專利名稱：翼狀地下排水設備及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基礎排水板，具體地說涉及具有翼狀聚合芯結構的排水設備。
排水設備用于地下應用中，例如靠在墻基下、公路邊、以及市政工程結構的基礎，用于從地表土壤排水的同時“濾除”土壤顆?；蚍乐雇寥李w粒的移動。這樣的設備一般是一些可壓制的板或“墊”，當靠墻基裝上這些板時，這些板的作用是使水流到排水管或下水道。
排水結構一般是由一塊三維的芯板制成的，它的斷面為波浪形的并且其中有溝槽，如美國專利3，654，765(Healy等人)所公開的;或者是一個具有指狀突起的平直芯板，如美國專利4，057，500(Wager)或美國專利4，572，700(Mantarro等人)所公開的。
在美國專利3，507，010(Doleman等人)中(草狀刀片)和美國專利4，572，700(Mantarro等人)中(指狀的中空柱)都提出了連續(xù)模制芯板的復雜步驟，其中使用轉鼓模具來形成從芯板向外突出的部件。將通常稱之為“地表織物”的紡織的或無紡的材料或者粘結到芯上，或者包圍住芯。這樣，芯結構就提供了通過水的通路，同時地表織物能防止土壤進入而堵塞水流通路。
美國專利4，840，515(Freese)和美國專利4，943，185(McGucken等人)公開了一種排水設備，它包括一個具有載頭圓錐突起的尖頭芯板，將透水的過濾土壤的織物粘結到這些突起上。
McGuchken給出如下的教導該排水設備可以和自密封防水材料組合起來使用，這種防水材料是專門用來阻止水抵達墻基外表面的。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用中空突起的現(xiàn)有技術排水設備(例如Freese和McGucken教導的倒置的截頭圓錐斷面的中空突起)在與軟的防水膜或防水材料組合起來使用時，是不能勝任的。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在現(xiàn)有的排水墊和防水膜之間的至少兩種類型的不相容性，這些不相容性在回填土壤緊靠排水墊/防水膜(已裝在地下表面)后時有發(fā)生。在第一種情況下，即防水膜包括塑料載體薄片和粘結層，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過一段時間載體薄片就要變形，伸入中空的截頭圓錐突起中，破壞了防水膜的整體性。由土壤壓力產(chǎn)生的應力使薄片變形，即突入錐的背面，因此使薄片破裂。在第二種情況下，即可能涉及只包括軟的防水材料(如貼膠的瀝青、聚氨酯等)的防水膜或者與塑料載體薄片組合起來使用，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，排水墊施加的是點壓力，這個點壓力使排水墊穿透和/或移動下邊的軟的防水材料，從而使排水芯與墻基或其它地下的表面直接接觸，因此破壞了防水材料的整體性。
鑒于現(xiàn)有技術的上述缺點，需要一種新穎的排水設備。
在概括現(xiàn)有技術的缺點的同時，本發(fā)明提供一種新穎的地下排水設備，它采用了具有高柔性和可壓制的新穎的分配力的翼狀芯件、固定透水織物的基本上固定的面積、用于高流量平面內(nèi)水流的導入通路、以及在軟的防水膜或防水材料上使用時的相容性能。
一種示范性的排水設備包括一個具有一個主側面的柔性聚合芯板，在主側面上固定有多個大致呈T形的翼件，這些翼件以相互隔開的行和列的形式設置。該翼件具有大致平面伸展的翼頂部件，用以提供固定土壤過濾織物的固定區(qū)域，該翼件還具有基本上垂直于芯板的翼體部分。在另一個典型的設備中，垂直的翼體部分有一個逐漸變細的斷面，因此在芯板附近翼部分逐漸變厚。
