专利名称：排水屏障的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及气体防护、水防护和其它液体防护以及密封。具体地，本发明涉及提供屏障和便于排水的材料。
背景技术：
存在很多应用，例如垃圾填埋和封堵、铁路线路、道路、隧道、屋面材料和各种其它结构，其中需要建筑师或工程师利用土工膜或其它类型的水防护屏障作为不可渗透或半渗透层，以用于防水或液体、气体或固体的容纳。这些各种形式的屏障材料由很多不同类型的材料制造并且以不连续的宽度生产。屏障材料通常在适当长度的卷上提供以用于运输和安装。
为了形成大面积的规则或者不规则的形状，多卷或者一部分卷的屏障材料以任意角度在现场使用例如粘结胶带、挤出、焊接、加热、超声波等而利用多种技术的任一种被联接到一起。有时方便的是在将其分配或者在现场应用时将屏障材料预制成更大的面板。当需要完全不可渗透的屏障时，必须使得无论是现场形成的或者在工厂形成的结合部位也是不可渗透的。在这方面，能够利用多种方法的任一种检查结合部位的完整性，这些方法包括真空、火花、空气压力或者电流探测。
屏障材料的不可渗透性，在第一方面，依赖于它的组成以及安装质量，此外，它也依赖于在屏障材料任一侧上的压头或静压头。因此，被施加的压力越高，气体、液体或固体将更加易于通过屏障。因此，控制或降低压头或静压头是非常重要的。
在一些应用中，气体、液体或固体通过屏障材料的泄漏被预测到，并且设置气孔，它用作泄漏探测层或者屏障层旁的泄漏路径。
所述类型的屏障材料或者可以单独使用，或者结合至少一个提供保护的土工织物或复合土工排水材使用，复合土工排水材便于移除液体和/或气体，并且允许控制屏障材料上的静压头或压头。屏障材料、土工织物和/或复合土工排水材的各个层的每一个均在单独的操作中安装。
排水层可以包括多个不同形式的任一种，但是通常具有地理网或尖头形芯部结构。在一些应用中，例如垃圾填埋，其中另外要求所有的层在陡峭斜坡上的稳定性，屏障材料在一侧或两侧上优选地包括结构表面，该表面提供与邻近层的增加的摩擦(切变强度)。除了被制造成不具有结构的光滑的卷边缘，有结构的屏障材料不能通过热空气/楔形焊接器，或利用超声波被联接到一起以形成不可渗透结合部位，除非首先通过研磨将结构移除。结果，在提供大区域材料中存在困难。
用于多种应用的以前发展的一种可选布置包括在分配到现场之前将保护性土工织物粘结到土工膜或防水屏障材料，由此消除单独安装的成本和时间，以及增加在层之间的切变强度，即使利用光滑的土工膜或防水屏障材料。沿着卷边缘不将土工织物粘结到屏障材料从而使得能够利用任意的已知方法将各个卷联接成更大的区域。然而，鉴于在土工织物和土工膜屏障之间的粘结，除了在卷边缘处不能形成不可渗透的结合部位。
进一步的发展便于将多层土工织物(一个或多个)和/或土工复合材料(一个或多个)与土工膜(一个或多个)粘结以形成多层系统。然而，同样，鉴于在土工织物和土工膜屏障之间的粘结，除了在卷边缘处不能形成不可渗透的结合部位。
用于结构和垃圾应用的其它的进展在于，在一侧或两侧上具有各种形状的固体突起的土工膜或防水屏障材料。通常，所述材料包括热塑材料，因为这种材料容易便于突起的形成。当与被分离地设置在材料的至少一侧上的突起之上的土工织物过滤器或分离器一起使用时，这种材料将屏障和排水供给的功能相结合。土工膜或防水材料被制造成没有沿着卷边缘的突起从而能够将各个卷联接到一起以形成更大的面积。然而，如果不预先研磨以移除突起，则不能在除了平行于或垂直于卷边缘的其它任何主要角度处或者在除了在卷边缘处的任何其它位置处将卷相联接以形成不可渗透结合部位。
