制造陶瓷产品如公路的方法和装置及陶瓷产品 本发明涉及一种如权利要求1、27和28中所提到的陶瓷产品的制造方法。
本发明还涉及一种如在权利要求12或13中提到的用于制造由陶瓷材料制成的土地开发利用产品，如公路，的装置。而且，本发明涉及一种如权利要求31中提到的土地开发利用产品，如公路。
陶瓷产品的使用是人所公知的，数十年来，生产陶瓷产品的设备也有一些。在这样的设备中，使用一滚筒来加热精细的材料，如泥土，并使其膨胀。这种做法会产生一些球状颗粒，这些很轻的球状颗粒的热绝缘性很高。在滚筒内膨胀的热的颗粒的通常会变得很硬，也就是其表面烧结成强度增加的外壳。已采用相同的方法制造泡沫玻璃或玻璃制品，其原材料包括，例如细泥土，粉煤灰和其它的精细的粉状矿石。有数百篇地专利讨论过这一主题，例如下面列出的专利出版文件：FI50105,FI54910,FI56368,FI56520,FI65416,FI55326,US2987411,US2948948,US2611712,US4584280,US3170870,US3325264,US2611712。通常使用各种化学添加剂来辅助膨胀过程的进行，这一点在以上引用的专利出版文件中有所描述。
在本申请中，陶瓷产品指的是能够产生热膨胀的精细材料，如泥土，粉煤灰，细粉状的废渣，细沙及它们的各种组合。
已知的陶瓷产品的制造方法有一缺点，即陶瓷产品通常是在远离产品的使用地点的地方被生产出来。将膨胀了的产品运送到使用地点既需要很大的空间又要花费高昂的运输费。所得到的产品包括膨胀了的球状物或离散的颗粒，它们彼此不相粘结。因此，所得到的物质没有抗拉强度，甚至抗压强度也常常不够。该产品也没有抗弯强度。所以，已有技术需要通过各种的增强手段如地质硬化剂或增强剂来人工地增加其抗拉强度。因而，使用这样的产品将是很复杂的，也很昂贵。用已有技术生产的陶瓷产品如陶粒在装卸和运输过程中也是很容易破碎的。
由于现有技术使用不便且花费昂贵，因此陶瓷产品的多个最佳申请都未被利用。
本发明的目的之一是提供一种陶瓷产品的制造方法，该方法能够降低以上所述的缺陷的程度。本发明通过将精细材料的加热装置输送到合成物的使用地或其临近的地点的方式实现上述发明目的。
EP-231998公开了使用陶瓷球状颗粒生产预制件，使球状颗粒在窑中焙烧并在仍很热、软且很粘的情况下结合在一起。为提高粘度，在窑的外面，向颗粒上喷射一些非限定的材料，使颗粒的外表被釉料所覆盖。为了得到具有高抗压强度和强有力的相互附着的颗粒，这种方法不确保釉料在颗粒表面上的快速且整体地附着。
附图仅是用于举出一些例子，并说明实现本发明的方式。
图1示出了传统的公路结构及其很重的路基。
图2示出了在支撑力很差的下层土中陷落的图1所示的公路结构。
图3示出了操作中的本发明的一种可移动的陶瓷产品制造装置的纵剖面图。
图4是本发明的可移动装置的一侧视图。
图5示出了本发明的一可移动装置，该装置在其自身产品的顶部移动。
图6示出了一操作中的本发明可移动装置，其中所产生的端部产品是多层的。
图7是图3所示装置的一横断面。
图8示出了本发明的一可移动装置，其中陶瓷产品靠压缩空气被传递到远离陶瓷产品生产装置的地方。
图9示出了本发明的一种方案的纵剖面图，其中一轨道结构被升高了，并且将陶瓷合成物铺设在其下面，作为热绝缘层。
图10示出了本发明的一种方案的一底视图，其中以本发明方法生产出预制件。
图11示出了一预制件的剖面图，该剖面是在本发明的可移动的陶瓷聚集物扩散装置在轨道上移动同时，经过预制件模型并在模型的顶部上扩散陶瓷聚集物之后所形成的。
