FI77078C - Stabilisering av jord. - Google Patents

Description

1 77078

Maan lujittaminen Käsiteltävänä oleva keksintö koskee maan lujittamisessa käyttökelpoista jauhemaista koostumusta sekä menetel-5 mää maan lujittamiseksi. Sekoittamalla näitä koostumuksia täytemaahan saadaan kaivantojen täyttämiseen ja maan pinnan tasoittamiseen sopiva kutistumaton ja painumaton täytemaa, joka mahdollistaa maan pintarakenteen välittömän palauttamisen ennalleen.

10 Maan pinta, esim. kivetty alue, on silloin tällöin revittävä auki maan sisässä tapahtuneen vaurion, esim. put-kirikon korjaamiseksi tai uusien maassa kulkevien putkien ja johtojen asentamiseksi. Tällaisten töiden jälkeen kuopan tai kaivannon kaivuussa muodostunut aines, jota taval-15 lisesti kutsutaan "täytemaaksi", työnnetään takaisin kuoppaan tai kaivantoon ja juntataan tiiviiksi. Sitten on tavallisesti odotettava, kunnes pinta on lujittunut riittävästi uudelleenpäällystämistä varten. Jos kyseessä on liikennöitävä pinta, alue on suljettava joksikin aikaa liiken-20 teeltä. Monasti työtä mutkistaa esim. vesivuoto, jolloin maa korjauskohdassa on kosteata.

Näiden vaikeuksien voittamiseksi on ehdotettu, että maahan sekoitetaan apuaineita, tavallisesti sellaisia aineita kuin poltettu kalkki kiviaineksen muodossa. Nämä ei-25 vät sovi kuivaan täytemaahan ja joskin ne sopivat kosteaan täytemaahan, ne eivät tässäkään tapauksessa reagoi kyllin nopeasti lujan, kutistumattoman ja painumattoman täytemaan saamiseksi, joka mahdollistaisi liikennöitävän pinnan lähes välittömän ennalleenpalauttamisen ja käytön.

30 US-patenttijulkaisussa 3 288 040 esitetään maan lu jittaminen lisäämällä siihen alkalimetallisilikaatin ja - - alkalimetalliheksafluorisilikaatin muodostamaa seosta sekä vettä, jolloin vesi lisätään samanaikaisesti kuin ko. seos tai ko. seoksen lisäämisen jälkeen.

35 US-patenttijulkaisussa 4 043 840 esitetään maan lu jittaminen injektoimalla siihen geelittimen vesiliuosta ja 2 77078 geelitintä sisältävää vesilasiliuosta. Esimerkeissä kuvatuissa vesilasiliuoksissa käytetään portlandsementtiä.

Viite Chem. Abstr. 96 (1982) 167 655m koskee ei-al-kalisen vesiliuoksen sekoittamista kipsiin ja mahdollises-5 ti sammuttamattomaan kalkkiin, sementtiin tai kuonaan ja näin saadun seoksen injektoimista heikkoihin perustuksiin.

Keksinnön mukaiselle, maan lujittamisessa käyttökelpoiselle jauhemaiselle koostumukselle on tunnusomaista, että se käsittää 50 - 80 paino-% portlandsementtiä, 8-25 10 paino-% hydratoitua alkalimetallisilikaattia ja 2 - 10 paino-% kalsiumsulfaattihemihydraattia.

Tässä koostumuksessa voidaan käyttää mitä tahansa kaupallista portlandsementtiä.

Hydratoitu alkalimetallisilikaatti on edullisesti 15 hydratoitu natriumsilikaatti tai natriummetasilikaatti tai niiden seos.

Keksinnön mukaisessa koostumuksessa käytettävä kal-siumsulfaattihemihydraatti (plaster of Paris, poltettu kipsi) voi parantaa maan lujuutta. Kaikki poltetun kipsin 20 kaupalliset laadut ovat sopivia.

Keksinnön mukaisen koostumuksen sopiva lisäaine on alkalimetallipiifluoridi, esimerkiksi natriumpiifluori-di. Piifluoridi nopeuttaa käsitellyn maan kovettumista ja sen suositeltava määrä on 4-10 paino-%.

