DE69002417T2

DE69002417T2 - Verfahren zur stabilisierung einer lockeren bodenfläche.

Info

Publication number: DE69002417T2
Application number: DE90900045T
Authority: DE
Inventors: Laurent Voegeli
Original assignee: SOC D DIFFUSION DE RECH TECH E
Current assignee: SOC D DIFFUSION DE RECH TECH E
Priority date: 1989-01-16
Filing date: 1990-01-12
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2010-01-13
Also published as: AU632082B2; AU4805490A; KR910700380A; NZ232117A; JPH03503431A; FR2641806A1; FR2641806B1; PH26814A; EP0407513B1; CN1044317A; CA2024706A1; MY106262A; DE69002417D1; WO1990008226A1; EP0407513A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung einer lockeren Bodenfläche, insbesondere zum Bau von Verkehrswegen, Straßen, Pisten für Luftfahrzeuge, für den Unterbau von Schienenwegen, für Straßenrandstreifen, Gräben oder zur Herstellung von Lagerungsflächen, steifen Platten oder tragenden Platten sowie für jeglichen starren Belag zur Aufnahme von beweglichen oder unbeweglichen Lasten, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: mindestens eine lmprägnierung der auf der Baustelle vorhandenen mineralischen Stoffe mit einem natrium- und/oder kaliumalkalisilikatbasischen Bindemittel, mindestens einen Plastizierzusatzstoff und mindestens ein Reagens in Form einer Flüssigkeit, um ein Kieselerdegel zu bilden.
Mehrere Techniken für den Bau von Straßen und von Pisten werden gegenwärtig angewandt und verarbeiten äußerst unterschiedliche Stoffe. Im allgemeinen erfolgt der Bau von Straßen und/oder von Pisten für Luftfahrzeuge durch die Zufuhr von Materialien wie gebrochenem Felsgestein mit einer bestimmten Körnung. Je nachdem können verschiedene Bindemittel verwendet werden, um diese mineralischen Materialien zu verbinden. Diese Bindemittel sind entweder wassergebunden wie Zement oder Kalk oder von organischer fossiler Art wie Bitumen. Eine oder inehrere Schichten von Mörtel, der mit dem gleichen Bindemittel zubereitet wird, bilden im allgemeinen die Fahrbahndecke.
Diese herkömmlichen Techniken erfordern in allen Fällen eine Zufuhr von Materialien aus Stein in der Form von Split und/oder von kieselhaltigem Sand, die auf der Trasse der Straße und/oder der Piste aufgebracht werden, die vorher aufgerauht und eingeebnet wird.
Bei der Erstellung des Unterbaus werden diese Materialien, denen in gewissen Fällen eine gewisse Menge von wassergebundenen Bindemitteln zugegeben wird, verdichtet und gerüttelt, um die erforderliche Druckfestigkeit zu erreichen, damit die Belastungen durch die Geräte, die später darauf fahren werden, standgehalten wird.
Der Unterbau wird üblicherweise durch eine Deckschicht, eine sogenannte Verschleißschicht ergänzt, die entweder aus einer Schicht aus Zementbeton oder einer ummantelten Bitumenschicht oder aus einer Kombination von solchen Schichten besteht.
Je nach den angewandten Techniken werden die hergestellten Fahrwege als Straßen für Leichtkraftverkehr oder als Straßen für Schwerlastverkehr bezeichnet und sind für den Verkehr von leichten, bzw. von schweren Fahrzeugen bestimmt.
Entsprechend ihrem Aufbau sind diese Straßen starr oder weich. Jedoch weisen alle herkömmlichen Verfahren eine gewisse Anzahl von Nachteilen auf.
Der erste Nachteil, der nicht zu den unwichtigsten gehört, ist darauf zurückzuführen, daß diese Verfahren eine beträchtliche Beigabe Materialien aus Stein mit einer spezifischen Körnung erfordern. Diese Materialien müssen manchmal in entfernten Steinbrüchen gewonnen und auf die Baustelle befördert werden, mit der unmittelbaren Folgerung einer beträchtlichen Erhöhung der Baukosten.
Der zweite Nachteil, das sich unmittelbar aus dem ersten Nachteil ergibt, ist darauf zurückzuführen, daß die Zufuhr dieser Materialien den Bauunternehmer dazu zwingt, einen Pendelverkehr mit Transportfahrzeugen einzurichten und bei einer geringen Entfernung von der Baustelle Zwischenlagerflächen für diese Materialien anzulegen.
