NO321639B1 - Belegning pa et delvis overhengende substrat og fremgangsmate for dannelse av en slik belegning. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører belegning av delvis overhengende substrater.

Med "delvis overhengende substrater" menes simpelthen et substratparti som henger utover. Et eksempel er en tunnel boret i fjell, hvilket tunnel har et overhengende tak og ikke-overhengende vegger, men substratet kan like gjerne være en konstruksjon, for eksempel en hvelving av betong, murstein, stein eller annet materiale.

De eksponerte fjellflatene til tunneler krever ofte belegning, idet denne belegningen i alminnelighet er betong som kan påsprøytes (såkalt "sprøytebetong"), støpes i forskaling eller anbringes i prefabrikkerte seksjoner som deretter innstøpes. Ett av problemene som ofte forekommer er vann som kommer gjennom og renner nedover substratet ved oppføringen. Standardmåten ved håndtering av dette problem er påføring av et dreneringsmiddel på substratet. Dette er simpelthen noe som danner flere dreneringskanaler på substratet, slik at vannet ledes bort fra substratet til dannede dreneringsutløp. Hend-elsesforløpet for dette er vanligvis som følger; påføring av et dreneringsmiddel, etterfulgt av en vanntett membran, etterfulgt av et avsluttende betonglag.

De kjente dreneringsmidler innen teknikken kan innta ulike fysiske former. En populær type omfatter en åpen trådduk tilvirket av plastmateriale, idet denne vanligvis suppleres med et i det minste delvis vanntett tildekningssjikt som bistår ved bortledning av vannet til de dannede dreneringsutløpene, og hindrer det, i tilfellet av stor vannstrømning, fra direkte gjennomrenning. En annen vanlig type er et sjikt av plastmateriale (typisk av PVC eller PE) som danner dreneringskanaler. I ett slikt materiale omfatter sjiktet spor gjennom hvilke vannet kan renne. I en annen variant er det på sjiktet dannet en serie av fordypninger som forekommer i form av fremspring på den andre siden av sjiktet. Disse fremspringene holder sjiktet fra substratet og muliggjør vanndrenering. Slike dreneringsmidler festes til substratet med ethvert passende middel (adhesiv, spiker, fjellankre).

Til dette dreneringsmiddel tilknyttes vanligvis en vanntett membran. Denne er generelt en serie overlappende sjikt av termoplastmateriale, hvilke sjikt påføres dreneringsmiddelet og festes på plass ved smelting av sjiktene rundt bolter, som for dette formålet på forhånd påføres gjennom dreneringsmiddelet til fjellet, idet sjiktene deretter sammenføyes ved sveising for dannelse av et enkelt, vanntett sjikt. Et avsluttende betonglag påføres disse med enhver av metodene beskrevet over.

I praksis lider denne metoden av en rekke ulemper. Det er vanskelig å sammensveise termoplastsjiktene fullstendig vellykket, slik at det kan være mangelfulle skjøter der vannet kan komme gjennom. Dessuten kan slike sjikt skades under håndtering og påføring, og følgelig medføre lekkasje. I ethvert tilfelle er arbeidet med påføring av slike sjikt i en tunnel tidkrevende og vanskelig, likeledes monteringsarbeidet med selve dreneringsmiddelet. I alle tilfeller hvor andre fiksturer, slik som holdere for jernbane-kjøreledning, er påkrevet, enten de som må føres gjennom dreningsmiddelet til fjellet (dermed dannelse av et punkt for mulig vanninngang), eller det avsluttende betonglaget selv må være sterkt nok til å bære dem, hvilke tilfeller vanligvis innebærer bruk av en betongtykkelse som ellers ikke er påkrevet.

WO 98/24738 beskriver en fremgangsmåte for å danne en vanntett betongstruktur, omfattende påføring av et lag av betong på et substrat, påsprøyting av et vanntett lag på betongen og påføring av et andre lag av betong på det vanntette laget.

FR 2607534 beskriver et belegningssystem som også er utstyrt med et dreneringsmiddel.

Det er nå blitt funnet at slike vannproblemer hovedsakelig eller endog fullstendig kan overvinnes med en spesiell struktur. Derfor fremskaffer denne oppfinnelse en belegning på et delvis overhengende substrat, hvilken belegning i rekkefølge som begynner fra substratet omfatter; (i) et dreneringsmiddel;

(iii) en vanntett membran som er blitt påført ved påsprøyting; og

(iv) et lag av betong,

og belegningen kjennetegnes ved at et i og for seg kjent dreneringsmiddel befinner seg innenfor membranen.