25 Lisäksi koostumukseen voidaan lisätä sakeuttamis- ainetta esim. määränä 2-10 paino-%. Sopivia aineksia ovat luonnon ja synteettiset polymeerit kuten guaarihartsi, polyvinyylialkoholi, alginaatit, kaseinaatit, akryylipoly-meeritärkkelystuotteet (akryylimodifioidut tärkkelykset), 30 niiden seokset ja muut ainekset, jotka turpoavat veden läsnäollessa. Guaarihartsi on halpuutensa vuoksi suositeltava. Akryylimodifioidut tärkkelykset kuten kaupallinen Henkel SGP-502 yksinään tai seoksena guaarihartsin kanssa antavat parhaat sakeutumistulokset painoyksikköä kohti, 35 mutta ne ovat suhteellisen kalliita.

3 77078

Kun keksinnön mukaista koostumusta käytetään "normaalin" täytemaan kanssa, joka siis sisältää noin 7-10 paino- % vettä täytemaasta laskettuna, ei optimivaikutuksen saavuttamiseksi ole välttämätöntä käyttää poltettua kipsiä 5 tai sakeuttamisainetta. Näitä aineita käytetään edullisimmin, kun täytemaan vesipitoisuus on yli 10 paino-% täytemaasta laskettuna. Yleisesti ottaen täytemaan erikoispiirteet ja erityisesti sen vesipitoisuus määräävät keksinnön mukaisen koostumuksen lisäaineiden tarpeen ja luonteen.

10 Eri ainesten yllä esitettyjä suositeltavia määriä voidaan tietenkin muuttaa tarpeen ja ko. maaperäolosuhteiden mukaan.

Kosteissa olosuhteissa on suositeltavaa käyttää kaikkia yllä kuvattuja aineksia nopeasti kovettuvissa koostumuksissa. Olosuhteissa, joissa voidaan käyttää 15 hitaasti kovettuvia koostumuksia, piifluoridi ei ole tarpeen, mutta ennen käyttöä tämä saattaa haitata nopeutta, jolla liikennöitävä pinta saadaan ennalleen.

Mikäli mahdollista on piifluoridin käytössä myös otettava huomioon vaikutus pohjaveden fluoridipitoisuuteen.

20 Haluttaessa koostumukseen voidaan lisätä muita kin aineksia vaikutusten aikaansaamiseksi, jotka eivät liity tuotteen suorituskykyyn. Koska koostumusta käyte-- tään avotilassa on esim. monasti toivottavaa vähentää : tuotteen pölyämistä käytön aikana. Voidaan käyttää kau- ; " 25 pallisia pölynsidonta-aineita kuten kvaternäärisiä ammo- niumpinta-aktiivisia aineita, esim Hyamine 3500, esim. määränä kolmeen paino-osaan saakka 100 paino-osaa kohti koostumusta. On havaittu, että joskin tällaiset pinta-aktiiviset aineet ovat aluksi tehokkaita, ne lyhyen ajan 30 kuluttua menettävät tehonsa koostumuksessa. On havaittu, että kaksiemäksisten happojen diesterit ovat sopivampia pölynsidonta-aineita, koska ne säilyttävät tehonsa pidempään. Esimerkkejä sopivista diestereistä ovat dimetyyli-sukkinaatti, dimetyyliglutaraatti, dimetyyliadipaatti ja 35 (erityisen suositeltavasti) niiden seokset. Tällaisten di-esterien käyttömäärä on 0,5-3 paino-osaa 100 paino-osaa kohti koostumusta.

4 77078

Lisäksi voidaan lisätä väriaineita värillisen pinnan saamiseksi, kun koostumusta käytetään maasementtinä tai kun väriä käytetään indikoimaan, milloin koostumuksen ja maan seos on tasalaatuinen. Sopivia väriaineita ovat 5 rautaoksidit, hiilimusta ja titaanidioksidi. Nämä ainekset voidaan lisätä tavanomaisina määrinä tavanomaisten vaikutusten saamiseksi.

Jotta keksinnön mukainen koostumus olisi helposti formuloitavissa, on suositeltavaa käyttää hienojakoisia 10 komponentteja. Tämä helpottaa niiden perusteellista sekoittumista. Sekoittamiseen voidaan käyttää mitä tahansa tavanomaista sekoituslaitetta, jolla saadaan olennaisesti tasalaatuinen koostumus.