Als dritter Nachteil muß der Bauunternehmer für das Aufbringen dieser Materialien den Mutterboden, der auf der Baustelle vorhanden ist, abtragen, wobei dieser Mutterboden zu einer Deponie abtransportiert werden muß. Ferner müssen die Baustoffe, die den ursprünglichen Boden ersetzen, entsprechend ausgebreitet, planiert und verdichtet werden, um die gewünschte Straße zu bilden.
Außer den vorstehenden Nachteilen weisen die Techniken für den Bau weitere Nachteile auf, die den eigentlichen Verkehrsweg betreffen. Die Straßen und die Pisten, die gemäß den herkömmlichen Verfahren ausgeführt sind, weisen nämlich einen ausreichenden Durchlässigkeitsgrad auf, um das Eindringen von Wasser, entweder durch Abwaschung oder durch Versickerung zu ermöglichen, was als Ursache von größeren Störungen anzusehen ist. Aus diesem Grunde zwingen die herkömmlichen Ausführungsarten den Bauunternehmer dazu, unter den ausgeführten Straßen und Pisten eine ausreichende Entwässerung vorzusehen.
In den Gegenden mit Perioden von Frost- und Tauwetter zerstört das Eindringen von Wasser die Kohäsion der Fahrbahn, die hierdurch verhältnismäßig schnelle Beschädigungen erfährt. Um die Beschädigungen zu begrenzen, die während der kritischen Zeiträume verursacht werden, haben die kommunalen oder nationalen Bauämter, die mit der Verwaltung dieser Verkehrswege beauftragt sind, Maßnahmen zu treffen, die danach trachten, den Verkehr auf gewissen Straßen wie auf einigen Bergstraßen einzuschränken, indem beispielsweise Wegschranken für die Dauer des Tauwetters aufgestellt werden, die den Verkehr während gewisser Zeiträume oder für gewisse Bauarten von Fahrzeugen, wie Lastzüge, einschränken.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die verschiedenen, vorstehend angeführten Nachteile zu beseitigen und den Bauunternehmern ein Verfahren für den Bau von allen Arten von Fahrwegen oder von anderen gefestigten Flächen zur Verfügung zu stellen, womit das Heranschaffen von Materialien, die bei den herkömmlichen Techniken erforderlich sind, vermieden wird. Außerdem weisen die somit gebauten Fahrwege die Fehler, die den herkömmlichen Fahrwegen anhaften, und die insbesondere auf deren Durchlässigkeit gegenüber Wasser bei Abwaschung oder Versickerung zurückzuführen sind, nicht auf.
Die Patentschrift EP-A-0 015 236 beschreibt ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei dem ein Boden stabilisiert wird, indem er nacheinander mit zwei Komponenten imprägniert wird, die getrennt in flüssiger Form aufgebracht werden. Die erste Komponente enthält Alkalisilikate und einen Plastizierstoff, während die zweite Komponente insbesondere Reagenzien in Lösung und einen plastizierenden Anteil enthält, um in dem Boden ein Kieselerdegel zu bilden. Dies erfordert zwei dosierte Aufbringungen der Komponenten auf dem Boden, der zu behandeln ist, und die Bedingungen für das Imprägnieren des Bodens können von einer Aufbringung zu der anderen Aufbringung unterschiedlich sein.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem ersten Abschnitt besteht, bei welchem man eine Mischung in flüssiger Form vorbereitet, welche das Bindemittel, den oder die Plastizierzusatzstoffe und das oder die flüssigen Reagenzien enthält, und einem zweiten Abschnitt, bei welchem man vor dem Beginn des Abbindens des Bindemittels die Imprägnierung der mineralischen Stoffe mittels der flüssigen Mischung durchführt; daß man mindestens einen der nachfolgenden Stoffe als flüssiges Reagens verwendet, um ein Kieselerdegel zu bilden: organische Säuren und Methyl- und/ oder Äthylester und daß der prozentuale Anteil des in der Mischung enthaltenen flüssigen Lösungsmittels, bezogen auf das Silikatgewicht zwischen 30 und 150 % beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Art der Ausführung enthält das flüssige Reagens Wasser.
Nach einer ersten vorteilhaften Art der praktischen Anwendung verwendet man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff, der mineralische Stoffe, wie etwa Tone, aufweist.
