土路(dirt road)、挖掘泥土的池塘(dirt-excavated pond)、堤防(levees)、 铁路路堤(railroad embankment)和其它的土制结构长久以来广泛地被使用 着。然而，这种土制结构表面和内部的腐蚀和其它分解已成为长期的问题。 土壤中的高粘土含量能导致膨胀-收缩循环(expansion-contraction cycle)，而 低粘土含量能防止土壤整合成能够耐受与水接触(water exposure)并能抵御 水的渗透的整体(monolithic body)。粘土材料以伴随的膨胀(expansion)或溶胀 (swelling)强有力地结合水，使土壤难以干燥。当粘土材料彻底干燥时，它 收缩成为泄水物(water escape)。这种膨胀和收缩常常导致土壤材料的尺寸和 固态(solidity)的总体不稳定性。土壤中的气隙(air void)为土制结构中的土壤 运动创造了通道，增加了这种不稳定性。在许多土壤形成物(soil formation)， 例如路床(road bed)和池床(pond bed)中，土壤不稳定性造成了主要的建筑问 题。储水结构(water-containment structure)例如湖泊，经常积累渗漏，导致容 纳的水份流失，储存结构的老化，和由于水份泄溢引起的其它问题。土壤 颗粒之间的摩擦可以需要施加高压来压缩土壤。
持续需要使土壤稳定化的方法，且持续需要固体的自保持的包含土壤 的用品(solid，self-sustaining articles including soil)。
发明内容
在实施的实例中，提供了包括压紧混合物的建筑用品，所述压紧混合 物包含土壤和作物生物质微生物表达的酶组合物(crop plant biomass microorganism-expressed enzyme composition)。例如，该建筑用品可成形为 砖(brick)、块(block)、板(broad)、砖瓦(tile)或铺筑材料(paver)。在进一步的 实例中，酶组合物可以包含尿素分解酶。作为另外的实例，该混合物可包 含硝酸根离子源(nitrate ion source)。
作为实施的另一个实例，提供了使土壤稳定化的方法，其包括：将土 壤、水和作物生物质微生物表达的酶组合物混合在一起形成混合物，使混 合物成形为选择的结构；和使该结构压紧。在实例中，该方法可包括把土 壤、水和包含尿素分解酶的作物生物质微生物表达的酶组合物(或包含由尿 素分解微生物表达的酶的所述组合物)混合在一起。作为进一步的实例，该 方法可以包括将土壤、水、作物生物质微生物表达的酶组合物和硝酸根离 子源混合在一起。在另外的实例中，可包括使所述的混合物成形为所选择 的结构，从而形成用品如砖、块、板、砖瓦或铺筑材料。
基于考察下述附图和详细说明，本发明的其它系统、方法、特征和优 点对本领域技术人员来说可以是或可以成为显而易见的。说明书中包括的 这些另外的系统、方法、特征和优点都意欲在本发明的范围内，并受到所 附权利要求的保护。

图中的部件不必是按比例的，而把重点放在说明本发明的原理。在附 图中，相同的参考数字在不同视图中表示相应的部件。
图1是显示建筑用品100的实施实例的透视图的照片。
图2是显示使土壤稳定化的方法200的实施实例的流程图。
实施本发明的方式
本发明提供了包括压紧混合物的建筑用品，所述压紧混合物包含土壤 和作物生物质微生物表达的酶组合物。作为实例，建筑用品可以成形为砖、 块、板、砖瓦或铺筑材料。在进一步的实例中，酶组合物可以包括尿素分 解酶。作为另一个实例，该混合物可以包含硝酸根离子源。此外，提供了 使土壤稳定化的方法，其包括(i)将土壤、水和作物生物质微生物表达的酶 组合物混合在一起以形成混合物；(ii)使混合物成形为选择的结构；和(iii) 使该结构压紧。在实例中，该方法可包括将土壤、水和包含尿素分解酶的 作物生物质微生物表达的酶组合物或包含由尿素分解微生物表达的酶的所 述组合物混合在一起。作为进一步的实例，该方法可包括将土壤、水、作 物生物质微生物表达的酶组合物和硝酸根离子源混合在一起。
土壤包括若存在某些条件时可与其它化学品反应的化学物质。例如， 这些反应可由土壤成分和化学物质中的正负电荷之间的吸引力产生。这些 电荷的改变可改变土壤物质的性质。
土壤中吸收的水份粘附于单独土壤颗粒的整个表面。可最终控制胶体 土壤成分的膨胀和收缩的此封裹土壤颗粒的水膜，可以不通过纯机械方法 完全去除。但是，通过温度改变或以机械压力添加或去除水份，可能以这 种方式改变土壤所含的水量。这些变化伴随着溶胀和收缩。
