CN1041429C - 土壤或地面增强处理方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

土壤或地面增强处理方法
本发明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”。
本申请的发明人根据迄今获得满意成就的Fe石灰提出了若干发明。例如，这些发明是关于使用天然土、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。
本发明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土壤或地面增强处理方法。例如，在所用土壤是一种风化花岗岩的情形下，通过采用本发明的土壤或地面增强处理方法，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，本发明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。
本发明首先计划，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。
本发明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。(图1)
该图是根据本发明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
Figure C9310564600081
(图2)
该图是一张根据本发明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)
该图是一张根据本发明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)
该图是一张根据本发明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)
该图是一张根据本发明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)
该图是一张将普通熟石灰加到硅石粉中的试样0天时切割表面的显微照片。(图7)
该图是一张将普通熟石灰加入到硅石粉中的试样4天时切割表面的显微照片。(图8)
该图是根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的风化花岗岩土壤来进行土壤或地面增强处理的表示CBR试验结果的图形。(图9)
该图是表示单轴压缩试验结果的曲线图，该曲线图表示单轴强度和根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的风化花岗岩土壤来进行土壤或地面增强处理二者之间的相互关系。(图10)
该图是表示应变试验结果的曲线图，该曲线图表示最大应力时的应变和根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的风化花岗岩土壤来进行土壤或地面增强处理的寿命二者之间的相互关系。(图11)
该图是表示根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的Sirsu土壤来进行土壤或地面增强处理的CBR试验结果的曲线图。(图12)
该图是表示单轴压缩试验结果的曲线图，该曲线图表示单轴强度和根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的Sirsu土壤来进行土壤或地面增强处理的寿命二者之间的相互关系。(图13)
该图是表示应变试验结果的曲线图，该曲线图表示最大应力时的应变和根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的Sirsu土壤进行土壤或地面增强处理的寿命二者之间的相互关系。(图14)
该图是根据本发明实施方案使用添加有土壤或地面增强材料的硅石砂土壤来进行土壤或地面增强处理的CBR试验结果的曲线图形。
本发明实施方案详述如下：1)土壤或地面增强材料的制取
Al-Fe氧化物混合物(红泥)(参考表2)原料是水含量约为30％的副产品。以特定的混合比混合适量(相对于原料干重的当量比)的生石灰(CaO)和/或熟石灰(Ca(OH)2)对湿红泥进行干燥，可获得具有如表3所示组成的土壤或地面增强材料(Al-Fe-Cu土壤或地面增强材料)。
生石灰和熟石灰是具有表4和表5所示化学组成的市售产品。
为对比起见，在表8、9、12、13和15中示出了普通Fe石灰的组成。2)土壤或地面增强处理2-1)风化花岗岩土壤的强度试验
风化花岗岩是一种风化后的花岗岩石的残剩沉积物，它广泛地分布于西部日本。风化花岗岩的技术性能是这样的，有些根据风化条件而显著地变成粘土，但一般而言，它是一种砂质土，其中5-10％部分包含大于2mm的砾石和小于0.005mm的粘土。所用土壤取自于日本Saga Prefecfure，Yamatomachi的Saga土壤工业有限公司的土壤贮藏所，其物理性能示于表6而化学性能示于表7。
将表3中所示土壤或地面增强材料以93％土壤和7％材料(干重组成)的混合比同土壤混合，根据JISA1211的CBR试验方法按CBR一层20次五层捣固(ofCBR 1 Layer 20 times 5 Layers  byaStick-hardening)制取试样。CBR试验和单轴试验二者的捣固功Ec＝9.2cm·kgf/cm2，通过所用土壤的捣固试验结果规定了捣固的水含量为最佳含量(13.3％)。试样的养护方法是在捣固后试样不立即浸入水中，而在捣固后超过4天的试样，立即浸入水温保持在23℃的水中直到根据CBR试验进行渗透试验，试样用薄膜密封后在恒温(23℃)进行养护直到负载试验的前一天，试样用真空脱气水完全浸透30分钟，然后根据单轴压缩试验用水浸法(24小时)进行养护。水浸CBR试验结果示于表8和9，单轴压缩试验(该试验是按照土壤质量工程协会的“JSF，T511-1990”标准进行)结果示于表9和图9，应变试验结果示于图10。
