專利名稱：通過包含礦物粒子和環(huán)氧樹脂的復合材料穩(wěn)定和固定岸堤、山腰和斜坡以及至少部分存 ...的制作方法
通過包含礦物粒子和環(huán)氧樹脂的復合材料穩(wěn)定和固定岸堤、 山腰和斜坡以及至少部分存在于流水中的結構件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過包含礦物粒子，優(yōu)選石，尤其;l碎巖石，和環(huán)氧 樹脂的復合材料穩(wěn)定和固定岸堤、山腰和斜坡，以及至少部分存在于流水 中的結構件如支架和建筑元件的方法。
對于調節(jié)流水常常需要堤岸，尤其是岸坡的穩(wěn)定。還在新建工程的情 況下，尤其是排水溝和堤壩改造中必須使至少岸堤區(qū)域穩(wěn)定。
到目前為止，已預制包含碎巖石和高質量混凝土的復合體并放置在特 定區(qū)域用于這種改造目的。然而，在此方法中，現(xiàn)場改造堤岸的損壞區(qū)域 是不可能的。此外，組件通常具有非常高的重量。混凝土的其他缺點是彈 性的缺乏。這意^^木著混凝土經(jīng)不住任何應力，且這些復合材料易于變得分 離。
現(xiàn)場改造堤岸的損壞區(qū)域的一種可能性是使用硬化焦油配制劑或塑性 混凝土或濕灰泥，其在要加固的岸坡的碎巖石下卸出。通過此方法，岸坡 的加固可實現(xiàn)一段時間。然而，尤其是存在生態(tài)學缺點，即在時間過程中， 苯酚或其他環(huán)境上有害的化合物可從焦油中釋放出。此外，在這些過程中 形成基本上無間隙結構。填充存在于內部的堤岸區(qū)域中的任何空穴。
聚氨酯在生產(chǎn)具有礦物成分的才莫制品和穩(wěn)定巖層，尤其是在采礦中的 使用也是已知的。
因此，DE 35 02 997描述了一種在采礦中通過聚氨酯泡沫加固地質層 組的方法。這里，待加固的巖層配備有鉆洞，鉆洞充滿用于聚氨酯反應的 液體組分的混合物然后封閉。聚氨酯泡沫因此分布在巖層的孔中。巖層通 過隨后的聚氨酯泡沫的固化而加固。然而，這種方法不可以用于斜坡，尤 其是岸坡的改造，這是因為由于水在時間過程中滲入泡沫將導致泡沫的破 壞而使發(fā)泡不理想。
D
E 102 41293描述了一種穩(wěn)定岸堤的方法。那里，將強疏水性的緊密
聚氨酯施用于待穩(wěn)定的岸堤部分。然而，這需要相應岸堤段的均勻表面。
在此方法的另一個實施方案中，模制品通過將巖石，優(yōu)選碎巖石引入
模具中并向那里應用聚氨酯體系而生產(chǎn)，所述聚氨酯體系應理解為意指聚
氨酯的起始組分的液體反應混合物。固化后形成的模制品可放置在岸坡上。 然而，在二者情況下，聚氨酯在巖石上的均勻分布幾乎不可實現(xiàn)。當
體系分布在岸坡上時，尤其是在非均勻地面的情況下，可因此發(fā)生斜坡的
不足加固。
本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定和固定岸堤、山腰和斜坡，或至少部分 存在于流水中的結構件的簡單方法，其中可實現(xiàn)岸堤的高強度以及其中穩(wěn) 定的岸堤還經(jīng)得起高機械負荷。
該目的可通過通過包含環(huán)氧樹脂和疏松礦物粒子的復合材料穩(wěn)定和固 定岸堤、山腰、斜坡或結構件而實現(xiàn)。為此，將環(huán)氧樹脂的液體起始組分 應用在礦物粒子上并使環(huán)氧樹脂固化。因此，在第一個步驟中，環(huán)氧樹脂 的液體起始組分可在混合設備中與礦物粒子混合，在第二個步驟中，此混 合物可卸在待穩(wěn)定的岸堤段上或至少部分存在于流水中的結構件如支架和 建筑元件上。此外，也可將環(huán)氧樹脂與礦物粒子的混合物引入模具中，在
其中環(huán)氧樹脂固化。然后將得到的;f莫制品應用至待穩(wěn)定的岸堤段或至少部 分存在于流水中的結構件如支架和建筑元件。
因此，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)包含環(huán)氧樹脂和疏松礦物粒子的復合材料 的方法，其包括如下步驟
a) 將疏柏^礦物粒子與環(huán)氧樹脂的液體起始組分在混合機中混合，
b) 將此混合物從混合機中卸出，