Oppfinnelsen fremskaffer dessuten en fremgangsmåte for dannelse av en vanntett belegning på et delvis overhengende substrat, omfattende påføringen av de følgende elementer i rekkefølge som begynner fra substratet; (i) et dreneringsmiddel;

(iii) en vanntett membran som påføres ved påsprøyting; og

(iv) et lag av betong,

og fremgangsmåten kjennetegnes ved at et i og for seg kjent dreneringsmiddel først påføres på substratet.

I en foretrukket utførelse ifølge oppfinnelsen påføres substratet et utgangslag av betong. Dette er særlig viktig når substratet er ujevnt, for eksempel som et resultat av sprengning, og det påføres fortrinnsvis ved hjelp av påsprøyting. Selv om det dessuten kan gjøres ved støping eller anbringelse av prefabrikkerte seksjoner, har betong-sprøytingen den fordelen at den tilpasses mer nøyaktig til veggen, samtidig som en ønsket jevnere overflate dannes for innfesting av dreneringsmidler. Dette gjør den avsluttende belegningen hovedsakelig til en eneste enhet med veggen, slik at dens styrke øker og muliggjør en belegning med betydelig mindre materiale enn tidligere benyttet.

Dreneringsmidlene kan velges fra ethvert av midlene av denne type kjent innen teknikken. Et typisk eksempel er en plasttrådduk på hvilken påføres, på den siden som er bort fra substratet, et i det minste delvis vanntett lag. En særlig god sort av denne typen er en trådduk til hvilken festes et tynt, ugjennomslippelig plastsjikt, på den andre siden av dette sjiktet forefinnes et fiberlag som bistår ved forbindingen av den vanntette membran beskrevet under. Imidlertid forefinnes det mange andre mulige typer, og enhver av typene kjent innen teknikken er akseptabel.

Et foretrukket dreneringsmiddel består av to lag av "geotekstil", fibermaterialer av typen beskrevet over, mellom hvilke lag forefinnes en vanntett film. Fortrinnsvis er geotekstilet mot fjellet hydrofobt og det i ytterligere avstand fra fjellet hydrofilt. Det hydrofobe laget bistår til frastøting av vann, og det hydrofile laget muliggjør at en vannbasert påsprøytbar membran trenger godt gjennom og forbindes grundig, som ytterligere beskrevet under, hvilke lag således bistår ved dannelse av en sammensatt struktur. Dette middelet tilføres som et eneste materiale, en såkalt "dreneringsull". Enhver art av påsprøytbar membran kan anvendes ved utøvelsen av denne oppfinnelsen.

En særlig nyttig type av påsprøytbare membraner er membranen beskrevet i internasjonal søknad WO 97/25484. I dette tilfellet forefinnes et plastmateriale påført ved sprøyting (et varmeherdende polyuretan er beskrevet), idet overflaten av dette laget utformes for dannelse av forankringsmidler for senere påførte lag. Dette gjøres typisk med mekanisk deformering av overflaten før den herder fullstendig, eller med innstøping av faststoff-materiale i denne, slik som steinpukk.

En annen særlig nyttig type av påsprøytbar membran er beskrevet i internasjonal søknad WO 98/24738. I dette tilfellet dannes membranen av et lag av koaleserte partikler av termoplastpolymer avsatt fra en vandig dispersjon. Polyuretaner, polyestere og vinyler kan anvendes, men de foretrukne materialer er adhesjonspolymerer av etylen-monomerer, mer foretrukket de som har en glassovergangstemperatur under 15°C, enda mer foretrukket under -15°C.