Nach einer zweiten vorteilhaften Art der praktischen Anwendung verwendet man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff, der organische Stoffe, wie etwa Kasein, aufweist.
Nach einer dritten vorteilhaften Art der praktischen Anwendung verwendet man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff, der pflanzliche Stoffe wie Pflanzenöle enthält.
Nach einer vierten vorteilhaften Art der praktischen Anwendung verwendet man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff, der synthetische Stoffe wie etwa Karboxylmethylzellulose, Natriumsalze, Äthylenglycol Glycerin, Acryl- und/oder Vinylharze, Bitumenemulsionen, Blanose aufweist.
Gemäß einer besonders interessanten Variante fügt man der Mischung mineralische Füllstoffe in Form von feingebrochenen mineralischen Teilchen sowie Füllmaterial-Schutzstoffe (bzw. -Hemmstoffe) bei, um das Eindringen des Mediums in die mineralischen Stoffe der Baustelle zu begünstigen.
Die Regenzien zur Bildung des Kieselerdegels weisen außerdem mindestens einen der folgenden Stoffe auf: Chloride, wie etwa Natriumchlorid und Kalziumchlorid, Sulfate, wie etwa Aluminiumsulfat, Karbonate, wie etwa Natriumbikarbonat, Aluminate, wie etwa Natriumaluminat, fluorierte Produkte, wie etwa Natriumfluorsilikat und Mineralsäuren und organische Säuren, Ester, wie etwa die Methyl- und/oder Äthyldiester, die man als Verdünnung und/oder als Suspension in einem flüssigen Medium verwendet.
Vorzugsweise imprägniert man die auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe mit der Mischung bei einer Umgebungstemperatur zwischen 5 und 35º Celsius.
Der prozentuale Anteil des Mediums, das in der Mischung enthalten ist, liegt vorteilhafterweise zwischen 30 und 150 % im Verhältnis zum Silikatgewicht.
Wenn die Mineralstoffe, die auf der Baustelle vorhanden sind, von brackiger (bzw. halbsalziger) Beschaffenheit sind, kann eine untere Tragschicht vorbereitet werden, indem man eine Vormischung des Bodens durchführt unter Zugabe einer zusätzlichen Menge von Natriumchlorid und daß man nach Trocknung der unteren Tragschicht eine Oberflächendeckschicht aufbringt.
Für den Fall, daß die auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe Humuserde aufweisen, kann man vor dem Imprägnieren durch die Mischung Quarz- oder Kalksand zufügen.
Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens werden die auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe durch Zerstäuben, Imprägnierung und Kneten behandelt.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden unter Bezugnahme auf die Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen und von verschiedenen Anwendungsarten bei Anpassung an unterschiedliche Baustellen und/ oder klimatischen Bedingungen.
Wie vorstehend angeführt, wird das Bindemittel auf der Basis von Natrium- und/oder Kaliumalkalisilikaten, das verwendet wird, um die mineralen Teilchen untereinander zu verbinden, mit Zusatzstoffen vermischt, die ausgewählt und dosiert werden in Abhängigkeit einerseits von den Ergebnissen der Druckfestigkeit, die für die zu erstellenden Arbeiten erstrebt werden, und andererseits von der Beschaffenheit der Böden, die während der Arbeit festgestellt wird. Die klimatischen Bedingungen können ebenfalls eine bedeutende Rolle spielen, sowohl hinsichtlich der Ausführung als auch hinsichtlich der Lebensdauer der ausgeführten Arbeiten.
Die Technik, die darin besteht, Alkalisilikate zu verwenden, denen ein Reagens beigegeben wird, um ein Silikatgel zu erhalten, ist aus den Techniken für die tiefgehende Abdichtung der Böden unter Verwendung von Hochdruck-Einspritzungen bekannt.
Jedoch wurden die Silikatgele bis heute für die Erstellung von stabilisierten Deckschichten nicht verwendet, denn die Versuche, die auf diesem Gebiet vorgenommen wurden, haben niemals dazu geführt, eine gewisse Anzahl von Fehlern zu beseitigen, die wie folgt lauten:
a) die schnelle Beschädigung der behandelten Flächen aufgrund der Wasserlöslichkeit der verwendeten Gele;
b) die Rißbildung, die durch die Auswirkungen der Schrumpfung der Silikatgele beim Abbinden verursacht wird. Diese Rißbildung wird "Fayence"-Wirkung genannt und hierdurch ist die Oberfläche verhältnismäßig spröde.