本發(fā)明還提供制造排水設備的一種新穎的方法，該方法包括如下步驟擠壓出包括有芯板的連續(xù)的聚合芯件，從所說被擠壓出來的芯板的至少一個主面上伸出具有大致呈T形斷面的翼;然后在沿擠壓出的連續(xù)芯板的機器方向間隔地除掉一部分所說的T形，由此使多個單個T形突起在所說芯板上按行和列進行排列。除掉T形部分可以通過沿機器方向間隔地從橫向切掉或磨去這些T形來實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的一個示范性的翼狀芯板的透視圖;
圖2是本發(fā)明示范性排水設備中沿圖1所示的翼狀芯板沿機器方向(箭頭“X”指向)剖開的具有代表性的視圖;
圖3是沿圖1所示類型的示范性的排水設備的橫向(箭頭“Y”指向)剖開的具有代表性的視圖，該設備與期望用于本發(fā)明中的一個典型的防水膜組合在一起。
圖1中表示的是本發(fā)明的示范性的翼狀地下排水芯件10的有代表性的一部分，其中包括一個設備在第一平面的柔性聚合芯板12，多個設在第二平面的平面伸展部件14或一般平直的翼頂部分14，第二平面與設置芯板12的第一平面分隔開并且互相平行。
平面伸展的翼頂部件14排列成行和列，分別用標號16和18表示。箭頭“X”代表機器方向(即擠出芯件10的方向);箭頭“Y”表示垂直于機器方向的橫向。翼體部分20大致垂直地將芯板12和平面延伸的翼頂部件14連接起來。翼體部分20的形狀像一個薄壁，其橫截面積比平面伸展的翼頂部件14的外表面22的表面積小得多。翼頂部件22的外表面是可以固定地表織物(即，透水織物)的主要區(qū)域。同時，排水芯件10的結構增大了導水通路24，從而增加了水流量。
因此，典型的芯件10的外觀就是芯板12的外形，至少有一個主面，在主面上固定著多個大致呈T形的翼件15。一個一個地相互隔開的翼頂表面22提供有足夠大的用于粘結到或熱結合到土壤過濾織物的區(qū)域，不會不恰當?shù)囟氯┻^織物平面的水流。
排水芯件10可由公知的熱塑性材料制成。這些材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、丙烯酸、聚丁烯對苯二酸酯，聚酰胺、或者它們的混合物。
圖2中表示的是上述典型的芯件10與地表織物28(即透水織物)的組合，織物28可以粘結、熱結合、或者用其它公知方法固定到翼頂部件14的外表面上。在本發(fā)明中期望使用公知的紡織的或無紡的透水織物，條件是這些織物能允許水進入通道24同時又能將土、砂顆粒對入口的堵塞降至最小。一般而言，優(yōu)選的織物是由聚丙烯制造的紡粘的、針穿孔的合成無紡織物。
圖3表示本發(fā)明的典型排水/防水組合設備，它包括一個典型的芯件10、地表織物28、和防水膜30、織物28的作用是固定土壤25(或砂粒)同時允許水透入通道24，防水膜30靠緊地下表面40(例如混凝土墻基)設置。膜30可以包括壓敏粘結層，例如瀝青和/或合成材料。最好將排水芯件10用在一種由聚合載體板31和橡膠改性的瀝青粘結層32組成的防水膜30上。這種防水膜可由W.R.Grade & Co.-Conn.，Combridge，Massachusetts購買，注冊商標為Bituthene 。
排水芯件10最好松散地放置，或者說以最小的粘結力靠到載體板31上，從而在排水芯件10和防水膜疊層系統(tǒng)30之間提供一個滑動平面。換言之，應防止被固定的回填的土壤25施加的任何向下的力從透水表面40拉離或磨損防水膜粘結層32，并應防止這個向下的力破壞該膜作為阻水層的功效。因此，最好在排水芯件10和防水膜載體薄片31之間每隔一定間隔加上弱粘結層36，或者雙側的膠帶片。適用于該目的的包括苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物粘結劑的一英寸(2.56cm)雙側膠帶可由W.R.Grace & Co.-Conn.，Cambridge，Massachusetts購得，商標為BITCISTIKTM。所用的膠帶量應是最小的，換句話說，所用的最小數(shù)量應該足以保持排水芯/織物設備緊靠在被粘結的防水膜上，直至可回填土壤壓住該膜為止。
