具有熱塑性隔層的預(yù)制管片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于給隧道、特別是交通隧道砌襯的由混凝土構(gòu)成的預(yù)制管片，所述預(yù)制管片具有凸－拱形外表面和位于外表面對面的凹－拱形內(nèi)表面并且所述預(yù)制管片在其外表面上設(shè)置有熱塑性隔層。所述熱塑性隔層進一步布置在外側(cè)面的所有朝向外表面的側(cè)面。所述預(yù)制管片優(yōu)選具有框形環(huán)繞外表面的缺口并且所述隔層嵌合入缺口中。
【專利說明】具有熱塑性隔層的預(yù)制管片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于給隧道、特別是交通隧道砌襯的由混凝土構(gòu)成的預(yù)制管片(Tiibbing)0
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]盡管可應(yīng)用于任意的建筑區(qū)域，但以下是與交通隧道有關(guān)地來詳盡闡述本發(fā)明以及其所基于的問題。
[0003]在采用盾構(gòu)掘進(Schildvortrieb)技術(shù)的機械隧道建筑中經(jīng)常存在用于內(nèi)殼的加有鋼筋的混凝土預(yù)制件。這種在專業(yè)術(shù)語中稱為預(yù)制管片的混凝土預(yù)制件是在預(yù)制混凝土車間中預(yù)先制作的，臨時儲存直至到達(dá)所需的混凝土強度并隨后視需要送往隧道管中安裝。在那里，它們在隧道鉆洞機器的護盾保護下被預(yù)制管片移動裝置，所謂的“舉重機(Erektor)”舉起并組裝成為預(yù)制管片圈。在于對前一次裝入的預(yù)制管片進行支撐的情況下通過液壓推進隧道鉆洞機器之后，在護盾的防護下裝入新的預(yù)制管片圈。以此方法，機器通過底部以“預(yù)制管片圈套預(yù)制管片圈(Tiibbingring um Tiibbingring)”的方式工作,其中留在隧道擴建體(Tunnelausbau)(預(yù)制管片圈)與底部之間的圈間間隙連續(xù)地用砂衆(zhòng)填充，以例如預(yù)防沉降。
[0004]不僅是傳統(tǒng)的交通隧道，而且在存在特殊地質(zhì)狀況的情況下還有所謂的家用、企業(yè)或工業(yè)用供輸隧道——它們尤其以集中輸送廢水或新鮮水的大直徑的收集管道的形式
或者作為容納高壓電線的電纜隧道-根據(jù)前述的分段構(gòu)造方式(Segmentbauweise)在預(yù)
制管片擴建方法中制得。但是在所有這些應(yīng)用領(lǐng)域中，為了保持毫無疑問的衛(wèi)生的飲用水品質(zhì)，或者為了避免由于地下水分滲透到電線上而導(dǎo)致的功能干擾，對隧道的預(yù)制管片內(nèi)襯的密封性和耐久性提出了更高的要求。
[0005]由于該原因，迄今為止在隧道擴建過程中大多數(shù)情況下需要單獨分開的第二工序以隔絕密封朝向隧道外的、凹一拱形預(yù)制管片外表面和/或建立附加的第二預(yù)制管片圈。
[0006]發(fā)明概述
[0007]因此本發(fā)明的任務(wù)在于如下改善預(yù)制管片，以提高位于預(yù)制管片圈的外側(cè)上的防水密封性和耐久性,特別是針對腐蝕性地下水的耐久性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，這通過第一項權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明的核心在于一種用于給隧道、特別是交通隧道砌襯的由混凝土構(gòu)成的預(yù)制管片，其中所述預(yù)制管片具有凸一拱形外表面和位于外表面對面的凹一拱形內(nèi)表面并且其中所述預(yù)制管片在其外表面上設(shè)置有熱塑性隔層。進一步地，所述熱塑性隔層布置在外側(cè)面的所有朝向外表面的側(cè)面上。