c) 環(huán)氧樹脂固化。
疏松礦物粒子優(yōu)選石頭，特別優(yōu)選碎巖石，尤其是碎花崗巖。礦物粒 子的尺寸優(yōu)選0.1-50cm，特別優(yōu)選l-50cm，更優(yōu)選l-20cm,特別優(yōu)選 2-15cm,尤其是2.5-6.5cm。
原則上，可用環(huán)氧樹脂的液體起始組分基本上完全潤濕的礦物粒子的 所有裝置可用作用于將疏松礦物粒子與環(huán)氧樹脂的起始組分混合的混合 機。已證明由敞開容器如轉鼓組成，優(yōu)選裝配有內部構件的混合機特別適
合。為了混合，轉鼓可旋轉或內部構件可移動。
這種混合物為已知的并且例如用于混凝土混合料生產(chǎn)的建筑工業(yè)中。
如果混合物直接應用于待穩(wěn)定的表面，則可有利的是混合機附屬在運 輸工具如拖拉機、前裝栽機或卡車上。在本發(fā)明方法的這個實施方案中， 每種情況下混合物可運輸至它要應用的地方?；旌蠙C排空之后，混合物可 手動，例如借助耙分布。
在本發(fā)明方法的實施方案中，礦物粒子與環(huán)氧樹脂的液體起始組分的 混合連續(xù)地進行。為此，將礦物粒子和環(huán)氧樹脂的液體起始組分連續(xù)引入 混合機中并連續(xù)卸出潤濕的礦物粒子。在此程序中，需要確保起始原料保 留在混合機中如此長的時間使得礦物粒子可充分潤濕。方便的是，可將這 種混合設備以使得用環(huán)氧樹脂的液體起始組分潤濕的礦物粒子以穩(wěn)定所需 量從混合機中卸出的速度沿著待穩(wěn)定的區(qū)域移動。也可以固定方式進行連 續(xù)混合方法，并將從混合機中卸出的潤濕的礦物粒子輸送至所需位置。
在本發(fā)明方法連續(xù)進行的其他實施方案中，混合機可以為礦物粒子連 續(xù)引入其中的旋轉轉鼓。此轉鼓裝配有將環(huán)氧樹脂的起始組分連續(xù)分布至 礦物粒子的噴嘴。這里，轉鼓的旋轉確保環(huán)氧樹脂與礦物粒子的充分混合。 環(huán)氧樹脂/礦物粒子復合材料然后通過轉鼓末端的孔連續(xù)卸出。旋轉轉鼓可 以為水平的，但也可以各種角度傾斜的以便促進卸出。
在連續(xù)方法的其他實施方案中，礦物粒子在移動穿過隧道的傳送帶上 連續(xù)輸送。所述隧道具有孔，通過此孔，環(huán)氧樹脂的起始原料連續(xù)卸在礦 物粒子上。在傳送帶的末端，礦物粒子然后落入敞開的混合轉鼓中，轉鼓 以可調整的傳送速度卸出復合材料。
包含復合材料的層的厚度優(yōu)選至少3cm，特別優(yōu)選至少10cm。小的層 厚度，尤其是小于3cm的層厚度常常僅具有不足的穩(wěn)定性。最大厚度取決 于當?shù)丨h(huán)境，可以例如為至多5米。
在模制品的生產(chǎn)中，將疏松礦物粒子與環(huán)氧樹脂的液體起始組分的混 合物在混合之后引入優(yōu)選頂部開口的模具中，其中在模具中環(huán)氧樹脂固化。 因此形成的復合體可應用于岸堤。模制品的尺寸優(yōu)選100±50 x 100±50 x 15土10cm。
混合時間應至少使得礦物粒子盡可能用液體混合物完全潤濕，且至多 長至使得環(huán)氧樹脂尚未固化。
在其他實施方案中，也可將疏松礦物粒子以所需厚度應用于待穩(wěn)定的 岸堤段上，且通過適合的設備如噴槍將環(huán)氧樹脂的液體起始組分應用于所 需礦物粒子上，在那里它們分布并固化。然而，與將礦物粒子與液體起始 組分在混合機中混合的方法相比，此方法的缺點是這里環(huán)氧樹脂的分布更 不均勻，且不存在環(huán)氧樹脂的缺陷不可消除。此外，存在柏素粘附的雜質 如砂或土，可存在將礦物粒子相互粘附并因此復合材料穩(wěn)定性的問題。
比4^來，當?shù)V物粒子與環(huán)氧樹脂的液體起始組分一起在混合機中混 合時，也可使用在它們表面上具有松散粘附的雜質的那些礦物粒子。這些 雜質在混合過程中通過機械應力從礦物粒子的表面移除，因此可不再削弱 礦物粒子相互粘附。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案中，砂可應用于復合材料的表面。為確 保砂粘附在表面上，砂的應用應在環(huán)氧樹脂的固化完成之前進行。
