GR1009586B - Πολυστρωματικα συνθετα τσιμεντο-υφασματα και μεθοδος παραγωγης τους - Google Patents

Abstract

Η εφεύρεση αναφέρεται σε εύκαμπτα πολυστρωματικά γεωσυνθετικά και σε μια μέθοδο για την παραγωγή τους. Τέτοια γεωσυνθετικά είναι πολυστρωματικά γεωυφάσματα με ένα τσιμεντοειδές υλικό. Το πολυστρωματικά σύνθετο περιλαμβάνει ένα μη-υφαντό ινώδες άνω στρώμα (16), το στρώμα-βάση (10) και το ενδιάμεσο στρώμα (12) από τσιμεντοειδές υλικό το οποίο περιέχει τσιμέντο μεταξύ του άνω στρώματος (16) και τουστρώματο-βάσης (10). Ένα πλήθος ινών του άνω στρώματος (16) διεισδύει στο ενδιάμεσο στρώμα (12) και είναι διευθετημένο στο στρώμα-βάση (10). Το πολυστρωματικά σύνθετο είναι εύκαμπτο, διαμορφωμένο γιανα καμπυλώνεται τουλάχιστον σε μία κατεύθυνση και κατά προτίμηση σε δύο κατευθύνσεις, και να γίνεται άκαμπτο με την απορρόφηση νερού. Το τσιμεντοειδές υλικό περιλαμβάνει ίνες κυτταρίνης, των οποίων το βάρος είναι τουλάχιστον 0,3 τοις εκατό και δεν υπερβαίνει το 5 τοις εκατό του βάρους του τσιμέντου του τσιμεντοειδούς υλικού. Επιπλέον, το ενδιάμεσο στρώμα (12) του πολυστρωματικού σύνθετου μπορεί να περιλαμβάνει στερεά πρόσμικτα και/ή μίγματα γλυκόλης-ελαίου.

Description

Πολυστρωματικά σύνθετα τσιμεντο-υφάσματα και μέθοδος παραγωγής τους

Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται σε εύκαμπτα γεωσύνθετα. Τέτοια γεωσύνθετα είναι πολυστρωματικά γεωυφάσματα με ενδιάμεσο στρώμα τσιμέντου.

Τα πολυστρωματικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες κατασκευές και έργα πολιτικού μηχανικού, όπως για παράδειγμα για την κάλυψη τάφρων, για την πλευρική αποστράγγιση των επιφανειακών υδάτων και αυτών της βροχής κατά μήκος οδών και σιδηροδρόμων, για την κάλυψη κυτών ποταμών, για τον έλεγχο της διάβρωσης του εδάφους, ως φραγμοί σε συστήματα κάλυψης χώρων υγειονομικής ταφής.

Παραδείγματα γνωστών πολυστρωματικών υλικών παρουσιάζονται στα US 4,622,260, US 4,495,235 και ΕΡ 2 213 777 Α.

Η παραγωγή των γνωστών γεωσυνθέτων παρουσιάζει προβλήματα. Σχετικά πιο απλές μέθοδοι παραγωγής χρησιμοποιούνται για την παραγωγή άκαμπτων γεωσύνθετων υλικών, τα οποία είναι όμως δύσκολο να μεταφερθούν και να πάρουν το σχήμα της επιφάνειας, όπου εφαρμόζονται.

Ο σκοπός της εφεύρεσης είναι ένα πολυστρωματικά σύνθετο που είναι εύκαμπτο, κατασκευάζεται εύκολα και μπορεί να μεταφερθεί και τοποθετηθεί με ευκολία στη θέση εγκατάστασής του. Ένας άλλος σκοπός της εφεύρεσης είναι ένα πολυστρωματικά σύνθετο που είναι φιλικό προς το περιβάλλον τόσο κατά τη διάρκεια της παραγωγής του όσο και κατά την τοποθέτηση του. Ενας επιπλέον σκοπός της εφεύρεσης είναι μια μέθοδος παραγωγής τέτοιων πολυστρωματικών σύνθετων.

Η εφεύρεση ορίζεται στις ανεξάρτητες αξιώσεις.

Με μία μέθοδο σύμφωνα με την εφεύρεση παράγεται ένα πολυστρωματικό σύνθετο το οποίο περιλαμβάνει ένα μη-υφαντό ινώδες πρώτο στρώμα, ένα δεύτερο στρώμα και ένα ενδιάμεσο στρώμα τσιμεντοειδούς υλικού μεταξύ του πρώτου στρώματος και του δεύτερου στρώματος. Η μέθοδος περιλαμβάνει τη σύνδεση με βελονοδιάτρηση του πρώτου στρώματος, του δεύτερου στρώματος και του εσωτερικού ενδιάμεσου στρώματος, έτσι ώστε ένα πλήθος ινών του πρώτου στρώματος οδηγούνται και συνδέονται στο δεύτερο στρώμα και τη δημιουργία ενός πολυστρωματικού σύνθετου το οποίο είναι εύκαμπτο, μπορεί να κυρτώνεται σε δύο διευθύνσεις και γίνεται άκαμπτο όταν απορροφά νερό.

Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την εφεύρεση περιλαμβάνει ένα μη-υφαντό ινώδες υλικό ως πρώτο στρώμα, ένα δεύτερο στρώμα και ενδιάμεσα αυτών, ένα ενδιάμεσο στρώμα από τσιμεντοειδές υλικό. Ένα πλήθος ινών του πρώτου στρώματος διεισδύουν στο ενδιάμεσο στρώμα και είναι διατεταγμένες στο δεύτερο στρώμα.

