Claims (1)
**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.
** WARNING ** Beginning of CLMS field could overlap end of DESC **.
Es ist bekannt, dass man Böden verfestigen kann, indem man diesen Zement oder Kalk beimischt. Auch andere Bindemittel, wie Bitumen, Teer, werden für diesen Zweck venvendet. Gewisse Böden, wie etwa stark tonhaltige, sogenannte schwere Böden, lassen sich jedoch nur schwer und nicht mit ausreichendem Erfolg verfestigen. Dies ist weitgehend darauf zurückzuführen, dass bei solchen Böden eine vollkommene Durchmischung des Bodenmaterials mit dem Verfestigungsmittel nicht möglich ist. Der zur Bodenverfestigung notwendige innere Kontakt des eingesetzten Verfestigungsmaterials mit der Bodenoberfläche wird nicht erreicht. Die Bodeneigenschaften lassen sich deshalb nicht in gewünschter Weise beeinflussen. Bekanntlich haben Tonböden die Eigenschaft, relativ grosse Wassermengen aufnehmen zu können und sich damit zu sättigen.
It is known that soils can be consolidated by adding cement or lime to them. Other binders, such as bitumen, tar, are also used for this purpose. However, certain soils, such as heavily clayey, so-called heavy soils, are difficult to consolidate and not with sufficient success. This is largely due to the fact that in such soils a complete mixing of the soil material with the solidifying agent is not possible. The internal contact of the consolidating material used with the soil surface, which is necessary for soil consolidation, is not achieved. The soil properties can therefore not be influenced in the desired way. It is well known that clay soils have the property of being able to absorb relatively large amounts of water and to be saturated with it.
Die sich dabei ergebende Quellung und Plastizität des Bodens vermindert die Tragfähigkeit, während beim Austrocknen durch Schrumpfen grosse Spannungen und starke Rissbildungen entstehen. Trockener Tonboden vermag grosse Mengen Wasser aufzunehmen, quillt und wird durch Expansion aufliegende Schichten deformieren können.
The resulting swelling and plasticity of the floor reduce the load-bearing capacity, while when it dries out due to shrinkage, great stresses and strong cracks develop. Dry clay soil can absorb large amounts of water, swells and, through expansion, will be able to deform overlying layers.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Stabilisierung von Erdbodenmaterial, insbesondere für den Erd- und Strassenbau. Dasselbe ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: a) Kalzinieren von Erdbodenmaterial im anfallenden oder aufbereiteten Zustand.
The present invention relates to a method for stabilizing soil material, in particular for earthworks and road construction. The same is characterized by the combination of the following process steps: a) Calcination of soil material in the accumulating or processed state.
b) Mechanische Aufbereitung des kalzinierten Erdbodenmaterials zu einer eine hohe mechanische Stabilität bringenden Siebkurve durch Brechen, Mahlen, Sieben und Mischen.
b) Mechanical processing of the calcined soil material into a sieve curve which brings high mechanical stability by breaking, grinding, sieving and mixing.
c) Behandlung der durch die Aufbereitung kalzinierten Materials anfallenden Feinanteile, von nicht kalzinierten Feinanteilen oder fremd zugefügten Feinanteilen mit Mitteln, so dass diese die Empfindlichkeit gegenüber Wasser, Erweichen durch Aufnahme von Oberflächen- bzw. Kapillarwasser verlieren.
c) Treatment of the fine fractions resulting from the processing of calcined material, of non-calcined fine fractions or externally added fine fractions with agents so that they lose their sensitivity to water, softening through absorption of surface or capillary water.
Das Verfahren geht davon aus, dass durch Kalzinieren des Erdbodenmaterials, wie Tonbodens auf über 800 oC, die normalerweise vorhandenen nachteiligen Eigenschaften wesentlich verändert werden. Durch Brennen des Tonbodens sintern die Tonknollen zu grösseren Brocken zusammen, die erdbautechnisch durch die grössere Korngrösse, Festigkeit und Wasserunlöslichkeit erwünscht sind. Das Kalzinieren von Tonmaterial genügt nicht für eine optimale Aufarbeitung solcher Böden. Das Tonmaterial wird daher nach dem Kalzinzieren durch Brechen, Mahlen, Sieben und Mischen so aufbereitet, dass es einer Siebkurve entspricht, die hohe mechanische Stabilität gewährleistet. Dem so vorbereiteten Bodenmaterial wird ein an sich bekanntes Bodenkonsolidierungsmittel, wie z.B. im Schweizer Patent Nr. 501 782 beschrieben, beigemischt.
