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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zur Bodenverbesserung,
die bei vielen Anwendungen, wie dem Straßenbau, der Landentwicklung
und der Verstärkung
von Böschungshängen, Verwendung
findet. Sie betrifft insbesondere ein Bodenverbesserungsmittel,
einschließlich
eines Bodenhärtungsmittels
und eines Erdreichverbesserungsmittels, ein Verfahren zur Bodenverbesserung,
einschließlich
eines Verfahrens zur Bodenhärtung
und eines Verfahrens zur Erdreichverbesserung, sowie verbessertes
Erdreich, durch das Probleme gelöst werden
können,
die mit Folgeschäden,
wie Bodenverschmutzung und Grundwasserverschmutzung aufgrund von
vehangrschiedenen Erdarbeiten, in Zusammen stehen, und das das Härten von
leicht verstreutem Boden ermöglicht,
um Windschäden
vorzubeugen.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Da
im Stand der Technik die Bodenfestigkeit mit Hilfe von aggressiven
Verbesserungsverfahren erhöht
wird, die Bodenverbesserungsmaterialien verwenden, wie zementartige
Härtungsmittel,
die Schwermetalle, große
Mengen an Kalk und große Mengen
an normalem Zement enthalten, schafft dies Probleme, einschließlich Folgeschäden, wie
Bodenverschmutzung und Grundwasserverschmutzung.
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Die
Verwendung derartiger Bodenverbesserungsmaterialien aus dem Stand
der Technik hat nämlich
folgende Nachteile:
- 1. Wenn ein zementartiges
Härtungsmittel,
das Schwermetalle enthält,
verwendet wird, wird der Boden durch die Schwermetalle kontaminiert.
Außerdem
können
diese Schwermetalle auch das Grundwasser kontaminieren.
- 2. Wenn große
Mengen an Kalk und normalem Zement verwendet werden, können Arbeitsvorgänge aufgrund
der erzeugten großen
Wärmemenge
gefährlich
sein. Außerdem
wird, nachdem die Härtung
stattgefunden hat, auf Grund des Auftretens von Rissen und dergleichen
eine instabile Struktur erzeugt. Darüber hinaus fehlt der resultierenden
Struktur die Gleichmäßigkeit,
da ein vollständiges
Mischen des Zements und dergleichen schwer zu erreichen ist. Außerdem wird
in dem Fall, wenn Kalk und normaler Zement verwendet werden, der
Boden selbst abgetötet,
und nach der Härtung
des Zements und dergleichen verschlechtert sich die Wasserdurchlässigkeit
und eine schwache Schicht wird an der Grenze erzeugt, wo derartige
Bodenverbesserungsmaterialien verwendet werden. Infolgedessen werden diese
Bodenverbesserungsmaterialien aus dem Stand der Technik als unzulänglich angesehen.
- 3. Wenn Kalk und normaler Zement verwendet werden, machen diese
Materialien das Mischen von großen
Mengen an Pulvermaterialien erforderlich, was Probleme mit Staub
schafft.
- 4. Wenn Kalk und normaler Zement verwendet werden, gibt es eine
grobe Verbesserung der Dichte, da keine Verbesserung der organischen Bodeneigenschaften
der Bodenpartikel erreicht wird. Weil es aber nur wenige Lücken zwischen den
Bodenpartikeln gibt, hat das verbesserte Erdreich eine schlechte
Wasserdurchlässigkeit
und als Folge fehlt der Bodenstruktur eine gleichmäßige Festigkeit.
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Die
JP 59084972 A offenbart
eine Zusammensetzung zur Bodenstabilisierung, die entweder durch
Vermischen von (A) 100 Gewichtsteilen eines Gemischs aus Zement
und Calciumoxiden mit einem Gewichtsverhältnis von 99:1–70:30 und
(B) 0,1–10 Gewichtsteilen
eines Saccharids oder durch Vermischen von (A) 100 Gewichtsteilen
eines Gemischs aus Zement und Calciumoxiden mit einem Gewichtsverhältnis von
99:1–70:30
und (C) 0,1–10
Gewichtsteilen Sacchariden und einer Oxycarbonsäure hergestellt werden kann,
wobei das Gewichtsverhältnis 75:25–25:75 beträgt. Die
Saccharide schließen
Saccharose, Glucose, Fructose, Galactose und Maltose ein. Die aus
der
JP 59084972 A bekannte Zusammensetzung
zur Bodenstabilisierung hat die Eigenschaft, die Festigung des Bodens
für einen
gewünschten
Zeitraum zu verzögern.
