NO168660B - Vann-ugjennomtrengelig tetningsmatte samt fremgangsmaate for fremstilling av denne - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en vann-ugjennomslippelig tetningsmatte, særlig egnet for vann- og magasinbygging, og i hovedsak bestående av et bærersjikt, et mellomsjikt av svellbar leire og et dekksjikt, samt en fremgangsmåte for fremstilling av matten.

Fra europeisk patentskrift 0 059 625 er det kjent slike matter med et fleksibelt bærersjikt som er forbundet med et bentonit-mellomsjikt som kan være forsynt med et ovenpåliggende dekksjikt. Samtlige tre sjikt, dvs. bærersjiktet som kan bestå av fiberstoff, bentonit-mellomsjiktet og dekksjiktet i form av en ikke nærmere beskrevet matte, er sammenføyd ved hjelp av et klebemiddel. Et slikt produkt er mangelfullt, ikke bare på grunn av fremstillingen ved anvendelse av et klebemiddel, men særlig fordi såvel bærersjiktet som dekksjiktet bare er forbundet med hverandre gjennom bentonit-mellomsjiktet. Grunnet anvendelsen av klebemidler som avstiver de enkelte sjikt, vil slike tetningsmatter tape i fleksibilitet, hvilket gjør seg særlig merkbart i forbindelse med deformasjoner av underlaget for underjordiske byggverk. Videre har disse tetningsmatter av kjent type den ulempe at mattenes bentonit-mellomsj ikt kan ekspandere fritt i samtlige tre dimensjoner ved å befuktes, og dette kan ofte forårsake sprekkdannelser i bentonit-mellomsjiktet, slik at mattene blir vann-gjennom-slippelige.

Foreliggende oppfinnelse har derfor som formål å frembringe en absolutt vanntett matte ved anvendelse av en fremgangsmåte som er slik modifisert at bruk av klebemidler kan bortfalle.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er dette oppnådd ved at (a) bærer- og/eller dekksjiktet består av et fiberstoff og at sjiktet som eventuelt ikke består- av fiberstoff, er tilvirket av et vev- eller dukmateriale og (b) at samtlige tre sjikt er innbyrdes sammenstukket.

Fortrinnsvis består såvel bærersj ikt som dekksj ikt av et fiberstoff. Det kan imidlertid også være ønskelig med en sammensetning hvor bærersjiktet består av fiberstoff og dekksjiktet av vev- eller dukmateriale, eller hvor dekksjiktet består av fiberstoff og bærersjiktet av vev- eller dukmateriale.

Ved anvendelse av den fortrinnsvis kontinuerlige arbeid-ende fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen blir mellomsjiktet av tørr, svellbar leire først utlagt på bærersjiktet, hvoretter dekksjiktet påføres og alle tre sjikt sammenstikkes i en nålestol.

Fiberstoffene som benyttes i overensstemmelse med oppfinnelsen består fortrinnsvis av kvalitets-plastfibre, særlig polyetylen-, polypropylen-, polyester-, polyakryl- og/eller polyamidfibre. Innenfor området magasinteknikk er polyetylen-fiberstoffer av høy tetthet (HDPE) særlig foretrukket.

Slike fiberstoffer er absolutt forråtnelsesbestandige (motstandsdyktige overfor alle substanser som forekommer i vann og i jord) og gir derved sikkerhet for en levetid av påviselig ekstrem lengde. Stoffenes overordentlige høye bruddstyrke gir en vidtgående bestandighet mot mekaniske påkjenninger. Stoffene er i høy grad UV-stabile og har en høy spesifikk vekt (stor fordel ved undervannsbygg).