基土物质(subgrade soil material)、粉碎岩石和土壤的聚集物和混合物可 以作为电解质系统，这样在物质内部可以发生离子交换。可存在于粘土材 料中的分层的晶格结构、胶体运输和渗透压梯度的知识在理解这些电解质 土壤的行为中可为重要的。粘土可以具有包含阴离子净(net.)负电荷的分子 结构。为了保持电中性，带正电荷的阳离子将被吸引至并束缚在粘土颗粒 的边缘和表面。这些阳离子称为“可交换的阳离子”，因为一种类型的阳离子 常被交换为另一种类型的阳离子。当粘土结构中的阳离子电荷微弱时，不 能被弱阳离子中和的剩余负电荷将吸引极化的水分子，使粘土结构的空间 充满离子化的水。
由于被吸引至带负电荷的粘土颗粒表面，单个阳离子不能通过土壤结 构自由分散。由于不能均匀的分散于土壤结构中，可产生有利于阳离子浓 度均匀化的渗透压梯度。
可催化水分子从低阳离子浓度的区域向高阳离子浓度的区域的移动以 接近土壤中阳离子浓度的平衡。
胶体是无定形的颗粒，而没有平均直径小于约1微米(a micron)的晶体 结构。这样大小的颗粒受到由随机热梯度引起的布朗运动的影响。胶体可 在包含粘土的土壤中以高含量存在。胶体可具有净负电荷，使其能在土壤 中作为电解质溶液吸引和运输自由阳离子。随后胶体可在靠近带有更强阴 离子的粘土颗粒时失去阳离子，使胶体游离然后吸引另外的自由阳离子。
电化学作用和物理作用都在这种运输机制中有影响。物理现象可与布 朗运动、层流剪切速度(laminar shear velocity)和孔径分布有关。布朗运动可 以克服重力作用并防止自由阳离子的沉降。层流剪切速度可以影响阳离子 与粘土结构交换的速率。孔径分布可决定粘土晶格与通过的胶体和阳离子 的接近程度(proximity)和剪切速度。
电化学作用与正负颗粒之间的吸引范德华力和具有相同电荷的多个离 子之间的斥力有关。
如果将包含阳离子的溶液引入粘土结构，则可产生微环境，其中可通 过粘土晶格中相邻的排斥阳离子使阳离子免于分散。如果土壤未以水完全 饱和，可将液相通过毛细管力以层流通过土壤中的空隙，从而使较高浓度 的阳离子靠近土壤表面。
这些毛细管力可产生渗透压梯度，使胶体颗粒从低阳离子浓度区向高 阳离子浓度区接近。这些胶体颗粒可吸收一些自由阳离子，降低离子浓度 和渗透梯度压力。这种吸收可形成反方向的水力梯度压力，其可将运输阳 离子的胶体带出高阳离子浓度区而在存在粘土晶格处产生另外的高阳离子 浓度区，从而产生新的高阳离子浓度和渗透压的区域。
阳离子在土壤的粘土矿床(clay deposit)中的流动提供了土壤中的收缩 和溶胀特性。当把阳离子物质加入土壤中时，渗透压梯度的中和的量值 (magnitude of neutralization of osmotic pressure gradients)可取决于阳离子的 大小和化合价。阳离子大小可决定阳离子的迁移率(mobility)。较小的离子 比较大的离子可在土壤中行进更远的距离。氢离子是最小的阳离子。关于 化合价，氢离子可双倍有效地影响粘土结构，因为尽管其只具有一价电荷， 但氢离子由于其高的电离能而产生相当于二价的效果。氢离子可以在酸性 环境的土壤中产生。氢离子可对粘土晶格施加强大的驱动力，使土壤结构 集合，并去除可被吸引至钠和钾阳离子之间的粘土颗粒的捕获的水份。结 合水的丧失导致粘土的分子结构的加强，还导致粘土颗粒大小和塑性的降 低。土壤中粘土环境由碱性变为酸性状态可导致土壤分子结构的持久改变。
由营养生长(growth of vegetation)产生的有机阳离子可具有在粘土晶格 中和其它阳离子交换的能力。这样产生的一些有机阳离子可为尺寸巨大的， 等于粘土颗粒较小者的大小。这些大的有机阳离子可覆盖(blanket)整个粘土 颗粒，中和其负电荷并由此降低其对湿分(moisture)的敏感性。
土壤颗粒的静电特性是土壤-酶相互作用中的因素。在实例中，酶可以 降低水分子的偶极矩(dipole moment)，然后可发生解离以形成氢氧根(-)离子 和氢(+)离子。氢氧根离子又可以离解为氧和氢，且氢氧根离子的氢原子可 转变为水合氢离子(hydronium ion)。水合氢离子能依据环境接受或拒绝正或 负电荷。最精细的土壤胶体颗粒可为带负电荷的。作为实例，土壤颗粒周 围所吸收的水的封裹膜可包含足够数目的带正电荷的金属离子(如钠、钾、 铝和镁)以保证相对于带负电荷的土壤离子的电荷平衡。带正电荷的水合氢 离子或带负电荷的氢氧根离子可与粘附于颗粒表面的水中的带正电荷的金 属离子组合。
因为酶在降低水分子电荷上的作用，可有足量的负电荷对带正电荷的 金属离子施加足够的压力以将它们从吸附的水膜中去除。当这种已存在的 静电势垒(electrostatic potential barrier)被打破，金属离子可自由迁移入非结 合水(unbound water)，然后可通过将它们从土壤表面洗出并将水蒸发来将它 们从土壤中去除。因此，封裹粘土颗粒的吸收水膜将减少。粘土颗粒可由 此丧失它们的溶胀能力，而土壤作为整体可获得脆弱的结构。水分子解离 过程中释放的氢离子可再次与自由氢氧根离子反应并形成水连同气态氢。