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Eine
Zusammensetzung zur Staubkontrolle, die mindestens einen Bestandteil
umfasst, der ausgewählt
ist aus der Gruppe der löslichen
Stoffe im Weichwasser, der verdickten löslichen Stoffe aus Keltereiabfällen, Molke,
der verdickten löslichen
Stoffe aus Brauereiabfällen
und der verdickten löslichen Stoffe
aus Brennereiabfällen,
ist aus der WO 99/58623 A1 bekannt. Ein Gemisch aus verdickten löslichen
Stoffen aus Keltereiabfällen
und Wasser wird verwendet, um eine unbefestigte Straße durch Besprühen oder
durch sorgfältiges
Mischen des Bodens mit der wässrigen
Lösung
zu behandeln. Keltereiabfälle
(VCS) sind nicht trinkbare lösliche
Stoffe, die sich am Boden eines Weinfasses absetzen. Die Bodenflüssigkeiten
können
typischerweise auf 50% lösliche
Stoffe eingedickt werden, welche, nachdem die Flüssigkeit verdampft und/oder
getrocknet ist, zurückgewonnen
und typischerweise als Nahrungszusätze in Viehfutter und/oder
als Dünger-
oder Mulchmaterial für
Weinberge verwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Probleme aus dem Stand der Technik
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Boden, ein
Bodenverbesserungsmittel, einschließlich eines Bodenhärtungsmittels
und eines Erdreichverbesserungsmittels, ein Verfahren zur Bodenverbesserung, einschließlich eines
Verfahrens zur Bodenhärtung und
eines Verfahrens zur Erdreichverbesserung, und verbessertes Erdreich
bereitzustellen, welche das Problem der Bodenverschmutzung sowie
der Grundwasserverschmutzung lösen,
ermöglichen,
dass das gehärtete
Erdreich eine gute Wasserdurchlässigkeit aufweist
und ermöglichen,
das Erdreich zu härten, aber
gleichzeitig den Boden in einem natürlichen Zustand am Leben erhalten,
die Festigkeit des Bodens erhöhen
und Windschäden
vorbeugen.
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Um
das oben genannten Ziel zu erreichen, werden Äpfelsäure und/oder Traubenzucker
als Hauptbestandteile des Bodenhärtungsmittels
und des Erdreichverbesserungsmittels verwendet, die das erfindungsgemäße Bodenverbesserungs mittel umfassen.
Die Menge dieser Bestandteile des Bodenverbesserungsmittels können entsprechend
dem Säuregehalt,
dem Basengehalt, dem Metallgehalt und dem Gehalt an anorganischen
Stoffen im Boden verändert
werden. Vorzugsweise liegen derartige Bestandteile des Bodenverbesserungsmittels
in Form einer Flüssigkeit
oder eines Pulvers vor. Ferner kann das Bodenverbesserungsmittel
ein Hilfsmittel, wie Natriumchlorid oder Natriumhydrogencarbonat,
enthalten.
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Bei
einer Ausführungsform
des Verfahrens zur Bodenverbesserung, das ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Bodenhärtung
und ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Erdreichverbesserung einschließt, werden der Boden und ein
Bodenverbesserungsmittel, das Äpfelsäure und/oder
Traubenzucker umfasst, miteinander vermischt und nach dem Vermischen
unter Druck gehärtet.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens zur Bodenverbesserung, das ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Bodenhärtung
und ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Erdreichverbesserung einschließt, wird ein Bodenverbesserungsmittel,
das Äpfelsäure und/oder
Traubenzucker umfasst, gleichmäßig auf
die Bodenoberfläche
aufgetragen, und dann wird nur die Oberfläche des Bodens der Härtung unterworfen.
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Das
erfindungsgemäße verbesserte
Erdreich umfasst ein durch Verdichten gehärtetes Gemisch eines Bodens
und eines Bodenverbesserungsmittels mit Äpfelsäure und/oder Traubenzucker als
Hauptbestandteil, um eine gute Wasserdurchlässigkeit und Festigkeit bereitzustellen.
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PRINZIP UND
DURCHFÜHRUNG
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Wenn
das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel
zur Verbesserung eines Bodens verwendet wird, wandern die Äpfelsäure- und/oder
Traubenzuckermoleküle
zu jedem der organischen Bodenpartikel und bilden auf deren Oberflächen einen Überzug,
wodurch die Bodenpartikel separate anorganische Partikel in einer
wohlgeordneten Anordnung bilden. Dann, nachdem unter Druck verdichtet wurde,
weist das dadurch erhaltene Erdreich eine gute Wasserdurchlässigkeit
und Festigkeit auf.
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In
dieser Hinsicht gibt es, abhängig
von den Eigenschaften des Bodens, Fälle, bei denen es möglich ist,
nur Äpfelsäure oder
nur Traubenzucker als Hauptbestandteil des Bodenverbesserungsmittels
zu verwenden, aber die Verwendung von sowohl Äpfelsäure als auch Traubenzucker
ist bevorzugt, da eine derartige Kombination eine problemlose Härtung des Bodens
ermöglicht. Äpfelsäure oder
Traubenzucker weisen nämlich
eine Affinität
zu den organischen Anteilen auf, und Äpfelsäure oder Traubenzucker bedecken
deren Umgebung.
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Ferner
kann das Bodenverbesserungsmittel in Form einer Flüssigkeit
oder eines Pulvers verwendet werden, abhängig von den speziellen Erfordernissen
des Bodens, und das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel
wird, wie vorstehend beschrieben, als Material zur Verbesserung
der Bodenhärte
verwendet.
