NO328456B1 - Fremgangsmate for forbedring av de konstruksjonstekniske egenskapene til jord og fremgangsmate for fremstilling av byggeblokker av jord. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for forbedring av de konstruksjonstekniske ("engineering") egenskapene til jord, og en fremgangsmåte for fremstilling av byggeblokker av jord.

I mange bygningstekniske situasjoner er det essensielt at in situ jorden får dens konstruksjonstekniske egenskaper forbedret før den anvendes i konstruksjonsarbeider. Det er spesielt viktig ved veibygning hvor svikt i ordentlig stabilisering av den underliggende jorden kan resultere i at veien synker sammen og/eller bryter sammen ved bruk.

Den simpleste måten for å forbedre jordegenskaper er å komprimere den. Imidlertid fordi jord varierer fra sandet materiale til leiremateriale forbedrer simpel komprimering av jorden ikke nødvendigvis den konstruksjonstekniske egenskapen tilstrekkelig til å understøtte hva som måtte konstrueres på den. Som et resultat av dette er det blitt foreslått å inkorporere kjemiske midler i jorden for å forbedre den og mange stabilisatorer basert på polymerer er blitt anvendt. Disse har suksess med å forbedre jordens egenskaper men kun for en relativt kort tidsperiode. Til slutt vil polymeren vaskes ut av jorden og effekten tapes.

DD 140245 beskriver et gips-sement-pozzolan-bindemiddel til bruk i blant annet betong.

I FR 2753964 Al er det beskrevet et konstruksjonsmateriale omfattende gips og kalk. Jordforbedring er nevnt som et anvendelsesområde.

Selv om det kjemiske midlet som anvendes i fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen er tiltenkt til spesifikt å stabilisere et område som skal understøtte en konstruksjon, kan det også bli blandet med jorden og den resulterende blanding presses i former for å danne bygningselementer for konstruksjonen av lavkostnadsboliger.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for forbedring av de konstruksjonstekniske egenskapene til jord, kjennetegnet ved at den omfatter skarifisering av jorden for å bryte opp og pulverisere jorden, tilføre til jorden et kjemisk middel omfattende:

mellom 5 og 60 masse-% pozzolan

mellom 20 og 80 masse-% kalsiumsulfat; og

mellom 15 og 50 masse-% av et oksid av kalsium,

blande jorden og det kjemiske midlet og deretter komprimere jorden.

Videre tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av byggeblokker av jord, kjennetegnet ved at den omfatter å bryte opp jorden, blande den med et kjemisk middel omfattende:

mellom 5 og 60 masse-% pozzolan

mellom 20 og 80 masse-% kalsiumsulfat; og

mellom 15 og 50 masse-% av et oksid av kalsium,

komprimering av den blandede jord og det kjemiske midlet i former og tillate den blandede jord og det kjemiske midlet å størkne og herde.

Det foretrekkes at det kjemiske midlet omfatter:

mellom 15 og 35 masse-% pozzolan

mellom 40 og 60 masse-% kalsiumsulfat; og

mellom 20 og 40 masse-% av et oksid av kalsium,

I en mer foretrukket form omfatter det kjemiske midlet:

mellom 25 og 30 masse-% pozzolan

mellom 30 og 40 masse-% kalsiumsulfat; og

mellom 25 og 35 masse-% av et oksid av kalsium.

Den foretrukne pozzolanen er masovnslagg blandet med vanlig portlandsement, fortrinnsvis i like mengder, masovnslagg refereres generelt til som "slagment".

Det kjemiske midlet kan også omfatte ytterligere pozzolaner valgt blant vanlig portlandsement (i industrien referert til som OPC), sulfatresistent sement, portlandsment 15 SL, portlandsement 15 FA, blandinger av ordinær portlandsement og flygeaske, og mursement.

Det kjemiske midlet kan omfatte forsterkningsfibre slik som fibre av syntetiske plastmaterialer. Foretrukne firbre er polypropylen monofilamenter.

Mellom 1 kg og 10 kg fibre kan tilsettes til hver 100 kg kjemisk middel.