图12是图11所示剖面的一个替换布置，在陶瓷产品的下面具有一混凝土层作为预制件的表面。
图13示出了本发明的一种方案，其中本发明的可移动装置在轮上移动。
图14示出了本发明的一种方案的纵剖面图，其中陶瓷合成物铺设在一浮桥的顶部上。
图15是图14所示方案的一剖面图，其中浮桥和陶瓷产品连接在一起，形成了一组合结构。
图16示出了一桥的结构的纵剖面图。
图17是根据本发明生产出来的一陶瓷球状物的剖面图，其中较粗糙的物质位于表面部分，而多孔的重量较轻的物质位于中心部分。
图18示出了本发明的可移动装置，其中提供了一加热室，较粗糙的材料如细沙被输送到最热点，在那里较粗糙的材料被熔化。
图19是采用本发明方法生产出的一陶瓷球状物的剖面图，其中中心部分包括多孔的重量较轻的材料，而在顶部上的最外层是熔化了的较粗糙的材料，如细沙。
图20示出了多个图19所示的陶瓷球状物，它们相互粘附在一起，形成了一很坚硬的陶瓷合成物填料，该填料还具有高的抗拉强度。
图21示出了一根据本发明建造的具有多层的公路结构。顶层由具有高的抗拉强度的材料，如图20中所示的材料建造，下面铺设的陶瓷层由于制作了涵道36，具有良好的可渗透性，坚硬的顶层可以保持作为涵道的顶盖35。
图22示出了借助于埋设在泥土中的泵37将细粉状的原材料2提供到本发明装置的一种方案。
图23示出了图22当泵从深处将细粉状的泥土抽吸上来之后的状况，由于泥土的抽出，使地面下沉，但从表面上看不出有大的损坏，顶部的泥土层可以保持为原样。
图24是一种方案的三向投影图，其中细粉状材料已被输送入一具有炉篦式底板41的盛料器42内，用于使其干燥。细粉状原材料的输送可以采用图22所示的方案进行，甚至可以使用长距离的管路。
本发明的主要目的是在使用地或靠近使用地的地方生产出更好的大量的陶瓷建筑材料。同时，另一目的是生产出比现有技术中的陶瓷产品更坚硬的陶瓷产品。还有一目的是增加产品的抗压强度及抗拉强度和抗弯强度，而不需要单独的加强材料。
本发明可以适用于大型的建筑项目，因为它直到施工现场才提供合成物，因而不需要将很重的部件或其它主要组分移来移去。由相对简单的设备来高效率地完成这项工作。
如果需要，最终产品可以由多层组成，以满足对所提供的产品的质量的需要。
在诠释本发明的示意性附图中的各数字标号的意义如下：
1用于膨胀的加热腔
2细粉状的原材料
3公路结构
4路基
5燃料
6由燃料燃烧产生的火焰
7运输装置，如履带式牵引装置
8陶瓷产品
9膨胀了的陶瓷产品或陶瓷球状颗粒
10燃气出口
11热回收管道
12热交换器
13轴杆
14倾斜的活塞
15螺旋进给器
16陶瓷产品的光滑裙板
17陶瓷产品的热回收室
18支撑轮
19轨道结构
20压缩空气的供给
21陶瓷产品输送管道
22从上面看的预制件模型
23输送基础(transport base)的轨道
24用于将陶瓷聚集物倾倒在其上的混凝土基础
25携带装置的轮
26水平面
27浮桥
28桥墩
29球状颗粒中的细粉状膨胀物质
30球状颗粒的表面部分内的粗糙粒状物质
31最热点
32细沙的供给
33细沙的预热
34熔化的细沙
35坚硬的抗拉伸陶瓷层
36涵道
37泵
38原材料如泥土的上升管路
39湿的细粉状原材料如泥土中的孔
40排水管
41底炉篦
42盛料器
43支架
44添加剂的供给管或原材料的供给管