Oppbygningsmessig er det ved fiberstoffene som anvendes ifølge oppfinnelsen, særlig tale om mekanisk stabiliserte spinnfiberstoffer. De er av en sammensetning hvor de kruset sammenføyde fibre danner en flåtestruktur med utallige, labyrintaktige ganger. Dette gir en ideell etterligning av markstrukturen. Alt etter markens beskaffenhet kan fiberstoff-strukturen innstilles grovere eller finere, hvorved det oppnås en optimal anpasning til det angjeldende markslag. Den mekaniske stabilisering gir sikkerhet for en høy friksjonsverdi mellom marken og fiberstoffet, samt overdekningen. I stedet for fiberstoffer som er mekanisk stabilisert ved sammen-stikking, kan det også benyttes fiberstoffer som er mekanisk stabilisert ved hjelp av syteknikk eller virvling, eller kjemisk stabilisert.

Eksempel på fiberstoffer for anvendelse i overensstemmelse med oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende tabeller 1 og 2.

Mellomsjiktet av svellbar leire består fortrinnsvis av bentonit. Bentonit er leire med merkbart til høyt innhold av smectit (montmorillonit) som er avgjørende for egenskapene (høy svellbarhet, god vannbindingsevne, stor plastisitet). For å frembringe en meget svellbar aktiv bentonit av en jordalkali-bentonit som er lite svellbar i vann, blir bentonitens jord-alkaliioner erstattet med alkaliioner, fortrinnsvis natrium-ioner. Som "høysvellbar" aktivbentonit foretrekkes derfor, i overensstemmelse med oppfinnelsen, natriumbentonit med dens sterkt økende plastisitet, viskositet, tiksotropi og vann-opptaking.

Bentoniten i mellomsjiktet kan bestå av pulver og/eller granulat. Ved anvendelse av granulat kan granulatpartiklene ha en kornstørrelse over 2,5 mm. De kan selvsagt også være mindre.

Vannpermeabiliteten hos tetningsmatten ifølge oppfinnelsen kan dessuten reduseres, ved at det på bærersjiktet, under fremstillingen, først anbringes en melaktig bentonit som eventuelt innvibreres, og at det kornede bentonitgranulat først deretter påføres. I stedet for å innvibrere den melaktige bentonit i bærersjiktet, kan bærersjiktet først impregneres med en vandig bentonitsuspensjon eller påvalses en vandig bentonit-pasta, hvoretter det kornede bentonitgranulat påføres, eventuelt etter foregående tørking. Om ønskelig kan dekksjiktet, innen det påføres, likeledes behandles på samme måte som bærersjiktet. For mange anvendelsesformål kan endog bærer-eller dekksjiktet som er behandlet på denne måte, innsettes alene som tetningsmatte.

Alt etter anvendelsesformålet har bentonit-mellomsjiktet en tykkelse av 0,5 - 10,0 mm. Tykkelsen kan imidlertid også være mindre eller større, eksempelvis alt ettersom bærer-og/eller dekksjiktet, som tidligere angitt, er forbehandlet eller ikke med finpartiklet bentonit.

Ved sammenstikkingen av de tre sjikt i nålestolen oppnås den ønskede, faste og mekaniske sammenføyning av de tre sjikt i tetningsmatten ifølge oppfinnelsen, samtidig som den hittil vanlige anvendelse av klebemidler bortfaller. Dermed oppnås dessuten ytterligere, vesentlige fordeler. Selv om bærer- og/eller dekksjiktet ikke er forbehandlet, som tidligere beskrevet, vil sammenstikkingen resultere i en intensiv sammenblanding av fibre og bentonit ved fiberstoffenes inner-overflate som er vendt mot bentonit-mellomsjiktet, og de underliggende soner av filterstoffet. Grunnet den faste sammenstikningsforbindelse vil det dessuten, ved svelling av bentoniten, oppstå et svellingsmottrykk som, i forening med den tidligere beskrevne, intensive sammenblanding av fibre og bentonit, gjøre tetningsmattene ifølge oppfinnelsen vann-ugjennomtrengelige. Videre vil sammenstikkingen sikre tetningsmattenes fleksibilitet, og mattene får derved en stor deformerbarhet som kan jevnføres med samme egenskaper hos de mekanisk stabiliserte fiberstoffer.