当土壤的吸收的水含量降低后，土壤颗粒可易于结块。作为所得的颗 粒之间相对运动的结果，表面积可减少，可保持更少的吸收水分，这又可 降低土壤的溶胀能力。
作为实例，作物生物质微生物表达的酶组合物可被土壤中的粘土晶格 吸收，然后在与金属阳离子诸如钠和钾交换的完整循环后释放。作物生物 质微生物表达的酶组合物最初可引起粘土晶格膨胀然后收紧。作物生物质 微生物表达的酶组合物也可被胶体吸收，使酶分子能通过土壤电解质介质 运输。作物生物质微生物表达的酶组合物也可协助土壤细菌释放氢离子， 引起在粘土颗粒表面的酸性pH值梯度，这可有助于(assist in)破坏粘土的结 构并促进其压紧。
作物生物质微生物表达的酶组合物可与土壤中大的有机分子组合以形 成反应中间物(reactant intermediary)，然后该中间物可与粘土结构交换离子。 此离子交换可破坏土壤晶格并使粘土颗粒依据“掩盖效应(cover-up effect)” 被覆盖，这防止水份的进一步吸收和作为结果的土壤密度下降。然后当反 应中间物通过从粘土晶格中解离而完成反应循环时，将作物生物质微生物 表达的酶组合物再生，然后可与其再次反应。由于反应中间物离子是大的， 其中几乎不发生渗透迁移，并可使用良好的混合方法。
将作物生物质微生物表达的酶组合物加入土壤时，例如，酶可增加土 壤颗粒的润湿和结合能力。这些作物生物质微生物表达的酶组合物可使土 壤物质更容易潮湿和更紧密地压缩。这些作物生物质微生物表达的酶也可 改进化学键接以将土壤颗粒融合在一起，产生更耐风化、磨损和水渗透的 更永久的结构。
作物生物质微生物表达的酶组合物可增加土壤颗粒的润湿，并使土壤 更大程度压紧。作物生物质微生物表达的酶组合物可通过形成土壤结构中 存在的正负离子间的弱离子键来粘固(cement)土壤。作物生物质微生物表达 的酶组合物可加速土壤颗粒的粘性结合(cohesive bonding)并产生紧密的定 位层(permanent layer)。
固定化的土壤可具有增加的压缩强度，由于作物生物质微生物表达的 酶组合物可充当催化剂以加速和增强土壤结合。这些酶可产生更紧密、更 有粘性和更稳定的土壤。该稳定化的土壤可需要更小的压实作用力 (compaction effort)且可具有改进的土壤适耕性(soil workability)。这些酶可使 水能够润滑土壤颗粒，帮助它们滑入最密的位置。作物生物质微生物表达 的酶组合物的润湿作用可在压紧过程中增强这种滑动作用，使土壤更易于 分级并使压实机(compactor)以更少的通过就达到目标的土壤密度。水和作物 生物质微生物表达的酶组合物也可有助于粘土颗粒结合在一起。
当可通过改变土壤颗粒中的电化学吸引和释放结合水来减少土壤颗粒 间的空隙时，该固定化土壤可具有增加的密度，且为更紧密和更干燥。该 固定化土壤可具有降低的透水性，和所得的对由水渗透引起的腐蚀的更大 抗性，因为更紧密的土壤构造降低了水份的迁移，否则所述的迁移可在颗 粒之间的空隙中发生。
作为实例，作物生物质微生物表达的酶组合物中的大分子可提供表面 活性剂-样作用，其协助土壤颗粒的分散并在土壤中提供粘固作用。当作物 生物质微生物表达的酶组合物在土壤压紧之前与水混合并施用时，可通过 催化结合过程作用于土壤中所含的有机细粒，产生强的粘固作用。作为实 例，作物生物质微生物表达的酶组合物可降低水的表面张力，该表面张力 可促进所述组合物快速而彻底的渗透入土壤，以及水份从土壤中消散 (dispersal)。作为实例，此渗透作用可使水合粘土颗粒压入并填充土壤中的 空隙，从而形成绷紧、致密且永久的层(stratum)。所得的土壤颗粒润滑性的 增加可以更少的压紧力达到指定的土壤密度增加。
例如，具有过高或过低的水含量的土壤可抑制作物生物质微生物表达 的酶组合物渗透入土壤。给定的土壤样品中具有可测定的一定比例的水量， 称为最适含水量，在该状态下，通过给定量的压实力可以得到最大的压缩 密度(compressed density)。作物生物质微生物表达的酶组合物可使达到期望 的土壤最适水分含量所需的水量降低，例如大约25％。作物生物质微生物 表达的酶组合物通过促进快速饱和并通过抑制表面蒸发来促进这种降低的 水份添加。该作物生物质微生物表达的酶组合物也可提供粘固作用，其通 过促进土壤颗粒的更紧密结合来增加土壤的荷重特性(weight bearing characteristics)。此结合可降低土壤压紧后膨胀的趋势并可产生强力而稳定 的土层。通过达到更大的结合密度，土壤物质可更好的抵抗水份迁移。