正如试验结果明显指出的那样，根据试样寿命和水浸CBR(％)之间的关系以及试样寿命和单轴强度(kgf/cm2)之间的关系可以看出，使用Al-Fe-Cr2土壤或地面增强处理土壤同使用常规Fe石灰土壤或地面增强处理土壤比较，前者的强度得到较大提高，较高的Al含量在任何试样寿命时都具有较高的CBR强度。
例如，在前一种情况下(本实施方案)28天试样的单轴强度(qu28)在16-20之间，而后一种情况(普通的)下的强度约为11，本实施方案最大应力时应变超过1.0％，这决不是低于后一种情况的数值。2-2)使用Sirsu土壤的强度试验
Sirsu是一种火山流出沉积物，它广泛地分布于日本九州的南部，其大部分的复合粒子是火山玻璃和浮石。因此，该颗粒的比重(2.30-2.50)低于普通土壤，摩擦时易碎而且是可破碎的。它的主要成分是砂和含有少量大于2mm的砾石和小于0.005mm粘土的河沙。所用土壤取自鹿儿岛市的土壤贮藏所，土粒的比重和粒径分布示于表10，而化学组成示于表11。将表3所示土壤或地面增强材料以7％和93％的混合比(干重)同上述土壤混合，根据JIS A1211CBR试验方法按照CBR一层20次五层捣固(by CBR 1Layer 20 Times 5Layers stick-hardening)制取试样。CBR试验和单轴压缩试验二者的捣固功为Ec＝9.2cm·kgf/cm2，通过所用土壤的捣固试验结果规定了捣固的水含量为最佳水含量。试样的养护方法同使用风化花岗岩土壤的情况下适用的方法完全相同。水浸CBR试验结果示于表12和图11、单轴压缩试验结果示于表13和图12，应变试验结果示于图13。
正如试验结果明显指出的那样，根据试样寿命和水浸CBR(％)之间的关系以及试样寿命和单轴强度(kgf/cm2)之间的关系可以看出，使用Al-Fe-Ca土壤或地面增强处理土壤同使用常规Fe石灰土壤比较，前者的强度得到较大提高，换言之，较高Al含量的试样在任何试样寿命时具有更高的CBR强度。例如，在前一种情况下(本实施方案)28天试样(que28)的单轴强度约为18-27，这远远大于后一种情况(常规的)接近13的强度，本实施方案的最大应力时应变约为1.15％，这也决不是低于后一种情况的数值。在将Sirsu用作土壤的情况下其单轴强度显示出同图9中风化花岗岩土壤的单轴强度值几乎完全相同。但是，强度的不同范围极大地取决于土壤或地面增强材料的类型。换言之，在土壤或地面增强材料中Al含量对提高强度的作用在Sirsu用作土壤的情况下是最大的。在土壤或地面增强处理土壤中具有最大Al含量的Al-Fe-Ca No.3土壤或地面增强材料约有27kgf/cm2的最大应力，而28天试样的最大应变约为1.13％。水泥含量为8％的28天式样的单轴压缩试验给出约17kgf/cm2的最大应力和约0.65％的最大应变。因此，应用Al-Fe-Ca No.3土壤或地面增强土壤同添加水泥的土壤相比较，前者可以获得1.6倍于后者的强度和1.8倍于后者的挠曲度。2-3)硅石砂土壤的强度试验
用表14中所示化学组成的硅石粉(小于0.074mm)制取试样，将三种类型的天然硅石砂(5.0-0.074mm)以93％土和7％在表2中所示土壤或地面增强材料(干重组成)同根据JIS A1211 CBR试验方法按照CBR一层20次五层捣固(by CBR 1Layer 20 times 5Layers Stick-hardening)制取的土壤混合，该土壤具有以已知粒径曲线为基准的综合粒径(一种普通砂质土：相对风化分解的花岗岩)。养护方法是在风化花岗岩土壤用作强度试验的相同条件下进行。水浸CBR试验结果示于表15和图14。试验结果考虑如下：(1)同熟石灰处理土壤和Fe石灰或地面增强处理的土壤比较，本发明实施方案的Al-Fe-Ca土壤或地面增强处理土壤显示出，4天试样的CBR＝45-70％而14天试样的CBR＝180-315％，直到60天的试样的强度提高也是缓慢的，但此后强度急剧增加，120天试样的CBR＝270-430％。CBR强度的增加同土壤或地面增强材料中的Al2O3含量成正比。(2)从14天到60天的试样寿命期是从图1所示土壤或地面增强土壤反应机制中所述水合Al-Fe氧化物混合物形成胶质态Al-Fe水合物(1)的时间。
在60天以后，由于氧的存在使得结晶再次发展，在复杂的结晶条件下，由于形成显示同硅酸强结合的铝—氧结合链和显示粘弹性的铁—氧结合链而获得了结构稳定性。
因为CBR强度同土壤或地面增强材料中的Al2O3含量成比例增加，如果土壤或地面增强材料仅仅根据强度或仅仅根据弹性系数进行评价，则应优选Al2O3含量较高的材料。然而，如同AASHO试验道路的结果来看，也必须考虑另一个重要因素——粘弹性或挠曲性。还有，所需要的强度和挠曲度是随路面结构位置的用途而变化的。如果该用途是作为软路基的增强层，则应该优先考虑粘弹性而不是强度。如果该用途是作为紧接沥青表面层下的基底层，则应优选考虑强度。对使用硅石砂作为地面增强处理用土壤的试样寿命和单轴强度之间的关系进行试验。结果获知，该关系显示了用风化花岗岩土作为处理用土壤和Sirsu作为处理用土壤得到的数据之间的中间值。
本发明的土壤或地面增强处理方法使用一种添加石灰的氧化铝和富含氧化铁的Al-Fe氧化物混合物的土壤或地面增强材料，正如实施方案的结果所指出的那样，土壤或地面增强材料中的氧化铝混合物可提高土壤或地面增强处理土壤的强度，而氧化铁混合物可增强土壤或地面增强处理土壤的粘弹性。