Die Lösung, die durch die vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, ermöglicht diese Nachteile dadurch zu beseitigen, daß dem Bindemittel plastizierende Verbindungen beigegeben werden, die bewirken, daß die Gele weniger spröde sind, die Auswirkungen der Schrumpfung kleiner werden und die Mörtel auf der Basis von Silikatgelen im Wasser völlig unlöslich sind.
Verschiedene äußere Parameter sind bei der Anwendung des Verfahren gemäß der Erfindung in Betracht zu ziehen. Unter diesen Parametern sind zu erwähnen:
1) die Umgebungstemperatur und die Temperaturen der Böden zum Zeitpunkt der Behandlung;
2) die Art der zu behandelnden Böden;
3) die chemische Zusammensetzung der zu behandelnden Böden;
4) die Körnung der Bestandteile der Böden;
5) die hygrometrischen Bedingungen für die Anwendung.
In der Praxis kann das Verfahren ohne Schwierigkeiten und ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen bei Temperaturen zwischen 5 und 25º Celsius angewandt werden. Bei Temperaturen, die über 25º Celsius liegen, nimmt die Dauer für die Abbindung merklich um die Hälfte bei einer Erhöhung der Temperatur um 10º Celsius ab.
Beispielsweise beträgt die mittlere Dauer der Abbindung bei 25º Celsius rund 60 min. Diese Dauer für die Abbindung sinkt bei einer Außentemperatur von rund 35º Celsius auf 30 min ab. Schwierigkeiten in der Praxis können auftreten, wenn die Temperaturen an der Oberfläche des Bodens sehr hoch liegen und schnell abnehmen, wenn sie in tieferen Lagen gemessen werden. In diesem Fall ist es angebracht, entweder die Temperatur durch äußere Behandlungen wie ein vorheriges Begießen, ein Umrühren oder eine andere geeignete Maßnahme zu stabilisieren oder die Behandlung nachts und am Morgen durchführen, wenn der Boden abgekühlt ist. Im allgemeinen ermöglicht die Zugabe von Wasser, die erforderlich ist, da das Bindemittel in wässeriger Phase verwendet wird, eine gewisse Regulierung der Temperatur aufgrund der Verdünstung sicherzustellen, auch wenn die Temperaturen an den Oberflächen des behandelten Bodens rund 50º Celsius bei einer Tiefe bis zu 0,15 m betragen. Demzufolge übersteigen die tatsächlichen Temperaturen für die Behandlungen praktisch niemals 35º Celsius, was eine Dauer für die Abbindung von ca. 30 min bedeutet, die üblicherweise ausreichend ist, um nach dem Aufbringen des Gemisches aus dem Bindemittel und den verschiedenen Zusatzstoffen das erforderliche Verdichten vorzunehmen.
Unter den Parametern, die im Zusammenhang mit der Art der Böden, die zu behandeln sind, stehen, ist es angebracht, die Vakuumzahl des Bodens zu berücksichtigen. Beispielsweise ist zu bemerken, daß bei den schlechtesten Bedingungen für die Behandlung ein Sand mit einer gleichartigen Körnung eine Vakuumzahl von rund 36 % aufweisen kann. Entsprechend der Art der Böden, die zu behandeln sind, ob tonartig, schlammig, kalkartig oder kieselig, was in der Tat deren Plastizität bestimmt, hat der Bauunternehmer zu beschließen, ob es angebracht ist oder nicht, mineralische Komponenten, wie beispielsweise kieselartigen Sand oder Ton, usw. hinzuzugeben.
Gleichfalls soll die chemische Zusammensetzung der Böden und insbesondere deren pH-Wert kontrolliert werden, da sie die Dauer für die Abbindung des Bindemittels beeinflußt.
Die Körnung der Böden, die zu behandeln sind, bedingt unmittelbar die Höhe der Druckfestigkeit, wenn Bindemittel nicht hinzugegeben werden. Gegebenenfalls kann die Körnung eines Bodens, der zu behandeln ist, durch eine Zugabe von Material geändert werden, wenn die endgültige Festigkeit der ausgeführten Arbeit nach dem Verfahren gemäß der Erfindung eine derartige Zugabe erfordert.
Die hygrometischen Bedingungen der Umgebungsluft und des Bodens sind im allgemeinen bestimmende Angaben, um die Mengen von Wasser, die dem Bindemittel zugegeben werden sollen, festzulegen. In der Praxis übersteigen die zugegebenen Mengen von Wasser niemals 120 % des Gewichtes der eingesetzten Alkalisilikate.