Το πολυστρωματικό σύνθετο είναι εύκαμπτο, και διαμορφωμένο έτσι ώστε να καμπυλώνεται σε μία τουλάχιστον διεύθυνση, κατά προτίμηση σε δύο διευθύνσεις, και να γίνεται άκαμπτο όταν απορροφά νερό.

Το τσιμεντοειδές υλικό περιλαμβάνει τσιμέντο και προαιρετικά ίνες κυτταρίνης. Κατά προτίμηση το κατά βάρος (κ.β., w/w) ποσοστό των ινών κυτταρίνης είναι τουλάχιστον 0,3% και δεν υπερβαίνει το 5% του βάρους του τσιμέντου του τσιμεντοειδούς υλικού. Σε ένα παράδειγμα το τσιμεντοειδές υλικό περιλαμβάνει ένα μίγμα ενός τσιμέντου Πόρτλαντ (τσιμέντο Portland) και ινών κυτταρίνης.

Ένα πολυστρωματικό γεωύφασμα σάντουιτς σύμφωνα με την εφεύρεση έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: α) εύκολη και γρήγορη διαδικασία εγκατάστασης, β) δεν απαιτεί εξειδικευμένο προσωπικό για την εγκατάσταση, γ) εύκολη μεταφορά στο εργοτάξιο αφού τα προϊόντα είναι διαχειρίσιμα σε μορφή ρολλών, δ) δεν απαιτούν ακριβά και ογκώδη μηχανήματα για την εγκατάσταση.

Προαιρετικά, στο τσιμεντοειδές υλικό μπορούν να προστεθούν μικροΐνες πολυπροπυλενίου (συντομογραφία PPMF). Το βάρος των PPMF εξαρτάται από τη σύνθεση του τσιμεντοειδούς υλικού και δεν είναι μικρότερο από 0,4% και περισσότερο από 4% του βάρους του τσιμεντοειδούς υλικού. Οι PPMF μπορεί να είναι στρογγυλού σχήματος με γραμμικό βάρος όχι μικρότερο από 5 dtex και όχι μεγαλύτερο από 8 dtex (1 dtex: 1 gr ανά 10000 m μήκους νήματος). Η διάμετρος διατομής τους κυμαίνεται από 25 μm έως 35 μm και το μήκος κυμαίνεται από 3 mm έως 12 mm (1 μm = 10<-6>m και 1 mm = 10<-3>m). Με την προσθήκη PPMF έχει παρατηρηθεί μία βελτίωση της τελικής αντοχής σε κάμψη και του ελέγχου των ρωγμών του τελικού προϊόντος μετά την ενυδάτωση.

Το ενδιάμεσο στρώμα μπορεί επιπλέον να περιλαμβάνει στερεά πρόσμικτα και/ή μίγματα γλυκόλης-έλαιου. Κατά προτίμηση, το βάρος των προσμίξεων, για παράδειγμα τα στερεά πρόσμικτα και τα μείγματα γλυκόλης-ελαίου, δεν υπερβαίνει το 5% του βάρους του τσιμέντου που περιλαμβάνεται στο τσιμεντοειδές υλικό. Η προσθήκη πρόσμικτων, όπως είναι οι μειωτές νερού υψηλού βαθμού (High-Range Water-Reducing Admixtures συντομογραφία: HRWRA), στο σκυρόδεμα ή στο κονίαμα επιτρέπει τη μείωση του λόγου νερού προς τσιμέντο, χωρίς να επηρεάζεται η δυνατότητα κατεργασίας του μείγματος, επιτρέποντας την παραγωγή αυτοσυμπυκνούμενου σκυροδέματος και σκυροδέματος υψηλών επιδόσεων. Αυτή η επίδραση βελτιώνει δραστικά την απόδοση της σκλήρυνσης της φρέσκιας πάστας. Τα HRWRA είναι διαθέσιμα στην αγορά με τη μορφή υδατικών διαλυμάτων τροποποιημένων πολυκαρβοξυλίων και συνήθως προστίθενται στα μείγματα σκυροδέματος λίγο πριν την εφαρμογή. Σε ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την εφεύρεση, τα πρόσμικτα προστίθενται σε στερεή μορφή, κατά προτίμηση στο τσιμεντοειδές υλικό παρά σε άλλα στάδια της παραγωγής, προκειμένου να αποφευχθεί η μόλυνση του τσιμεντοειδούς μείγματος με νερό κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης και της μεταφοράς πριν από την εφαρμογή του.

Προαιρετικά, το πρώτο στρώμα έχει συνθετικές μη-συνεχείς ίνες και το δεύτερο στρώμα έχει νήματα και είναι υφαντό ή μη-υφαντό. Σε ένα παράδειγμα το δεύτερο στρώμα είναι ινώδες και μη-υφαντό και ένα πλήθος ινών του δεύτερου στρώματος διεισδύει στο ενδιάμεσο στρώμα και είναι διατεταγμένο στο πρώτο στρώμα με σύνδεση με βελονοδιάτρηση.