[0010]所述預(yù)制管片具有環(huán)形分段形式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有在裝入狀態(tài)下指向隧道內(nèi)部的凹一拱形內(nèi)表面，和位于對面的具有在裝入狀態(tài)下指向周圍土層的凸一拱形外表面。這兩個面經(jīng)由四個其他的面?zhèn)认蜻B接，所述四個其他的面是在裝入狀態(tài)下緊貼于相同預(yù)制管片圈的相鄰預(yù)制管片的相應(yīng)縱側(cè)面的兩個縱側(cè)面和在裝入狀態(tài)下緊貼于毗鄰預(yù)制管片圈的相鄰預(yù)制管片的相應(yīng)正側(cè)面的兩個正側(cè)面。
[0011 ] 所述預(yù)制管片優(yōu)選具有框形環(huán)繞所述外表面的缺口并且隔層嵌合入該缺口中。優(yōu)選的，所述隔層至少部分、尤其完全地填充該缺口。
[0012]這一點是有利的，因為在兩個預(yù)制管片之間的碰撞位置處觸碰的熱塑性隔層的接觸面會擴大并由此實現(xiàn)更高的密封效果。
[0013]通過本發(fā)明的預(yù)制管片無需單獨分開的第二工序以隔絕密封朝向隧道外的、凹一拱形預(yù)制管片外表面。也省去了可能的第二預(yù)制管片圈。此外，還可以使用/生產(chǎn)具有較小壁厚的預(yù)制管片，因為它們在防水密封性和對腐蝕性地下水的耐受性方面是遠(yuǎn)超傳統(tǒng)預(yù)制管片的。這兩者導(dǎo)致隧道壁的場地要求變小并由此導(dǎo)致更多內(nèi)部空間和導(dǎo)致所需建筑材料的減少。此外，本發(fā)明的預(yù)制管片還容許使用替代性的、較不防水和較不耐腐蝕類型的混凝土。此外，由本發(fā)明的預(yù)制管片制成的預(yù)制管片圈還具有卓越的防后滲安全性(Hinterlaufsicherheit)和密封性。
[0014]本發(fā)明的其他有利的實施方式由從屬權(quán)利要求得出。
[0015]本發(fā)明的其他方面是其他獨立權(quán)利要求的主題。
[0016]附圖的簡要說明
[0017]以下根據(jù)附圖更詳細(xì)闡述本發(fā)明的實施例。
[0018]圖1是貫穿預(yù)制管片的側(cè)向橫截面圖。
[0019]圖2是貫穿預(yù)制管片的另一側(cè)向橫截面圖。
[0020]圖3是貫穿具有注射孔的預(yù)制管片的另一側(cè)向橫截面的局部圖。
[0021]圖4是貫穿兩個碰撞側(cè)連接的預(yù)制管片的側(cè)向橫截面的局部圖。
[0022]圖5是沒有熱塑性隔層的預(yù)制管片的側(cè)視圖局部。
[0023]附圖中僅示出了對于直接理解本發(fā)明而言關(guān)鍵的要素。
[0024]發(fā)明的【具體實施方式】
[0025]圖1中顯示了貫穿本發(fā)明的預(yù)制管片的側(cè)向橫截面。
[0026]預(yù)制管片I在其凸一拱形外表面2上設(shè)置有熱塑性隔層4。所述熱塑性隔層進一步布置在外側(cè)面(縱側(cè)面7和正側(cè)面8)的所有朝向外表面的側(cè)面，在圖1中顯示了兩個縱側(cè)面7。由此，尤其確保熱塑性隔層4與預(yù)制管片的卓越連接和確保很高的防后滲安全性。此外，通過擴大觸碰的熱塑性隔層的接觸面，相比于例如沒有布置在外側(cè)面的所有朝向外面的側(cè)面上的隔層，在兩個預(yù)制管片之間的碰撞處實現(xiàn)更高的密封作用。
[0027]優(yōu)選地，所述熱塑性隔層4完全與外表面2連接，尤其是粘合，這導(dǎo)致防后滲安全性的改善。
[0028]為了盡可能適于作為熱塑性隔層4，其應(yīng)盡可能是防水密封的并且即使在較長久的水或水分的影響下也不會分解或機械損壞。作為熱塑性隔層，尤其合適的是諸如已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中的在地上地下工程中用于密封目的的那些的材料。
[0029]有利的是，熱塑性隔層由軟化溫度超過110°C、優(yōu)選在140到170°C之間的材料制成。熱塑性隔層應(yīng)有利地具有至少很小程度的彈性，以能夠克服例如由溫度引起的在熱塑性隔層和預(yù)制管片之間的膨脹差異而引起的應(yīng)力，而熱塑性隔層不損壞或撕裂并且隔層的密封功能不受損。
[0030]優(yōu)選的，熱塑性隔層包含熱塑性聚烯烴和/或聚氯乙烯(PVC)。[0031]特別優(yōu)選的，所述熱塑性隔層包含選自如下的材料:高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、乙烯一乙酸乙烯酯(EVA)、氯磺化聚乙烯和熱塑性聚烯烴(TPO)。