Im allgemeinen ermöglicht das Verfahren, das das Bindemittel und die vorstehend angeführten Hilfskomponenten verwendet, das Ausführen von jeder Oberfläche, Platte, Tafel, Straße und stabilisierten Fahrbahn, ungeachtet der Art der Böden, mit Ausnahme der brackigen Gelände. Solche brackigen Gelände erfordern besondere Vorsichtsmaßnahmen und insbesondere ein vorheriges Kneten des Bodens mit Zugabe einer zusätzlichen Menge von Natriumchlorid in einem Verhältnis bis zu 5 % des Gewichtes des Geländes, das zu behandeln ist. In diesem Fall ist das Bindemittel vorzugsweise durch Kneten ohne Härtemittel zuzugeben. Nach der Austrocknung des Gemisches kann eine Deckschicht an der Oberfläche, die mit der Deckschicht bei der Behandlung mit einem nicht brackigen Boden identisch ist, auf der Unterschicht aufgebracht werden.
Wenn der mineralische Stoff auf der Baustelle Humuserde bzw. Mutterboden oder ein Ton ist, der besonders geschmeidig ist, kann das Zugeben von Quarzsand und/ oder von Kalksand durch Kneten erforderlich sein, wenn erhöhte Druckfestigkeiten erzielt werden sollen.
Verschiedene Techniken für das Verwenden der Bindemittel und der Hilfskomponenten, insbesondere der plastizierenden Zusatzstoffe und der Reagenzien, wurden entwickelt. Im allgemeinen können alle Komponenten, mit Ausnahme der Reagenzien, im voraus vermischt und über Zeiträume eingelagert werden, die mehrere Jahre lang sein können, wenn sie vor Frost und vor Licht geschützt werden.
Die Zugabe des Reagens für das Abbinden (auch Härtemittel genannt) hat einige Minuten vor dem Aufbringen des Gemisches aus dem Bindemittel, dem flüssigen Medium und den Zusatzstoffen, auf dem Boden, der zu behandeln ist, zu erfolgen, damit der Bauunternehmer die erforderliche Zeit zum Verdichten des Bodens nach der Behandlung hat, wobei selbstverständlich das Verdichten unbedingt vor dem Beginn des Abbindens des Bindemittels zu erfolgen hat. Die Zugabe des Reagens kann vorteilhaft mit Hilfe einer Dosierpumpe vorgenommen werden, die unmittelbar auf den Maschinen für das Aufbringen des Gemisches installiert ist.
Verschiedene Rezepte für die Behandlung sind nachstehend in Form von drei konkreten Beispielen für die Anwendung der Erfindung angeführt:

Beispiel I

Angewandtes Rezept für eine Behandlung von sandigen Boden:

- Natriumsilikat im Gewichtsverhältnis von 3/3 bis 4 100 kg
- Akrylharz, Typ entweder Acronal.S.400 von B.A.S.F. oder ARMH von Rhöne-Poulenc 2 bis 5 kg
- Monoäthylen Glykol 2 kg
- Teepol (Shell-Produkt) 0,1 bis 0,5 kg
- Wasser (pH neutral) 80 kg
- Härtemittel-Reagens, Typ D.600 von Rhöne-Poulenc 22 kg

Beispiel II

Angewandtes Rezept für eine Behandlung von Mutterboden und von Sand:
- Natriumsilikat im Gewichtsverhältnis von 3.3/3.4 Typ 7N34 und/ oder 5N40 von Rhöne-Poulenc 100 kg
- Akrylharz 15 kg
- Teepol 0,2 kg
- Härtemittel-Reagens 25 kg
- Wasser 5 kg

Beispiel III

Angewandtes Rezept für eine abschließende Behandlung einer sandigen Oberfläche:
- Natriumsilikat 100 kg
- Akrylharz (ARMH von Rhöne-Poulenc) 50 kg
- Härtemittelreagens 25 kg
- Wasser 50 kg
- Silikonat 51T (Silikon im wässrigen Medium) 20 kg
Bei bestimmten schwierigen Fällen, bei denen der Prozentsatz des Wassers in dem Boden rund 35 % beträgt, was beispielsweise bei Sanden, die mit Wasser gesättigt sind, der Fall ist, soll die Wassermenge, die dem Bindemittel zugegeben wird, derart minimal sein, daß die gesamte Wassermenge, die aus dem Wasser, das mit dem Bindemittel vermischt ist, und aus dem Wasser, das in dem Boden, der zu behandeln ist, enthalten ist, besteht, die vorstehend festgelegten Grenzwerte nicht übersteigt. In gewissen Fällen kann das Bindemittel unvermischt aufgebracht werden, da die Wassermenge, die in den Alkalisilikaten enthalten ist, ausreichend ist, um die Reaktion für die Bildung des Kieselerdegels sicherzustellen.