当土壤或地面增强处理土壤用作筑路结构材料时，强度增加能产生分散负载的作用，从而减轻车轮负载对路面造成的挠曲，而粘弹性吸收了运输车辆造成的振动负载，从而防止路面结构的破坏和沥青路面材料的不固定车辙，因而大大地延长了路面的使用寿命。本发明的有效用途是将Al-Fe氧化物混合物混合进Al-Fe-Ca土壤或地面增强材料中，使其中的氧化铝在5-15％(重量)范围而氧化铁在15-35％(重量)范围内。如果超过上述界限，则难以达到既极大地提高强度，同时又保持挠曲性的目的。熔炼铝时的副产品红泥除了含作为主要成分的氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)外，还包含氧化钛(TiO2)。当包含氧化钛的Al-Fe-Ti-Ca土壤或地面增强材料加入土壤中时，氧化钛将根据图1所示反应对土壤或地面的结构增强产生附加的效果。在此情况下，土壤或地面增强材料中含量在0.5-2.0％(重量)的氧化钛产生了极好的作用。
表1示出了火山岩渣床的化学分析(摘自“Character-istic Soilin Kyrshu and Okinawa”Compiled by The Society of Soil QualityEngineering of Japan，Kyushu Branch and Published by The u-niversity of Kyushu Publishing Committee)。火山岩渣床的化学组成以氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)为其特征，已获知这非常类似于红泥(用氢氧化钠处理铝矾土来生产高纯铝矾土的剩余物)的化学分析结果。
表2示出了Al-Fe-Ti氧化物混合物(红泥)的化学分析结果(按照日本钢铁联合公司TAC分析中心的分析)。
图1显示了含有上述Al-Fe氧化物混合物和熟石灰的土壤或地面增强材料加入土壤中时的反应机制。
当把Al-Fe氧化物混合物和熟石灰的混合物加入土壤中时，熟石灰溶解在土壤湿气中，结果显示出强碱性，在碱性条件下，Al-Fe氧化物混合物进行水合，生成了活性铝—铁水合物(I)，该水合物分散在胶体形态的集聚土粒之间。然后由于例如压缩的物理作用使结晶继续发展，由于氧气存在随着时间而发生了不可逆转的化学变化，从而形成具有铝同硅酸强结合能的铝—氧结合链和具有铁特有的粘弹性的铁—氧结合链，这些结合链的结合形成复杂的结晶条件(II)从而增强土壤或地面的结构。
加入土壤中的由Al-Fe氧化物混合物和熟石灰组成的土壤或地面增强材料(在下文中称为Al-Fe-Ca土壤地面增强材料)的电子显微研究叙述如下：
在将7％(干重量)的熟石灰加到不含有非结晶材料的高结晶硅石粉中的情况下，该粉状试样进行粘性一硬化处理并在规定时间内进行养护，然后在110℃的炉内干燥。然后冷却到环境温度并用树脂密封，该试样切割表面照片分别示于图6(0天)和图7(4天)。
该图指出在老化试样的颗粒结构中没有发生变化。
然而，如果将含量为7％(干重量)的Al-Fe-Ca土壤或地面增强材料(同表3中的实施例Al-Fe-Ca-No.2相同)加到上述的硅石粉中，在图2(0天)、图3(4天)、图4(28天)图5(60天)所示相同条件下，将它们的切割表面照片进行比较显示出，表示在捣固后立即浸水条件的图2看起来同硅石砂试样材料的图6非常相似，而在4天试样的图3中没有观察到结晶现象。28天试样的图4显示出Al-Fe氧化物混合物发生水合反应并分散呈胶体状态，还从60天试样的图5观察到，在氧气存在下包覆硅石的Al-Fe水合氧化物的结晶发展。
相应于这种反应机制的强度和粘弹性显示了今后要讨论的在单轴压缩试验时应力和应变之间的的深刻的相互关系，因此，可以根据长期的强度要求，使用那些其机械性能在普通水泥—混凝土弹性材料和沥青—混凝土粘弹材料之间的材料筑路。
如上所述，本发明的土壤或地面增强处理方法是，将主要成分是添加有石灰的氧化铝、氧化铁和氧化钛的Al-Fe-Ti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，并通过土壤或地面增强处理以提高强度和获得粘弹性的减震作用。
因而，本发明应用于筑路材料时可增加负载分散作用，以减低车轮负载造成的路基挠曲，并吸收和减轻由运输车辆产生的振动负载(通常约为路面设计静止车轮负载的1.8倍)。因此，本发明的土壤或地面增强处理方法应用于软路基上的增强层可以减轻振动负载或路基的颤动，以防止路基疲劳或软化。这种减震作用对道路上不固定车辙显示了划时代的阻止作用，这种路面上的不固定车辙一直是我国沥青筑路工程中的一个致命问题。
以应用于软路基上道路铺砌的情况来解释本发明的土壤或地面增强处理方法的优选实施方案，但是本发明的处理方法可以应用于更多方面，例如房屋建筑、停车场、运动场和机场地面。
为了便于参考，以下附出表1-15的名称：表1：火山岩渣床的化学分析表2：Al-Fe氧化物混合物(红泥)的化学分析表3：土壤或地面增强材料的主要成分表4：生石灰的化学组成表5：熟石灰的化学组成表6：风化花岗岩土的物理性能表7：风化花岗岩土的化学组成表8；用风化花岗岩土进行土壤或地面增强处理的CBR试验结果表9：用风化花岗岩土进行土壤或地面增强处理的单轴压缩试验结果表10：Sirsu土的比重和粒经组成表11：Sirsu土的化学组成表12：用Sirsu土来进行土壤或地面增强处理的CBR试验结果表13：使用Sirsu土来进行土壤或地面增强处理的单轴压缩试验结果表14：硅石粉的化学组成和粒径分布表15：用硅石砂土来进行土壤或地面增强处理的CBR试验结果。
                      表1
               火山岩渣床的化学分析