本發(fā)明還提供制造本發(fā)明的聚合排水芯件10、排水設備10/28、以及排水/防水組合設備10/28/30的方法。
一種典型的制造方法包括如下步驟連續(xù)擠壓出整體片式或芯件10，芯件10包括芯板12，翼體部分20、以及平面伸展的翼頂部件14;然后在沿被擠出的排水芯件10的機器方向(即圖1所示的“X”方向)，例如用鋸、鉆或加熱元件間隔地橫向(圖1所示的“Y”方向)切割或熔化已擠壓出的平面伸展件14和翼頂部分20的某些部分，從而將這些部分除掉。在此之后，可通過使用粘結劑、或公知的熱或化學方法將土壤過濾織物28固定到平面伸展翼頂部件14的外表面22上。
織物28最好包著芯件10的邊緣并且粘結到或結合到芯件10的背面11，以便防止周圍回填的土壤進入水流通道24(如圖2所示)。
在本發(fā)明的另一些典型的排水芯件中，如圖1和圖2進一步所示，基本上垂直的翼體部分20的厚度或斷面逐漸變細，在翼體部分20與芯板12以及與平面延伸的翼頂部件14的結合處翼體部分20最厚，在翼體20的中點附近則最薄。這種逐漸變厚，尤其是在翼體基部的逐漸變厚有助于將施加在翼上的垂直作用力分配在柔性聚合芯板12的較大面積上。翼體部分20的曲線斷面既增加了翼15的柔性，又增大了通道24的水流量。
因此，當將典型的芯件10用在防水膜30上時，最好使垂直翼體部分20在其基部21處逐漸增厚，從而將由于施加在芯件10上的沖擊力或地下壓力造成刺破膜30的可能性降至最小。
換言之，負荷在較大的面積上分配，因此點壓力最小。通過使靠近翼頂部件14的厚度逐漸增大，可以用類似的機理改善翼體部分的強度。
這里所用的術語“T形的”還應被理解為包括“I形的”斷面(例如在翼頂部件22同翼體部分20的高度相比相對較小的那種情況)。另一種可能性是，將多個大致為工字梁形斷面的突起部件固定到芯板12的主面上，由此可制造出本發(fā)明的一個典型的芯件10。但出于強度和整體性的需要，最好將芯件10制成一個單體式的整體部件，例如通過連續(xù)的擠壓過程制造。
下面提供的比較的示例僅是為了說明的目的，無意于限制本發(fā)明的范圍。
例1通過一個模具擠壓出剛性的(未經(jīng)增塑的)聚氯乙烯(PVC)，產(chǎn)生大致如圖1所示形狀的排水芯件，但未經(jīng)一般的磨圓處理，其中的翼體部分20和芯板12以及翼頂部件14相接在一起。芯板12大約0.042英寸(1.07mm)厚。在“Y”方向(見圖1)，翼體部分20的厚度約為0.037英寸(0.94mm)，間隔距離約為0.394英寸(10mm)。翼體部分20的寬度約為0.189英寸(4.8mm)。在“X”方向(機器方向)，翼體部分20的長度約為0.393英寸(10mm)，間隔距離約為0.393英寸(10mm)。自芯板底部至翼頂部件頂部的芯件高度約為0.246英寸(6.25mm)。
將PVC芯件放在一塊BitutheneR3000型的防水膜上，該防水膜由W.R.Grace & Co.-Conn.制造，將防水膜粘結到混凝土塊上。該膜包括一個聚乙烯載體薄片和一個改性貼膠的瀝青粘結層，總厚度為60密耳。排水芯件的平直背部緊靠防水膜的載體薄片安置。將一塊鋼板設置在向外的T形翼件上，并在該鋼板上加上一個25psi(25磅/英寸2)的靜負荷來模擬地下土壤和靜態(tài)水壓力。