The method assumes that by calcining the soil material, such as clay soil, to above 800 oC, the adverse properties normally present are significantly changed. When the clay soil is burned, the clay nodules sinter to form larger chunks, which are desirable in terms of geological engineering due to their larger grain size, strength and insolubility in water. The calcination of clay material is not sufficient for optimal processing of such soils. After calcining, the clay material is therefore prepared by breaking, grinding, sieving and mixing in such a way that it corresponds to a sieve curve that ensures high mechanical stability. A soil consolidant known per se, such as e.g. described in Swiss Patent No. 501 782, added.
Die Feinteilkomponenten des Tonmaterials agglomerieren und das gebundene Haft- und Porenwinkelwasser wird frei und leistet der Verdichtung geringeren Widerstand.
The fine components of the clay material agglomerate and the bound adhesive and pore angle water is released and offers less resistance to compaction.
Zugleich wird die kapillare Saugkraft durch die wasserabstossende Wirkung des Bodenkonsolidierungsmittels wesentlich vermindert. Das verwendete Bodenkonsolidierungsmittel ist kein eigentliches Bindemittel, sondern verändert die Bodeneigenschaften durch Verringerung des Wassereinflusses. In gewissen Fällen können Bindemittel, wie Zement und Kalkhydrat, zwecks Erhöhung der Druckfestigkeit unter Beibehaltung der Wasserfestigkeit sofort nach Mischung mit dem Bodenkonsolidierungsmittel beigemischt werden. Bereits 1-2 Gewichtsprozente Zement oder Kalk ergeben wesentlich höhere Druckfestigkeit. Das Konsolidierungsmittel wird zweckmässig auf der Baustelle mit Wasser verdünnt. Bei feuchtem Boden wird dem Konsolidierungsmittel weniger, bei trockenem Zustand dagegen mehr Wasser beigegeben.
At the same time, the capillary suction force is significantly reduced by the water-repellent effect of the soil consolidation agent. The soil consolidation agent used is not actually a binding agent, but changes the soil properties by reducing the influence of water. In certain cases, binders such as cement and hydrated lime can be added immediately after mixing with the soil consolidant in order to increase the compressive strength while maintaining the water resistance. Just 1-2 percent by weight of cement or lime result in a significantly higher compressive strength. The consolidation agent is expediently diluted with water on site. If the soil is moist, less water is added to the consolidation agent, but more water is added if the soil is dry.
Dieses Bodenkonsolidierungsmittel wird in erforderlicher Menge den Feinteilen beigemengt, wobei eine völlige Wasserbeständigkeit dadurch erreicht wird, dass eine spezielle, wasserlöslich gemachte Bitumenlösung der Mischung des Feinteilanteils des Bodens mit dem Bodenkonsolidierungsmittel beigegeben wird.
This soil consolidation agent is added to the fine particles in the required amount, with complete water resistance being achieved by adding a special, water-solubilized bitumen solution to the mixture of the fine particles of the soil with the soil consolidation agent.
Der Umstand, dass das aufbereitete Bodenmaterial nach a) und b) etwa 80%, der Feinanteil nach c) etwa 20% ausmachen, macht es möglich, diesen Feinanteil zu einer Aufschwemmung aufzubereiten, der neben Wasser die Feinanteile, das Bodenkonsolidierungsmittel und das wasserlöslich gemachte Bitumen nacheinander beigegeben werden. Dieses aufgeschwemmte Material (Slurry) wird mit dem aufbereiteten Bodenmaterial nach a) und b) innig vermischt und optimal verdichtet. Eine Oberflächenspritzung mit einer wasserlöslich gemachten Bitumenlösung, wie das im Handel befindliche Conservex , sichert einen weitgehenden Schutz gegen Erosion der eingebauten, aufbereiteten Bodenschicht gegen Wasser und Stauberosion.
