专利名称：翼状地下排水设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及基础排水板，具体地说涉及具有翼状聚合芯结构的排水设备。
排水设备用于地下应用中，例如靠在墙基下、公路边、以及市政工程结构的基础，用于从地表土壤排水的同时“滤除”土壤颗粒或防止土壤颗粒的移动。这样的设备一般是一些可压制的板或“垫”，当靠墙基装上这些板时，这些板的作用是使水流到排水管或下水道。
排水结构一般是由一块三维的芯板制成的，它的断面为波浪形的并且其中有沟槽，如美国专利3，654，765(Healy等人)所公开的;或者是一个具有指状突起的平直芯板，如美国专利4，057，500(Wager)或美国专利4，572，700(Mantarro等人)所公开的。
在美国专利3，507，010(Doleman等人)中(草状刀片)和美国专利4，572，700(Mantarro等人)中(指状的中空柱)都提出了连续模制芯板的复杂步骤，其中使用转鼓模具来形成从芯板向外突出的部件。将通常称之为“地表织物”的纺织的或无纺的材料或者粘结到芯上，或者包围住芯。这样，芯结构就提供了通过水的通路，同时地表织物能防止土壤进入而堵塞水流通路。
美国专利4，840，515(Freese)和美国专利4，943，185(McGucken等人)公开了一种排水设备，它包括一个具有载头圆锥突起的尖头芯板，将透水的过滤土壤的织物粘结到这些突起上。
McGuchken给出如下的教导该排水设备可以和自密封防水材料组合起来使用，这种防水材料是专门用来阻止水抵达墙基外表面的。
本发明人发现，采用中空突起的现有技术排水设备(例如Freese和McGucken教导的倒置的截头圆锥断面的中空突起)在与软的防水膜或防水材料组合起来使用时，是不能胜任的。本发明人已经发现了在现有的排水垫和防水膜之间的至少两种类型的不相容性，这些不相容性在回填土壤紧靠排水垫/防水膜(已装在地下表面)后时有发生。在第一种情况下，即防水膜包括塑料载体薄片和粘结层，本发明人发现，经过一段时间载体薄片就要变形，伸入中空的截头圆锥突起中，破坏了防水膜的整体性。由土壤压力产生的应力使薄片变形，即突入锥的背面，因此使薄片破裂。在第二种情况下，即可能涉及只包括软的防水材料(如贴胶的沥青、聚氨酯等)的防水膜或者与塑料载体薄片组合起来使用，本发明人发现，排水垫施加的是点压力，这个点压力使排水垫穿透和/或移动下边的软的防水材料，从而使排水芯与墙基或其它地下的表面直接接触，因此破坏了防水材料的整体性。
鉴于现有技术的上述缺点，需要一种新颖的排水设备。
在概括现有技术的缺点的同时，本发明提供一种新颖的地下排水设备，它采用了具有高柔性和可压制的新颖的分配力的翼状芯件、固定透水织物的基本上固定的面积、用于高流量平面内水流的导入通路、以及在软的防水膜或防水材料上使用时的相容性能。
一种示范性的排水设备包括一个具有一个主侧面的柔性聚合芯板，在主侧面上固定有多个大致呈T形的翼件，这些翼件以相互隔开的行和列的形式设置。该翼件具有大致平面伸展的翼顶部件，用以提供固定土壤过滤织物的固定区域，该翼件还具有基本上垂直于芯板的翼体部分。在另一个典型的设备中，垂直的翼体部分有一个逐渐变细的断面，因此在芯板附近翼部分逐渐变厚。
本发明还提供制造排水设备的一种新颖的方法，该方法包括如下步骤挤压出包括有芯板的连续的聚合芯件，从所说被挤压出来的芯板的至少一个主面上伸出具有大致呈T形断面的翼;然后在沿挤压出的连续芯板的机器方向间隔地除掉一部分所说的T形，由此使多个单个T形突起在所说芯板上按行和列进行排列。除掉T形部分可以通过沿机器方向间隔地从横向切掉或磨去这些T形来实现。
图1是本发明的一个示范性的翼状芯板的透视图;
图2是本发明示范性排水设备中沿图1所示的翼状芯板沿机器方向(箭头“X”指向)剖开的具有代表性的视图;
图3是沿图1所示类型的示范性的排水设备的横向(箭头“Y”指向)剖开的具有代表性的视图，该设备与期望用于本发明中的一个典型的防水膜组合在一起。
图1中表示的是本发明的示范性的翼状地下排水芯件10的有代表性的一部分，其中包括一个设备在第一平面的柔性聚合芯板12，多个设在第二平面的平面伸展部件14或一般平直的翼顶部分14，第二平面与设置芯板12的第一平面分隔开并且互相平行。
平面伸展的翼顶部件14排列成行和列，分别用标号16和18表示。箭头“X”代表机器方向(即挤出芯件10的方向);箭头“Y”表示垂直于机器方向的横向。翼体部分20大致垂直地将芯板12和平面延伸的翼顶部件14连接起来。翼体部分20的形状像一个薄壁，其横截面积比平面伸展的翼顶部件14的外表面22的表面积小得多。翼顶部件22的外表面是可以固定地表织物(即，透水织物)的主要区域。同时，排水芯件10的结构增大了导水通路24，从而增加了水流量。