Oksidet av kalsium kan være på formen av kalsiumoksid (CaO) eller kalsiumhydroksid (Ca(OH)2) kalsiumsulfat kan være mineralsk gips eller delvis hydrert gips (CaSCV Vi H20).

På en form omfatter det kjemiske midlet 1 til 30 masse-% silikaoksid (SiCh).

En spesifikk form av det kjemiske midlet som er spesielt egnet til anvendelse ved forbedring av egenskapene til en veioverflate omfatter:

Eksempel 1

Det kjemiske midlet anvendt i fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes på måten som vil bli beskrevet for å forbedre jordegenskapene til en grusvei eller en vei uten fast dekke som skal dekkes av betong, tjære, tegl eller forsegles med en bitumen-holdig overflateforsegling. Veien kan imidlertid etter forbedring anvendes uten avdekning med tjære eller betong, hvor den forbedrede jorden danner overflaten på hvilken trafikken beveger seg.

Den eksisterende grusveien skarifiseres ned til dybden til hvilken stabilisering er påkrevet. Skarifisering nedbryter og pulveriserer det eksistende veioverflatesjikt hvoretter in situ jorden blandes grundig ved hjelp av en veihøvel eller roterende blander ("rotovator").

Et kjemisk middel med de følgende bestanddelene spredes deretter ut som et sjikt over den skarifiserte overflaten med en forutbestemt dosis som er blitt bestemt ved laboratorietester. Slike tester er i det følgende beskrevet med referanse til eksempel 2 osv.:

Den mineralske gipsen og kvartssanden er tilgjengelig forutblandet. Blandingen selges under handelsnavnet "Cretestone". Den totale mengden av anvendt Cretestone er 47 masse-%. Portland masovnssement omfatter slagg (resten fra masovner) som knuses og blandes med en tilsvarende masse OPC (vanlig portlandsement). Et kilogram forsterkningsfiber kan tilsettes pr. 100 kg av den ovenfornevnte blandingen. Andre produkter som kan anvendes er CB plaster og hydrostone, hvilke begge inneholder mineralsk gips og kvartssand.

Mengden av anvendt middel varierer med naturen til jordtypen og også som en funksjon av den mest økonomiske dosisen for jordtypen, men er generelt i området 2 til 10 masse-% av jorden som skal forbedres.

Det kjemiske midlet blandes deretter grundig inn i det skarifiserte lag inntil et homogent lag er blitt oppnådd. Eksperimentelt arbeid har vist at en "rotovartor" umiddelbart blander det kjemiske midlet med jorden på en meget tilfredsstillende måte.

Vann tilsettes nå og blandes inntil det er jevnt fordelt i hele blandingen og inntil OMCen (det optimale fuktinnholdet) til den stabiliserte jorden er blitt oppnådd som bestemt i laboratoriet på forhånd.

Det stabiliserte laget kompakteres deretter anvendende veikomprimeringsanordninger inntil den spesifiserte lagdensiteten er blitt oppnådd. Endelig planeres det stabiliserte laget til det endelige veinivå og komprimeres inntil et glatt overflatelag er blitt oppnådd.

Eksperimentelt arbeide har vist at det anvendte kjemiske midlet ikke vaskes ut av jorden etter at midlet har festet seg.

Eksempel 2

En jord ble testet i Malaysia. Jorden var en siltholdig (leiret) sand som var klassifisert som A 2-6. Den ble testet anvendende standardfri komprimeringsstyrke (UCS) og 3

California Bearing Ratio (CBR) tester. Det anvendte kjemiske midlet var som det beskrevet i eksempel 1.

Jordprøven hadde de følgende kjennetegnene:

Testresultat UCS Testresultat CBR

Fra denne test kan det konkluderes at styrken av det behandlede materialet øker mellom 3 og 4 ganger i forhold til den opprinnelige styrken.

Eksempel 3

To prøver ble testet i Israel ved Standard Institute of Israel. Prøve 1 var en myk kalksteinsgrus. Prøve 2 omfattet grønn karbonert leire. Tabell 1 angir egenskapene til de to prøvene.

