專利名稱：以發(fā)泡粘結(jié)劑為主要成份的填土及其實施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是以泡沫粘結(jié)劑為主要成份的填土及其實施方法。
人們已知有許多傳統(tǒng)的填土，尤其是密實混凝土和/或滾柱。填土通常是由不同材料層堆放而成，其目的在于填沒挖方。但是，傳統(tǒng)的填土存在一些缺陷它們要求澆灌大量的水泥和使用優(yōu)質(zhì)集料，因為不論是在硬度方面還是在粒度均勻性方面都要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以這些集料是很昂貴的。如果集料質(zhì)量不好，當(dāng)水泥(粘結(jié)劑)硬化時，則集料破碎，混凝土風(fēng)化。
然而，某些工程，特別是大型整體工程實際上并不需要使用混凝土那樣的填土。我們知道混凝土的平均抗壓強(qiáng)度在20至25MPa之間，而20米高的填土有0.5MPa的抗壓強(qiáng)度就足夠了。
這就是為什么本發(fā)明要提出新料粒填土的目的的原因，其特征在于料粒的粘結(jié)劑是泡沫。泡沫被認(rèn)為是質(zhì)量比混凝土差的粘結(jié)劑，但是，申請人發(fā)現(xiàn)，泡沫完全適合用于大型整體工程的填土，所謂大型整體工程是指通常用公共工程機(jī)械，例如由推土機(jī)和壓路機(jī)來實施的工程。
作為可被采納的泡沫，可以列舉有有機(jī)泡沫和水硬泡沫。在這些泡沫之間主要可以列舉-最終能穩(wěn)定成形的泡沫，它們可以浸潤料粒并可填充料粒間的空隙，如水泥泡沫，-穩(wěn)定地形成延遲內(nèi)部推力的泡沫，如果需要，限制泡沫的數(shù)量就能方便地實現(xiàn)料粒之間的交聯(lián)，-能在料粒各顆粒之間傳送粘結(jié)劑的不穩(wěn)定泡沫(例如其壽命為1至5個小時)。
在以上任何一種情況下，即使在濕潤狀態(tài)下發(fā)泡的效果也都可以在料粒上產(chǎn)生粘附作用，這是本發(fā)明的優(yōu)點之一。
在可以用作粘結(jié)劑的泡沫中，主要可以列舉有-水泥泡沫(所用灰漿膨脹后的體積為起始體積的2至4倍或者更大)。該泡沫可以用附加的凝固樹脂或加速劑加強(qiáng)混凝部。這種水泥泡沫可以連續(xù)生成或間歇地產(chǎn)生。使用了富水泥灰漿，就可以借助于泡沫中所存在的空氣或氣體氣泡促使凝固和硬化的速度加快。通過在氣壓攪拌容器中添加攪拌發(fā)泡劑和提取水泥灰漿混合物的方法，就可以在現(xiàn)場連續(xù)生產(chǎn)出泡沫粘結(jié)劑，在此過程中，盡管物料有輸進(jìn)和輸出，但一直保持恒重，稱重連續(xù)進(jìn)行，這樣的技術(shù)保證了預(yù)期產(chǎn)品具有穩(wěn)定的性能。這樣的泡沫既不擴(kuò)大也不縮小。
-膨脹系數(shù)為20或20以上的聚胺酯泡沫或者膨脹系數(shù)為50或150的酚醛泡沫可用來生產(chǎn)輕質(zhì)填充料。這樣的泡沫即使在潮濕的環(huán)境中也具有很強(qiáng)的浸潤料粒的能力，這種泡沫還具有好的殘留機(jī)械特性。由于限量使用泡沫，因此就可以維持殘留的排水值。適用于本方法的混合和配置的發(fā)生器已在商業(yè)上得到應(yīng)用。這種以有機(jī)泡沫為主要成份的粘結(jié)劑在使用后具有延遲膨脹的性能。
在料粒從輸送機(jī)械上自由下落過程中或者在接受護(hù)坡料粒的料斗中進(jìn)行涂復(fù)時，定量地將以泡沫為主要成份的粘結(jié)劑噴射并混合到料粒上，對于用作水中凝固時，還可以將其與不溶于水的改性樹脂一起噴射并混合到干燥的料粒上。
-丙烯酸泡沫，它們可以被加工成不穩(wěn)定的泡沫，因此可以用作粘結(jié)劑的運載樹脂，可以輸送水泥并有利于使水泥在水的參與下凝固。
-塑性泡沫，它們能適應(yīng)某些特殊的外力，例如這些外力可以造成一般程的變形。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點是可以采用各種特性的料粒，天然的或者非天然的，重質(zhì)的或者輕質(zhì)的，各種尺寸的均可采用。最好將它們的粉末除去(小于15或25mm)，大塊的甚至防沖亂石也完全可以采用。