可选的进展在于使用排水合成物，它包括不可渗透尖头形芯部作为一种形式的屏障，并且与土工织物过滤器/分离器相结合。这种不可渗透尖头形复合土工排水材以在1和2米之间的较窄的宽度范围制造。在被分配到现场之前，通过将多个较小宽度焊接到一起已经形成了更大的宽度，但是这种焊接不是完全不可渗透的并且仅能在平行于卷长度的方向中实现。这些材料的主要功能在于实现了排水，而非用作土工膜或防水屏障。因此，为了在现场覆盖大的区域，卷利用或者不利用胶带而将卷简单地交迭，并且不时地，将尖头设计成使得它们可以象压钮那样被互锁。根据现有技术，不能在现场将卷联接以形成不可渗透的结合部位。
在所有应用中，但是特别在经常需要覆盖很大面积的不规则形状的垃圾填埋和封堵中，将非常有利的是，土工膜或防水屏障材料、排水构件和织物(一个或多个)被如此结合，从而可以在现场以任何角度形成或密封结合部位，具有屏障和/或排水功能的整体性。而且，在经济上将非常有利的是，如果除了上述，屏障和排水构件的功能被结合到一层中。此外，显著的优点将与一种系统有关，其中土工织物构件被如此粘结或联结，从而它能够易于用手或机械剥离，但是其中在土工织物平面中的到相邻构件的接口，该构件通常包括土工膜/防水屏障材料/排水构件，具有高的摩擦和/或切变强度。根据现有技术，这种系统不存在，但是本发明试图提供这种系统，它具有这种有利特征，以及在这里描述的其它有利的特征。
如前所述，现有技术的预成形的屏障材料通常包括固体塑料层，在其上设置被设计用于摩擦、或者为了便于液体和/或气体流动的塑料突起或结构。然而，如果不预先制备，这些材料不能以除了垂直于或平行于卷长度的任何角度被联接以形成不可渗透的结合部位。然而，本发明人已经已经示出，通过提供根据本发明的一种材料，所述材料能够适于满足屏障和排水功能，并且可选地，可以包括易于被剥离但是具有良好的界面切变强度和/或摩擦并且被牢固地但是可释放地联结的至少一个土工织物，其中所述材料可以在除了现有技术中公开的边缘到边缘布置的各种布置中被焊接，同时仍然保持排水和/或屏障功能的一体性。
发明内容
因此，根据本发明的第一方面，提供一种材料，用于防水或容纳液体、气体或固体，所述材料包括这样的层，该层包括不可渗透或半渗透屏障并且适于促进排水，其中所述材料包括土工膜或防水屏障材料，该材料包括促进排水的多个气孔，所述多个气孔利用包括尖头形层的层提供，所述尖头形层包括多个尖头，其中所述尖头适于促进所述材料的边缘或尖头形部分到所述材料的尖头形部分以任何角度的联接，所述尖头具有一定形状并且在所述材料上位于一定位置中从而便于所述联接。
所述在该层的一侧上，多个尖头包括多个凹坑。所述尖头可以是柱形的、截头锥形的、截顶四面体形的或任何中空形状。在所述层的相对侧上，所述凹坑呈现为凸起。
尖头可被布置成在所述层的平面的一侧上突出成为凸起，或者可选地，可被布置成使得在所述层的两侧上观察到凹坑和凸起。
通常，尖头从所述层的表面突出在1mm和15mm之间的距离。
本发明设想这样的情形，其中本发明材料样品的边缘或尖头形部分可以被联接到所述材料的相同样品的尖头形部分。然而，优选地，材料样品的边缘或尖头形部分被联接到所述材料的至少一个其它样品的尖头形部分。
根据本发明第一方面的优选实施例，本发明的材料包括尖头和其它另外的特征从而适于促进所述材料的边缘或尖头形部分以任何角度到所述材料的尖头形部分的联接，所述尖头和其它另外的特征具有一定形状并且在所述材料上被定位在一定位置中从而便于所述联接。所述其它另外的特征可以包括，例如，小的脊、凹槽或突起。
根据本发明第一方面的材料优选地包括塑料材料，优选地为热塑或热固塑料材料，最优选地为聚烯烃，例如聚乙烯或聚丙烯。