  试样 燃烧损失 SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 MnO CaO MgO K2O Na2O P2O5 总计
  试样    1     8.11  46.29  12.52  19.70  2.12  0.08  5.77  4.76  0.35  1.72  0.08  101.50
    ″    2 4.85 48.85 13.58 19.15 0.98 0.12 6.90 5.55 0.05 0.30 0.09 100.42
    ″    3     8.92  43.46  16.30  19.26  1.65  0.15  5.47  4.74  0.08  0.22  0.13  100.38
    ″    4     12.65  41.64  14.82  20.20  0.83  0.08  3.77  4.75  0.25  0.83  0.10  99.92
    ″    5     0.66  49.11  14.50  15.79  2.19  0.14  9.10  7.64  0.42  1.87  0.14  101.56
                                表2
                Al-Fe氧化物混合物(红泥)的化学分析
    试样   T.Fe   M.Fe   FeO   Fe2O3   SiO2   CaO   MnO   MgO   Al2O3   TiO2     C
   Al-Fe氧化物混合物 31.56   0.35   0.14   44.47   16.42   0.27   0.18   0.24   21.01   2.69    0.50
                           表3
               强化材料的主要成分含量
材  料     主要成分(％)
    Al2O3   Fe2O3   TiO2   Ca(OH)2
  实施例   Al-Fe-Ti-Ca No.1     5.00   36.13   0.62   48.85
Al-Fe-Ti-Ca No.2 10.51 22.24 1.42 48.85
  Al-Fe-Ti-Ca No.3     15.02   31.80   1.92   27.85
  对比例   Fe石灰(普通的)     0.51   47.46   -   48.85
    熟石灰     Trace   Trace   -   97.72
                                  表4
                           生石灰化学组成(％)
    试  样 损失量   SiO2   Fe2O3.Al2O3   CaO   MgO     S     P
    生石灰(Taihei Industry)   16.94   0.10     0.19   81.47  0.80  0.004 0.008
损失量表示试样在煅烧后损失的CO2，H2O等
                              表5
                        熟石灰化学组成(％)
    试样 Ca(OH)2   CaO   CO2   SiO2   Al2O3   Fe2O3   MgO
    熟石灰(Ito Industry)   97.72   73.95   1.28                  1.22
                            表6
            风化花岗岩土壤的物理性能
  土壤颗粒s.g.                  粒径(％)            粘度     硬化性能   天然湿度(％)
砾砂 砂 泥沙 粘土 LL％ PL％ PI 最佳湿度 最大干密度
  2.724   10.5   64.2   20.0   5.3   39.0   23.5   15.5   13.1％   1.883g/cm3     13.3
                                           表7
                            风化花岗岩土壤的化学组成(％)
T.Fe SiO2 CaO MnO MgO P2O5 Cr2O3 TiO2 Al2O3 Na2O K2O
试样 4.19 63.9 0.76 0.15 2.25 0.18 0.01 0.84 19.1 2.62 1.94
  pH
  7.1
由日本钢铁联合公司Yawata钢铁厂TAC中心试验(1g/100ml溶解)
表8以风化花岗岩土作为处理用土壤的CBR试验结果
(单位)：捣固湿度＝％，干密度＝g/cm3，CBR＝％
Figure C9310564600251
                    表9
          以风化花岗岩土作为处理用土壤的单轴压缩试验结果
               (单位)：捣固湿度＝％，干密度＝g/cm3，
                     最大应力＝kgf/cm2，最大应变＝％
            试样寿命(天) 4 7 14 28 60 120
    实施例  Al-Fe-Ti-Ca(No.1)   捣固湿度   13.3   13.2   13.5   13.4   13.6   13.7
  干密度   1.624   1628   1.618   1.624   1.621   1.617
  最大应力   9.6   12.1   15.3   16.2   21.8   26.4
  最大应变   1.09   1.09   1.07   1.02   0.97   0.89