所采用的料粒的機(jī)械性能將很方便地與所用泡沫的機(jī)械性能及工程的需要相適應(yīng)。
我們還可以采用質(zhì)差的卵石(對于混凝土是禁用的)，甚至在風(fēng)化過程中的卵石也可采用，因為涂復(fù)泡沫本身就能滿足所希望的機(jī)械性能的標(biāo)準(zhǔn)。
泡沫可以單獨產(chǎn)生-利用重力作用在工地上將料?；旌希F(xiàn)場施工，并用通用的壓實技術(shù)進(jìn)行夯實(如果料粒非常開闊，安裝施工就行了，而不需要進(jìn)行夯實)，-對料粒進(jìn)行噴灑，例如對一輛正在傾倒料粒的運輸機(jī)械上的自由下落呈幕狀的料粒進(jìn)行噴灑，然后安裝施工，-在料斗中作簡單涂復(fù)，提取并安裝施工，該料斗接受護(hù)坡上的料粒，-攪拌，最好用道路上的連續(xù)式混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，-用“噴射混凝土”式的噴槍對安裝施工中的料粒進(jìn)行噴灑。
在本發(fā)明的優(yōu)點中可以例舉
-由于泡沫的作用，使料粒材料能夠具有凝聚力。
-由于給出的密度很低，約0.5或04(甚至更低)的數(shù)量級，所以采用預(yù)制塊或分路澆鑄的預(yù)制板的熱導(dǎo)率是難得的;
-由于硅質(zhì)土(非常細(xì)的硅化石，其中50%的粒子在0至5微米之間)增加了抗壓和抗拉強(qiáng)度，按照上述方法制得泡沫狀的修復(fù)用的砂漿或表面用的砂漿。由1份水泥(非常細(xì)的H·R·I)1份生石灰2份硅質(zhì)土制成的混合物作為標(biāo)準(zhǔn)參照物。
在本發(fā)明所用的填土里的泡沫粘結(jié)劑中，水泥(或其他水硬產(chǎn)品，如石灰)泡沫從其衍生物，價格和安裝施工方面都顯示出它是最有希望的粘結(jié)劑之一。
由于其料粒粘結(jié)劑為上述泡沫的填土較脆，所以該填土最好進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)保護(hù)，例如歐洲專利NO.0248725中所描述的表面結(jié)構(gòu)。
本申請的目的還在于如上所述的填土，其特征在于在水下進(jìn)行填土，還在于延遲生成泡沫，通過向料粒噴灑不太容易溶于水的混合物獲得泡沫，而水是用于產(chǎn)生泡沫的。這樣的混合物可以由聚胺酯樹脂和水組成，水的數(shù)量決定了泡沫延遲成形的程度。
所謂可溶是指混合物基本上保持在浸沒的料粒上，而且水并不影響泡沫的粘附性能和泡沫生成的功能，將涂復(fù)了混合物的料粒放入填土中，然后過一段時間成形，生成所需要的填土。涂復(fù)可以通過浸漬實現(xiàn)，但最好是通過噴灑來實現(xiàn)。
人們都知道蜂窩狀的砂漿(其基體為泡沫)具有很多好處非常好的絕熱性、不開裂、低熱膨脹系數(shù)等。目前這些砂漿絕大部份是由化學(xué)方法制得的。先將沙-水泥-石灰混合，加入部份鋁粉，再放出形成蜂窩狀砂漿的氫氣。另一種得到蜂窩狀砂漿的方法是攪拌帶有發(fā)泡劑的水硬砂漿。在原理上，這種蜂窩砂漿(膨脹系數(shù)高達(dá)100%，即100立升空氣對應(yīng)于100立升起始混合物)的制造方法是極其簡單的。
在制造標(biāo)準(zhǔn)砂漿時，人們也在砂漿中添加表面活性劑(例如烷基-芳基磺酸鹽)，在攪拌作用下混合物中產(chǎn)生氣泡。一致公認(rèn)后一種方法制造的蜂窩狀砂漿優(yōu)于用鋁粉制造的蜂窩狀砂漿(水泥用量相同時其強(qiáng)度較高，強(qiáng)度相同時其重量較輕)，但是它們的發(fā)展幾乎未超出實驗室范圍。
事實上，在實踐中當(dāng)前它們的制備方法導(dǎo)致兩個重要的缺陷其制備速度大大低于制備普通砂漿或鋁粉蜂窩砂漿的速度在每一次加水?dāng)嚢柽^程中，攪拌造成的空氣吸留要求數(shù)分鐘的額外攪拌。
盡管全部組份被嚴(yán)格定量，氣體的吸留率也是不穩(wěn)定的。
人們總是希望用快速的制備方法獲得預(yù)定恒定性能的泡沫粘結(jié)劑。
這就是為什么本申請的目的也在于填土的原因，其特征在于泡沫是水硬的和連續(xù)產(chǎn)生的。并希望連續(xù)產(chǎn)生的泡沫具有穩(wěn)定的性能。泡沫的制備是在向水硬材料中吹入壓縮氣體的同時在壓力下攪拌該水硬材料，使吹入的氣體不會逃溢掉，其性質(zhì)的穩(wěn)定是通過稱重來保證的，以使送入的新的水硬材料量與出去的呈泡沫狀的水硬材料量基本相等。