通常，尖头形层的重量范围为300到3000g/m2材料。
所述材料能够在其边缘处被如此联接到它的其它边缘或者分离的土工膜/防水材料从而提供连续性并且允许形成有效的屏障和排水设备。
在根据本发明第一方面的材料样品之间的联接可以通过焊接、挤出、加热、应用胶带或粘结剂、超声波等形成。然而，优选地，所述联接通过热空气/楔形焊接机械的作用而形成。最优选地，所述联接可以利用包括测试通道的连体焊接形成，利用该通道可以确定联接的完整性。
在本发明第一方面的特别优选的实施例中，根据本发明的材料另外包括至少一个土工织物。所述土工织物被可释放地联结到所述材料。所述可释放联结优选地利用粘结剂实现。在这方面的优选粘结剂包括例如EVA、橡胶或聚烯烃的热熔物。
可替代地，所述土工织物到所述材料的可释放联结可以利用具有类似于本发明材料的化学特性的材料而实现，从而在释放之后在本发明材料上的剩余材料不损害所述材料的联接。
用于实现根据本发明第一方面的材料到所述土工织物的可释放联结的其它替代形式包括使用火焰粘结技术，这是经由通过所述层的表面将销、钉或卡钉在各个位置处插入，所述销、钉或卡钉适于允许用手或通过使用适当的机械力将所述土工织物从所述层移除，或者通过从尖头形材料中的一些或所有尖头的顶部结合突起，所述突起适于接合所述土工织物，由此在所述材料的平面中实现良好的切变强度/摩擦，同时允许用手或通过使用适当的机械力将土工织物从所述接合移除。优选地，在最后的实施例中，所述突起适于使得土工织物在被移除之后再次接合所述突起以在所述材料的平面中实现切变强度/摩擦。
根据本发明的第二方面，提供一种方法，用于形成屏障材料，所述方法包括(a)提供根据本发明第一方面的材料的多个样品；(b)在预定构成中相邻地布置所述样品从而所述材料在特定位置中相互接触；以及(c)通过在所述位置处形成联接将所述样品形成为单一的屏障材料。
优选地，在所述位置处形成联接是利用焊接、挤出、加热、应用胶带或粘结剂、超声波等进行的。最优选地，然而，所述联接通过热空气/楔形焊接机械的作用形成。所述联接可以利用包括测试通道的联体焊接形成，利用该通道可以确定联接的完整性。
优选地，根据本发明第二方面的方法提供一种屏障材料，其中焊接被形成有尖头、凹槽或脊从而排水得以通过和/或沿着该联接而被保持。
由根据本发明第一方面的材料提供的相结合的屏障和排水特征用于降低或控制在所述材料上的压头或静压头，从而与利用由相同材料形成的平坦土工膜或防水屏障实现的效果相比，气体、液体或固体从所述材料的一侧到该材料的相对侧的传输被极大地降低。可替代地，可以利用本发明的材料实现等价的效果，该材料比相当的平坦土工膜或防水屏障更薄，因为本发明的材料能够提供如可以利用显著更厚的平坦屏障实现的气体、液体或固体从材料一侧到相对侧的的相同传输率。
由本发明材料提供的屏障和多个气孔的结合另外用于提供在屏障之上或之下的空间，其中气体、液体或固体通过屏障的任何泄漏可被确认、隔离并且如果需要被去除。
可选地，尖头形层沿着其边缘可以形成有平坦区域，其中所述平坦区域不包括尖头。可替代地，所述层可以恰好到层的边缘包括尖头。
可以被包括在根据本发明第一方面的材料中的尖头的形状适于使得所述尖头在高温下易于变形，通常由联接方法产生所述高温，该方法优选地涉及使用热量或超声波。因此，在联接区域中形成基本平坦的层，从而易于形成联接。尖头的平坦处理可以在实际的联接过程之前或者与之同时地进行。
所述尖头的形状和布置使得在根据本发明的一个材料样品中包括的尖头可以接合在根据本发明的另一材料样品中包括的尖头，由此将分离的材料样品相互固定从而在联接过程中不发生打滑。而且，可以被包括在根据本发明的材料中的其它另外的特征，例如小脊、凹槽或突起，适于以类似的方式相互接合从而防止在联接过程期间发生打滑。
