土壤或地面增强处理方法技术

将一种Ａｌ－Ｆｅ氧化物混合物的土壤或地面增强材料和添有石灰的混合物加进碎石、天然土等土壤中，该增强材料的主要成分是由钢生产中的副产品氧化铁细粉构成的氧化铁和熔炼铝中的副产品红泥构成的氧化铝，并将氧化钛混进上述土壤或地面增强材料，以生产添有石灰的Ａｌ－Ｆｅ－Ｔｉ氧化物混合物，将这种材料混进含有碎石、天然土等的土壤或地面中，从而提高它们的强度和粘弹性。土壤或地面增强材料中的氧化钛含量在０．５－２．０％（重量）范围内。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种土壤或地面增强的处理方法，该方法是通过将生产钢时的副产品氧化铁细粉制成的Al-Fe氧化物混合物、熔炼铝时的副产品红泥同石灰混合，或者将添加氧化钛的Al-Fe-Ti氧化物混合物同石灰混合以生产土壤或地面增强材料，并将其加到包括碎石、天然土壤等的土壤或地面上来提高土壤或地面的强度和粘弹性。日本铺砌道路的全长接近770，000km或者说约占全部公路1，100，000km的70%，并且用沥青混凝土(一种沥青混凝土路面)铺砌的道路约占铺砌道路的95%。通过使上述混合物保持一定百分率(3-7%)的空气泡可以维持沥青混凝土的剪切强度。然而，沥青的粘性阻力十分依赖于温度，当在炎热的夏季阻力下降时，沥青混凝土由于繁重的交通负载而致密，使空气泡百分率下降。当空气泡百分率低于2%时，剪切强度急剧下降并且产生不固定的车辙而丧失路面功能。然而，若沥青混凝土中空气泡的百分率超过一定的百分率时，则混合物中的沥青将同氧反应并硬化，致使它失去粘性，在寒冷的冬季由于缺少柔韧性而产生断裂破坏。日本是一个由许多从北方延伸到南方的岛屿组成的狭长链形岛国，因为地平纬度相差极大的地貌特点，由于在冬季日本北部和高山的大雪而在夏季环境温度为30℃时沥青混凝土表面温度却高达60℃，所以气候条件对于沥青路面十分严酷。而且交通状况也十分拥挤在日本注册的载重汽车比在欧洲主要国家注册的载重汽车多10倍，因此对日本的公路带来较大的破坏。为此在日本铺砌道路要设计成耐用十年。尽管如此，交通拥挤的道路也往往由于在炎热夏季强度不够而产生不固定的车辙，交通相对不太拥挤的道路又由于沥青老化致使柔韧性不够，因此引起断裂破坏而丧失路面功能。结果，这种一般区域内交通拥挤的道路在开始投用后的3-4年内就必须进行维修，因为不固定的车辙达到了使用寿命的极限。已经采取了许多改进沥青热敏性防范不固定车辙的措施，但仍存在着经常产生裂纹之类一些其它问题，而且也还未建立充分的措施。多年以来都采用添加石灰以增强土壤或地面的方法，其反应机制是(1)通过土粒表面上的离子交换反应使得土粒结成团块(2)通过形成碳酸钙而产生硬化作用。然而，根据最近的研究(3)例如在土壤或地面内形成粘土或胶体的硅石(SiO2)或铝矾土(Al2O3)一类的非结晶物质，同土壤或地面内的石灰进行水合反应而产生硅酸钙水合物或铝酸钙水合物。这些单质形态或组合物形态的材料可用作粘结剂以提高强度和延长使用寿命。一般说来，这种反应称为石灰一凝硬反应，可认为用石灰进行土壤或地面增强处理的成功取决于这种石灰一凝硬反应。在由天然土添加石灰或水泥制成的土壤或地面增强材料用作筑路材料的情况下，强度和粘弹性的相互关系是彼此矛盾的。例如，不可能同时获得最大应力时约1.0%的应变和高于10kgf/cm2的单轴压缩强度的性能。目前，通过使用添加石灰的铁氧化物混合物制取的土壤或地面强度材料就可以获得上述性能，也可以初步实现要达到的目的。这种氧化铁细粉、生石灰、熟石灰和石灰石粉的混合物的土壤或地面增强材料在本说明书下文中将称之为“Fe石灰”。本申请的专利技术人根据迄今获得满意成就的Fe石灰提出了若干专利技术。例如，这些专利技术是关于使用天然土、转炉废渣、氧化铁细粉和熟石灰的混合物铺砌路基软底中间层的铺砌筑路法(请参考日本专利公告公报No.52-7256)，是关于利用添加了氧化铁细粉和熟石灰的天然土的化学反应，在基底材料层和路基之间提供作为中间层的土壤或地面增强材料层的简易道路筑路法(请参考日本专利公告公报No.54-25738)和关于使用由添加氧化铁细粉和熟石灰的天然土制成的增强土壤或地面材料增强路面和铺砌一定厚度的可得到弹性系数低于建筑结构临界挠曲度的增强土壤或地面材料层以防止固结沉陷的方法(日本专利申请公开公报No.63-134709)。