Vektandelene av faststoffer i de vandige dispersjoner, fra hvilke membranene dannes, ligger typisk innen området 30 - 60%. Spesielle eksempler på egnede materialer innbefatter polyuretaner, styren-butadien-kopolymerer, ABS (akrylnitril-butadienstyren)-poly-merer, akrylnitril-butadien-kopolymerer, styren-akryl-kopolymerer, polysulfid-dispersjoner, polyuretan-akryl-dispersjoner, polyisopren- og PVC-latekser og kopolymerer av vinyl-klorid og/eller vinylacetat med akrylmonomerer, slik som (met)akrylsyre og estere av disse. Materialer slik som bitumenemulsjoner kan anvendes i forbindelse med disse materialer, men ettersom slike materialer ikke koaleserer, bør de ikke omfatte mer enn 50 vekt-% faststoffer av binderen. Denne oppramsingen er ikke uttømmende, og fagpersoner innen området ifølge denne oppfinnelse vil lett være i stand til å identifisere andre egnede materialer. Mange slike materialer er kommersielt tilgjengelige, og eksempler på egnede kommersielle materialer innbefatter de som selges av BASF AG under varenavnet "Acronal" og av Synthomer under varenavnet "Synthomer".

I tillegg til den vandige dispersjonen kan sammensetningen innbefatte andre ingre-dienser. Én spesielt nyttig ingrediens er fyllstoff. Dette "forøker" ikke bare sammensetningen, men gjør dessuten overflaten ru, for således å danne "feste" for en senere påført sementholdig sammensetning. Typiske eksempler på egnede fyllstoffer innbefatter kvartssand og kvartsmel av midlere diametre i området fra 0,04-1,5 mm, likeledes dolomitt, steatitt, glimmer, barytt, jernoksid, titandioksid, gummi- og plastgranulater, lettvekt-aggregater og glassaktige ovnsrester, slik som "holokuler". Fibre av stål, glass eller polymermateriale kan dessuten benyttes; foretrukne eksempler på polymerfibre er de som er av termoplastmateriale, særlig polyetylen og polyakrylnitril, fortrinnsvis med lengder fra 0,2-12 mm og overflateareal fra 6 - 8 m<2>/g.

Påsprøytbare membraner bevirker god vanntetthet, men kan ikke anvendes på et substrat på hvilket det renner vann. Kombinasjon av dreneringsmidler og vanntettende membraner overvinner dette problemet og gir et spesielt allsidig og høytytende system. Dette skyldes stort sett at de to komponentene, dreneringsmidlene og den påsprøytbare membranen, faktisk blir en eneste sammensatt helhet. Det kan således dannes et sammensatt vanntettende system for anvendelse på flater, hvilket system består av et dreneringsmiddel som definert over og en påsprøytet vanntett membran. I tillegg kan fiksturer tilføyes før membran-påsprøytingen, og den senere membran-påsprøytingen vil sikre at gjennomføringen av fiksturen gjennom dreneringsmiddelet forblir vanntett. Dette betyr at et påfølgende lag av betong ikke trenger å gjøres lastbærende, og det kan derfor være meget tynnere enn ellers ville være tilfellet.

Til overflaten av membranen påføres et lag av betong. Dette kan gjøres med ethvert passende middel, men ideelt ved påsprøyting. Påsprøyting medfører mange fordeler. For eksempel innrettes laget med membranen og danner sammen med denne, drenerings-midlene, substratet og, hvis påført, et eventuelt utgangsbetonglag, en eneste sammensatt helhet, for således å øke fordelene med det sammensatte vanntettende systemet som er beskrevet over. Dette er meget sterkt og reduserer vesentlig mengdene av nødvendig betong. Med bruk av tidligere kjente metoder vil for eksempel et avsluttende betonglag typisk være 25 cm tykt. Når denne oppfinnelsen anvendes kan laget være så lite som 5 cm tykt, hvilket lag representerer en betydelig innsparing i tid, penger og materiale. I tillegg krever påføringsmetoder, slik som støping, ikke bare kompleks forskaling, men dessuten armeringsnett. Den påsprøytede betongen trenger ikke dette, idet det er mulig, om ønsket, å danne fiberarmering i selve betongblandingen ved inkluderingen av fibre.

Ytterligere en viktig egenskap er at den kontinuerlige forbindingen mellom den påsprøytede membranen og det avsluttende sprøytebetong-laget hindrer hva som ofte skjer i sjikt-baserte systemer, nemlig bevegelsen av vann langs membran-sprøyte-betong-grenseflaten fra punktet for faktisk lekkasje og dens eventuelle fremkomst titalls meter fra dette punkt. I systemet beskrevet ovenfor vil enhver lekkasje finne sted ved punktet for selve lekkasjen, og kan lett repareres.