在根据本发明第二方面的方法的优选实施例中，被焊接区域被至少一个成形的压力辊或压力脚形成为尖头形、凹槽形或脊形轮廓，同时在焊点中的材料是可以变形的。优选地，该方法利用热空气楔形焊接机械，其至少一个辊被成形为形成尖头形轮廓或脊或凹槽。另外，优选该至少一个辊提供驱动力以推进焊接机械。
在可替代的实施例中，该方法需要一种焊接机械，它包括一组成形为形成尖头形轮廓、脊或凹槽的辊和分离的一组驱动辊以推进焊接机械。所述驱动辊在焊点外部操作，从而在焊接区域上不存在由于推进焊接机械而产生的剪切应力。
在本发明第二方面的特别优选的实施例中，该方法利用一种焊接机械，它适于自动地分离被可释放地联结到根据本发明第一方面的材料的任何土工织物，保持所述土工织物处于离开焊接区域的位置中，并且在已经结束焊接过程之后另外将所述土工织物再次联结到本发明的材料。
优选焊接方法包括将所述层的一件或多件布置成以均匀的方式相互交迭。该交迭通常为20-600mm，更优选地为30-200mm。焊接机械然后施加热量和压力，同时夹住这些层，并且或者被推进或者推进其自身。
在本发明第二方面的方法的可替代实施例中，根据本发明第一方面的材料的第三样品与其它两件所述材料被一起引入从而存在到所述层的每一件上的通常20-600mm、更优选地30-200mm的交迭。焊接机械向两侧施加热量和压力同时夹住所有的三个层，并且或者被推进或者推进其自身。
根据本发明的材料和方法可以具体地应用在垃圾场的密封中。
现在通过参考附图非限制性地示意本发明，其中图1(a)-1(d)示出根据本发明第一方面的材料的截面视图；和图2(a)-2(d)示出利用本发明第二方面的方法获得的屏障材料的截面视图。
具体实施例方式
首先参考图1(a)，其中示出根据本发明第一方面的材料(1)，其中所述材料仅在一侧上是尖头形的并且包括尖头(2)。
图(b)示出根据本发明第一方面的材料(3)，其中所述材料仅在材料的一侧上包括尖头(4)并且在尖头形表面上另外包括土工织物(5)的层。
图(c)示意根据本发明第一方面的材料(6)，其中所述材料在材料两侧上包括尖头(7，8)，并且在尖头形表面的一个上另外包括土工织物(9)的层。
图(d)示出根据本发明第一方面的材料(10)，其中所述材料在材料的两侧上包括尖头(11，12)并且在两个尖头形表面上另外包括土工织物层(13，14)。
现在参考图2(a)，其中示出利用本发明第二方面的方法获得的屏障材料，其中所述屏障材料包括根据本发明第一方面的材料的第一样品(15)，所述样品包括尖头(16)和平坦部分(17)，以及根据本发明第一方面的材料的第二样品(18)，所述样品包括尖头(19)，通过在所述第一样品(15)的所述平坦部分(17)和所述第二样品(18)的所述尖头(19)之间形成不可渗透结合部位(20)而获得所述屏障材料。
图2(b)示出利用本发明第二方面的方法获得的屏障材料，其中所述屏障材料包括根据本发明第一方面的材料的第一样品(21)，所述样品包括尖头(22)，以及根据本发明第一方面的材料的第二样品(23)，所述样品包括尖头(24)，通过在所述第一样品(21)的所述尖头(22)和所述第二样品(23)的所述尖头(24)之间形成不可渗透结合部位(25)而获得所述屏障材料。
在图2(c)中，示出利用本发明第二方面的方法获得的屏障材料，其中所述屏障材料包括根据本发明第一方面的材料的第一样品(26)，所述样品包括尖头(27)，和根据本发明第一方面的材料的第二样品(28)，所述样品包括尖头(29)，通过在所述第一样品(26)和所述第二样品(27)之间形成不可渗透结合部位(30)而获得所述屏障材料，其中所述尖头在高温下变形，从而在联接区域中形成包括连体焊接(32，33)和测试通道(34)的基本平坦的层(31)。