在图1中，一般的路基3需要大量的填料。这通常需要挖掘大量的沙土，进而会导致对某些地区的自然资源的损坏。在很多地区根本没有有用的填料或即使有，其价格也相当昂贵。通常所用的填充石子或沙土根本没有抗拉强度而言。因此，路基3必须具有相当大的厚度以便利用材料的抗压强度。特别重要的是，路基的耐久性主要体现在顶层上，大多数的单一公路的顶层都必须具有一很大的面积。为此，作为所谓的基层，该路通常包括压碎了的粗糙的颗粒状碎石或粗石，这些材料是很贵的。压力的承载过程是从一个石子到另一个石子的。在路基3内的压力的扩散是很不充分的，因为材料没有很好的抗弯强度或抗拉强度。一般，仅是柏油路顶层或混凝土路面具有一点抗弯强度。如果结构层有可能由抗挠性的材料制成，那么使用基本上较薄一些的路面层就足够了。这同样适用于需要承载能力的路面，如机场，码头及庭院等的路面。
在图2中，路基3建造在较软的下层土4上并下沉了一定高度。为防止这种现象出现，通常必须进行昂贵的地面加固，比如打桩，进行地面的稳定化处理等，因为通常的路基重量是大约1.9至2.3吨/立方米。如果路基的建筑材料很轻，那么就有可能避免路基的不规则的下陷，机场等地的运输状况的恶化就可以避免。例如，一凹凸不平的路面会引起运输设备及货物的损坏，还会使旅行中的乘客产生极不舒服的感觉。在冬季由于冻胀路面崎岖不平的程度还会进一步增加。如果填料之间是相互热绝缘的，则可以避免这一现象。
在此技术中，通常必须将较差的支撑材料如泥土从路基现场清除掉。必须找到合适的废弃物埋填地，而且可能还要支付一定的废料费。应用本发明的方法，可以有效地利用这些废弃的填料，将其转换制成陶瓷产品8。
在此技术中，公路的建筑要消耗大量的能量，因为，例如每一台挖掘设备，每一辆运土机及装置的每一部分在各种的操作过程中都要消耗大量的燃料。本发明方法的一个目的是简化整个筑路过程，进而降低整体的能量消耗。
在图3中，本发明装置在施工现场直接而快速地生产出大量的陶瓷材料。这样就避免了对路基的过度挖掘，还免除了运输费。
精细的原材料2借助于例如螺旋进给器15被导入加热滚筒1。在由燃烧火焰6加热之后，细粉状的材料2膨胀成分散的陶瓷颗粒9，该陶瓷颗粒9作为铺设路基的最终的陶瓷合成物。这种陶瓷合成物的重量轻，并具有高的热绝缘性。
在此实施例中，在履带式牵引装置7上的装置是可以移动的。用于燃烧的燃料5中所包括的例如煤灰被输送入滚筒1。由燃油保持火焰的燃烧。换热器12回收排出气体中的热量。用排气中的热量来加热所需的干净的空气。
由光滑裙板或光滑表面16使陶瓷产品平坦而光滑地排列成所需要的状态。为了节省能量，产品从滚筒1或加热室排出到一加热回收室17。在所示的情形中，装置向右移动。排列出的陶瓷层8的厚度可以在5-100cm的范围内变化。
图4中的活塞气缸14用于使滚筒1倾斜并能够在纵向上调节滚筒的倾斜角度或调节输出率。倾斜可以围绕轴杆13产生。
在图5中，光滑裙板16被移动到一高度使得装置能够在其自身产品的顶部上移动。
由于要接触到热的聚集物，所以履带式牵引装置7必须具有耐久性。如果需要，履带式牵引装置的导轨上可以包覆一层抗热的光滑垫块或垫板，以便不会在已铺设好的表面上留下导轨的痕迹。
从图6中可以看出，通过在每一层上铺设另一层陶瓷产品，本发明可以应用于机场、港口及庭院等，用于生产大量的陶瓷材料。
图7示出了滚筒1的转动和陶瓷产品9，或在此情形下是离散的颗粒或球状物，的位置。
图8显示了离散的陶瓷颗粒9是如何也可以借助于长距离的气动输送管道21被输送到远离装置的地方。
在图9中，通过升高轨道19，利用图8所示的气动输送管道，可以在其下方铺设陶瓷层8。可以从该轨道的一边将装置本身轻轻地放置在轨道之上。将导轨布置好之后，可以将陶瓷聚集物倒入离散块状物之间，通过将陶瓷物质和块状物一同制成合成物结构，损坏的块状物可以利用陶瓷聚集物来修复。