Keksinnön mukaisesti koostumusta käytetään maan lu-15 jittamiseen sekoittamalla se täytemaahan tai maahan. Sanonnalla "täytemaa" tarkoitetaan maata, joka muodostuu siltistä, hiekkapitoisesta hiesusta, savesta, sorasta ja/tai hiekasta. Käytännössä täyttömaa ennen palauttamistaan kaivantoon tai muuhun täyttökohteeseen tai ennen sen tekemistä 20 vedenkestäväksi, yksinkertaisesti levitetään, siihen sekoi tetaan haluttu määrä koostumusta ja sitten koko täytemaan ja lujituskoostumuksen muodostama seos ajetaan esim. kaivantoon ja juntataan tiiviiksi. Jos kaivettu kohta on ollut päällystetty, tämä kohta voidaan välittömästi päällystää 25 uudelleen ja palauttaa liikennöitävään kuntoon. Jos täytemaa on poikkeuksellisen kuivaa, ts. sen vesipitoisuus on alle 7-10 %, on syytä lisätä siihen vettä joko ennen maata lujittavan keksinnön mukaisen koostumuksen lisäämistä tai lisäyksen jälkeen kosteuspitoisuuden kohottamiseksi vähin-30 tään 7 %:iin.

Käytettäessä koostumusta maasementtinä käsiteltävää pintaa yksinkertaisesti ensin irroitetaan raaputtamalla tai muulla tavoin ja koostumus sekoitetaan irronneeseen ainekseen. Jos maa on kuivaa, siihen lisätään vettä maan ve-35 sipitoisuuden nostamiseksi 7-10 %:iin, koostumus ja maa sekoitetaan mahdollisimman tasalaatuiseksi ja sitten maa yksinkertaisesti juntataan tiiviiksi joko juntalla tai tavanomaisella katujyrällä.

5 77078

Edullisesti käytetään 4-5 paino-osaa keksinnön raukaista koostumusta 100 paino-osaa kohti maata. Joskin voidaan käyttää suurempiakin määriä ja joskin tämä on joissakin tapauksissa välttämätöntäkin, tämä on yleensä epäta-5 loudellista. Eräissä tapauksissa, kun kohteena on kuiva tai suhteellisen luja maa, on mahdollista käyttää pienempiä koostumusmääriä, esim. 1-2 paino-osaa.

Keksinnön mukaisia koostumuksia voidaan käyttää jauheina tai vesilietteinä kaiken tyyppisiin maalajei-10 hin vettyneen maan kuivaamiseksi nopeasti, tekemään maa sullomis- tai tiivistyskelpoiseksi, käynnistämään nopea kovettuminen, mahdollistamaan liikenteen jatkuminen kor-jauskohdan päällä sekä estämään vajoaminen ja veden tunkeutuminen. Keksinnön mukaiset koostumukset lujittavat 15 tehokkaasti maata vajoamisen ehkäisemiseksi ja niitä voidaan käyttää kaikissa sääolosuhteissa kuten lumessa, pakkasessa tai helteessä.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä. Kaikki määrät ovat painoprosentteina kokonaiskoostumuksesta jol-20 lei muuta ilmoiteta.

Esimerkit 1-7

Valmistettiin seitsemän maanlujituskoostumusta sekoittamalla komponentit alla mainituissa suhteissa.

Esimerkki_1_2_3_4_5_6_7_ 25 Portlandsementtiä 28 51 63 28 51 63 70 . - Hydratoitunutta natriumsilikaatti- jauhetta 46 31 23 46 31 23 0 (Britesil GA)

Natriummetasili- kaattihydraattia 0000009 Natriumpiifluori- dia 22 14 11 22 14 11 0

Poltettua kipsiä 0 0 0 0 0 0 18

Guaarihartsia (Guartec) 0000004 35 Akryylimodifioitua tärkkelystä (Henkel SGP-502) 4430430 6 77078

Kukin koostumus sekoitettiin voimaperäisesti vedellä kyllästettyyn maahan, joka muodostui siltistä, hiekkapitoisesta hiesusta, savesta, sorasta ja hiekasta, suhteessa noin 4-5 paino-osaa koostumusta 100 paino-osaa kohti maata.