 Al-Fe-Ti-Ca(No.2) 捣固湿度   13.5   13.4   13.4   13.2   13.1   13.6
  干密度   1.616   1.610   1.595   1.594   1.601   1.602
  最大应力   10.5   13.7   16.3   17.4   23.2   26.8
  最大应变   1.07   1.07   1.05   0.99   0.92   0.84
 Al-Fe-Ti-Ca(No.3)   捣固湿度   13.4   13.5   13.2   13.6   13.6   13.4
  干密度   1.605   1595   1.595   15.90   1.598   1.596
  最大应力   11.8   15.0   18.2   19.4   17.2   29.0
  最大应变   1.04   1.04   1.02   0.97   0.90   0.83
    对比例   Fe石灰   捣固湿度   13.1   13.4   13.5   13.4   13.2   13.3
  干密度   1.629   1.627   1.622   1.627   1.630   1.631
  最大应力   7.1   9.2   10.4   13.2   19.0   23.8
  最大应变   1.11   1.11   1.10   1.08   1.03   0.97
                                       表10
                      所用土壤(Sirsu)的比重和粒径组成
  土壤颗粒S.G. 粒径组成(％) 粘度            硬化性能 天然湿度(％)
  最佳湿度   最大干重
Gravel   Sand   Silt   Clay
     2.462   19.6   56.8   2.5   2.5     NP     21.3％   1.300g/cm3     19.63
                                      表11
                      所用土壤( S i r s u)的化学组成(％)
T.Fe SiO2 CaO MnO MgO P2O5 Cr2O3 TiO2 Al2O3 Na2O K2O
  砂(Sirsu) 2.65 75.0 3.20 0.10 0.97 0.08 0.05 0.44 16.4 3.38 2.26
  pH
  7.3
由日本钢铁联合公司Yawata钢铁厂TAC中心试验
表12以Sirsu土作为处理用土壤的CBR试验结果
(单位)：捣固   湿度＝％，
干密度＝g/cm3，CBR＝％
表13以Sirsu土作为处理用土壤的单轴压缩试验结果
(单位)：捣固＝％，干密度＝g/cm3，
最大应力＝kgf/cm2，最大应变＝％
Figure C9310564600291
                                         表14
                             硅石粉的化学组成和粒径分布
  硅石粉A-3                        化学组成％                        粒径分布(筛号)％
  SiO2    Al2O3     Fe2O3  TiO2   CaO   100   150   200   270   其他   总计
  97.25    1.85     0.04  0.05   0.04   0.2   4.0   13.6   28.8   55.4   100
表15以硅石砂作为处理用土壤的CBR试验结果
(单位)：捣固湿度＝％，CBR＝％，
干密度-g/cm3
Figure C9310564600311

Claims (3)

1.一种土壤或地面增强处理方法，包括将一种土壤或地面增强材料混入含有碎石的土壤或地面中，其特征在于，所述的土壤或地面增强材料包括Al-Fe氧化物混合物和石灰，其中氧化铝的量为5-15％重量，氧化铁的量为15-35％重量，余量为石灰，均以所述土壤或地面增强材料为基准。
2.一种根据权利要求1的土壤或地面增强处理方法，其中所述的地面增强材料进一步包括氧化钛，其量为0.5-2.0％重量，以所述土壤或地面增强材料为基准。
3.根据权利要求1或2的土壤或地面增强处理方法，其中所述的土壤或地面增强材料与土壤的混合比为7比93。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658097A (en) * 1995-12-14 1997-08-19 Fe Lime Industry Corporation Soil or ground quality stabilizer and treatment method
DE19503142C2 (de) * 1995-02-01 1998-12-17 Horst Prof Dr Bannwarth Bindemittel und und dessen Verwendung
US5931772A (en) * 1995-10-31 1999-08-03 Kaiser Aluminum & Chemical Corp. Use of spent bauxite as an absorbent or solidification agent
JP2717528B2 (ja) * 1995-12-18 1998-02-18 月夫 井 構造物構築地盤の液状化対策工法