图1是显示建筑用品100的实施实例的透视图的照片。该建筑用品100 包括压紧混合物，所述压紧混合物包含土壤和作物生物质微生物表达的酶 组合物。图1显示建筑用品100具有坚固、自保持的结构，和类似于混凝 土块(concrete block)的外观。作为实例，建筑用品100(如图1所示)可成形 为砖。砖形状可包括突出的或凹陷的部分，其适于将多个所述建筑用品100 以一种模块式排布(modular arrangement)组装并结合在一起以共同形成结构 如墙。本领域技术人员可理解该建筑用品100可成为其它形状(未显示)，例 如块、板、砖瓦或铺筑材料。
该建筑用品100包括压紧混合物，所述压紧混合物包含作物生物质微 生物表达的酶组合物。例如，这样的组合物可以包括由作物生物质发酵中 的微生物表达的酶。这样的微生物可包括，例如细菌和真菌。在实例中， 可选择尿素分解微生物。尿素被某些微生物转化为碳酸铵，释放铵阳离子， 所述铵阳离子然后被某些微生物转化为亚硝酸根离子然后转化为硝酸根离 子。硝酸根离子被某些植物作为营养物吸收。有通常加入土壤的其他来源 的硝酸根离子。作为实例，硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵和碳酸氢铵是铵阳离 子的直接来源用于原位转化成硝酸根离子。此外，硝酸铵是硝酸根离子的 直接来源。氨，作为又一实例，离子化为铵离子。发酵可包括将选择的微 生物与作物生物质一起在适合微生物生长的条件下培育。然后选择的微生 物可共同以可收获的量和浓度表达所述的酶。选择的微生物还可表达多种 酶。用于发酵的作物生物质包括，作为实例，选择一种或多种植物的部分。 作物可包括，例如，选择并作为作物培养的植物的类型。作为另一个实例， 作物生物质可包括作物的所有部分或选择的部分。作物可包括，例如，下 列的一种或混合物：谷类(cereals)、植物(vegetables)、根(roots)、块茎(tubers)、 果实(fruits)、油料作物(oil crops)、豆类(pulses)、植物纤维(vegetable fibers)、 坚果(nuts)、林业产品(forestry products)或园艺产品(horticultural product)。
作为实例，酶可为生物方法产生的具有特定激活作用的蛋白类物质， 其中酶与其底物在立体位置上组合，以使该酶在某些敏感分子键周围的电 子构型(electronic configuration)发生改变，催化底物中一些键的形成和断裂。 在另一个实例中，“催化”可包括使特定的化学反应加速进行。在一个实例中， 酶组合物可包括由尿素分解微生物表达的酶。作为另外的实例，酶组合物 可包括尿素分解酶。在另外的实例中，酶组合物可包括活性尿素分解酶， 其具有尿素分解活性。这样的活性尿素分解酶可将存在于作物生物质微生 物表达的酶组合物或土壤中的尿素转化为阳离子的铵离子。在实例中，作 物生物质微生物表达的酶组合物可包括多个酶组合(enzyme groupings)。作 为又一实例，多个酶组合中的每个可具有催化氮循环的相同或不同步骤的 酶活性。例如，根据氮循环，氨基酸中的胺部分以及在其它硝酸根离子源 中可连续转化为铵离子，亚硝酸根离子和硝酸根离子。硝酸根离子源(其包 括铵离子，亚硝酸根离子和硝酸根离子)可，例如，包括在作物生物质微生 物表达的酶组合物之中。在另外的实例中，酶组合物可包括植物合成的酶。 这样的植物酶可在酶组合物中保持酶活性。
作为另外的实例，酶组合物可包括一种或更多以下类型的酶：尿素酶、 水解酶、天冬酰胺酶(amidohydrolase)、氧化还原酶、转移酶、裂合酶、天 门冬氨酸酶、L-谷氨酰胺酶、脱氢酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸 酯酶、β-葡糖苷酶、淀粉酶、过氧化氢酶、碱性磷酸单酯酶(alkaline phosphomonoesterase)、磷酸二酯酶、脱氨酶、转化酶、纤维素酶、蛋白酶、 天冬酰胺酶、酰胺酶、壳多糖酶、脂肪酶、糖酶、酚氧化酶、过氧化物酶、 漆酶、脂肪酶、氨基肽酶和葡萄糖氧化酶。
可以使用的其它酶公开于Zahir，Z.A.等，＂Soil EnzymesResearch：A Review＂，Online Journal of Biological Sciences，Vol.1，No.5，pp.299-307 (2001)中，该文章的整体通过引用并入本申请中。作为实例，也可以使用白 蚁(termite)和蚂蚁酶类。
例如，作物生物质微生物表达的酶组合物可为可食用的。在进一步的 实例中，作物生物质微生物表达的酶组合物对鱼类、动物、其它野生生物、 植物(vegetation)和流域(watershed)可通常为无害的。例如，作物生物质微生 物表达的酶组合物可为生物可降解的。