Testene ble utført på prøvesylindrer med en diameter på 35 mm og en høyde på 80 mm. Målinger og fremgangsmåten for preparering av prøvene ble valgt ifølge standard ASTMD 2850-87 "Standard Test Method for Unconsolidated, Undrained Compressive Strength of Cohesive Soils in Triaxial Compression".

Graf 1 og 2 viser respektivt innflytelsen av det kjemiske midlet i eksempel 1 og styrken av prøvene 1 og 2. Graf 3 og 4 viser resultatene av CBR testene på prøvene 1 og 2. Det bemerkes av ved økende prosentdeler av det kjemiske midlet i fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen forbedres egenskapene til prøvene kraftig. Betegnelsen RBI betyr et kjemisk middel med sammensetningen beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 4

Hvis anvendt ved fremstillingen av bygningselementer slik som tegl eller blokker, blandes det kjemiske middel ifølge eksempel 1 med jord. For eksempel kan det blandes med jorden som fjernes for å danne fundamentet til en bygning. Blandingen anbringes deretter i former og komprimeres i formene. Når blandingen har satt seg tilstrekkelig, fjernes bygningselementet fra formen og får lov å sette seg før det anvendes til bygningsformål.

Eksempel 5

Grus fra Sri Lanka med de følgende egenskapene ble testet.

Etter blanding av prøven med 6 masse-% av det kjemiske midlet ifølge eksempel 1 ble de følgnede CBR testresultatene oppnådd.

Det kan utledes at CBR-verdien ved 100% standard densitet har økt signifikant fra en verdi på 24 til 213 dvs. mellom 8 og 9 ganger når stabilisert med 6% kjemisk middel sammenlignes med den ikke-stabiliserte CBR-verdien. Dette indikerer at det er en signifikant økning i CBR-styrke når det stabiliseres med kjemisk middel.

Eksempel 6

En siltholdig, leiret sand med grus dispergert i denne og med de følgende egenskaper ble anvendt i denne test:

Jorden ble klassifisert ifølge AASHTO klassifikasjonen som A.l-b.

Det kjemiske midlet blandet med jorden for testformål hadde den følgende sammensetningen:

De følgende resultatene ble oppnådd ved CBR-testing:

Bærestyrken til jorden økte signifikant. Vedlikeholdelse av den behandlede veien minsket signifikant. Det var færre hull i veien og mindre tap av grus fra overflaten under vått vær.

Eksempel 7

En prøve av en brun granittgrus ble oppnådd fra en vei i provinsen KwaZulu Natal. Prøven hadde de følgende egenskapene og ble igjen klassifisert som A.l-b:

Sammensetningen av det anvendte kjemiske midlet var som følger:

De følgende resultatene ble oppnådd ved CBR-testing:

Bærestyrken CBR'en til den behandlede prøven økte dramatisk i forhold til den ubehandlede prøven. Det endelige produktet var hardt og kunne meget vel tjene som en veioverflate. Det var imidlertid ikke så slitesterkt som søker ønsket og den høye prosentandelen av dyr gips gjorde produktet for dyrt til vanlig anvendelse. Det kjemiske midlet kunne godt anvendes hvor den behandlede jorden er et underlag som skal dekkes med asfalt, betong og så videre.

Et knust stenaggregat pluss jord og antatt opprinnelig å være av sandsten eller granitt ble tatt fra en sekundær vei i et boligområde. Veien hadde huller, korrugeringer og erosjon på grunn av utilstrekkelig drenering av overflatevann. AASHTO klassifiseringen var igjen A.l-b. Jordens egenskaper var som følger:

Sammensetningen av midlet anvendt til behandlingen av prøven var som følger:

Det må bemerkes at midlet ikke omfattet noe kvartssand.

Den oppnådde veioverflaten var hard og slitesterk, men produktet var for dyrt til generell anvendelse på grunn av det høye gjpsinnholdet.