Το πρώτο στρώμα και το δεύτερο στρώμα μπορεί να έχουν λωρίδες κατά μήκος των ζευγών των παράλληλων ή σχεδόν παράλληλων ακμών τους, οι οποίες προεξέχουν από το ενδιάμεσο στρώμα. Οι λωρίδες του πρώτου στρώματος και οι λωρίδες του δεύτερου στρώματος συνδέονται, για παράδειγμα με σύνδεση με βελονοδιάτρηση, έτσι ώστε να ενθυλακώνουν το τσιμεντοειδές υλικό και το ενδιάμεσο στρώμα μεταξύ αυτών. Σε μία υλοποίηση το πλάτος των λωρίδων είναι ίσο ή μεγαλύτερο από 10 cm.

Ένα παράδειγμα της μεθόδου σύμφωνα με την εφεύρεση περιλαμβάνει ί) απόθεση του τσιμεντοειδούς υλικού στο δεύτερο στρώμα για τη διαμόρφωση του ενδιάμεσου στρώματος, ϋ) τοποθέτηση του πρώτου στρώματος στο τσιμεντοειδές υλικό, iii) σύνδεση με βελονοδιάτρηση του πρώτου στρώματος και του δεύτερου στρώματος με επιμήκη στοιχεία που οδηγούν ένα πλήθος ινών του πρώτου στρώματος μέσω του τσιμεντοειδούς υλικού και του ενδιάμεσου στρώματος για την προσάρτηση του εν λόγω πλήθους ινών στο δεύτερο στρώμα, ίν) παραγωγή πολυστρωματικού σύνθετου, έτοιμου για μεταφορά. Προαιρετικά μετά τη σύνδεση με βελόνες, η μέθοδος περιλαμβάνει θέρμανση του δεύτερου στρώματος και / ή την κοπή του πολυστρωματικού σύνθετου. Με την εφαρμογή θερμότητας στην κάτω επιφάνεια του δεύτερου στρώματος, τα ακραία τμήματα των προεξεχόντων ινών λιώνουν και σχηματίζουν σχετικά παχιά άκρα που κλειδώνουν τις ίνες σε αυτό στρώμα. Η εφαρμοζόμενη θερμότητα μειώνει περαιτέρω το πορώδες του δεύτερου στρώματος.

Προτιμώμενες υλοποιήσεις της εφεύρεσης περιγράφονται με αναφορά στα Σχήματα από 1 έως 7, όπου

• το Σχήμα 1 απεικονίζει την παραγωγική διαδικασία του πολυστρωματικού σύνθετου.

· το Σχήμα 2 απεικονίζει μια διατομή των στρωμάτων του πολυστρωματικού σύνθετου.

• το Σχήμα 3 δείχνει μια διατομή του σύνθετου πολυστρωματικού σύνθετου.

• το Σχήμα 4 απεικονίζει μία διατομή των στρωμάτων του πολυστρωματικού σύνθετου κατά τη διαδικασία βελονοδιάτρησης, η οποία συνδέει τα τρία στρώματα μαζί.

• το Σχήμα 5 καταγράφει τη διαδικασία βελονοδιάτρησης, η οποία συνδέει τα τρία στρώματα μαζί.

• το Σχήμα 6 απεικονίζει την τήξη των προεξεχόντων ινών στο στρώμαβάση.

· το Σχήμα 7 δείχνει ένα παράδειγμα μιας ακμής ενός πολυστρωματικού σύνθετου.

Το Σχήμα 1 απεικονίζει ένα παράδειγμα της διαδικασίας κατασκευής ενός πολυστρωματικού σύνθετου γεωυφάσματος σύμφωνα με την εφεύρεση. Ένα στρώμα-βάση 10 από ύφασμα τραβιέται από ένα σταθμό εκτύλιξης 1. Ένας κύλινδρος τροφοδοσίας 2 απλώνει περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφα τσιμεντοειδές υλικό επί του στρώματος-βάση 10 για να σχηματίσει ένα ενδιάμεσο στρώμα 12. Το τσιμεντοειδές υλικό περιέχει τσιμέντο και μπορεί να περιέχει διάφοροι τύποι ινών κυτταρίνης για καταστολή σκόνης. Κατά προτίμηση το βάρος των ινών κυπαρίνης κυμαίνεται από 0,3% έως 5,0% του βάρους του τσιμέντου, δηλαδή 0,3% έως 5,0% κ.β.

Το τσιμεντοειδές υλικό μπορεί επίσης να περιέχει διάφορες στερεές προσμίξεις, όπως είναι οι μειωτές νερού υψηλού βαθμού συντομογραφία: HRWRA, σε στερεά μορφή. Τα HRWRA είναι πολυμερή, για παράδειγμα τροποποιημένα πολυκαρβοξύλια, τα οποία δρουν ως διασκορπιστές για να αποφευχθεί ο διαχωρισμός των σωματιδίων, για παράδειγμα το χαλίκι και οι χονδρόκοκκες και λεπτόκοκκες άμμοι, καθώς και για να βελτιωθεί η ροή και τα ρεολογικά χαρακτηριστικά των αιωρημάτων σε συγκεκριμένες εφαρμογές. Κατά προτίμηση τα πρόσμικτα σε στερεή μορφή προστίθενται στο τσιμεντοειδές υλικό και όχι πριν από την ενυδάτωση του εύκαμπτου πολυστρωματικού σύνθετου στο σημείο εφαρμογής.