因此，典型的芯件10的外观就是芯板12的外形，至少有一个主面，在主面上固定着多个大致呈T形的翼件15。一个一个地相互隔开的翼顶表面22提供有足够大的用于粘结到或热结合到土壤过滤织物的区域，不会不恰当地堵塞穿过织物平面的水流。
排水芯件10可由公知的热塑性材料制成。这些材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、丙烯酸、聚丁烯对苯二酸酯，聚酰胺、或者它们的混合物。
图2中表示的是上述典型的芯件10与地表织物28(即透水织物)的组合，织物28可以粘结、热结合、或者用其它公知方法固定到翼顶部件14的外表面上。在本发明中期望使用公知的纺织的或无纺的透水织物，条件是这些织物能允许水进入通道24同时又能将土、砂颗粒对入口的堵塞降至最小。一般而言，优选的织物是由聚丙烯制造的纺粘的、针穿孔的合成无纺织物。
图3表示本发明的典型排水/防水组合设备，它包括一个典型的芯件10、地表织物28、和防水膜30、织物28的作用是固定土壤25(或砂粒)同时允许水透入通道24，防水膜30靠紧地下表面40(例如混凝土墙基)设置。膜30可以包括压敏粘结层，例如沥青和/或合成材料。最好将排水芯件10用在一种由聚合载体板31和橡胶改性的沥青粘结层32组成的防水膜30上。这种防水膜可由W.R.Grade & Co.-Conn.，Combridge，Massachusetts购买，注册商标为Bituthene 。
排水芯件10最好松散地放置，或者说以最小的粘结力靠到载体板31上，从而在排水芯件10和防水膜叠层系统30之间提供一个滑动平面。换言之，应防止被固定的回填的土壤25施加的任何向下的力从透水表面40拉离或磨损防水膜粘结层32，并应防止这个向下的力破坏该膜作为阻水层的功效。因此，最好在排水芯件10和防水膜载体薄片31之间每隔一定间隔加上弱粘结层36，或者双侧的胶带片。适用于该目的的包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物粘结剂的一英寸(2.56cm)双侧胶带可由W.R.Grace & Co.-Conn.，Cambridge，Massachusetts购得，商标为BITCISTIKTM。所用的胶带量应是最小的，换句话说，所用的最小数量应该足以保持排水芯/织物设备紧靠在被粘结的防水膜上，直至可回填土壤压住该膜为止。
本发明还提供制造本发明的聚合排水芯件10、排水设备10/28、以及排水/防水组合设备10/28/30的方法。
一种典型的制造方法包括如下步骤连续挤压出整体片式或芯件10，芯件10包括芯板12，翼体部分20、以及平面伸展的翼顶部件14;然后在沿被挤出的排水芯件10的机器方向(即图1所示的“X”方向)，例如用锯、钻或加热元件间隔地横向(图1所示的“Y”方向)切割或熔化已挤压出的平面伸展件14和翼顶部分20的某些部分，从而将这些部分除掉。在此之后，可通过使用粘结剂、或公知的热或化学方法将土壤过滤织物28固定到平面伸展翼顶部件14的外表面22上。
织物28最好包着芯件10的边缘并且粘结到或结合到芯件10的背面11，以便防止周围回填的土壤进入水流通道24(如图2所示)。
在本发明的另一些典型的排水芯件中，如图1和图2进一步所示，基本上垂直的翼体部分20的厚度或断面逐渐变细，在翼体部分20与芯板12以及与平面延伸的翼顶部件14的结合处翼体部分20最厚，在翼体20的中点附近则最薄。这种逐渐变厚，尤其是在翼体基部的逐渐变厚有助于将施加在翼上的垂直作用力分配在柔性聚合芯板12的较大面积上。翼体部分20的曲线断面既增加了翼15的柔性，又增大了通道24的水流量。
因此，当将典型的芯件10用在防水膜30上时，最好使垂直翼体部分20在其基部21处逐渐增厚，从而将由于施加在芯件10上的冲击力或地下压力造成刺破膜30的可能性降至最小。
换言之，负荷在较大的面积上分配，因此点压力最小。通过使靠近翼顶部件14的厚度逐渐增大，可以用类似的机理改善翼体部分的强度。
这里所用的术语“T形的”还应被理解为包括“I形的”断面(例如在翼顶部件22同翼体部分20的高度相比相对较小的那种情况)。另一种可能性是，将多个大致为工字梁形断面的突起部件固定到芯板12的主面上，由此可制造出本发明的一个典型的芯件10。但出于强度和整体性的需要，最好将芯件10制成一个单体式的整体部件，例如通过连续的挤压过程制造。
下面提供的比较的示例仅是为了说明的目的，无意于限制本发明的范围。