图2(d)示意利用本发明第二方面的方法获得的屏障材料，其中所述屏障材料包括根据本发明第一方面的材料的第一样品(35)，所述样品包括尖头(36)，和根据本发明第一方面的材料的第二样品(37)，所述样品包括尖头(38)，通过在所述第一样品(35)和所述第二样品(37)之间形成不可渗透结合部位(39)而获得所述屏障材料，其中通过至少一个成形压力辊或脚的作用被焊接的区域(40)被形成为包括焊点(42)的尖头形轮廓(41)，同时焊点中的材料是可以变形的。
权利要求
1.一种材料，用于防水或容纳液体、气体或固体，所述材料包括这样的层，该层包括不可渗透或半渗透屏障并且适于促进排水，其中所述材料包括土工膜或防水屏障材料，该材料包括促进排水的多个气孔，所述多个气孔利用包括尖头形层的层提供，所述尖头形层包括多个尖头，其中所述尖头适于促进所述材料的边缘或尖头形部分到所述材料的尖头形部分以任何角度的联接，所述尖头具有一定形状并且在所述材料上位于一定位置中从而便于所述联接。
2.根据权利要求1的材料，其中所述尖头是柱形的、截头锥形的、截顶四面体形的或任何中空形状。
3.根据权利要求1或2的材料，其中所述尖头被布置成在所述层的平面的一侧上突出成为凸起。
4.根据权利要求1或2的材料，其中所述尖头被布置成使得在所述层的两侧上观察到凹坑和凸起。
5.根据权利要求1到4中任一项的材料，其中所述尖头从所述层的表面突出1mm和15mm之间的距离。
6.根据前面权利要求中任一项的材料，其中该尖头形层沿着其边缘形成有平坦区域，其中所述平坦区域不包括尖头。
7.根据权利要求1到5中任一项的材料，其中，到该层的边缘，该尖头形层包括尖头。
8.根据权利要求1到6中任一项的材料，其中所述材料的样品的边缘或尖头形部分被联接到所述材料的相同样品的尖头形部分。
9.根据权利要求1到7中任一项的材料，其中所述材料样品的平坦边缘或尖头形部分被联接到所述材料的至少一个其它样品的尖头形部分。
10.根据前面权利要求中任一项的材料，包括尖头和适于促进所述材料的边缘或尖头形部分以任何角度到所述材料的尖头形部分的联接的其它另外的特征，所述尖头和其它另外的特征具有一定形状并且在所述材料上被定位在一定位置中从而便于所述联接。
11.根据权利要求10的材料，其中所述另外的特征包括小脊、凹槽或突起。
12.根据前面权利要求中任一项的材料，包括塑料材料。
13.根据权利要求12材料，包括热塑或热固塑料材料。
14.根据权利要求12或13的材料，包括聚烯烃。
15.根据权利要求14的材料，包括聚乙烯或聚丙烯。
16.根据前面权利要求中任一项的材料，其中所述尖头形层的重量的范围在300到3000g/m2材料。
17.根据前面权利要求中任一项的材料，其中所述材料另外包括至少一个土工织物。
18.根据权利要求17的材料，其中所述土工织物被可释放地联结到所述材料。
19.根据权利要求18的材料，其中所述可释放联结是利用粘结剂实现的。
20.根据权利要求19的材料，其中所述粘结剂包括EVA、橡胶或聚烯烃的热熔物。
21.根据权利要求18的材料，其中所述可释放联结是利用火焰粘结技术实现的，这是经由通过所述层的表面将销、钉或卡钉在各个位置处插入，或者通过从尖头形材料中的一些或所有尖头的顶部结合突起，所述突起适于接合所述土工织物。