Η παρουσία στερεών προσμείξεων στο τσιμεντοειδές υλικό καθώς και ο ψεκασμός του τσιμεντοειδούς υλικού με μίγμα γλυκόλης-ελαίου είναι προαιρετικός και ανεξάρτητος από την παρουσία ινών κυτταρίνης. Το βάρος των στερεών πρόσμικτων στο τσιμεντοειδές υλικό είναι μέχρι 5% του βάρους του τσιμέντου. Έτσι, αν το τσιμεντοειδές υλικό περιέχει 100 μονάδες μάζας τσιμέντου, αυτό μπορεί επίσης να περιέχει 5 μονάδες μάζας ινών κυπαρίνης και / ή 5 μονάδες μάζας στερεών προσμίξεων.

Προαιρετικά, μπορούν να προστεθούν μικρο-ίνες πολυπροπυλενίου (συντομογραφία PPMF) στο τσιμεντοειδές υλικό. Το βάρος των PPMF εξαρτάται από το σύνθεση του τσιμεντοειδούς υλικού και δεν είναι μικρότερο από 0,4% και περισσότερο από 4% του βάρους του τσιμεντοειδούς υλικού. Οι PPMF μπορεί να είναι στρογγυλού σχήματος με γραμμικό βάρος όχι μικρότερο από 5 dtex και όχι μεγαλύτερο από 8 dtex. Η διάμετρος εγκάρσιας διατομής κυμαίνεται από 25 μm έως 35 μm και το μήκος κυμαίνεται από 3 mm έως 12 mm. Με την προσθήκη PPMF έχει παρατηρηθεί μια βελτίωση της τελικής καμπτικής αντοχής κάμψης και του ελέγχου των ρωγμών του τελικού προϊόντος μετά την ενυδάτωση.

Το τσιμεντοειδές υλικό μπορεί επίσης να περιέχει πρόσθετα όπως διοξείδιο του πυριτίου, ιπτάμενη τέφρα, σκωρία, άμμο, κ.λπ. Η δοσολογία των προσθέτων επιδρά στις ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Ο βασικός ρόλος των προσθέτων είναι να ελέγχει τη διαδικασία ενυδάτωσης και να μειώνει το συνολικό κόστος. Τα πρόσθετα μπορεί να είναι συν-παράγωγα άλλων διαδικασιών. Η δοσολογία προσαρμόζεται λαμβάνοντας υπόψη τις τελικές εφαρμογές και απαιτήσεις.

Στη συνέχεια, καθώς το στρώμα- βάση 10 με το τσιμεντοειδές υλικό κινείται κατά μήκος της γραμμής παραγωγής, κατευθύνεται προς τη διάταξη ψεκασμού 3 με ένα μείγμα ελαίου-γλυκόλης, το οποίο προστίθεται για περαιτέρω καταστολή της σκόνης.

Στον δεύτερο σταθμό αποτύλιξης 4 ένα άνω στρώμα 16 υφάσματος αποτυλίγεται και τοποθετείται στην κορυφή του τσιμεντοειδούς υλικού.

Στη συνέχεια, η σάντουιτς / πολυστρωματική δομή του στρώματος-βάση 10, του ενδιάμεσου στρώματος 12 του τσιμεντοειδούς υλικού και του άνω στρώματος 16 προωθείται στη συσκευή βελονοδιάτρησης 5, όπου οι ίνες από την στρώση στην κορυφή 16 οδηγούνται από τις βελόνες 42 που φαίνονται στο Σχήμα 4 και το Σχήμα 5 της συσκευής βελονοδιάτρησης 5 μέσω του τσιμεντοειδούς υλικού και του εσωτερικού ενδιάμεσου στρώματος 12 προς το στρώμα-βάση 10. Οι ίνες του καλύπτοντος μη-υφαντού υφάσματος, δηλ. του άνω στρώματος 16, εξαναγκάζονται από την παλινδρομική κίνηση των βελονών 42, να διεισδύσουν εγκάρσια στο εγκλεισμένο τσιμεντοειδές υλικό, που σχηματίζει το ενδιάμεσο στρώμα 12, και στο στρώμα- βάση 10, και ακολούθως να αγκυρώνονται μεταξύ των ινών ή των νημάτων του στρώματος-βάση 10. Τα ακραία τμήματα 66 των ινών του άνω στρώματος 16 τα οποία είναι αγκυρωμένα μεταξύ των ινών ή των νημάτων του στρώματοςβάση 10 παρουσιάζονται στα Σχήματα 2 έως 7.

Το πλάτος του άνω στρώματος 16 και το πλάτος του στρώματος-βάση 10 είναι μεγαλύτερα από το πλάτος του ενδιάμεσου στρώματος 12 τσιμεντοειδούς υλικού, έτσι ώστε και το άνω στρώμα 16 και το στρώμα-βάση 10 έχουν αντικριστές λωρίδες που προεξέχουν από το ενδιάμεσο στρώμα 12. Το Σχήμα 7 δείχνει σχηματικά μια λωρίδα του άνω στρώματος 16 που εκτείνεται πέρα από το ενδιάμεσο στρώμα 12 και είναι προσαρτημένο στο στρώμα βάσης 10. Κατά προτίμηση το πλάτος των προεξέχοντων λωρίδων του πάνω στρώματος 16 και του στρώματος-βάση 10 είναι τουλάχιστον 10 cm. Δηλαδή το πλάτος του πάνω στρώματος 16 και το στρώμα-βάση 10 είναι τουλάχιστον 20 cm μεγαλύτερο από το πλάτος του ενδιάμεσου στρώματος 12. Αυτές οι προεξέχουσες λωρίδες του στρώματος-βάση 10 και του άνω στρώματος 16 είναι συνδεδεμένες, προαιρετικά με βελονοδιάτρηση, για την ενσωμάτωση του τσιμεντοειδούς υλικού στο ενδιάμεσο στρώμα 12 και για να αποφευχθεί η απώλεια υλικού από τις άκρες. Το πλάτος ορίζεται σε κατευθύνσεις εγκάρσιες προς την κατεύθυνση προώθησης του στρώματοςβάση 10 και του άνω στρώματος 16 κατά μήκος της γραμμής παραγωγής.