例1通过一个模具挤压出刚性的(未经增塑的)聚氯乙烯(PVC)，产生大致如图1所示形状的排水芯件，但未经一般的磨圆处理，其中的翼体部分20和芯板12以及翼顶部件14相接在一起。芯板12大约0.042英寸(1.07mm)厚。在“Y”方向(见图1)，翼体部分20的厚度约为0.037英寸(0.94mm)，间隔距离约为0.394英寸(10mm)。翼体部分20的宽度约为0.189英寸(4.8mm)。在“X”方向(机器方向)，翼体部分20的长度约为0.393英寸(10mm)，间隔距离约为0.393英寸(10mm)。自芯板底部至翼顶部件顶部的芯件高度约为0.246英寸(6.25mm)。
将PVC芯件放在一块BitutheneR3000型的防水膜上，该防水膜由W.R.Grace & Co.-Conn.制造，将防水膜粘结到混凝土块上。该膜包括一个聚乙烯载体薄片和一个改性贴胶的沥青粘结层，总厚度为60密耳。排水芯件的平直背部紧靠防水膜的载体薄片安置。将一块钢板设置在向外的T形翼件上，并在该钢板上加上一个25psi(25磅/英寸2)的静负荷来模拟地下土壤和静态水压力。
周期性地瞬时撤去静态负荷并检查被粘结的防水膜表面。用静重测微计按照ASTMD 3767的规定测量防水膜水压力引起的弯沉。在25psi静态负荷作用下经过43天后，防水膜的弯沉被稳定在5密耳水平，防水膜没有表现出任何损坏的迹像。
例2类似地，将常规的现有技术的排水芯放在一个混凝土块上，该混凝土块用上述的Bituthene
3000型防水膜防水。该排水芯包括一个热成型的聚苯乙烯薄片，该薄片具有从薄片的一侧伸出的中空截头圆锥形的“凹坑”。该变细的凹坑的高度约为0.393英寸(10mm)，在中空基部的直径约为0.393英寸(10mm)。凹坑彼此间隔开约0.312英寸(8mm)。将一块钢板放在朝外的凹坑上，在钢板上加上25psi的静态负荷。20天后，软的防水膜已经弯沉入中空凹坑的背部并且载体薄片破裂，使防水层有潜在失效的可能。
因为对本领域技术人员来说对上述示范性实施例的修改是显而易见的，因此本发明的范围只由所附的权利要求书予以限定。
权利要求
1.一种地下排水设备，其特征是包括一个柔性柔合芯板，该芯板有一个主侧面，多个按相互隔开的行和列布置的大致呈T形的翼件附着在该主侧面上。
2.如权利要求1所述的排水设备，其特征是还包括一个附着在所说T形翼件上的透水织物。
3.如权利要求2所述的排水设备，其特征是所说的翼件包括设置在与所说第一平面平行的第二平面上的平面伸展的翼顶部件;和基本上垂直于所说芯板的翼体部分，翼体部分把所说翼顶部件与所说芯板相连。
4.如权利要求3所述的排水设备，其特征是所说翼体部分在所说翼体部分与所说芯板连接点处的厚度增大。
5.如权利要求4所述的排水设备，其特征是所说芯板由热塑性材料组成。
6.如权利要求5所述的排水设备，其特征是所说的芯板和大致呈T形的翼件是作为一个整体挤压出来的。
7.如权利要求6所述的排水设备，其特征是还包括一种粘结剂，它设置在所说芯板与所说主侧面相对的面上，在所说主侧面上设置有所说平面伸展的部件和翼部分。
8.如权利要求7所述的排水设备，其特征是还包括设置在所说粘结剂上的脱开片。
9.如权利要求7所述的排水设备，其特征是还包括粘结胶带，该胶带设置在所说芯板的主侧面上，与芯板的设置有所说T形翼件的主侧面相对。
10.如权利要求5所述的排水设备，其特征是还包括一个防水膜，该防水膜设在该芯板的主侧面上，与所说芯板的设置所说T形翼件的主侧面相对，所说防水膜包括压敏的沥青的或合成的粘结层。
11.一种制造翼状地下排水设备的方法，其特征是该方法包括如下步骤挤压一个连续的聚合芯件，该芯件包括一个芯板，具有大致呈T形断面的各翼就从所说挤压成的芯板的至少一个主面上突出出来;以及然后在沿挤出连续板的机器方向间隔地除去所说T形的一部分，由此在所说板上按行和列设置成多个单个T形突起。
12.如权利要求11所述的方法，其特征是还包括切割步骤以除去所说T形的一些部分。
全文摘要
本发明提供一种改进的可压制的地下排水设备，它有T形翼状突起，可将过滤土壤的织物粘结到这些突起上。翼形结构具有抗冲击性能和高的压缩强度，同时具有高的水流渗透能力。制造排水设备的方法包括如下步骤挤压至少在一个主侧面上有T形突起部件的整体式的翼状聚合芯板；然后沿机器方向按周期性的间隔横向除去一部分翼，从而在芯板上按行和列间隔设置一个个T形突起部件。该排水芯件尤其适合同防水膜一道使用。
文档编号E02D31/02GK1095442SQ9311956
公开日1994年11月23日 申请日期1993年10月25日 优先权日1992年10月26日
发明者E·R·戴维斯, K·R·巴特列特 申请人:格雷斯公司