22.一种方法，用于形成屏障材料，所述方法包括(a)提供根据权利要求1到21的任一项的材料的多个样品；(b)在预定构成中相邻地布置所述样品从而所述材料在特定位置中相互接触；以及(c)通过在所述位置处形成联接将所述样品形成为单一的屏障材料。
23.根据权利要求22的方法，其中在所述位置处形成联接是利用焊接、挤出、加热、应用胶带或粘结剂、超声波等进行的。
24.根据权利要求22或23的方法，其中所述联接通过热空气/楔形焊接机械的作用形成。
25.根据权利要求24的方法，其中所述联接包括形成有尖头、凹槽或脊的焊点从而排水得以通过和/或沿着该联接而被保持。
26.根据权利要求23到25中任一项的方法，其中被焊接区域被至少一个成形的压力辊或压力脚形成为尖头形、凹槽形或脊形轮廓同时在焊点中的材料是可以变形的。
27.根据权利要求26的方法，利用热空气楔形焊接机械，其至少一个辊被成形为形成尖头形轮廓或脊或凹槽。
28.根据权利要求26或27的方法，其中所述至少一个辊提供驱动力以推进焊接机械。
29.根据权利要求23到25中任一项的方法利用一种焊接机械，它包括一组成形为形成尖头形轮廓、脊或凹槽的辊和分离的一组驱动辊以推进焊接机械。
30.根据权利要求22到29中任一项的方法，利用一种焊接机械，它适于自动地分离被可释放地联结到该材料的任何土工织物、保持所述土工织物处于离开焊接区域的位置中，并且在已经结束焊接过程之后另外将所述土工织物再次联结到该材料。
31.根据权利要求22到30中任一项的方法，包括将所述材料的一件或多件布置成以均匀的方式相互交迭。
32.根据权利要求31的方法，其中所述交迭为20-600mm。
33.根据权利要求32的方法，其中所述交迭为30-200mm。
34.根据权利要求31到33中任一项的方法，其中焊接机械施加热量和压力同时夹住材料样品，并且或者被推进或者推进其自身。
35.根据权利要求22到31中任一项的方法，其中与所述材料的第一和第二样品一起引入材料的第三样品从而到所述材料的每一样品上均存在交迭。
36.根据权利要求35的方法，其中所述交迭为20-600mm。
37.根据权利要求36的方法，其中所述交迭为30-200mm。
38.根据权利要求35到37中任一项的方法，其中焊接机械向所述材料的两侧施加热量和压力同时夹住所有的三个材料样品，并且或者被推进或者推进其自身。
39.根据权利要求22到38中任一项的方法，其中所述联接利用包括测试通道的联体焊接形成，利用该通道可以确定联接的完整性。
40.一种屏障材料，利用根据权利要求22到39中任一项的方法获得。
41.根据权利要求40的屏障材料，被用于密封垃圾场。
42.根据权利要求1到21中任一项的材料，被用于密封垃圾场。
43.根据权利要求22到39中任一项的方法，被用于密封垃圾场。
全文摘要
本发明提供一种材料，用于防水或容纳液体、气体或固体，所述材料包括这样的层，该层包括不可渗透或半渗透屏障并且适于促进排水，其中所述材料包括土工膜或防水屏障材料，该材料包括促进排水的多个气孔，所述多个气孔利用包括尖头形层的层提供，所述尖头形层包括多个尖头，其中所述尖头适于促进所述材料的边缘或尖头形部分到所述材料的尖头形部分以任何角度的联接，所述尖头具有一定形状并且在所述材料上位于一定位置中从而便于所述联接。本发明还提供一种方法，用于从根据本发明第一方面的材料的多个样品形成屏障材料。根据本发明的材料和方法被具体用于密封垃圾场。
文档编号E02D31/00GK101040089SQ200580034490
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月10日 优先权日2004年10月8日
发明者艾伦·巴姆福思 申请人:Abg有限公司