[0032]優(yōu)選的，所述熱塑性隔層有超過50重量％、特別優(yōu)選超過80重量％由前述材料組成。
[0033]所述熱塑性隔層有利地具有毫米范圍內(nèi)的層厚，典型地在0.2至15_之間、優(yōu)選在I至2mm之間。
[0034]優(yōu)選的，所述熱塑性隔層4在朝向凸一拱形外表面2的側(cè)面上具有表面處理。通過表面處理如電暈處理、氟化和火焰處理該熱塑性隔層，可以改善熱塑性隔層在預(yù)制管片上的粘附性。代替表面處理的，也可以在上述位置處施加無紡布，其起到改善粘附性的作用。
[0035]優(yōu)選地，所述熱塑性隔層4具有可水溶脹的成型部(Pix)fil)6，其布置在背離外側(cè)面(7，8)的側(cè)面上，如圖2、圖3和圖4所示的那樣。
[0036]所述可水溶脹的成型部6包含水可溶脹性材料。術(shù)語“水可溶脹性材料”在本文中理解為在與水接觸時其體積增大數(shù)倍，典型地是原始體積的200% - 1000%的材料。除了體積增大外，某些水可溶脹性材料還可以與水起化學(xué)反應(yīng)。這樣的水可溶脹性材料的實例是基于聚氨酯的原料，特別是硅烷改性的聚合物，其通過水分固化成為彈性產(chǎn)物。這類原料的另一實例是膨潤土一丁基橡膠或者概括為名稱“超級吸水劑”(Superabsorbent Polymers,SAP)的基于丙烯酸的聚合物，典型地是丙烯酸和丙烯酸鈉構(gòu)成的共聚物，例如BASF SE (德國)的。
[0037]這一點是有利的，因為在兩個預(yù)制管片之間的碰撞處，觸碰的熱塑性隔層的接觸面增大并由此實現(xiàn)更高的密封作用。
[0038]特別有利的是，可水溶脹的成型部6進一步包含如前文作為優(yōu)選用于熱塑性隔層4所述及的那些的材料。這一點是有利的，因為可水溶脹的成型部6能夠與熱塑性隔層4良好連接，例如通過熔焊、粘合和/或硫化。
[0039]圖2中例示性顯示的水可溶脹的成型部6的布置是有利的，因為由此水可溶脹的成型部6位于兩個預(yù)制管片之間的碰撞位置處，例如在圖4中可見的那樣。與水的接觸，例如與來自土層的水接觸導(dǎo)致可水溶脹的成型部6溶脹并由此在兩個預(yù)制管片之間的碰撞位置區(qū)域?qū)е氯苊泬毫Σ⒂纱藢?dǎo)致密封效果的提高。
[0040]預(yù)制管片優(yōu)選具有框形環(huán)繞外表面2的缺口 5并且隔層4嵌合入缺口中，如圖2中可看出的那樣。圖5以側(cè)視圖方式顯示了沒有熱塑性隔層情況下的框形環(huán)繞外表面2的預(yù)制管片的缺口 5。
[0041]優(yōu)選地，隔層至少部分、尤其是完全填充缺口。
[0042]所述缺口布置在外表面2與外側(cè)面7和8的接觸區(qū)域。這一點尤其具有優(yōu)點，即預(yù)制管片在制備、運輸或在建造時不太容易遭受損傷，因為尤其在側(cè)邊上會出現(xiàn)機械負(fù)荷極值。
[0043]進一步地，由此在兩個預(yù)制管片之間的碰撞位置處實現(xiàn)很高的匹配精度，這能導(dǎo)致密封效果的提高。
[0044]進一步地，在兩個預(yù)制管片之間的碰撞位置處觸碰的熱塑性隔層的接觸面增大并由此實現(xiàn)更高的密封效果。
[0045]所述預(yù)制管片優(yōu)選具有環(huán)繞外側(cè)面(7，8)的密封槽9，在該密封槽中布置有密封體10，如圖2中所見的那樣。密封槽是成型入預(yù)制管片中的并且其中存在，典型地壓入，一個密封體。所述密封體10典型地是空心體。作為密封體的材料尤其適合的是作為密封環(huán)的密封材料所已知的那些材料和/或如前文作為可溶脹材料描述的那些的材料。尤其優(yōu)選地，所述密封體10由乙烯一丙烯一二烯橡膠(EPDM)構(gòu)成。
[0046]這一點是非常有利的，因為由此在兩個預(yù)制管片之間的碰撞位置處建立了另一個針對滲透水的屏障并由此實現(xiàn)更高的密封效果。
[0047]預(yù)制管片優(yōu)選在外表面2和熱塑性隔層4之間具有密封性涂層11，如圖2和3中可見的那樣。所述密封性涂層選自甲基丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯和聚脲。特別優(yōu)選作為密封性涂層的是環(huán)氧樹脂。