Eksempel 9

Tester ble utført på en fin sand klassifisert som A.3. Kjemikaliesammensetningen for det anvendte midlet var som følger:

CBR testen av sandet før behandling ga en avlesning på 30 og sandet etter behandling med 5 masse-% av det kjemiske midlet en avlesning på 178. Det endelige produktet ble imidlertid nedbrutt når et overskudd av trykk ble påført på det ved passerende trafikk. Det er således for svakt for anvendelse som et overflatelag, men passende for

anvendelse som et underlag i områder som ikke bærer tunge lass.

Jord, uansett om den er sandet eller leiret, reagerer på behandling med en blanding av pozzolan, kalsiumsulfat og et oksid av kalsium og viser forbedret CBR verdi. Noen kjemiske midler i overensstemmelse med fremgangsmåtene ifølge foreliggende oppfinnelsen spesielt de som anvender en høy prosentdel kalsiumsulfat er for dyre til generell anvendelse for å forbedre de konstruksjonstekniske egenskapene til jord som skal bli topplaget eller et underlag til en vei. Imidlertid er de nyttig til behandling av mindre områder hvor en vesentlig forbedring av egenskapene er påkrevet. Andre kjemiske midler forbedrer CPS verdiene men den behandlede jorden er mindre slitesterk enn nødvendig for en veioverflate. Jord behandlet med disse midler er egnet som underlag på hvilke et tegl, betong, asfalt osv. lag påføres.

For å fremstille det kjemiske midlet avveies de krevde mengdene av CaO og CaS04 og

blandes inntil blandingen er homogen. Den krevde mengde kvartssand blandes deretter i i inntil blandingen er homogen. Endelig tilblandes det sementholdige pozzolan i CaO,

CaS04 og kvartssandblandingen.

Forskjellige typer av kalk kan anvendes. De følgende er eksempler:

Magnesiuminnholdet bør være mindre enn 5 masse-% og forholdet kalsiumoksid til magnesiumoksid bør være større enn 14 til 1.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for forbedring av de konstruksjonstekniske egenskapene til jord, karakterisert ved at den omfatter skarifisering av jorden for å bryte opp og pulverisere jorden, tilføre til jorden et kjemisk middel omfattende: mellom 5 og 60 masse-% pozzolan mellom 20 og 80 masse-% kalsiumsulfat; og mellom 15 og 50 masse-% av et oksid av kalsium, blande jorden og det kjemiske midlet og deretter komprimere jorden.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av byggeblokker av jord, karakterisert ved at den omfatter å bryte opp jorden, blande den med et kjemisk middel omfattende: mellom 5 og 60 masse-% pozzolan mellom 20 og 80 masse-% kalsiumsulfat; og mellom 15 og 50 masse-% av et oksid av kalsium, komprimering av den blandede jord og det kjemiske midlet i former og tillate den blandede jord og det kjemiske midlet å størkne og herde.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det kjemisk midlet omfatter: mellom 15 og 35 masse-% pozzolan mellom 40 og 60 masse-% kalsiumsulfat; og mellom 20 og 40 masse-% av et oksid av kalsium.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at midlet omfatter: mellom 25 og 30 masse-% pozzolan mellom 30 og 40 masse-% kalsiumsulfat; og mellom 25 og 35 masse-% av et oksid av kalsium.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at pozzolanen omfatter masovnslaggsement.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det kjemiske midlet ytterligere omfatter vanlig portlandsement og/eller mineralsk gips og/eller delvis dehydrert gips.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det kjemiske midlet omfatter like mengder masovnslaggsement og vanlig portlandsement.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at den omfatter trinnet å blande forsterkningsfibrer inn i det kjemiske midlet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at fibrene er av et syntetisk plastmateriale.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert v e d at det tilsettes mellom 1 kg og 10 kg fibrer for hvert 100 kg kjemisk middel.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at oksidet av kalsium er på formen av kalsiumoksid (CaO) eller kalsiumhydroksid (Ca(OH)2).

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at det kjemiske midlet omfatter 1 til 30 masse-% silika.