作物生物质微生物表达的酶组合物可不刺激皮肤组织，且可不引起皮 疹(rash)或发热(bum)。例如，作物生物质微生物表达的酶组合物可以不包括 可燃物，且可为防爆的(non-explosive)。例如，作物生物质微生物表达的酶 组合物可以是非气态的(non-gaseous)并可适于贮存在通风欠佳之处。
例如，在作物生物质发酵中使用的微生物可在作物生物质微生物表达 的酶组合物中基本上无活性(substantially inactive)。作为进一步的实例，作 物生物质微生物表达的酶组合物的pH可为基本上中性的pH(约7-约8)。
在一个实例中，建筑用品100可包括作物生物质微生物表达的酶组合 物，其可包含硝酸根离子源。作为实例，硝酸根离子源包括氨基酸、尿素 和组合物，所述组合物包括铵、亚硝酸根或硝酸根离子。例如，尿素可通 过土壤中的微生物或酶转化为铵离子。例如，可将硝酸根离子源以如下一 种或多种形式添加至建筑用品100：铵离子(NH4+)、亚硝酸根离子(NO2-)、 硝酸根离子(NO3-)和胺如尿素(CO(NH2)2)。
建筑用品100包括包含土壤的压紧混合物。土壤可用于该建筑用品 110，所述土壤包括能通过200目筛的粘性胶体细粒(cohesive colloidal fines)， 其含量(concentration)为土壤的按重量计大约8％到大约30％。这样的含量可 包括足够的细粒以获得足够的土壤粘性而不具有过度的用于膨胀和收缩的 潜力(potential)。这种粘性细粒可包括粘土，其吸引水分子且可通过高的保 水性(water retention)以及依赖于这种水的吸收和丧失而引起显著的膨胀和 收缩来表征，或通过高的保水性来表征的其它细粒。在进一步的实例中， 可选择土壤，其包括通过200目筛的粘性胶体细粒，所述粘性胶体细粒的 含量为土壤的按重量计约8％-按重量计约20％，或土壤的按重量计约8％- 按重量计约11％，或土壤的按重量计约15％-按重量计约20％。在进一步的 实例中，可使用具有分选良好的(well-graded)粒度分布的土壤。作为实例， 这样的土壤可容易压紧为致密的建筑用品100，这是因为不同粒度可共同填 充空隙并紧密结合在一起(fit tightly together)。
在实例中，建筑用品100可包含少于按重量计约10％的植物。植物可 包括纤维素类物质，例如秸秆(straw)。作为一个实例，可形成建筑用品100 而不进行热固化，如炉中以高温燃烧(firing)。例如，利用作物生物质微生物 表达的酶组合物可增加建筑用品100的回弹模量(resilient modulus)和抗剪强 度(shear strength)。
如上文所述，建筑用品100是压紧的。例如，建筑用品可具有致密结 构，其由通过将包含土壤、水和作物生物质微生物表达的酶组合物的混合 物在高压下压紧来形成建筑用品100而产生。以磅/单位表面积表示的压紧 压力可用于形成建筑用品100，所述压紧压力可与由道路建筑设备(road construction equipment)(如滚筒式压路机(drum roller)、羊脚压路机(sheep foot roller)或振动压路机(vibrating roller))所产生的以磅/单位面积表示的压紧压 力相比较。
图2是显示使土壤稳定化的方法200的实施实例的流程图。在实例中， 方法200可包括(i)将土壤、水和作物生物质微生物表达的酶组合物混合以形 成混合物；(ii)使混合物成形为选择的结构；和(iii)使该结构压紧。
方法200始于步骤205和步骤210，待稳定化的土壤可为破碎的。作为 实例，待稳定化的土壤可为用于形成道路(road)、停车场(parking lot)或小路 (trail)的土壤。待稳定化的这种土壤的表面干燥时可为致密、多尘和坚硬的， 尽管同样的表面在潮湿时是柔软而泥泞的(muddy)。因此，为了促进将待稳 定化的土壤与水和作物生物质微生物表达的酶组合物混合在一起，可在步 骤210进行这种干燥、致密、坚硬表面的破坏(breaking up)。例如，可使用 适于将土壤表面耙松至所选深度的道路工作设备(road-working equipment) 来耙松(scarify)待稳定化的土壤。然后可将耙松的土壤进行方法200的其它 步骤。耙松的土壤下面的坚硬土壤表面称为亚表面(subsurface)。可根据用于 稳定化的土壤表面的预期用途来确定所选的耙松深度。例如，可利用期望 使用道路的交通工具的轴载重(axle weight)来确定可需要在亚表面上稳定化 以承担所述重量的土壤深度。可以理解的是，如果发现给定的稳定化的土 壤深度在所选的道路寿命周期中不足以支持实际的交通(vehicular traffic)， 则可选择更大的稳定化土壤深度。