GB9623578D0 (en) * 1996-11-13 1997-01-08 Univ Leeds Synthetic sesquioxide biomass conditioning and preservation process
CN1067663C (zh) * 1998-06-12 2001-06-27 武汉水利电力大学 一种土壤固化剂
US7341661B2 (en) * 2000-11-16 2008-03-11 Unit Process Technologies, L.L.C. Clarification and sorptive-filtration system for the capture of constituents and particulate matter in liquids and gases
US6468942B1 (en) * 2000-11-16 2002-10-22 John J. Sansalone Absorptive-filtration media for the capture of waterborne or airborne constituents
KR20010035161A (ko) * 2001-01-08 2001-05-07 배기필 폐 산화철을 첨가한 토양 개량용 부산석회의 제법
GB0305078D0 (en) * 2003-03-06 2003-04-09 Mbt Holding Ag Rock protection
US20060112749A1 (en) * 2003-11-13 2006-06-01 Noll Anthony P Soil amendment product and method of processing
US7967877B2 (en) 2003-11-13 2011-06-28 Biomass Worldwide Group Limited Biomass energy product and processing method
CA2551822A1 (en) * 2003-12-24 2005-07-07 Mt Aspiring Geochemistry Consultants Pty Ltd Porous particulate material for fluid treatment, cementitious composition and method of manufacture thereof
CA2677765C (en) 2006-02-09 2012-10-09 Alcoa Inc. Methods, apparatus and systems for polishing wastewater utilizing natural media filtration
US8728802B2 (en) 2006-02-15 2014-05-20 Biomass Worldwide Group Limited Angled reaction vessel
US7745208B2 (en) 2006-02-15 2010-06-29 Noll Anthony P Angled reaction vessel
US20100276360A1 (en) * 2007-02-08 2010-11-04 Alcoa Inc. Methods, apparatus and systems for polishing wastewater utilizing natural media filtration
US9187342B2 (en) 2010-06-14 2015-11-17 Alcoa Inc. Method for removing drugs from waste water using neutralized bauxite residue
CA2897773A1 (en) 2013-01-11 2014-07-17 Alcoa Inc. Wastewater treatment systems and methods
CN106676995B (zh) * 2017-02-09 2019-07-23 山东省交通科学研究院 一种拜耳法赤泥路基深厚式沥青路面结构设计方法
CN107012755B (zh) * 2017-04-19 2019-06-04 中铁七局集团第四工程有限公司 风积沙路基施工方法
CN107201703B (zh) * 2017-08-01 2023-07-11 四川睿铁科技有限责任公司 一种地震区路基支挡减震结构及其施工方法
CN111268951B (zh) * 2020-03-25 2022-03-11 长安大学 一种改良低液限粉土路基材料及其制备方法和应用
CN114808586B (zh) * 2022-05-16 2024-03-15 中交一公局第一工程有限公司 用于严寒地区沥青路面防裂的施工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5698280A (en) * 1979-12-29 1981-08-07 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd Method for deodorizing and enhancing strength of hydrous soft soil having bad smell
US4380408A (en) * 1981-07-09 1983-04-19 Chevron Research Company Stabilizing clay soil with dry hydroxy-aluminum