[0048]這樣一種密封性涂層11是有利的，因為由此保護預(yù)制管片防止水分滲入。此外這還加強了預(yù)制管片的密封效果。進一步的，在生產(chǎn)預(yù)制管片時還可以抑制在坯體固化過程中劇烈損失水分。所述密封性涂層11典型地通過噴灑或刷涂施加在預(yù)制管片上。
[0049]還有利的是，密封性涂層11至少部分布置在所有外側(cè)面(7，8)上，尤其在缺口 5和密封槽9之間的區(qū)域上，如圖3中所能看出的那樣。
[0050]作為密封體10考慮所有適合于減少或抑制液體、尤其是水透過的材料。
[0051]優(yōu)選地，所述密封體由熱塑性塑料或熱塑性彈性體構(gòu)成。熱塑性彈性體具有優(yōu)點，即密封體由此具有很好的對抗水平和垂直移動，尤其是由于建筑物中的機械應(yīng)力所致的移動的彈性。密封體的良好彈性抑制了密封體的開裂或脫落并因此抑制密封失效。
[0052]在本文中，作為熱塑性彈性理解為將硫化彈性體的機械性能與熱塑性塑料的可加工性結(jié)合起來的塑料。典型地，這類熱塑性彈性體是具有硬鏈段和軟鏈段的嵌段共聚物或者具有相應(yīng)熱塑性和彈性成分的所謂聚合物合金。
[0053]其他有利的密封體材料是選自丙烯酸酯化合物、聚氨酯聚合物、硅烷封端的聚合物和聚烯烴的材料。
[0054]所述預(yù)制管片優(yōu)選在外表面2和熱塑性隔層4之間具有粘合層12。
[0055]作為粘合層12考慮所有適合于確保熱塑性隔層4牢固連接于預(yù)制管片上的材料。
[0056]優(yōu)選地，粘合層由結(jié)構(gòu)粘合劑，尤其是基于酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺或聚氨酯的反應(yīng)性粘合劑，粘附性粘合劑和/或熔融粘合劑構(gòu)成。這確保了外表面2和熱塑性隔層4之間的良好的連接和良好的粘附以及因此減少了熱塑性隔層的脫落和因此減少密封失效。
[0057]結(jié)構(gòu)粘合劑、粘附性粘合劑和熔融粘合劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員普遍已知的并且記載在 CD Rompp Chemie Lexikon,第 1.0 版,Georg Thieme 出版社，斯圖加特。
[0058]優(yōu)選地，粘合層12是密封性涂層11，即密封性涂層11除了其對水的密封功能外還能導(dǎo)致熱塑性隔層4和預(yù)制管片的外表面2之間的粘附連接。
[0059]如圖3所示，所述預(yù)制管片可以具有注射孔13。該注射孔從凸一拱形外表面到凹一拱形內(nèi)表面貫穿預(yù)制管片，此外它還貫穿熱塑性隔層4。這就允許將注射材料在預(yù)制管片接合后，亦即在裝入狀態(tài)下，從預(yù)制管片圈的內(nèi)側(cè)注射入周圍的土層與凸一拱形外表面之間的區(qū)域內(nèi)。典型地，在抽回防護盾之后或期間連續(xù)地用砂漿填充留在隧道擴建體(預(yù)制管片圈)和周圍的土層之間的圈間隙。為了進一步提高預(yù)制管片圈的防水性，可以通過注射孔3再額外將注射材料壓入到預(yù)制管片圈，亦即構(gòu)建預(yù)制管片圈的預(yù)制管片的熱塑性隔層，與填充有砂漿的圈間隙之間的區(qū)域中。由此，注射孔13和該中間區(qū)域是隔絕液體封閉的。
[0060]有利的是將注射材料在引入到中間區(qū)域中之后固化并在此過程中注射材料膨脹和/或在固化狀態(tài)下是水溶脹性的。
[0061 ] 所述注射材料優(yōu)選選自聚氨酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯和礦物粘結(jié)劑。
[0062]此外還優(yōu)選所述注射材料包含可水溶脹的材料。
[0063]例如，所述注射材料是Sika? injection系列的產(chǎn)品，如Sika?Injection-20ICE> Sika? Injection_201RC、Sika? Injection-203、Sika?Injection-451、Sika? Injection-304、Sika? Injection-305、Sika?Injection-306, Sika? InjectoCem 系列的產(chǎn)品，如 Sika? InjectoCem-190 或Sikadlir? -52Injection。