在步骤215，可以选定的浓度配制作物生物质微生物表达的酶组合物用 于在步骤220与待稳定化的土壤混合。这种作物生物质微生物表达的酶组 合物可起初如上与图1所示的土壤建筑用品100有关所讨论的来制备。作 为实例，这种作物生物质微生物表达的酶组合物可包括这种酶的浓缩溶液。 可以选择所述浓缩的酶溶液的稀释因子用于酶的有效利用。作为实例，1加 仑浓缩的酶溶液可为足够用于与约1000加仑的水混合，用于随后与约165 立方码的土壤混合。在另一个实例中，15加仑的酶的浓溶液可为足够用于 与相当于25英尺宽、6英寸深和1英里长的道路(roadway)的土量相混合。 将水充入罐中后可将浓缩的酶溶液添加至水罐用于混合以防止过多的泡沫 产生。
在步骤220，将待稳定化的土壤、水和作物生物质微生物表达的酶组合 物组合以形成混合物。在实例中，在形成这样的混合物之前可进行合理的 努力以从待稳定化的土壤表面去除植物如纤维素类物质，其包括木材、覆 盖物(mulch)和叶。例如，可将待稳定化的土壤中的纤维素类物质的含量降 低到小于按重量计大约10％。其中可进行步骤210以破碎土壤，这种纤维 素类物质的去除可在完成破碎之前进行。可进一步确定和调节待稳定化的 土壤中粘性胶体细粒的含量。为了确定此含量，可使用ASTM国际标准 No.D422-63(2002)el，＂Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils＂ (＂ASTM D422＂)，以及其它的测试方法。将ASTM D422条款(article)通过引 用以整体并入本申请。待稳定化土壤中的粘性胶体细粒的含量可通过分别 添加细粒土壤和无细粒土壤而向上和向下调节。作为实例，合适的粘性细 粒含量可为如上与建筑用品100有关所述相同的范围内的那些含量。作为 另外的实例，可以选择土壤，其包含通过200目筛的粘性胶体细粒，所述 粘性胶体细粒的含量为超过按重量计约95％。当选择了包含通过200目筛 含量为低于按重量计约8％的粘性胶体颗粒的土壤时，作为实例，可通过向 土壤中加入“尘土细粒(dirty fines)”来增加所述含量。这样的“尘土细粒”可通 常包括，例如，粘性细粒，其具有使按重量计约15％到约20％的细粒通过 200目筛的粒度。
当待稳定化的土壤是例如湖床(lake bed)时，可进行步骤220而不去除 湖水。例如在湖水最大深度不大于约8英尺的地方，可不需要排出湖水。 为进行步骤220，可将约1加仑的浓缩的作物生物质微生物表达的酶组合物 施用于基于6000平方英尺湖表面积的湖床。在应用中，可将浓缩的作物生 物质微生物表达的酶组合物从迎风面(windward side)并沿周长倾倒入湖中 或越过湖从船上均匀地散布。然后，浓缩的作物生物质微生物表达的酶组 合物可与湖床土壤亚表面形成混合物。加入浓缩的作物生物质微生物表达 的酶组合物后，在固化期间可阻止更多的水进入湖内。例如，固化期可为 至少约3天。湖水的重量可将混合物压入湖床土壤亚表面。可以在加入作 物生物质微生物表达的酶组合物之前或之后将湖床耙松。可越过湖床牵引 链条(chain)。另外，可进行湖床的土壤组合物的分析。例如，可为湖床选择 目标土壤组合物，其包括通过200目筛含量为土壤的按重量计约25％-按重 量计约30％的粘性胶体细粒。如果湖床中的粘性细粒含量不足，那么粘性 细粒例如膨润土粘土(bentonite clay)可在湖床中分散。可以理解的是，上面 关于湖床的讨论也适用于被土壤亚表面所限制的其它类型的水体，例如储 水结构、运河、填埋地、水库、湖床、排水区(drainage areas)、浸矿池(mine leach pond)、水沟(water ducts)和堤防(levees)。
例如，，可以根据需要通过用筑路设备将土壤刮成料堆(windrow)来进行 作物生物质微生物表达的酶组合物与待稳定化的土壤的混合。然后在亚表 面上穿过道路从一边到另一边刮平料堆。也可以利用平地机(grader)。在另 一个实例中，可从亚表面去除待稳定化的土壤，在其它地方与作物生物质 微生物表达的酶组合物混合，然后沉积于亚表面上。可确定待稳定化的土 壤含水量且可将合适量的水与土壤混合。例如，可以使用比重计确定和监 测待稳定化的土壤的水含量。例如，可选择按重量计约15％-约20％的土壤 中最佳水含量。然后在实施步骤220时，可选择比最佳水含量低按重量计 约2％-按重量计约3％的土壤水含量作为目标含水量。这样的水含量对于混 合可为足够的，而允许误差幅度以避免加入过量的水而需要干燥土壤。可 通过试图用手(between one’s fingers)制作小的粘性土球来粗略地确定土壤中 适当的水含量。当待稳定化的土壤具有太高的水含量时，可干燥土壤，作 为实例，通过连续刮平土壤料堆以促进水份蒸发来进行干燥。
例如，可在当日间环境温度达到至少约50华氏度的高值，且当夜间环 境温度达到高于大约32华氏度的低值时进行步骤220。