Ένα πολυστρωματικό γεωσυνθετικό σύνθετο που παράγεται με βελονοδιάτρηση δεν έχει ίνες αυτο-ενίσχυσης, δηλαδή δεν έχει ίνες που να στηρίζουν το στρώμα-βάση και το άνω στρώμα σε απόσταση. Ένα τέτοιο γεωσύνθετο συμπεριφέρεται ως ένα συνεχές σώμα το οποίο παρουσιάζει μονολιθική συμπεριφορά, η οποία εξασφαλίζεται μηχανικά από τη διαδικασία της βελονοδιάτρησης, μέσω της οποίας οι ίνες του μη υφασμένου άνω στρώματος 16 κάλυψης αναγκάζονται να διεισδύσουν εγκάρσια τόσο στο εγκλεισμένο ενδιάμεσο στρώμα 12 όσο και στο στρώμα-βάση 10 από την παλινδρομική κίνηση των βελονών 42. Ένα πολυστρωματικό σύνθετο, που παράγεται με μια μέθοδο σύμφωνα με την εφεύρεση παρουσιάζει βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες όσον αφορά την αντοχή σε διάτμηση και την αντοχή σε αποφλοίωση.

Η σύνδεση των διαφόρων στρωμάτων του πολυστρωματικού γεωυφάσματος βελτιώνεται με τη θερμότητα που παρέχεται στο σταθμό θέρμανσης 6. Η θέρμανση μπορεί να πραγματοποιηθεί με θερμό αέρα ή φλόγα ή οποιοδήποτε άλλα μέσα θέρμανσης. Η εφαρμοζόμενη θερμότητα μειώνει περαιτέρω το πορώδες του στρώματος-βάση 10.

Με την εφαρμογή θερμότητας στην κάτω επιφάνεια του στρώματος-βάση 10 όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, τα ακραία τμήματα 66 των προεξεχόντων ινών τήκονται και σχηματίζουν σχετικά παχύμορφα άκρα τα οποία ασφαλίζουν τις ίνες στο ύφασμα του στρώματος-βάση 10. Έτσι, η διαδικασία ενισχύει την αγκύρωση των προεξεχόντων ινών του άνω στρώματος 16 στο στρώμαβάση 10.

Η βελονοδιάτρηση μπορεί να πραγματοποιηθεί και προς την αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή από το στρώμα-βάση 10 προς το άνω στρώμα 16, με τις ίνες του στρώματος-βάση 10 να αγκυρώνονται στο άνω στρώμα 16. Σε μια τέτοια περίπτωση το στρώμα-βάση 10 είναι ένα μη υφασμένο ύφασμα.

Τελικά, το πολυστρωματικό σύνθετο οδηγείται στο σταθμό 7 για να τυλιχτεί όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Προαιρετικά, το πολυστρωματικό σύνθετο μπορεί να κοπεί σε μεγέθη κατάλληλου μήκους. Οι κύλινδροι ζυγίζονται και εφαρμόζεται μία αδιάβροχη συσκευασία για να εμποδίσει την ενυδάτωση του του ενδιάμεσου στρώματος 12 πριν από την τελική του εφαρμογή.

Το Σχήμα 2 δείχνει σχηματικά μια τυπική διατομή του τελικού πολυστρώματικού ή σάντουιτς σύνθετου και το Σχήμα 3 είναι εικόνα μιας τυπικής διατομής. Αυτό περιλαμβάνει ένα κεντρικό ή ενδιάμεσο στρώμα 12 που αποτελείται από ένα τσιμεντοειδές υλικό συμπιεσμένο μεταξύ ενός υφασμένου ή μη-υφαντού στρώματος-βάση 10 και ενός μη-υφαντού ινώδους άνω στρώματος 16. Σε μία υλοποίηση, το υφασμένο ή μη-υφαντό στρώμαβάση 10 και το μη-υφαντό άνω στρώμα 16 είναι πολυολεφινικά γεωυφάσματα. Γενικά, και άλλα υφασμένα ή μη-υφαντά υφάσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το στρώμα-βάση 16. Το άνω στρώμα 16 και το στρώμα-βάση 10 μπορεί να είναι απο διαφορετικά υλικά.

Το τσιμεντοειδές υλικό που σχηματίζει το ενδιάμεσο στρώμα 12 ενός παραδείγματος της εφεύρεσης είναι ένα τσιμεντοειδές μίγμα συνηθισμένου τσιμέντου, για παράδειγμα τσιμέντο Portland ινών κυπαρίνης και ενός παράγοντα μείωσης του νερού σε ξηρή μορφή. Προαιρετικά, το μείγμα μπορεί επίσης να περιέχει στερεά πρόσμικτα και/ή πρόσθετα όπως διοξείδιο του πυριτίου, ιπτάμενη τέφρα ή/και άλλο αδρανές υλικό σε διάφορα περιεκτικότητες και μείγματα όπως το μείγμα ελαίου-γλυκόλης.