上述水硬泡沫最好是以用傳統(tǒng)方法制得的砂漿為主要成份，在一個固定的空間內(nèi)對砂漿稱重，在確定的壓力下向該固定空間吹入氣體，最好是二氧化碳或空氣。同時，在保證吹入的氣體不會逃溢的條件下對該材料進(jìn)行攪拌。攪拌是在密閉容器中加壓下進(jìn)行的，經(jīng)常進(jìn)行稱重來測定混合物的比例。
在連續(xù)產(chǎn)生上述泡沫的過程中，要求對生成的泡沫總量進(jìn)行稱量控制和調(diào)節(jié)。通過稱重可以隨時了解有多少砂漿在密閉的容器中(重量成份，可從其他方面來確定)，密閉容器稱作壓力室，以便砂漿與氣體剩下的自由空間相混合(非重量成份，由所剩的自由空間以及其壓力來調(diào)節(jié))。
由于連續(xù)稱重可以調(diào)節(jié)氣體和粘結(jié)劑的供應(yīng)量，所以就可以確定進(jìn)入到泡沫組份中的粘結(jié)劑量，氣體體積和壓力。
在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，使用在本發(fā)明中也可使用的表面活性劑。表面活性劑可以在其混入壓力室之前或之后加入到粘結(jié)劑中。表面活性劑可以處理成霧狀，并混入到經(jīng)加壓吹入的氣體中。
根據(jù)這個主要為水硬蜂窩砂漿的新工藝，氣體在尚未加入到預(yù)定砂漿重量中時就在壓力下對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在所用的水硬粘結(jié)劑中，例如砂漿、水泥(最好是非常細(xì)的粉末)中，我們注意到一些與生熟石灰有關(guān)的特殊優(yōu)點質(zhì)輕、密封性優(yōu)良、絕熱性能好。石灰-水泥混合物可以調(diào)節(jié)凝固和硬化的時間。對于石灰，最好用二氧化碳?xì)怏w代替空氣，以便促進(jìn)氣泡結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。
作為混合物的例子，可以用生石灰(或搗碎的呈水溶相的熟石灰)以及飛灰(例如Gardanne飛灰，甚至呈水溶相的飛灰)和某些丙烯酸類添加物。
有機(jī)泡沫的結(jié)構(gòu)主要是3至5微米，水泥具有難以相溶的100微米的微粒。對于好的配合則希望粉末非常精細(xì)。石灰更適于提供0至10微米的粘結(jié)劑。石灰結(jié)構(gòu)的泡沫穩(wěn)定性將能使有機(jī)泡沫加強(qiáng)。
最后應(yīng)當(dāng)指出的是上述密封容器中的壓力系統(tǒng)適用于所有種類的發(fā)泡劑(烷基的、芳基的、非離子的、結(jié)合蛋白質(zhì)或單純蛋白質(zhì)的等等)，它們的用量很低。其他結(jié)構(gòu)的發(fā)泡劑如丙烯酸樹脂或其他樹脂能賦于成品一個骨架結(jié)構(gòu)，該骨架結(jié)構(gòu)保證使水份吸收不減少并對其加以限制，水份吸收通常與最后的孔率有關(guān)。
本發(fā)明的目的還在于制備上述的填土的方法，其特征在于把泡沫傾倒在料粒上以獲得由泡沫粘接的預(yù)期的填土，如有必要再一起壓實。
在實施上述方法的較佳情況下，上述泡沫為現(xiàn)場產(chǎn)生。
本申請同樣還涉及到實施上述填土的方法，其特征在于將發(fā)泡混合物噴灑到料粒上，以獲得由粘結(jié)劑粘接的預(yù)期填土，該泡沫應(yīng)該延遲形成。在供給料粒的過程中，噴灑能很方便地進(jìn)行。
本申請的最后一個目的是一種實施方法，其特征在于先涂復(fù)料粒然后再傾倒涂復(fù)過的料粒的形成預(yù)期的填土。
下面參照附圖