Oppfinnelsen er primært anvendbar ved tunnelbygging, men den kan dessuten anvendes i frittstående, kunstige strukturer som omfatter delvise overheng av typen beskrevet over, for eksempel hvelvinger av betong, murstein, stein eller annet slikt materiale. Ved sammenligning med de tidligere kjente metoder er den enkel å bruke, den fremskaffer bedre resultater og krever mindre materiale og tid.

Oppfinnelsen skal beskrives med henvisning til den vedføyde tegning, som viser et skjematisk tverrsnittsriss av en foretrukket utførelse. På denne tegning er dimensjonene til visse elementer blitt overdrevet for tydeliggjøring av naturen til konstruksjonen.

På tegningen er en belegning i henhold til oppfinnelsen blitt påført en fjellvegg 1 i en boret tunnel. På denne fjellveggen påføres et utgangslag av sprøytebetong 2. På denne påføres deretter en dreneringsull, generelt betegnet som 3. Dette dreneringsmiddel består av tre elementer, et fiberaktig, hydrofobt sjikt 4, en vanntett film 5 og et fiberaktig, hydrofilt sjikt 6, idet disse tre kombineres i ett eneste sjikt og festes til sprøytebetonglaget 2 ved hjelp av spiker 7 hvis hoder stikker svakt frem fra dreneringsmiddelet. Spikerne omfatter i tillegg ullholdingsmiddel 8, fortrinnsvis av plastmateriale, omfattende skaft, som er tett tilpasset på spikerne 7, og relativt store runde skiver, som trykker ullen mot sprøytebetonglaget 2. Fibersjiktet 6 og spikerhodene bidrar til at den senere påsprøytede membran 9 forbindes mer sikkert til dreneringsmiddelet.

På dreneringsmiddelet påføres med påsprøyting en vanntettende membran 9, idet sammensetningen av denne er:

Dette tilsvarer eksempel 1 ifølge WO 98/24738.

Til sist påføres et lag sprøytebetong 10 som inneholder armeringsfiber.

Fagpersoner lett forstå at det er mulig med mange variasjoner både i materialer og metoder innen omfanget ifølge oppfinnelsen. Skulle for eksempel øket lastbæringsstyrke trenges, kan spikerne 7, vist i figurene som å være tildekket av den påsprøytede membranen 9, rage gjennom den og inn i sprøytebetonglaget 10. Spikerhodene danner et "feste" som supplerer den utmerkede forbindingen av sprøytebetongen til membranen.

I en annen utførelse kan det hydrofobe fibersjiktet erstattes av et plastgitter som har form av to parallelle sett av langstrakte, kryssende elementer, idet ett sett hviler på overflaten av sprøytebetonglaget 2 og holder det andre settet i avstand fra det, slik at det således defineres flere dreneringskanaler. Det vanntette plastsjiktet 5 er fordelaktig av det samme plastmaterialet.

Claims (8)

1. Belegning på et delvis overhengende substrat, omfattende i rekkefølge som begynner fra substratet; en vanntett membran (9) som er blitt påført ved påsprøyting; og et lag av betong (10). karakterisert vedat et i og for seg kjent dreneringsmiddel (3) befinner seg innenfor membranen (9).

2. Belegning ifølge krav 1, karakterisert vedat substratet er påført et utgangslag av betong (2).

3. Belegning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat dreneringsmiddelet (3) er et plasttrådnett (4), idet siden av dette bort fra substratet er påført et i det minste delvis vanntett lag (5).

4. Belegning ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 3, karakterisert vedat den vanntette membranen (9) er et plastmateriale påført ved påsprøyting, og hvis overflate er slik utformet at det er dannet fastgjøringsmidler for påfølgende påførte lag.

5. Belegning ifølge hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert vedat den vanntette membranen (9) er et lag av koaleserte partikler av termoplastpolymer dannet av en påsprøytet vandig dispersjon.

6. Belegning ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert vedat laget av betong (10) er påført ved påsprøyting.

7. Belegning ifølge krav 6, karakterisert vedat den påsprøytede betongen (10) omfatter armeringsfibre.

8. Fremgangsmåte for dannelse av en vanntett belegning på et delvis overhengende substrat, idet de følgende elementer påføres i rekkefølge som begynner fra substratet: en vanntett membran (9), påført ved påsprøyting; og et lag av betong (10) utenpå membranen (9). karakterisert vedat et i og for seg kjent dreneringsmiddel (3) først påføres på substratet.