De vannugjennomslippelige tetningsmatter ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for anvendelse i forbindelse med vann- og magasinbygging.

Uten derved å begrenses er oppfinnelsen nærmere beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til de medfølgende tegninger. Fig. 1 viser et del-tverrsnitt av tetningsmatten 1 ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et skjematisk lengdesnitt som illustrerer den kontinuerlige fremstilling av den vann-ugjennomslippelige tetningsmatten 1 ifølge oppfinnelsen.

Fra en forrådssilo 6 blir bentoniten, i form av et bentonit-mellomsjikt 3, utlagt på et bærersjikt 2 (fiberstoff) som avspoles ,fra en ikke vist forrådsrull. Samtidig blir et dekksjikt 4 (også fiberstoff) som likeledes avspoles fra en ikke vist forrådsrull, påført bentonit-mellomsjiktet 3. Den således frembrakte flåtestruktur, bestående av tre sjikt, fremføres gjennom en nålestol, hvori samtlige tre sjikt sammenstikkes på vanlig måte. Alt etter tykkelsen av bentonit-mellomsj iktet 3 blir den sammenstukkede flåtestruktur som danner den vann-ugjennomslippelige tetningsmatten 1, spolet på rull eller kappet i stykker av ønskelige lengder.

Etter at de således fremstilte tetningsmatter er utlagt over store flater på anvendelsesstedet kan de innbyrdes tilgrensende kanter av tetningsmattene sammensveises eller sammensyes, hvorved det også ved skjøtkantene oppnås sikkerhet for at bentonit-mellomsjiktene 3 vil sammenføyes til et sammen-hengende, vann-ugjennomslippelig mellomsjikt ved svelling i skjøtkantene. En vanntett overlapping kan også opprettes ved at det, mellom de overlappende partier, innlegges en bentonit-rand hvoretter nevnte partier sammenpresses.

Eksempel 1

Til fremstilling av en tetningsmatte for vannbygging benyttes et fiberstoff 1004R som.bærersjikt 2 og som dekksjikt 4 et fiberstoff 201-3 med karakteristika som angitt i etter-følgende tabell:

Fiberstoffet 1004R er i form av en vannbygningsmatte som har vært brukt med fordel i flere år. Produksjonsbredden er vanligvis 4,80 m. Det er et sammensatt stoff bestående av to fiberstoffsjikt, nemlig et filtersjikt av polyester (PES, utgjørende ca. 70 vekt-% av totalvekten) og et grovfibersjikt av polypropylenfibre (ca. 30 vekt-% av totalvekten). Ved gjennomstikking er fibrene rent mekanisk stabilisert. Det sammensatte tolags-fiberstoff som danner bærersjiktet 2, har en lagtykkelse av mer enn 6,0 mm.

Fiberstoffet 201-3 består av et enkelt lag av 100% polyesterfibre. Som det fremgår av ovenstående tabell, utgjør flatevekten ca. 225 g/m<2>og lagtykkelsen ca. 2,8 mm. Vanligvis er produksjonsbredden likeledes 4,80 m.

Bentonit-mellomsjiktet 4 består av aktivert natriumbentonit som påføres i en mengde av ca. 2500 g/m<2>, motsvarende en lagtykkelse av 1-2 mm.

Fremstillingen foregår på følgende måte:

En rulle fiberstoff 1004 R avspoles over en vikleblokk og fremføres som bærersjikt 2 til en nålestol 7. Under av-spolingen utlegges en oppveid mengde tørr bentonit med en kornstørrelse av få millimeter på bærersjiktet 2. Samtidig fremføres fiberstoff 201-3 fra en rull, ved hjelp av en annen vikleblokk, som dekksjikt 4 til bentonit-mellomsjiktet 3. Disse tre sjikt føres deretter gjennom nålestolen 7 for å fastgjøres mekanisk til hverandre.