The fact that the processed soil material according to a) and b) make up about 80%, the fine fraction according to c) about 20%, makes it possible to prepare this fine fraction into a suspension, which in addition to water, the fine fractions, the soil consolidation agent and the water-soluble Bitumen are added one after the other. This suspended material (slurry) is intimately mixed with the processed soil material according to a) and b) and optimally compacted. A surface spray with a water-solubilized bitumen solution, such as the commercially available Conservex, ensures extensive protection against erosion of the built-in, prepared soil layer against water and dust erosion.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird es möglich, aus tonhaltigem, nur schwer zu stabilisierendem Erdbodenmaterial stabile Schichten herzustellen. die günstige Einbauwerte aufweisen und weitgehend die unerwünschten Eigenschaften des Ausgangsmaterials verloren haben.
With the method described, it is possible to produce stable layers from clay-containing soil material that is difficult to stabilize. which have favorable installation values and have largely lost the undesirable properties of the starting material.
Die Arbeitsgänge beim erfindungsgemässen Verfahren werden z veckmässiger veise ortsunabhängig, unmittelbar im Baubereich mobil oder stationär, unter Mithilfe von geeigneten Erd- und Bodenbearbeitungsmaschinen ausgeführt.
The operations in the method according to the invention are carried out in a location-independent manner, directly in the construction area, in a mobile or stationary manner, with the aid of suitable earthworking and soil working machines.
Das durch Kalzinieren ausgetriebene Wasser wird vorteilhaft durch Kondensation zurückgewonnen und als Zuschlagwasser für die Aufbereitung der Feinteilkomponente mit dem Bodenkonsolidierungsmittel und dem wasserlöslich gemachten Bitumen verwendet. Dadurch erübrigt sich in heissen, trockenen, wasserarmen Gebieten die mit Schwierigkeiten verbundene Beschaffung des notwendigen Zuschlagwassers.
The water expelled by calcination is advantageously recovered by condensation and used as aggregate water for the preparation of the fine component with the soil consolidation agent and the water-solubilized bitumen. This means that in hot, dry, arid areas there is no need to obtain the necessary supplementary water, which is associated with difficulties.
Das Verfahren ist ausgesprochen wirtschaftlich, speziell dort, wo man für den nur geringe Tragwerte erreichenden Tonboden keine die Tragfestigkeit verbessernden Austauschstoffe wie Kies, steinhaltiges Material etc. zur Verfügung hat.
The process is extremely economical, especially where there are no substitute materials such as gravel, stone-containing material, etc. available for the clay soil, which only has low load-bearing capacities.
Dieses Verfahren kann auch dort, wo bisher tonhaltige Erdstrassen nur als Schönwetterstrassen Verwendung finden konnten, eine wesentliche Veränderung des Stabilitätszustandes bringen, so dass nach diesem Verfahren behandelte Erdstrassen zu Allwetterstrnssen aufgewertet werden können. Auch dort, wo ein Bodenaustausch möglich ist, wird dieses Verfahren vorteilhaft einzusetzen sein, um den Zukauf von aufwendigem Tragschichtenmaterial wie Kies so gering als möglich halten zu können.
This method can also bring about a significant change in the state of stability where clay-laden earth roads could previously only be used as fair-weather roads, so that earth roads treated according to this method can be upgraded to all-weather roads. Even where soil replacement is possible, this method will be used to advantage in order to be able to keep the purchase of expensive base course material such as gravel as low as possible.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Verfahren zur Stabilisierung von Erdbodenmaterial, insbesondere für den Erd- und Strassenbau, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: a) Kalzinieren von Erdbodenmaterial im anfallenden oder aufbereiteten Zustand.