舉例說明本發(fā)明，但并不局限于此-在1中用傳統(tǒng)的方法制備砂漿300公斤水泥與含有6公斤能促進(jìn)泡沫形成的物料、4公斤作為穩(wěn)定劑的膨潤土和10立升SYICOR懸浮劑(Soc·Syntress)的166立升水在快速攪拌下混合。在螺旋泵2的作用下，混合物在3.5巴左右的壓力下被連續(xù)送入到壓力室3中，該壓力室其空氣壓力可調(diào)到0.4MPa，該壓力室還有一個旋轉(zhuǎn)攪拌器4(通常稱管道攪拌器的通用裝置)以及一個置于下部的短管5，它可以連續(xù)地將流量為1立方米/小時的壓縮空氣(標(biāo)準(zhǔn)壓力為2.45巴)在4.5巴左右的空氣壓力下注入。吹干的灰漿在3.5巴左右的壓力下也是連續(xù)地從6中排出。用稱重裝置7連續(xù)地對攪拌機(jī)和砂漿一起進(jìn)行稱重，為保持總重量恒定，使該重量與進(jìn)來的砂漿量相同。這樣獲得的泡沫倒入填孔中，然后倒入粗料粒以便在泡沫硬化后得到預(yù)定的填土。
不論是間歇生產(chǎn)還是連續(xù)生產(chǎn)，進(jìn)入到室中的空氣量總是與希望的膨脹率相一致的。
既然空氣密閉容器中吸留的，就不可能逃溢出去，而砂漿則按規(guī)定的膨脹率從混合室中排出。在制備過程中，在流程任何部位均可方便地添加表面活性劑，這些部位可以是-砂漿攪拌機(jī)。在這種情況下，最好在混合以后將表面活性劑加入，以便槽不會因為開始發(fā)泡而溢出，或者-在連接泵和壓力室的管道里，或者-噴灑到壓縮空氣中。
特別應(yīng)當(dāng)指出的是所希望的膨脹率越高，生產(chǎn)的速度也就越快，而這與傳統(tǒng)的方法恰好相反。同樣，可以毫不困難地獲得高達(dá)600%或700%的膨脹率。事實上，由于混合室里砂漿處于壓力下，空氣的氣泡體積變小，因而就可以產(chǎn)生比在常壓下多得多的氣泡。上述技術(shù)也適用于除普通水泥外的水硬粘結(jié)劑，即非局限性的，它同樣適用于純水泥，添加各種非常細(xì)的不含礦物的物質(zhì)的水泥，例如含有爐灰、石榴火山灰、各種粘土、無機(jī)或有機(jī)膠體、石灰-水泥混合物、生熟石灰、生石膏、酐的水泥。
權(quán)利要求
1.料粒填土，其特征在于料粒的粘結(jié)劑是一種泡沫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填土，其特征在于涉及的是一種大型整體填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填土，其特征在于泡沫是有機(jī)泡沫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填土，其特征在于泡沫是水硬泡沫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4中任一權(quán)利要求所述的填土，其特征在于泡沫為水硬的而且是連續(xù)產(chǎn)生的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的填土，其特征在于泡沫的性能是恒定的，泡沫的制備是在向水硬材料中吹入壓縮氣體的同時在壓力下攪拌水硬材料，以便吹入的氣體不致于逃溢，其性能的恒定是通過稱量達(dá)到的，通過稱量嚴(yán)格地保證新水硬材料的輸入和出去的呈泡沫狀的水硬材料量相一致。
7.一種實施權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述填土的方法，其特征在于先倒入泡沫，再把料粒倒在泡沫上，如果需要再一起壓實。
8.一種實施權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述填土的方法，其特征在于在料粒上噴灑一種能延遲產(chǎn)生泡沫的混合物以便獲得由泡沫連結(jié)起來的預(yù)期的填土。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的填土，其特征在于這種填土是水下填土，并且泡沫是延遲產(chǎn)生的，它是通過向料粒噴灑一種不太容易溶于水的能發(fā)泡的混合物產(chǎn)生的。
全文摘要
一種料粒填土，其料粒粘結(jié)劑主要為有機(jī)或水硬的泡沫。這種泡沫主要用于大型整體工程。本發(fā)明還涉及實施所述填土的方法。
文檔編號C04B38/10GK1054635SQ9011031
公開日1991年9月18日 申請日期1990年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月15日
發(fā)明者勒內(nèi)·于特, 埃米爾·勒德爾 申請人:勒內(nèi)·于特, 埃米爾·勒德爾