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In
dem Fall, in dem beispielsweise der blockierende Bestandteil des
Bodens ein weicher organischer Stoff ist, wird der Boden während des
Verdichtens unter Druck nicht zerstört, da die Äpfelsäure die organischen Bodenpartikel
unter Bildung von anorganischen Partikeln, die durch den Traubenzucker zusammengehalten
werden, bedeckt. Ferner ermöglicht
es die Verwendung von Äpfelsäure und/oder Traubenzucker,
Schäden
aufgrund von Rissen und dergleichen vorzubeugen und den Boden mühelos zu
verbessern und gleichzeitig dessen natürlichen Zustand zu erhalten.
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Darüber hinaus
ist es durch Ausbringen des erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittels
auf die Bodenoberfläche
und anschließendes
Verdichten nur der Oberfläche
des Bodens möglich,
den Boden mühelos
zu härten,
um ein Abtragen der Bodensubstanz zu verhindern.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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32
l einer 2%igen Bodenverbesserungsmittellösung, die 15 g Äpfelsäure und
10 g Traubenzucker pro Liter Wasser umfasst, wurden zu einem Boden,
der organische Materie enthält
und eine Dichte von 1,6 t/m3 aufweist, hinzugefügt und mit
diesem vermischt. Dann wurden Walzen verwendet, um das Gemisch zu
verdichten und ein verbessertes Erdreich mit einer verdichteten
Struktur zu erhalten. Es wurde festgestellt, dass das erhaltene
verbesserte Erdreich eine gute Wasserdurchlässigkeit und Festigkeit aufweist.
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Ausführungsform 2
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Zu
einem nachgebenden Erdreich, das einen Boden mit hohem Wassergehalt
aufweist und aus Schlamm und dergleichen besteht, wurde Natriumhydrogencarbonat
hinzugefügt,
um das Wasser zwischen den Bodenpartikeln zu entfernen und dadurch den
Wassergehalt zu verringern. Dann wurde ein Bodenverbesserungsmittel,
das aus einem Gemisch aus Äpfelsäure und
Traubenzucker in Form eines granulierten Pulvers besteht, zu dem
Boden hinzugefügt
und mit diesem vermischt. Anschließend wurden Walzen verwendet,
um das Gemisch zu verdichten und ein verbessertes Erdreich mit einer
verdichteten Struktur zu erhalten. Es wurde festgestellt, dass das erhaltene
verbesserte Erdreich eine gute Wasserdurchlässigkeit und Festigkeit aufweist.
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Ausführungsform 3
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Zur
Verstärkung
einer Böschung
wird eine Bodenverbesserungsmittellösung, die aus 30 g Äpfelsäure und
50 g Traubenzucker pro Liter Wasser besteht, gleichmäßig auf
die Oberfläche
eines leicht abtragbaren Bodens (z.B. auf den oberen Boden beim
Straßenbau,
bei der Landentwicklung, usw.) aufgetragen, und nur die Oberfläche des
Bodens wird gehärtet.
Dadurch ist es möglich,
den Boden mühelos
zu härten
und zu verhindern, dass die Bodenpartikel durch den Wind und dergleichen
abgetragen werden.
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Das
erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel
ist für
Menschen und Tiere ungefährlich, und
wie vorstehend beschrieben wurde, werden die organischen Bodenpartikel
bedeckt und voneinander getrennt, wenn das Bodenverbesserungsmittel
mit dem Boden vermischt oder auf die Bodenoberfläche aufgebracht wird. Dann,
wenn die getrennten Bodenpartikel verdichtet werden, verbinden der
Traubenzucker und/oder die Äpfelsäure die
Bodenpartikel miteinander, und der Boden wird in seinem natürlichen Zustand
am Leben erhalten. Außerdem
ist die durch die vorliegende Erfindung erzielte Bodenverbesserung äußerst zuverlässig, da
die Wasserdurchlässigkeit
während
des Härtens
des Bodens erhalten bleibt und die Bodenfestigkeit erhöht wird.
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Das
erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel,
einschließlich
eines erfindungsgemäßen Bodenhärtungsmittels
und eines erfindungsgemäßen Erdreichverbesserungsmittels,
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Bodenverbesserung, einschließlich eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bodenhärtung
und eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Erdreichverbesserung, sowie das erfindungsgemäße verbesserte
Erdreich beseitigen das Problem der Bodenverschmutzung, erhalten
eine gute Wasserdurchlässigkeit
bei verdichtetem Erdreich und erhöhen die Bodenfestigkeit, während der
Boden in einem natürlichen
Zustand am Leben erhalten wird.
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Darüber hinaus
ist es durch gleichmäßiges Auftragen
des erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittels
auf die Bodenoberfläche
und anschließendes
Härten
nur der Oberfläche
des Bodens möglich,
den Boden mühelos
zu härten
und zu verhindern, dass die Bodenpartikel durch den Wind und dergleichen
abgetragen werden.