图10示出了通过在某些基础上例如在地面上布置模型22，采用本发明可以快速而有效地生产出预制件。本发明装置可以在模型22之前并以陶瓷聚集物填充这些模型。图11和12示出了操纵该装置经过模型的轨道23。图13示出了该装置是如何在轮25上移动的。在图12中，陶瓷聚集物8在混凝土基础24的顶部以合成物结构铺开。
图14至16示出了具有合成物结构的疏松的陶瓷板8铺设在浮桥27的顶部上作为桥面。桥体结构被升高了并且必要时用桥墩来支撑。
图16示出了在桥墩28上建造主桥的一种方法。
图17示出了在生产陶瓷产品之前将两种不同类型的泥土混合在一起，通常是在潮湿的条件下，其结果是怎样的。粗糙的颗粒会聚集在球状颗粒的外表面部分，被烧结成坚固的外壳30。较细的膨胀物质形成重量较轻的核心层29。通过提高加热室温度，陶瓷产品可以被精炼成粘附在一起的球状物或海绵状聚集物。加热室温度一般在800至1300°的范围内。
图18中，将细沙(基本颗粒尺寸小于0.02mm)32或其它的比泥土更粗糙的材料供给到滚筒1，被输送到滚筒的最热点31，在此粗糙物质32熔化。
图19示出了一较小的陶瓷颗粒或球状颗粒9，在其表面上，由沙或另一种较粗糙的物质熔化成透明物质34。
图17和19中的球状颗粒作为一种填料在混凝土(betong)中代替石子填料具有特殊的优点。水泥不会通过坚硬的或透明的表面浸入球状颗粒内。因而该球状颗粒的压缩强度要好于任一种现有技术中已知的球状颗粒。所得到的产品耐久性好且轻。
如图20所示，离散颗粒9、30、29借助于熔化的沙子34的粘结作用而彼此粘附在一起。在热量被降低之后，合成物变得相当坚硬，并具有抗拉和抗弯强度。由此，陶瓷合成物是海绵状的或泡沫状的且其带孔隙的表面或部分由经火焰熔化的细沙抛光。以上所述的合成物在使用时不需要提供传统的加强剂。水不能渗透入坚硬的多孔状结构内，因而没有被冻胀的危险。
除了强度方面的性能之外，陶瓷产品的重量通常不超过0.15-1.8吨/立方米。在公路结构中，筑路材料的重量轻具有极大的好处，因为筑路材料自身的重量不会给路基的下层土造成极大的负担，由此甚至可以完全取消地面加强材料。在公路的表面层或在下面的基础层内，陶瓷底板的强度被透明的与膨胀多孔的陶瓷材料制成一体的材料增强了。在筑路现场，清除一薄层的土壤层就足以补偿公路的整个重量。
在图22和23中，在较细泥土材料2中埋设了一泵37，一供给管路38穿过较粗的泥土层30。
图24示出了一个在将泥土导入加热室之前对泥土进行预处理的装置。通过经一导管20吹入压缩空气或通过设计管道，将杆埋设在泥土中，经过一预定的设置时间后，将杆从泥土中取出的方式，为容纳在盛料器42内的泥土内提供排水管道39。盛料器42设置在支架43上，水40通过炉篦式底板41排出。可以向泥土中加入必需的添加剂(导管44)，如氧化铁，盐，金属或其它现有技术中已知的添加剂，这些在前面引用的专利文献中有所说明。
如果聚集物的设置需要被降低，可以向从加热室形成的聚集物中加入化学物质(比如，各种盐类)，它们可以降低熔化温度。由此，即使在铺设之后，聚集物的表面也可以被辗压或者采掘以形成，例如电缆通道。
在本发明的一个实施中，一个或多个陶瓷层的比重小于1.0吨/立方米，形成了一个浮置的公路。由于多孔聚集物内的透明的增强材料的存在，使得该陶瓷产品的强度高而重量轻。一般，这种浮置公路基础的比重或基础的不同层的比重在0.2至0.9吨/立方米之间变化。