Nålestolen 7 innbefatter et eller flere nålebrett. Hvert nålebrett er forsynt med tusenvis av nåler. Nålebrettene beveges opp og ned med meget stor hastighet (opptil 1000 slag pr. minutt). De hakkforsynte nålene gjennomtrenger fiberstoff-sjiktene 2 og 4 samt bentonit-mellomsjiktet 3, hvorved hakkene bevirker at de enkelte fibrer sammenfiltres med hverandre og danner et fast forband. Da sammenstikkingsprosessen ikke foregår vibrasjonsfritt, vil en del av den påførte bentonit inntrenge i fibersjiktene, særlig i de porer i det grovfibrede bærersjikt 2, som er vendt mot bentonit-mellomsjiktet 3.

Den ferdige tetningsmatte som har forlatt nålestolen 7, vikles atter på en rull og transporteres til anvendelsesstedet hvor den, etter å være utlagt og fuktet, oppfyller sin funksjon som vann-ugjennomslippelig tetningsmatte.

Eksempel 2

Til fremstilling av en vann-ugjennomslippelig tetningsmatte for magasinbygning anvendes fiberstoffene som er angitt i tabell 1 og som består av polyetylenfibre av høy egenvekt både for bærersj iktet 2 og for dekksj iktet 4. Bærersj iktet 2 og dekksjiktet 4 kan derved være like eller forskjellige.

Claims (10)

1. Vann-ugjennomtrengelig tetningsmatte, omfattende i hovedsak et bærersjikt, et mellomsjikt av svellbar leire og et dekksjikt, karakterisert vedkombinasjonen av at a) bærer-og/eller dekksjiktet består av fiberstoff, mens sjiktet som eventuelt ikke består av fiberstoff er tilvirket av et vev- eller dukmateriale, og at b) samtlige tre sjikt er innbyrdes sammenstukket.

2. Tetningsmatte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat fiberstoffene er i form av mekanisk stabiliserte spinnfiberstoffer.

3. Tetningsmatte i samsvar med krav 1 og 2,karakterisert vedat fiberstoffene består av forråtnelsesbestandige plastfibre, fortrinnsvis polyolefin-fibre, og helst av polyetylen av høy tetthet (HDPE).

4. Tetningsmatte i samsvar med ett av kravene 1-3,karakterisert vedat mellomsjiktet består av bentonit, fortrinnsvis alkalisk aktivert bentonit, og helst av aktivert natriumbentonit.

5. Tetningsmatte i samsvar med ett av kravene 1-4,karakterisert vedat den anvendte bentonit er pulver- eller granulatformet.

6. Tetningsmatte i samsvar med ett av kravene 1-5,karakterisert vedat det benyttes betonit-granulat av kornstørrelse minst 2,5 mm.

7. Tetningsmatte i samsvar med ett av kravene 1-6,karakterisert vedat bærersjiktet, bentonit-mellomsj iktet og dekksjiktet har en tykkelse av henholdsvis 1-10 mm, 0,5-10 mm og 1-10 mm.

8. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av tetningsmatter i samsvar med ett av kravene 1-7,karakterisert vedat den tørre, pulver- til granulatformede, svellbare leire utlegges på bærersjiktet, hvoretter det ovenforliggende dekksjikt påføres og det frembrakte tresjiktstoff føres gjennom en nålestol hvori bærersj iktet og dekksjiktet sammenstikkes.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat det på bærersjiktet utlegges tørr, aktivert natriumbentonit med en middelkorn-størrelse av minst 2,5 mm.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8 og 9,karakterisert vedat bærersjiktet og/eller dekksjiktet, innen sammenføringen med mellomsjiktet, impregneres med en bentonit-suspensjon, eller at det i disse sjikt innføres meget findelt bentonit som eventuelt innvibreres.