作物生物质微生物表达的酶组合物可施用于多尘土壤表面用于防尘， 其稀释率可为例如约10000加仑水对1加仑浓缩的作物生物质微生物表达 的酶组合物。
在步骤225中，可允许将包括作物生物质微生物表达的酶组合物和待 稳定化的土壤的混合物在步骤235中将土壤成形之前静止片刻。步骤225 可有助于将作物生物质微生物表达的酶组合物吸收入土壤。例如，步骤225 可包括将混合物保留在料堆中过夜。
在步骤230，可确定并可能调节包括作物生物质微生物表达的酶组合物 和待稳定化的土壤的混合物的水含量。在步骤225中使混合物静置过夜的 实例中，可进行步骤230以确保混合物的水含量保持充足。可以利用比重 计监测，并可将选定量的额外的水加入并与土壤混合。这种额外的水可以 包含作物生物质微生物表达的酶组合物。浓缩的作物生物质微生物表达的 酶组合物的合适的稀释因子可以是，例如，约1加仑浓缩物于10000加仑 水中，尽管也可以使用其它浓度。将酶组合物施于土壤后，根据需要，可 施加额外的水以使含水量更接近适当压紧所需的量。
在步骤235，将包括作物生物质微生物表达的酶组合物和待稳定化的土 壤的混合物成形为选择的结构。例如，可将待稳定化的土壤沉降于亚表面 上，如前面讨论的，在一个或多个隆起(lift)中。作为实例，每个这样的隆起 的厚度可为约2-约6英寸，或约2-约3英寸。这种厚度的隆起可为足够高， 以使所选结构的压紧可以以最小化系列的通过来完成(so that compaction of the selected structure may be done in a minimized series of passes)，而不是太高 以使选择的压紧设备失效。也可以使用厚度小于约2英寸或大于约6英寸 的隆起。在沉积第一个隆起之前，可用在水中稀释的作物生物质微生物表 达的酶组合物将亚表面润湿。除了其它浓度以外，可使用1加仑浓缩的作 物生物质微生物表达的酶组合物于10000加仑水中的稀释物。根据需要， 可将随后沉积任何连续的隆起的表面在沉积每个隆起之前润湿。可将总积 累为高达大约24英寸或更多的土壤隆起沉积在亚表面上。除形成所选的土 壤隆起外，可以理解的是，选择的结构的成形可包括提供适当的排水方式， 其包括鼓形修整(crowning)和路边排水(side drainage)。在进一步的实例中， 步骤235可包括使混合物成形为选择的结构，其包括砖、块、板、砖瓦或 铺筑材料。
在步骤240中，将选择的结构压紧。在多重隆起待沉积之处，可将每 个连续的隆起在下一个隆起沉积前压紧。可利用静态重力(static weight)、捏 合(kneading)或震动(vibration)(除其它已知的压紧方法之外)将待稳定化的 土壤压紧。例如，可分别使用滚筒式压路机、羊脚压路机和振动压路机施 加静态重力、捏合和震动以压缩土壤隆起。在经过两次压紧后可关闭振动 压路机中的振动，以防止先前压紧的土壤隆起的破碎。例如，可使用 American Association of State Highway and Transportation Officials (＂AASHTO＂)标准方法T 99-01＂Moisture-Density Relations of Soils Using a 5.5-Pound Rammer and a 12-Inch Drop＂确定和监测土壤隆起的压紧，该文件 通过引用整体并入本申请。如通过AASHTO方法T-99-01所确定的，可将 每个隆起都被压紧到至少约95％，或实际上压紧到其它压紧百分比。作为 实例，也可以使用ASTM国际标准D698-00ael＂Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort＂确定和监 测土壤隆起的压紧，该文件通过引用整体并入本申请。作为实例，压紧密 度可为最佳密度的约98％至102％，如使用ASTM-D-698所测量的。另外， 作为实例，可使用核水分-密度计(nuclear moisture-density meter)确定和测量 土壤密度。例如，可达到高达100-105％的压紧密度。可实现压紧，然后可 以用橡胶轮胎(rubber tire)或光滑钢轮压路机(smooth steel-wheeled roller)或 其它平整装置将表面加工为光滑的成品(smooth finish)。
选择的结构可以是建筑用品100。然后可通过如下来进行步骤240：将 压缩压力施加于包括土壤和作物生物质微生物表达的酶组合物的混合物， 并将其限制为选择的用品形状，如砖、块、板、砖瓦、铺路材料或其它建 筑用品。