Τα πρόσμικτα ορίζονται κατά ASTM με την οδηγία C494 / C494M (Πρότυπες προδιαγραφές για χημικά πρόσμικτα για σκυρόδεμα).

Τα πρόσθετα σκυροδέματος είναι γενικά λεπτόκοκκα υλικά τα οποία γενικά προστίθενται στο σκυρόδεμα σε σημαντικές αναλογίες (περίπου 5-20%). Χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση ή την απόκτηση συγκεκριμένων ιδιοτήτων φρέσκου ή / και σκληρυσμένου σκυροδέματος. Το πρότυπο ΕΝ 206-1 ταξινομεί τα πρόσθετα σε δύο τύπους: τύπου I, δηλαδή ουσιαστικά ανενεργό υλικά όπως πληρωτικά ασβέστη, σκόνη χαλαζία και χρωστικές χρωμάτων και τύπου II, δηλαδή ποζολανικά ή λανθάνοντα υδραυλικά υλικά όπως φυσικές ποζολάνες (trass), ιπτάμενη τέφρα και σκόνη πυριτίας.

Οι ίνες κυπαρίνης χρησιμοποιούνται για να μειώσουν σημαντικά τη σκόνη του τσιμεντοειδούς υλικού. Για παράδειγμα, δοκιμές σε τσιμεντοειδες υλικό εφαρμόζοντας τη μέθοδο Μονής Ρίψης (Single Drop Method) χρησιμοποιώντας τη συσκευή Dustview ΙΙΤΜ του PALAS®, έδειξε ότι η προσθήκη ινών κυπαρίνης μείωσε την τιμή της σκόνης από 80% σε 5%. Κατά προτίμηση, το βάρος των ινών κυπαρίνης δεν υπερβαίνει το μέσο όρο 5% το βάρος του τσιμεντοειδούς μίγματος. Κατάλληλες ίνες κυπαρίνης, που χρησιμοποιούνται ως μέσα μείωσης της σκόνης έχουν περιεκτικότητα σε τέφρα μικρότερη από 8%, w / w και μέσο μήκος ινών που κυμαίνεται από 50 μm έως 250 μm (1 μm = 10-<6>του μέτρου). Η πυκνότητα του συμπαγούς υλικού κυμαίνεται από 120 gr / ltr έως 220 gr / ltr (gr / ltr: γραμμάρια ανά λίτρο) και η τιμή του pH κυμαίνεται από 5 έως 9. Ψεκασμός των μειγμάτων ελαίου-γλυκόλης στο τσιμεντοειδές μίγμα μειώνει περαιτέρω την τιμή της σκόνης.

Σε μία υλοποίηση της εφεύρεσης, ένα υφαντό γεωυφάσμα πολυολεφίνης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στρώμα-βάση 16 μπορεί να περιλαμβάνει κλωστές σε μορφή ταινιών πολυολεφίνης με τις ακόλουθες διαστάσεις εγκάρσιας δίστομης: πάχος από 25 μιτι έως 100 μm και πλάτος από 1 mm έως 3 mm. Το υφαντό ύφασμα έχει ένα βάρος ανά εμβαδό που κυμαίνεται από 60 gr/m<2>έως 200 gr/m<2>και πάχος που κυμαίνεται από 0,5 mm μέχρι 1 ,2 mm.

Ένα μη-υφαντό ύφασμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στρώμα-βάση ή ως άνω στρώμα μπορεί να περιλαμβάνει ασυνεχείς πολυολεφινικές ίνες από 4 dtex έως 8 dtex (1 dtex: 1 gr ανά 10000 m μήκους νήματος) με διάμετρο εγκάρσιας διατομής που κυμαίνεται από 25 μm μέχρι 35 pm και μήκος που κυμαίνεται από 75 mm έως 105 mm (1 pm = 10-<6>m και 1 mm = 10<-3>m) και που παράγονται με ή χωρίς θερμική επεξεργασία. Το βάρος ανά εμβαδό μπορεί να κυμαίνεται από 90 έως 300 gr/m<2>και το πάχος από 1 mm έως 4 mm (το πάχος μετριέται υπό πίεση 2 kPa). Οι ίνες του μη-υφαντού άνω στρώματος είναι αυτά που διεισδύουν διαμέσου του ενδιάμεσου στρώματος στο στρώμα-βάση. Οι φυσικές τους ιδιότητες είναι οι ιδιότητες των μη συνεχών ινών που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή του μη-υφαντού ανώτερου στρώματος.

Επιπλέον, από τις ίνες του άνω στρώματος 16 που κινούνται δια μέσου του τσιμεντοειδούς υλικού στο στρώμα-βάσης 10, τα νήματα μπορούν να διατηρούν το σύνδεση με το άνω στρώμα 16 κάλυψης και του κάτω στρώματος-βάση 10. Γενικά, καθώς δεν υπάρχουν αυτο-ενισχυτικές ίνες στο γεωσύνθετο, η μονολιθική του συμπεριφορά εξασφαλίζεται μηχανικά από τη διαδικασία της βελονοδιάτρησης μέσω της οποίας οι ίνες του μη-υφαντού υλικού του άνω στρώματος 16 κάλυψης εξαναγκάζονται να διεισδύσουν εγκάρσια τόσο στο κεντρικό ενδιάμεσο στρώμα 12 όσο και στο στρώμα-βάση 10 με την παλινδρομική κίνηση των βελονών 42. Ένα τέτοιο γεωσύνθετο παρουσιάζει βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες.