Process for stabilizing soil material, in particular for earthworks and road construction, characterized by the combination of the following process steps: a) Calcining soil material in the accumulating or processed state.
b) Mechanische Aufbereitung des kalzinierten Erdbodenmaterials zu einer eine hohe mechanische Stabilität bringenden Siebkurve durch Brechen, Mahlen, Sieben und Mischen.
b) Mechanical processing of the calcined soil material into a sieve curve which brings high mechanical stability by breaking, grinding, sieving and mixing.
c) Behandlung der durch die Aufbereitung kalzinierten Materials anfallenden Feinanteile, von nicht kalzinierten Feinanteilen oder fremd zugefügten Feinanteilen mit Mitteln, so dass diese die Empfindlichkeit gegenüber Wasser, Erweichen durch Aufnahme von Oberflächen- bzw. Kapillarwasser verlieren.
c) Treatment of the fine fractions resulting from the processing of calcined material, of non-calcined fine fractions or externally added fine fractions with agents so that they lose their sensitivity to water, softening through absorption of surface or capillary water.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man vor dem Verfahrensschritt a) ein Konsolidierungsmittel dem Erdbodenmaterial beigibt, welches mindestens eine
SUBCLAIMS
1. The method according to claim, characterized in that a consolidation agent is added to the soil material before process step a), which at least one
grenzflächenaktive Verbindung enthält.
contains surface-active compound.
2. Verfahren nach Patentanspruch oder dem vorangehenden Unteranspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man tonhaltiges Erdbodenmaterial kalziniert.
2. The method according to claim or the preceding dependent claim, characterized in that clay-containing soil material is calcined.
3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man mineralische Zuschlagsstoffe beigibt, die während dem Kalzinieren aktiviert und zu hydraulischen Bindemitteln überführt werden.
3. The method according to claim, characterized in that mineral additives are added which are activated during the calcination and converted to hydraulic binders.
4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man bei den Verfahrensschritten a) und b) der Mischung hydraulische Bindemittel zugibt.
4. The method according to claim, characterized in that hydraulic binders are added to the mixture in process steps a) and b).
5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man dem kalzinierten Erdbodenmaterial während dem Abkühlen ein wasserabstossendes Material beigibt.
5. The method according to claim, characterized in that a water-repellent material is added to the calcined soil material during cooling.
6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als Bindemittel während dem Abkühlen des kalzinierten Erdbodenmaterials bituminöse Stoffe beigibt.
6. The method according to claim, characterized in that bituminous substances are added as a binder during the cooling of the calcined soil material.
7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man kalziniertes Bodenmaterial mit Bitumenemulsion bindet.
7. The method according to claim, characterized in that calcined soil material is bound with bitumen emulsion.
8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Verfahrensschritt a) das unbearbeitete oder aufbereitete tonhaltige Material auf über 800 oC brennt und damit kalziniert.
8. The method according to claim, characterized in that in step a) the unprocessed or processed clay-containing material is burned to over 800 oC and thus calcined.
9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Restwärme des kalzinierten Bodenmaterials zum Überziehen mit bituminösen Stoffen ausnützt.
9. The method according to claim, characterized in that the residual heat of the calcined soil material is used for coating with bituminous substances.
10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man Feinteilkomponenten aus fremden Mineralstoffen einbringt, wenn das Bodenfeinmaterial selbst hiezu nicht geeignet ist.
10. The method according to claim, characterized in that fine components from foreign minerals are introduced if the fine soil material itself is not suitable for this purpose.
11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man Bodenkonsolidierungs- und -konserviemngsmit- tel in Lösungen auf den unverdichteten Boden aufträgt, auf eine bestimmte Tiefe einarbeitet und das so behandelte Material nach den Verfahrensschritten a), b) und c) aufbereitet.
11. The method according to claim, characterized in that soil consolidation and conservation agents are applied in solutions to the uncompacted soil, worked in to a certain depth and the material treated in this way is processed according to process steps a), b) and c).
12. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das beim Kalzinieren aus dem Erdbodenmaterial ausgetriebene Wasser durch Kondensation zurückgewinnt und als Zuschlagwasser für die Mischvorgänge verwendet.
12. The method according to claim, characterized in that the water expelled from the soil material during the calcination is recovered by condensation and used as aggregate water for the mixing processes.