可在步骤245进行选择的结构的最终成形。土壤隆起的沉积和压缩完 成之后，可将这些隆起的部分去除并搁置在一边(push aside)，留下具有选择 的形状的压紧的土壤结构。作为实例，可通过如下构建新的湖床：在粗略 地具有选择的湖床尺寸的一系列压紧的隆起中形成周边护坡道(perimeter berm)，然后将压紧的土壤结构刮削至选择的高度。在安装衬板(liner)的地方， 例如，可将土壤基底的顶部10-12英寸进行方法200形成以给大部分湖床衬 板提供稳定的基底。
在另一个实例中，可在步骤250进行选择的土壤结构的最终压紧。在 实例中，可在步骤245之后使用步骤250以将被最后成形所破坏的表面土 壤重新压紧。
在步骤255，可将选择的泥土结构无干扰的固化。在实施例中，固化可 以在温暖的环境温度下进行约3天的时间来完成。作为实例，可将选择的 结构固化而不加热，在多数情况下，只要达到为至少约50华氏度的日间高 温，以及在土壤表面测量的夜间低温为约32华氏度以上。
在步骤260中，可在稳定化的土壤上施加磨损面(wear surface)。作为实 例，高速道路交通可有益于通过施加保护层保护稳定化的土壤。在实例中， 可施加碎片封层(chip seal)或沥青(asphalt)。在所述的施加之前，对于通过方 法200稳定化的土壤，可允许3至5天的固化期。
在施加保护层之前可通过稀释的作物生物质微生物表达的酶组合物以 与之前讨论的相同方式将稳定化的土壤表面润湿。另外，可处理稳定化的 土壤表面以去除表面凹起和凸陷，从而可施加光滑的保护层。然后方法200 可在步骤265结束。
作为实例，通过方法200稳定化的土壤具有增加的回弹模量和增加的 抗剪强度。作为实例，待稳定化的土壤的回弹模量可相对增加约30％-约 100％。作为又一个实例，待稳定化的土壤的回弹模量可相对增加约69％- 约77％。在另一个实例中，待稳定化的土壤的抗剪强度可相对增加约31％- 约39％。最大回弹模量的出现可延迟一段时间，在某些情况中，多至方法 200完成后大约5个月。最大抗剪强度的出现可延迟一段时间，在某些情况 中，多至方法200完成后大约4个月。可通过使用National Cooperative Highway Research Program Project 1-28A，“Laboratory Determination of Resilient Modulus for Flexible Pavement Design”中的测试步骤来确定土壤的 回弹模量，该文件通过引用整体并入本申请。另外，还可以通过使用Strategic Highway Research Program(“SHRP”)规程46“Resilient Modulus of Unbound Granular Base/Subbase Materials and Subgrade Soils”中的测试步骤，如 SHRP-P-693中的修改，“Type II Unbound Cohesive Subgrade Soil Synthetic Reference Sample Program”，Washington，D.C.1994来确定土壤的弹回模量， 该文件通过引用整体并入本申请。
通过方法200稳定化的土壤可显示降低的表面透水性、增加的结构完 整性、增加的表面耐磨性、增加的承载能力和增加的对由于风化(包括冻胀 (frost heaving))而引起的表面劣化(surface deterioration)的抗性。
除其它应用之外，可将通过实例方法200进行的土壤稳定化用于防尘、 小路、道路、停车场、边坡稳定(slope stabilization)，包括铁路路堤、机场跑 道(air strip)、管道基床(pipe bedding)和旨在接受持续暴露于水(continuous water exposure)的土壤表面，其包括储水结构、运河、填埋地、水库、湖床、 排水区、浸矿池、水沟和堤防。作为实例，在边坡稳定的应用中，可不需 要施加植物(如秸秆(straw))以及席子(matting)。
出于说明和描述的目的提供了前述实施的说明。其不是穷举，也不将 要求保护的发明限制于公开的精确形式。可能根据上文的描述进行或可由 实施本发明获得修改和变化。还应注意的是，实施可以变化。除了在此文 件中描述的用品和方法特征之外，本领域的技术人员可以认识到，本文可 包括或提供与所述用品和方法有关的其它特征，并且这些特征应被视为在 本发明的范围之内。例如，所述用品可成形为任何选择的形状，以使包含 组合物的土壤可具有效用。作为另一个实例，可将土壤稳定化方法应用于 可受益于硬化(hardening)和透水性降低的任何土壤表面。权利要求及其等同 物限定本发明的范围。
相关申请
本申请要求2005年12月15日提交的题为“土壤稳定化系统”的美国 临时专利申请系列号60/751,119的优先权，该申请通过引用以其整体并入 本申请。