周期性地瞬時撤去靜態(tài)負荷并檢查被粘結的防水膜表面。用靜重測微計按照ASTMD 3767的規(guī)定測量防水膜水壓力引起的彎沉。在25psi靜態(tài)負荷作用下經(jīng)過43天后，防水膜的彎沉被穩(wěn)定在5密耳水平，防水膜沒有表現(xiàn)出任何損壞的跡像。
例2類似地，將常規(guī)的現(xiàn)有技術的排水芯放在一個混凝土塊上，該混凝土塊用上述的Bituthene
3000型防水膜防水。該排水芯包括一個熱成型的聚苯乙烯薄片，該薄片具有從薄片的一側伸出的中空截頭圓錐形的“凹坑”。該變細的凹坑的高度約為0.393英寸(10mm)，在中空基部的直徑約為0.393英寸(10mm)。凹坑彼此間隔開約0.312英寸(8mm)。將一塊鋼板放在朝外的凹坑上，在鋼板上加上25psi的靜態(tài)負荷。20天后，軟的防水膜已經(jīng)彎沉入中空凹坑的背部并且載體薄片破裂，使防水層有潛在失效的可能。
因為對本領域技術人員來說對上述示范性實施例的修改是顯而易見的，因此本發(fā)明的范圍只由所附的權利要求書予以限定。
權利要求
1.一種地下排水設備，其特征是包括一個柔性柔合芯板，該芯板有一個主側面，多個按相互隔開的行和列布置的大致呈T形的翼件附著在該主側面上。
2.如權利要求1所述的排水設備，其特征是還包括一個附著在所說T形翼件上的透水織物。
3.如權利要求2所述的排水設備，其特征是所說的翼件包括設置在與所說第一平面平行的第二平面上的平面伸展的翼頂部件;和基本上垂直于所說芯板的翼體部分，翼體部分把所說翼頂部件與所說芯板相連。
4.如權利要求3所述的排水設備，其特征是所說翼體部分在所說翼體部分與所說芯板連接點處的厚度增大。
5.如權利要求4所述的排水設備，其特征是所說芯板由熱塑性材料組成。
6.如權利要求5所述的排水設備，其特征是所說的芯板和大致呈T形的翼件是作為一個整體擠壓出來的。
7.如權利要求6所述的排水設備，其特征是還包括一種粘結劑，它設置在所說芯板與所說主側面相對的面上，在所說主側面上設置有所說平面伸展的部件和翼部分。
8.如權利要求7所述的排水設備，其特征是還包括設置在所說粘結劑上的脫開片。
9.如權利要求7所述的排水設備，其特征是還包括粘結膠帶，該膠帶設置在所說芯板的主側面上，與芯板的設置有所說T形翼件的主側面相對。
10.如權利要求5所述的排水設備，其特征是還包括一個防水膜，該防水膜設在該芯板的主側面上，與所說芯板的設置所說T形翼件的主側面相對，所說防水膜包括壓敏的瀝青的或合成的粘結層。
11.一種制造翼狀地下排水設備的方法，其特征是該方法包括如下步驟擠壓一個連續(xù)的聚合芯件，該芯件包括一個芯板，具有大致呈T形斷面的各翼就從所說擠壓成的芯板的至少一個主面上突出出來;以及然后在沿擠出連續(xù)板的機器方向間隔地除去所說T形的一部分，由此在所說板上按行和列設置成多個單個T形突起。
12.如權利要求11所述的方法，其特征是還包括切割步驟以除去所說T形的一些部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進的可壓制的地下排水設備，它有T形翼狀突起，可將過濾土壤的織物粘結到這些突起上。翼形結構具有抗沖擊性能和高的壓縮強度，同時具有高的水流滲透能力。制造排水設備的方法包括如下步驟擠壓至少在一個主側面上有T形突起部件的整體式的翼狀聚合芯板；然后沿機器方向按周期性的間隔橫向除去一部分翼，從而在芯板上按行和列間隔設置一個個T形突起部件。該排水芯件尤其適合同防水膜一道使用。
文檔編號E02D31/02GK1095442SQ9311956
公開日1994年11月23日 申請日期1993年10月25日 優(yōu)先權日1992年10月26日
發(fā)明者E·R·戴維斯, K·R·巴特列特 申請人:格雷斯公司