Im allgemeinen werden die Berechnungsgrundlagen für die Zugabe von Wasser in das Gemisch Bindemittel-Zusatzstoff wie folgt festgelegt
- bei einem Aufbringen des Bindemittels auf einem sehr durchlässigen Boden, wie Sand, kann der Prozentsatz an Wasser, mit Bezug auf das Gewicht der Alkalisilikate berechnet, zwischen einem Minimum von 30 % und einem Maximum von 120 % variieren;
- bei einem Aufbringen des Bindemittels auf Böden, die weniger durchlässig sind, variiert der Prozentsatz an Wasser zwischen 0 und 50 %;
- bei einem Aufbringen des Bindemittels als Deckschicht oder als Oberflächenverschleißschicht liegt der Prozentsatz an Wasser zwischen 0 und 120 % des Gewichtes der Silikate.
Die Verhältnisse sind vor Ort zu bestimmen, in Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgrades des Bodens, der zu behandeln ist, gemäß einer Vorschrift, die festlegt, daß der Wassergehalt des Bodens vor Ort zuzüglich des Wassers, das dem Bindemittel zugegeben wird, zwischen 30 und 120 % des Gewichtes der Silikate liegt, wenn das Gemisch durch Zerstäubung, Berieselung und/oder Imprägnierung aufgebracht wird.
Wenn das Gemisch durch Kneten aufgebracht wird, sieht die Vorschrift für die Bestimmung des Wassergehaltes vor, daß der Wassergehalt des Bodens vor Ort zuzüglich der Wassermenge, die dem Bindemittel und den Zusatzstoffen zuzugeben ist, zwischen 0 und 50 % des Gewichtes der Silikate liegt.
Bei dem Aufbringen einer Deckschicht spielt der Feuchtigkeitsgrad des Bodens keine Rolle mehr und der Prozentsatz an Wasser, das mit dem flüssigen Medium und den Zusatzstoffen zu vermischen ist, liegt zwischen 0 und 120 % des Gewichtes der Silikate. Die Wassermenge steht unmittelbar mit der Viskosität des Endproduktes das zu erzielen ist, und mit der Abriebfestigkeit der Schicht, die herzustellen ist, in Verbindung.
Beispielsweise ermöglicht eine Oberflächendeckschicht, die mit einer Wasserzugabe von 120 % ausgeführt und auf einem trockenen sandigen Boden aufgebracht wurde, der eine Behandlung zur Stabilisierung durch Imprägnierung oder Kneten erfahren hat, eine Verfestigung der Deckschicht, die dem Ausreißen von Sandpartikeln bei der Berührung mit der Bereifung eines Fahrzeuges standhält.
Bei einem sandigen Boden, dessen Wassergehalt nahe an dem der Sättigung liegt, d.h. der ca. 30 % Wasservolumen enthält, bewirkt das Aufbringen einer Deckelschicht, die ca. 5 % Wasser des Gewichtes der Silikate enthält, durch Zerstäubung die gleichen Ergebnisse hinsichtlich der oberflächlichen Verhärtung und der Verfestigung der Bindung der freien Sandpartikeln an der Oberfläche.
Im allgemeinen bewirkt die Verwendung von Platifikatoren in Form von Kunstharzen oder von anderen Stoffen, die vorstehend beschrieben wurden, eine Verringerung der Härte des Kieselerdegels und eine Förderung einer gewissen Nachgiebigkeit des Gels, die dessen Scherfestigkeit steigert. Der Anteil der plastifizierenden Zusatzstoffe, die dem Alkalisilikat beigegeben werden, darf 50 % nicht überschreiten, kann jedoch auf einen Wert unter 1 % herabgesetzt werden. Die Menge der plastifizierenden Zusatzstoffe ist in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern im Zusammenhang mit der Beschaffenheit der behandelten Böden festzulegen, dem Festigkeitsgrad, der erstrebt wird und mit den Baukosten.