可使用任何所需的砂。這些可以為天然砂或合成砂，例如爐渣砂或碎 爐渣砂。
在優(yōu)選實施方案中，使用石英砂。
砂的粒度可在寬范圍內變化。例如粒度優(yōu)選在0.002-2mm的常規(guī)范圍 內。優(yōu)選使用細砂，即粒度為0.06-0.2mm的砂，粒度為0.2-0.6mm的中砂 和/或粒度為0.6-2.0mm的粗砂。
砂的量可以使得基本覆蓋復合材料的表面，但不發(fā)生模制品孔的堵塞。 砂優(yōu)選以2-4 kg/n^模制品的量使用。
砂產(chǎn)生礦物粒子之間接觸點的增強。因此，砂改善復合材料的UV保護。
由砂產(chǎn)生的粗糙表面促進活體如植物和蘚類在分布的復合材料上沉 積。這可以例如當將復合材料分布在自然保護區(qū)內時為有利的。
環(huán)氧樹脂與礦物粒子之比的選擇使得確保復合材料的充足強度。精確 量還例如取決于復合材料在相應岸堤段上的應力水平。
在本發(fā)明組合物的情況下，由于礦物粒子在接觸面上基本上相互結合,形成間隙，復合材料為水可滲透的。因此，水撞擊包含碎巖石的復合材料 的能量通過水的漏失而更好地吸收而不會導致復合材料的破壞。
在本發(fā)明中，岸堤應理解為意指溪、河或運河的岸堤。此外，岸堤可 以為湖、蓄水池或海的沿海區(qū)的岸。它們可以為平坦的岸、斜坡、水壩、 平臺或防洪堤。此外，例如園林和園藝或山脈中的山腰和斜坡可通過本發(fā) 明方法穩(wěn)定和固定。
使用本發(fā)明方法的其他可能性為保護至少部分存在于水中的結構件不 受所謂的地下侵蝕。這應理解為意指流水地面，尤其是溪底部，通常在狹 窄區(qū)域中的強水流的情況下，常常也在橋墩下的局部加深，其中由于擁塞 和隨后更強的梯度使地基受旋轉流，即所謂的水輥侵襲。同樣的效果將例 如發(fā)現(xiàn)于在海橋、水橋和/或浮橋、船塢的支柱或橋墩，例如浮動、固體防 波堤、系泊或千船塢的情況下，在碼頭、船庫、岸墻、鉆機、離岸裝置如 風力設備、海面標志、燈塔或觀測臺、水電站、隧道或樁中。
在至少部分存在于水中的結構件的保護中，有利的是使用模制品或首 先將礦物粒子與環(huán)氧樹脂的液體起始組分混合，然后將來自混合機的混合 物應用于所需面積上，然后使環(huán)氧樹脂現(xiàn)場固化。所需面積為至少部分存 在于水下的面積。在此應用中，環(huán)氧樹脂的液體起始組分的分布將是不利 的，這是因為由于水移動和浮力，組分將不均勻地分布在礦物粒子上。
安置以防止地下侵蝕的復合材料的幾何形狀取決于相應的水流。
用于防止地下侵蝕的復合材料取決于水流可以直接安置在結構件上和 遠離它們安置。
由于復合體的敞開間隙體系，其可吸收水力能量4吏得波和流動能量瓦 解并因此導致基本上更少的地下侵蝕，可避免結構件的損壞并且可提高支 架和建筑元件的負荷能力。
其他優(yōu)點是復合材料的修補可以以簡單方式進行。
如所描述的，環(huán)氧樹脂為由固化以得到固體塑料的液體起始組分而制 備的那些。塑料優(yōu)選緊密的，即它們基本上不包含孔。與多孔塑料相比， 緊密塑料的特征在于更大的機械穩(wěn)定性。可產(chǎn)生環(huán)氧樹脂中的氣泡并且通 常不關鍵。然而，它們應盡可能最小化。
另外，優(yōu)選塑料為疏水性的。因此，抑制塑料被水降解。
在本發(fā)明上下文中，環(huán)氧樹脂應理解為意指起始于包含環(huán)氧基團的化
合物，借助這些環(huán)氧基團通過用適合的固化劑加聚或聚合而得到的聚合物。
本發(fā)明環(huán)氧樹脂優(yōu)選通過用適合的固化劑加聚而得到。
優(yōu)選使用的包含環(huán)氧基團的化合物為具有至少兩個環(huán)氧基團且在室溫
下為液體的化合物。也可使用不同的包含環(huán)氧基團的化合物的混合物。這
些化合物優(yōu)選疏水性的，或包含至少一種包含環(huán)氧基團的疏水性化合物。
這種疏水性化合物例如通過雙酚A或雙酚F與表氯醇的縮合反應而得到。 這些化合物可單獨或作為混合物使用。
在實施方案中，使用上述包含環(huán)氧基團的疏水性化合物與包含環(huán)氧基 團的可自乳化的親水性化合物的混合物。這些親水性化合物通過將親水性 基團引入包含環(huán)氧基團的化合物的主鏈中而得到。這種化合物及其制備方 法例如公開于JP-A-7-206982和JP-A-7-304853中。