Το ακόλουθο παράδειγμα περιγράφει ένα παράδειγμα ενός σύνθετου πολυστρωματικού τσιμεντοϋφάσματος ή σύνθετο ύφασμα τσιμέντου, το οποίο παράγεται με βελονοδιάτρηση σύμφωνα με την εφεύρεση.

Τα υφάσματα του στρώματος-βάση και του άνω στρώματος που χρησιμοποιούνται παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.

Πίνακας 1

Ορισμός του 090 (σύμφωνα με το πρότυπο ISO-EN 12956): Το μέγεθος ανοίγματος που επιτρέπει τη διέλευση σωματιδίων μεγέθους d90 να διέλθουν δια μέσω του γεωυφάσματος ή προϊόντος που σχετίζεται με γεωυφάσματα, όπου το d90 είναι μέγεθος σωματιδίων για το οποίο το 90% του βάρους είναι μικρότερο από το συνολικό βάρος των μετρούμενων σωματιδίων.

Χρησιμοποιώντας τα υφάσματα που αναφέρονται στον Πίνακα 1 διάφορα δείγματα διαφορετικού πάχους και σύστασης του κεντρικού ενδιάμεσου στρώματος 12 έχουν δοκιμαστεί για να αποδείξουν την επίδραση των προσμίξεων και των προσθέτων σε σχέση με την αντοχή σε θλίψη. Η αντοχή σε θλίψη μετριέται σύμφωνα με το ASTM C1 09-02. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.

Πίνακας 2:

όπου:

CEM ΙΙ-42.5 : είναι ο τύπος του τσιμέντου Portland που χρησιμοποιήθηκε σύμφωνα με το ΕΝ 197-1 με μια αντοχή σε συμπίεση τάξης 42,5. HRWRA : είναι μιας ευρείας-κλίμακας πρόσμικτο για τη μείωση του νερού, τροποποιημένο πολυκαρβοξυλικά, σε στερεή μορφή.

SF : πυριτική παιπάλη (Silica Fume)

CF : είναι ίνες κυτταρίνης που χρησιμοποιούνται ως παράγοντες καταστολής της σκόνης με χαρακτηριστικά τα οποία φαίνονται στον Πίνακα 3.

Πίνακας 3:

Κατά τη χρήση, όταν το γεωσύνθετο είναι ενυδατωμένο, δηλ. έχει απορροφήσει νερό, το γεωσύνθετο γίνεται άκαμπτο. Η ενυδάτωση επιτυγχάνεται, με τη χρήση τυπικού νερού βρύσης, για παράδειγμα νερό απευθείας από το δημόσιο δίκτυο ή οποιοδήποτε υδατικό διάλυμα.

Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την εφεύρεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεταξύ άλλων σε οποιαδήποτε από τις ακόλουθες εφαρμογές: α) κάλυψη των τάφρων που χρησιμοποιούνται για την πλευρική αποστράγγιση των επιφανειακών υδάτων και των βροχοπτώσεων κατά μήκος των οδών και των σιδηροδρόμων, β) κάλυμμά στις όχθες του ποταμών και τις πλαγιές για τον έλεγχο της διάβρωσης, γ) επίστρωση φραγμού σε συστήματα υγειονομικής ταφής, δ) τοπικές επισκευές σε κατασκευές από σκυρόδεμα, όπως επιστρώσεις σκυροδέματος και στέγες, ε) τοπικές επισκευές σε θαμμένους σωλήνες αποχέτευσης από σκυρόδεμα, ζ) τοπική επισκευή στη μάζα εκτοξευόμενου σκυροδέματος.

Claims (15)

Αξιώσεις

1. Μέθοδος παραγωγής ενός πολυστρωματικού σύνθετου, το οποίο περιλαμβάνει ένα πρώτο στρώμα (16) από μη-υφαντό ινώδες υλικό, ένα δεύτερο στρώμα (10) και ένα ενδιάμεσο στρώμα (12) τσιμεντοειδούς υλικού (20), το οποίο περιλαμβάνει τσιμέντο, μεταξύ του πρώτου στρώματος (16) και του δεύτερου στρώματος (10), όπου η μέθοδος περιλαμβάνει α) τη σύνδεση με βελονοδιάτρηση του πρώτου στρώματος (16), του δεύτερου στρώματος (10) και του ενδιάμεσου στρώματος (12) έτσι ώστε μία πληθώρα ινών τουλάχιστον του πρώτου στρώματος (16) να οδηγηθούν και να προσαρτηθούν στο δεύτερο στρώμα (10) και β) την παραγωγή ενός πολυστρωματικού σύνθετου, που είναι εύκαμπτο, είναι διαμορφωμένο έτσι ώστε να είναι καμπυλούται και να κάμπτεται σε δύο κατευθύνσεις και να γίνεται άκαμπτο όταν απορροφά νερό.

2. Μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που περιλμβάνει τα ακόλουθα βήματα: α) διασπορά τσιμεντοειδούς υλικού στο δεύτερο στρώμα (10), β) τοποθέτηση του πρώτου στρώματος (16) πάνω στο τσιμεντοειδές υλικό, γ) ένωση με βελονοδιάτρηση του πρώτου στρώματος (16) και του δεύτερου στρώματος (10) με επιμήκη στοιχεία που οδηγούν ένα πλήθος ινών του πρώτου στρώματος (16) διαμέσου του ενδιάμεσου στρώματος (12) και προσαρτούν αυτό το πλήθος ινών στο δεύτερο στρώμα (10).

3. Μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1 ή αξίωση 2, όπου το τσιμεντοειδές υλικό περιλαμβάνει επιπλέον και ίνες κυπαρίνης και το βάρος των ινών κυπαρίνης είναι τουλάχιστον 0,3% και κατά προτίμηση δεν υπερβαίνει το 5% το βάρος του τσιμέντου του τσιμεντοειδούς υλικού.

4. Μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 3, κατά την οποία το τσιμεντοειδές υλικό περιλαμβάνει επιπλέον στερεά πρόσμικτα κατά προτίμηση όχι περισσότερο από το 5% του βάρους του τσιμέντου του τσιμεντοειδούς υλικού.

5. Μέθοδος σύμφωνα με μία από τις αξιώσεις 1 έως 4, όπου η μέθοδος περιλαμβάνει περαιτέρω την προσθήκη στο τσιμεντοειδές υλικό, κατά προτίμηση με ψεκασμό, μιγμάτων γλυκόλης-ελαίου.

6. Μέθοδος σύμφωνα με μία οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 5, κατά την οποία μετά τη βελονοδιάτρηση του πρώτου στρώματος (16) και του δεύτερου στρώματος (10) η μέθοδος περιλαμβάνει επιπλέον τη θέρμανση του δεύτερου στρώματος (10).

7. Μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 6, κατά την οποία το δεύτερο στρώμα (10) είναι ινώδες και μη-υφαντό και η μέθοδος περιλαμβάνει επιπλέον σύνδεση με βελονοδιάτρηση του πρώτου στρώματος (16) και του δεύτερου στρώματος (10) με επιμήκη στοιχεία που οδηγούν ένα πλήθος ινών του δεύτερου στρώματος (10) δια μέσου του τσιμεντοειδούς υλικού και προσαρτούν αυτό το πλήθος ινών στο πρώτο στρώμα (16).

8. Πολυστρωματικο σύνθετο που περιλαμβάνει ένα μη-υφαντό ινώδες πρώτο στρώμα (16), ένα δεύτερο στρώμα (10) και ένα ενδιάμεσο στρώμα (12) από τσιμεντοειδές υλικό, που περιέχει τσιμέντο, μεταξύ του πρώτου στρώματος (16) και του δεύτερου στρώματος (10), όπου ένα πλήθος ινών του πρώτου στρώματος (16) έχουν διεισδύσει στο ενδιάμεσο στρώμα (12) και είναι διατεταγμένες στο δεύτερο στρώμα (10) και όπου το πολυστρωματικό σύνθετο είναι εύκαμπτο, διαμορφωμένο για να καμπυλούται σε μία τουλάχιστον κατεύθυνση και να γίνεται άκαμπτο όταν απορροφά νερού.

9. Ενα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την αξίωση 8, όπου το πρώτο στρώμα (16) έχει τεχνητές μη-συνεχείς ίνες και το δεύτερο στρώμα (10) είναι υφαντό ή μη-υφαντό.

10. Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την αξίωση 8 ή την αξίωση 9, όπου το πολυστρωματικό σύνθετο είναι διαμορφωμένο ώστε να καμπυλώνεται σε δύο κατευθύνσεις.

11. Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 8 έως 10, όπου το τσιμεντοειδές υλικό περιλαμβάνει ένα μείγμα ενός τσιμέντου Πόρτλαντ και ινών κυπαρίνης.

12. Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 8 έως 11, όπου το πρώτο στρώμα (16) και το δεύτερο στρώμα (10) έχουν λωρίδες κατά μήκος σχεδόν παράλληλων ακμών, οι οποίες λωρίδες προεξέχουν από το ενδιάμεσο στρώμα (12) και οι λωρίδες του πρώτου στρώματος (16) συνδέονται με τις λωρίδες του δεύτερου στρώματος (10) εγκλείοντας το τσιμεντοειδές υλικό του ενδιάμεσου στρώματος (12) μεταξύ των εν λόγω ακμών.

13. Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την αξίωση 12, όπου οι λωρίδες του πρώτου στρώματος (16) συνδέονται με τις λωρίδες του δεύτερου στρώματος (10) με βελονοδιάτρηση.

14. Ένα πολυστρωματικό σύνθετο σύμφωνα με την αξίωση 12 ή την αξίωση 13, όπου οι λωρίδες του πρώτου στρώματος (16) και οι λωρίδες του δεύτερου στρώματος (10) έχουν πλάτος το οποίο είναι ίσο ή μεγαλύτερο από 10 cm.

15. Χρήση ενός πολυστρωματικού σύνθετου σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 8 έως 14 για οποιαδήποτε από τις ακόλουθες εφαρμογές: α) κάλυψη τάφρων που χρησιμοποιούνται για την πλευρική αποστράγγιση επιφανειακών υδάτων και αυτών των βροχοπτώσεων κατά μήκος οδών και των σιδηροδρόμων, β) κάλυψη κυτών ποταμών και πρανών για τον έλεγχο της διάβρωσης, γ) φραγμό σε συστήματα κάλυψης χώρων υγειονομικής ταφής, δ) τοπικές επισκευές σε κατασκευές από σκυρόδεμα, όπως στρώματα σκυροδέματος και στέγες, ε) τοπικές επισκευές θαμμένων σωλήνων αποχέτευσης από σκυρόδεμα, ζ) τοπική επισκευή σε μάζα εκτοξευόμενου σκυροδέματος.