Die Dicke der Schicht, die zu behandeln ist, hängt einerseits von der Art der Böden, die zu behandeln sind, und andererseits von der endgültigen Verwendung, die für diese Schicht vorgesehen ist, ab. Es ist sicher, daß die Festigkeit der Schicht unmittelbar von deren Dicke abhängt. Demzufolge wird eine Piste in einem Flughafen, die dafür bestimmt ist, von Schwerlastflugzeugen benützt zu werden, die bei maximaler Zuladung ein Gewicht von 50 Tonnen aufweisen können, nicht die gleiche Stärke wie ein Weg in einem Weinberg haben, auf dem kleine landwirtschaftliche Maschinen verkehren sollen.
Beispielsweise kann eine Piste auf Sandboden auf einem Flughafen, die durch eine Behandlung durch Kneten bis zu einer Tiefe von 0,40 m mit nachfolgendem Aufbringen einer Deckschicht auf einem Boden, der vorher auf einer Tiefe von 0,50 m durch Imprägnierung behandelt und dann verdichtet wurde, einer Belastung durch Schwerlastflugzeuge von 50 Tonnen standhalten, wenn die Piste auf einem rein sandigen Boden ausgeführt würde.
Es ist sicher, daß die Verwendung eines Bindemittels in einem wässrigen Medium oder wenn dieses in einem anderen geeigneten Lösungsmittel aufgelöst ist, das in bestimmten Fällen ein Alkohol oder ein organisches Lösungsmittel sein könnte, zahlreiche Vorteile gegenüber der Verwendung von wassergebundenen, pulverförmigen Bindemitteln wie Zement oder Kalk bietet.
Einer der Vorteile der Behandlung gemäß der Erfindung gegenüber den herkömmlichen Behandlungen mit ummanteltem Bitumen ist das Ausbleiben eines Kriechens, das auf wiederholte thermische Beanspruchungen zurückzuführen wäre.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist auf die Dichtigkeit der behandelten Böden zurückzuführen, was das Wiederaufsteigen vom Wasser durch Kapillarwirkung, das Wiederaufsteigen von feinen Partikeln, die von dem Wasser mitgerissen werden und das Versickern von Wasser ausschließt. Hieraus ergibt sich das Ausbleiben der Risiken eines Untergrabungseffektes durch die unterirdischen Wanderungen, die von dem Wasser verursacht werden, der Risiken der Umwandlung im Laufe der Zeit der Körnung der Fahrbahnen durch die Wanderung von Tonpartikeln sowie der Risiken von Beulen durch das Gefrieren des versickerten Wassers.
Zur Verbesserung der hydrophoben Eigenschaften der ausgeführten Arbeiten können dem Bindemittel handelsübliche Stoffe wie das Silikonat 51.T, das von der französischen Firma Rhöne-Poulenc hergestellt wird, beigemischt werden. Der Anteil solcher Stoffe kann zwischen 2 und 20 % schwanken, je nach den Ergebnissen, die angestrebt werden. Es ist zu bemerken, daß die Stoffe auf der Basis von Silikonen eine Verminderung der Druckfestigkeit bewirken, jedoch die hydrophoben Eigenschaften des Beindemittels begünstigen. Ein Kompromiß in Abhängigkeit von den Eigenschaften, die angestrebt werden, sollte gefunden werden.
Die Verwendung von bituminösen Emulsionen als plastifizierende Zusatzstoffe ermöglicht, den Straßen oder den Fahrbahnen ein herkömmliches Aussehen zu verleihen, wobei gleichzeitig die Empfindlichkeit gegenüber den thermischen Stößen im Gegensatz zu der Empfindlichkeit der Verkehrswege, die gemäß den herkömmlichen Verfahren ausgeführt werden, verringert wird. Wenn die bituminösen Emulsionen, die aus einem Gemisch aus Bitumen und Wasser, das bei einer sehr hohen Drehzahl einer Turbine umgewälzt wird, hergestellt werden, und in Verbindung mit alkalischen Bindemitteln nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, so wird das Bitumen gegenüber den thermischen Auswirkungen gewissermaßen unempfindlich. Diese bituminösen Emulsionen, die als plastifizierende Zusatzstoffe verwendet werden, sind anionische, d.h. basische Emulsionen, deren pH-Wert annähernd 9 beträgt. Der Anteil von bituminösen Emulsionen, die dem Gemisch Bindemittel/flüssiges Medium beigegeben werden, kann zwischen 15 und 90 % im Verhältnis zu dem Gewicht der verwendeten Silikate variieren.
