比对简单的自行车道路的处理深。
作为一个例子，在沙漠地区的砂地上，处理深度为0.50米加上最终覆盖层的飞机跑道可支承50公吨重的飞机着陆和起飞。
本发明的一个优点是使用一种液体粘合剂，或者用水或者用任何其它液体基质如醇或有机溶剂稀释，比使用其它干粘合剂如水泥或石灰更方便。
与只用沥青乳化液的处理方法相比，本发明方法的优点之一是对频繁的热约束没有流动现象。
本发明的另一个优点是处理后土壤的防水性能，从而消除了毛细现象和避免了细小矿物颗粒上升。这一结果消除了由地下水造成的水的汁液影响和排除了由细土粒颗粒和严寒的影响所造成的损害。
为了获得较好的巯水特性，可将一定百分比的硅氧烷加入到混合物中，例如“Siliconate 5I.TR(Rhone-Poul-enc产品)。这种成分在混合物中的比例将依据所要的结果在2%～20%之间变化。在20%以上，硅胶的抗压强度降低并且成本也将成为抑制因素。
阴离子沥青乳化液也可在混合物中用作掺合剂。它将给所处理的表面提供传统的外观，但也必须将它看作一个优点，即最终将具有一个更好的“生态外观”。
所用的沥青乳化液是阴离子类型的。与硅胶一起使用，使它们对太阳的热效应具有抗性。
这些阴离子沥青乳化液在混合物中的比例可达90%，根据水玻璃的重量，其最小值为15%。
这些乳化液通常与水玻璃一起用于上层和覆盖层。
本发明不限于上述实施例;它可接受各种修改。特别是，可按照工地上的需要改变各成分的比例。
权利要求
1.一种增强土壤表面强度和不可渗透性的方法，例如用作建设交通路线，特别是公路，飞机跑道，铁路，路堤，交通壕或建设储藏区的表面或任何用来承受活动的或固定的载荷的表面，本发明的方法的特征在于将现场的天然土与至少一种掺合剂，如至少一种液体反应剂混合。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于液体反应剂包括水。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于向基于硅酸钠或硅酸钾的粘合剂中，加入至少一种液态酸性反应剂以形成硅胶。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于将至少一种掺合剂加入到混合物中。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于将有机来源的掺合剂如酪蛋白加入到混合物中。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于加入合成来源的掺合剂如羧甲基纤维素，钠盐，乙二醇，甘油，丙烯酸树脂和/或乙烯树脂，沥青乳化液。
7.权利要求1所述的方法，其特征在于加入到混合物中的掺合剂是植物来源的，如植物油。
8.权利要求1所述的方法，其特征在于加入到混合物中的掺合剂是矿物细粉如粉状粘土。
9.权利要求1所述的方法，其特征在于将一种静电荷“抑制剂”加入到混合物中。
10.权利要求3所述的方法，其特征在于形成硅胶的反应剂来自下列物质之一氯化物如氯化钠，氯化钾和/或氯化钙，硫酸盐如硫酸铝，碳酸盐如碳酸氢钠，铝酸盐如铝酸钠，含氟成分如六氟代硅酸钠和/或六氟代硅酸钾，无机酸和/或有机酸，酯如双酯甲基酯和/或双酯乙基酯，以悬浮液和/或稀释液形式应用。
11.权利要求1所述的方法，其特征在于在5～35℃的环境温度下用本发明的混合物浸渍天然土壤。
12.权利要求1所述的方法，其特征在于与粘合剂混合的载液为水玻璃重量的5～150%。
13.权利要求1所述的方法，其特征在于在盐土上加入额外百分比的酸性反应剂并在与本发明的粘合剂混合之前预先混入盐土中。
14.权利要求1所述的方法，其特征在于在潮湿的天然土壤上，加入额外百分比的硅石和/或钙砂并在用本发明的粘合剂处理土壤之前混入潮湿的土壤中。
15.权利要求1所述的方法，其特征在于天然土矿物质经喷雾，浸渍，和/或混合步骤处理。
全文摘要
一种增强天然土壤如用作建设交通路线，即公 路，飞机跑道，铁路，路堤，交通壕，或建设用来承受活 动或固定载荷的储藏区的表面的强度和不可渗透性 的方法，其特征在于将至少一种成分如水玻璃钠和/ 或水玻璃钾与一种掺合剂和一种酸性反应剂混合。
文档编号E02D3/12GK1044317SQ90100239
公开日1990年8月1日 申请日期1990年1月16日 优先权日1989年1月16日
发明者沃吉利·劳伦特 申请人:技术和商务开发研究有限公司