使用Fe石灰的土壤或地面增强处理可以生产一种质量十分良好的材料，因为混合了Fe石灰的土壤(所用的土壤)是一种风化花岗石，这是一种风化后的花岗岩残剩的土壤，它包含一些具有很大反应活性的非结晶材料(例如SiO2、Al2O3和Fe2O3)。然而，如果所用土壤是一种由含粘土较少的以山石砂、河床泥沙、砾砂土一类的硅石砂为代表的SiO2组成的高结晶材料，或者主要矿物为火山玻璃和大多数成分是砂和称为Sirsu的泥沙的未风化火山碎屑物流出沉积物，则存在这样一个问题，即该土壤几乎不含非结晶材料，因此也不能获得所要求的强度。本专利技术的目的是通过制取具有特定组成但不限于使用特定土壤的土壤或地面增强材料，来提供一种对每一铺砌层都能获得所需强度和粘弹性的。例如，在所用土壤是一种风化花岗岩的情形下，通过采用本专利技术的，可以大大地提高强度而不会削弱使用Fe石灰的普通增强土壤或地面材料的挠曲性能。因此，本专利技术就可能应用于交通拥挤道路的基底上层，能显著地降低路面的挠曲度并通过粘弹性的减震作用也能防止路面结构破坏和不固定的车辙。广泛分布于日本九州南部的火山岩石渣床是一种火山喷发岩浆的凝结沉积物，它不能作为耕地的土壤，需要从该地区的主要农耕地中清除出去。根据制定清除计划期间收集的资料，(1)平均水含量为37%(在28-54%范围内)，(2)切割试样(4×4×16cm)的平均弯曲张力强度为2.3kgf/cm2(在1.4-4.3kgf/cm2范围内，使用Michael试验机)，(3)根据机械清除试验，最有效的方法是从距火山岩渣床1米高处投下一种重2.7吨，宽3米，具有8个刀片(片距50cm)的钉齿耙若干次，以破碎火山岩渣床，然后拉起钉齿耙并使推土机推进以取走火山岩渣板，然后重复上述操作。这种方法和在铺砌道路维修工程中清除比较厚的沥青混凝土板采用的方法是完全一样的，火山岩渣床不仅坚硬而且具有类似于沥青混合物床的粘弹性，在粒径上也非常类似于沥青混凝土。因此，从机械观点考虑，摩擦阻力是由集聚作用以及由具有类似于沥青的粘滞性或粘聚阻力的矿物而产生的粘弹性能所赋予的。本专利技术首先计划，假定若人工地生产一种其粘滞阻力类似于沥青粘结剂的矿物，则可以获得一种理想的土壤或地面增强材料。本专利技术涉及一种土壤或地面的增强处理方法，该方法是将一种添加了石灰的氧化铝和富含氧化铁的Al-Fe氧化物混合物混合进包含碎石、天然土等的土壤或地面中，最好该土壤或地面增强材料含有氧化钛的Al-Fe-Ti氧化物混合物，该混合物除了其主要成分氧化铝和氧化铁和添加的石灰以外还含有氧化钛，而且在土壤或地面增强材料中的Al-Fe-Ti氧化物混合物的含量应能使氧化铝含量在5-15%(重量)范围，氧化铁含量在15-35%(重量)范围内和氧化钛含量在0.5-2%(重量)范围内。(附图说明图1)该图是根据本专利技术实施方案将土壤或地面增强材料加到土壤中时说明化学反应机制的方程式。化学反应式 (图2)该图是一张根据本专利技术实施方案将土壤或地面增强材料加到硅石粉中的试样0天时切割表面的显微照片。(图3)该图是一张根据本专利技术实施方案将土壤或地面增强材料加到硅石粉中的试样4天时切割表面的显微照片。(图4)该图是一张根据本专利技术实施方案将土壤或地面增强材料加到硅石粉中的试样28天时切割表面的显微照片。(图5)该图是一张根据本专利技术实施方案将土壤或地面增强材料加到硅石粉中的试样60天时切割表面的显微照片。(图6)该图是一张将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤或地面增强处理方法，其特征在于，将主要成分是添加有石灰的氧化铝和氧化铁的Ａｌ－Ｆｅ氧化物混合物的土壤或地面增强材料混合进碎石、天然土等的土壤中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井月夫，井彬，井清，沟口孝芳，
申请(专利权)人：株式会社爱福易石灰工业所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]