Jokaisesta lujitetusta maasta määritettiin laboratoriossa Vicat-tunkeuma, vesiupotustunkeuma ja yleinen yhteensopivuus. Kaikissa tapauksissa tunkeutumisvastus kasvoi ajan funktiona ja saavutti maksimin noin tunnin kuluttua. Jokainen koostumus säilytti puristuslujuutensa jopa veteen upotettuna 24-72 tuntia. Merkitsevää veden tunkeutumista ei voitu havaita.

Havaittiin, että esimerkin 7 mukainen koostumus kovettui hitaimmin. Tämä johtui ilmeisesti hydratoitu-neen natriumsilikaattijauheen puuttumisesta.

Esimerkki 8

Valmistettiin koostumus sekoittamalla seuraavat komponentit:

Paino-%

Portlandsementtiä 67

Hydratoitunutta natriumsilikaatti-jauhetta 3

Natriummetasilikaattihydraattia 8

Poltettua kipsiä 17

Guaarihartsia 3

Hyamine 3500 2

Koostumusta testattiin kentällä käyttämällä sitä kaivantojen lujittamiseksi, jotka City Water Board of San Antonia, USA, oli kaivanut. Kaivannoista muodostunutta täytemaata käsiteltiin sekoittamalla siihen tätä lujituskoostumusta. Koostumusta käytettiin 59 kg täy-temaakuutiometriä kohti.

Sitten seos ajettiin kaivantoon ja juntattiin tiiviiksi. Melkein kaikissa tapauksissa tiivistetty pinta oli välittömästi käytettävissä uudelleenpäällystämistä ja/tai normaalikäyttöä varten. Kun maa oli hyvin märkää, oli odotettava noin tunti ennen uudelleenpäällystämistä.

1 77078

Esimerkki 9

Valmistettiin koostumus sekoittamalla seuraavat komponentit:

Paino-% 5 Portlandsementtiä 76

Poltettua kipsiä 4

Hydratoitunutta natriumsili-kaattijauhetta 3,3

Natriummetasilikaattihydraatti-10 jauhetta 15

Meripihka-, adipiini- ja glutaari-hapon dimetyyliesterien seosta 0,7

Rautaoksidia (kromitonta) 1

Muodostunutta koostumusta testattiin kentällä 15 samalla tavoin kuin esimerkissä 8. Tulokset olivat yhtä hyviä.

Claims (10)

1. Maan lujittamisessa käyttökelpoinen jauhemainen koostumus, tunnettu siitä, että se käsittää 50 - 80 5 paino-% portlandsementtiä, 8-25 paino-% hydratoitua al- kalimetallisilikaattia ja 2 - 10 paino-% kalsiumsulfaatti-hemihydraattia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi 4-10 paino-% 10 alkalimetallipiifluoridia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi 0,5-3 paino-% meripihkahapon, adipiinihapon ja glutaarihapon di-metyyliestereiden seosta.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen koos tumus, tunnettu siitä, että silikaatti käsittää hydratoidun natriumsilikaatin ja hydratoidun natriummeta-silikaatin seoksen.

5. Maan lujittamisessa käyttökelpoinen jauhemainen 20 koostumus, tunnettu siitä, että se käsittää 50 - 80 paino-% portlandsementtiä, 8-25 paino-% hydratoidun nat-riumsilikaattijauheen ja hydratoidun natriummetasilikaatti-jauheen seosta, 4-10 paino-% natriumpiifluoridia, 0,5-3 paino-% meripihkahapon, adipiinihapon ja glutaarihapon 25 dimetyyliestereiden seosta ja 2 - 10 paino-% kalsiumsul-faattihemihydraattia.

6. Menetelmä maan lujittamiseksi, tunnettu siitä, että maahan sekoitetaan jauhemaista koostumusta, joka käsittää portlandsementtiä ja hydratoitua alkalime- 30 tallisilikaattia, ja puristetaan seos.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koostumus sisältää lisäksi natriumpiif luoridia.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että käytetään jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukaista koostumusta. 9 77078

8 77078

9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään 1-5 paino-osaa koostumusta 100 paino-osaa kohti maata.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 6-9 mukainen me-5 netelmä, tunnettu siitä, että maan vesipitoisuus on 7 - 10 %, tarvittaessa vesilisäyksen tuloksena. 10 77078