Diese Emulsionen werden vorteilhafterweise für die Ausführung von Deckschichten oder von Verschleißschichten verwendet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Arten der Ausführung begrenzt, sondern kann, ohne den Rahmen der Patentansprüche zu verlassen, verschiedene Änderungen erfahren und mehrere Varianten bewirken, die für den Fachmann selbstverständlich sind. Insbesondere kann der Anteil der Zusatzstoffe in Abhängigkeit vom Verwendungszweck abgeändert werden.
Gemische aus verschiedenen Zusatzstoffen können für besondere Verwendungen ebenfalls eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Stabilisierung einer lockeren Bodenfläche, insbesondere zum Bau von Verkehrswegen, Straßen, Pisten für Luftfahrzeuge, für den Unterbau von Schienenwegen, für Straßenrandstreifen, Gräben oder zur Herstellung von Lagerungsflächen, steifen Platten oder tragenden Platten sowie für jeglichen starren Belag zur Aufnahme von beweglichen oder unbeweglichen Lasten, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: mindestens eine Imprägnierung der auf der Baustelle vorhandenen mineralischen Stoffe mit einem natrium- und/oder kaliumalkalisilikatbasischen Bindemittel, mindestens einen Plastizierzusatzstoff und mindestens ein Reagens in Form einer Flüssigkeit, um ein Kieselerdegel zu bilden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß

es aus einem ersten Abschnitt besteht, bei welchem man eine Mischung in flüssiger Form vorbereitet, welche das Bindemittel, den oder die Plastizierzusatzstoffe und das oder die flüssigen Reagenzien enthält und einem zweiten Abschnitt, bei welchem man vor dem Beginn des Abbindens des Bindemittels die Imprägnierung der mineralischen Stoffe mittels der flüssigen Mischung durchführt; daß man mindestens einen der nachfolgenden Stoffe als flüssiges Reagens verwendet, um ein Kieselerdegel zu bilden: organische Säuren und Methyl- und/oder Äthylester und daß der prozentuale Anteil des in der Mischung enthaltenen flüssigen Lösungsmittels, bezogen auf das Silikatgewicht, zwischen 30 und 150 % beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Reagens Wasser enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff verwendet, der mineralische Stoffe, wie etwa Tone, aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff verwendet, der organische Stoffe, wie etwa Kasein, aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff verwendet, der pflanzliche Stoffe, wie etwa Pflanzenöle, aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen plastizierenden Zusatzstoff verwendet, der synthetische Stoffe, wie etwa Karboxylmethylzellulose, Natriumsalze, Äthylenglycol, Glycerin, Acryl- und/oder Vinylharze, Bitumenemulsionen, Blanose, aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung mineralische Füllstoffe in Form von feingebrochenen mineralischen Teilchen beifügt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man auch Füllmaterial-Schutzstoffe (bzw. -Hemmstoffe) beifügt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenzien zur Bildung des Kieselerdegels außerdem mindestens einen der folgenden Stoffe aufweisen: Chloride, wie etwa Natriumchlorid und Kalziumchlorid, Sulfate, wie etwa Aluminiumsulfat, Karbonate, wie etwa Natriumbikarbonat, Aluminate, wie etwa Natriumaluminat, fluorierte Produkte, wie etwa Natriumfluorsilikat und Mineralsäuren, die man als Verdünnung und/oder als Suspension in einem flüssigen Medium verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe mit der Mischung imprägniert, und zwar bei einer Umgebungstemperatur zwischen 5 und 35º Celsius.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe von brackiger (bzw. halbsalziger) Beschaffenheit sind, dadurch gekennzeichnet, daß man eine untere Tragschicht vorbereitet, indem man eine Vormischung des Bodens durchführt mit Zugabe einer zusätzlichen Menge von Natriumchlorid und daß man nach Trocknung der unteren Tragschicht eine Oberflächendeckschicht aufbringt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe Humuserde aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Imprägnieren durch die Mischung Quarzoder Kalksand zufügt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Imprägnierung der auf der Baustelle vorhandenen Mineralstoffe durch Aufspritzen der flüssigen Mischung auf den Boden und dann durch Mischen der durch Bespritzen behandelten Mineralstoffe vornimmt.