所用的固化劑為催化包含環(huán)氧基團的化合物的均聚或與環(huán)氧基團或仲 羥基共價反應的化合物，例如多胺、聚氨基酰胺、酮亞胺、羧酸酐和三聚 氰胺、脲、酚和甲醛加合物。優(yōu)選使用可通過具有伯氨基或仲氨基的化合 物如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、亞丙基二胺或苯二甲胺與羰基化合物 如丙酮、甲基乙基酮或異丁基曱基酮、脂族、環(huán)脂族和芳族多胺化合物和 聚酰胺化合物反應而得到的酮亞胺。酮亞胺或包含酮亞胺的相容的混合物 特別優(yōu)選用作固化劑。
固化劑中反應性基團與環(huán)氧基團之比優(yōu)選0.7:1-1.5:1，特別優(yōu)選 1.1:1-1.4:1。
此外，除包含環(huán)氧基團的化合物和所用的固化劑外，其他添加劑如溶 劑、反應性稀釋劑、填料和顏料可在環(huán)氧樹脂的制備中加入。這種添加劑 為本領域技術人員已知的。
本發(fā)明基于環(huán)氧樹脂的復合材料體系的優(yōu)點為環(huán)氧樹脂的起始組分的 低費用和易加工性。因此，在加工中，例如基本上不產(chǎn)生危害健康的蒸氣。 此外，環(huán)氧樹脂的液體起始組分的混合物具有低粘度，因此它們可易于與 礦物粒子混合并可經(jīng)濟地計量。基于環(huán)氧樹脂的復合材料體系的其他優(yōu)點為高強度、耐腐蝕性和甚至在濕表面上的良好附著力。
權利要求
1.一種穩(wěn)定和固定岸堤、山腰和斜坡或至少部分存在于流水中的結構件的方法，其中所述岸堤、山腰、斜坡或結構件通過包含環(huán)氧樹脂和疏松礦物粒子的復合材料而穩(wěn)定和固定。
2. 根據(jù)權利要求1或2的方法，其中所述疏松礦物粒子的尺寸為 0.1隱50cm。
3. 根據(jù)權利要求1的方法，其中根據(jù)權利要求1所述的復合材料通過 將環(huán)氧樹脂的液體起始組分應用于礦物粒子并使環(huán)氧樹脂固化而生產(chǎn)。
4，根據(jù)權利要求3的方法，其中在將環(huán)氧樹脂的液體起始組分應用于 礦物粒子之后且在環(huán)氧樹脂固化之前將砂應用于環(huán)氧樹脂的表面。
5. 根據(jù)權利要求3或4的方法，其中所述環(huán)氧樹脂的液體起始組分通過將礦物粒子與環(huán)氧樹脂的液體起始組分在混合機中混合，然后將得到的 混合物從混合機中卸出而應用于礦物粒子。
6. 根據(jù)權利要求5的方法，其分批進行。
7. 根據(jù)權利要求5的方法，其連續(xù)進行。
8. 根據(jù)權利要求5-7中任一項的方法，其中將所述混合物應用于待固 定的岸堤、待固定的山腰或斜坡、或待固定的結構件或在距待固定結構件 一段距離。
9. 根據(jù)權利要求5-7中任一項的方法，其中將所述包含礦物粒子和環(huán) 氧樹脂的液體起始組分的混合物在環(huán)氧樹脂固化之前引入模具中并在此模 具中固化以得到模制品。
10. 根據(jù)權利要求9的方法，其中將所述模制品應用于待固定的岸堤、 待固定的山腰或斜坡、或待固定的結構件或在距待固定結構件一粉巨離。
11. 一種穩(wěn)定和固定岸堤、山腰和斜坡的方法，其中根據(jù)權利要求l-4 中任一項的復合材料通過將疏松礦物粒子應用于待固定的岸堤，然后應用 環(huán)氧樹脂的液體起始組分而產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過包含礦物粒子，優(yōu)選石頭，尤其是碎巖石，和環(huán)氧樹脂的復合材料穩(wěn)定和固定岸堤、山腰和斜坡，以及至少部分存在于流水中的結構件如支架和建筑元件的方法。
文檔編號C09D175/00GK101198665SQ200680021115
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月14日 優(yōu)先權日2005年6月14日
發(fā)明者A·艾森哈特, J·羅澤, M·拉貝爾芬格 申請人:巴斯福股份公司