[0064]為了施用注射材料，可以借助于單組份或雙組份泵經(jīng)由填充和注射軟管(注射包裝)在壓力下通過注射孔13將其注射入中間區(qū)域。
[0065]所述預(yù)制管片優(yōu)選適于直徑0.5-50m的隧道建筑。
[0066]本發(fā)明的另一方面涉及建筑物，尤其是隧道，其包含根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制管片。
[0067]附圖標(biāo)記列表
[0068]I預(yù)制管片
[0069]2凸一拱形外表面
[0070]3凹一拱形內(nèi)表面
[0071]4熱塑性隔層
[0072]5框形環(huán)繞外表面的缺口
[0073]6水可溶脹性成型部
[0074]7縱側(cè)面
[0075]8正側(cè)面
[0076]9框形環(huán)繞外側(cè)面的密封槽
[0077]10密封體
[0078]11密封性涂層
[0079]12粘合層
[0080]13注射孔
【權(quán)利要求】
1.用于給隧道、特別是交通隧道加襯的由混凝土構(gòu)成的預(yù)制管片，其中所述預(yù)制管片(O具有凸一拱形外表面(2)和位于外表面(2)對面的凹一拱形內(nèi)表面(3)并且其中所述預(yù)制管片(I)在其外表面(2)上設(shè)置有熱塑性隔層(4)，并且所述熱塑性隔層(4)進一步布置在所述外側(cè)面(7，8)的所有朝向外表面(2)的側(cè)面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的預(yù)制管片，其特征在于，所述預(yù)制管片具有框形環(huán)繞所述外表面(2)的缺口(5)并且所述熱塑性隔層(4)嵌合入所述缺口(5)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的預(yù)制管片，其特征在于，所述熱塑性隔層(4)具有水可溶脹性成型部(6)，其布置在背離外側(cè)面(7，8)的側(cè)面上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的預(yù)制管片，其特征在于，所述預(yù)制管片具有環(huán)繞外側(cè)面(7,8)的密封槽(9)，其中布置有密封體(10)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的預(yù)制管片，其特征在于，所述熱塑性隔層(4)包含熱塑性聚烯烴和/或聚氯乙烯(PVC)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的預(yù)制管片，其特征在于，所述熱塑性隔層(4)包括選自以下的材料:高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、乙烯一乙酸乙烯酯(EVA)、氯磺化聚乙烯和熱塑性聚烯烴(TPO)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的預(yù)制管片，其特征在于，所述預(yù)制管片在所述外表面(2)和熱塑性隔層(4)之間具有密封性涂層(11 )，其中所述密封性涂層選自甲基丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯和聚脲。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的預(yù)制管片，其特征在于，所述密封性涂層(11)進一步至少部分地布置在所有外側(cè)面(7，8)上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的預(yù)制管片，其特征在于，所述預(yù)制管片在外表面(2)和熱塑性隔層(4)之間具有粘合層(12)。
10.建筑物，尤其是隧道，其包含根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的預(yù)制管片。
【文檔編號】E21D11/08GK103717836SQ201280036704
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月12日
【發(fā)明者】U·K·韋伯, K·梅伊爾 申請人:Sika技術(shù)股份公司