JPS63134709A (ja) * 1986-11-25 1988-06-07 Tsukio I 自然土を物理化学的に安定処理して軟弱地盤を補強する圧密沈下防止法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1196032A (fr) * 1957-06-28 1959-11-20 Corson G & W H Construction de routes
US3876439A (en) * 1970-11-12 1975-04-08 Gordon L Schneider Soil stabilizing agent comprising an acid sludge-sulfuric acid product and method for preparing the agent
JPS50120128A (zh) * 1974-03-11 1975-09-20
US4095988A (en) * 1974-07-19 1978-06-20 Vyskumny Ustav Inzenierskych Stavieb Self hardening suspension for foundation engineering purposes
JPS527256A (en) * 1976-07-05 1977-01-20 Semiconductor Res Found Phototransmission line
JPS5425738A (en) * 1977-07-28 1979-02-26 Ricoh Co Ltd Electronic copier of microcomputer control
IT1099079B (it) * 1978-09-14 1985-09-18 Euteco Spa Trattamento degli affluenti degli impianti adibiti alla produzione di titanio biossido con il procedimento al solfato
JPS5542250A (en) * 1978-09-21 1980-03-25 Osaka Cement Swelling solidifying material
CA1135288A (fr) * 1978-10-24 1982-11-09 Jean Couturier Liant hydraulique
FR2453837A1 (fr) * 1979-04-12 1980-11-07 Couturier Jean Liant hydraulique a base de laitier finement broye, de cendres volantes et de chaux
US4443260A (en) * 1982-06-14 1984-04-17 Chiyoda Chemical Engineering & Constr., Co., Ltd. Method for strengthening soft soil
US4465518A (en) * 1982-06-14 1984-08-14 Chiyoda Chemical Engineering & Const. Co. Process for strengthening soft soil
US4655839A (en) * 1983-09-06 1987-04-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Landfillable composition from iron chloride waste treatment in molten salt
US4946311A (en) * 1986-06-16 1990-08-07 Natec Mines, Ltd. Co-disposal pollution control method-II
US4871283A (en) * 1987-02-13 1989-10-03 Gkn Hayward Baker, Inc. Continuous mixing and injection of lime-fly ash slurry
US5118219A (en) * 1991-03-21 1992-06-02 Chemstar Lime Company Method of capping tailings ponds

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5698280A (en) * 1979-12-29 1981-08-07 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd Method for deodorizing and enhancing strength of hydrous soft soil having bad smell
US4380408A (en) * 1981-07-09 1983-04-19 Chevron Research Company Stabilizing clay soil with dry hydroxy-aluminum
JPS63134709A (ja) * 1986-11-25 1988-06-07 Tsukio I 自然土を物理化学的に安定処理して軟弱地盤を補強する圧密沈下防止法

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Publication number Publication date
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