專利名稱：線釘扎的土工合成泥土墊及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種土工合成泥土墊，該墊用來在垃圾填筑場地及人工水體上形成低滲透性底層。本發(fā)明特別涉及一種土工合成泥土墊，該墊包括二個織物層板，它們稱為第一支承層板和覆蓋層板，上述二個層板之間設有膨潤土層。采用線釘扎的方法將上述第一支承層板和覆蓋層板連接起來，之后將線上的環(huán)圈或環(huán)溶化，相互連接，打結，用環(huán)扎緊連扣或以其它方式固定從而防止線從織物層板中拉出。
本發(fā)明要解決以下三個問題(1)土工合成泥土墊在坡或堤上缺乏穩(wěn)定性;(2)在制造土工合成泥土墊時使用粘結劑或膠而帶來的問題;(3)穿針方法要求具備下述條件，在土工合成泥土墊的結構中要至少使用一種無紡纖維。
采用膨潤土以形成用于土地填筑和人工水體的低滲透性墊層的方法已為公眾所知。膨潤土是一種自然形成的泥土材料，該材料在遇水時會發(fā)生膨脹。當干的膨潤土潮濕并膨脹時，如果將其適當保存則它基本會防止液體穿過它的滲漏。
人們還知道，可通過將膨潤土用膠或粘結劑粘到稱為第一支承層板的織物層板上而形成一種層板狀卷曲狀膨潤土。與第一支承板交換使用的另一術語稱為第一織物。可形成織物頂層從而使膨潤土位于二個織物層之間。頂層稱為覆蓋層板。與覆蓋層板交換使用的另一術語稱為第二織物、第二支承層板和墊層。呈卷狀的膨潤土經常被該領域普通技術人員稱為土工合成泥土墊。
呈收卷狀的土工泥土墊(GCLS)很容易鋪放到較大面積的區(qū)域上，如土地填筑、人工池溏或湖中，上述鋪放僅僅通過與鋪放地毯類似的方式將墊鋪展開即可完成。當膨潤土遇水時它便在兩個織物層板之間膨脹從而形成具有很低的滲透性的阻擋層。
利用將膨潤土夾在兩個織物層板之間而制成的土工合成泥土墊形成阻擋層的上述已有技術至少具有下述三個問題。第一個問題是邊坡的穩(wěn)定性。第一支承層板和覆蓋層板由相對平滑的編織纖維制成。膨潤土本身在脫水時很容易產生滑移。因為織物纖維層之間沒有形成相互連接，故該土工合成泥土層會缺乏邊坡穩(wěn)定性。
第二個問題涉及采用膠或粘結劑將土工合成泥土墊中的各個部分固定在一起的成本問題。因為要耗費時間和能量，故上述固定方法成本很高。首先要將膠涂到第一支承層板，之后將膨潤土放到上述第一支承層板上。一旦膨潤土放到濕的膠液上，該膠液就必須經過干燥，上述方式需要價格昂貴的設備并耗費很大的能量。當采用膠將膨潤土顆粒固定就位時，作為將墊各部分固定在一起的唯一手段的膠在使用時需要反復涂膠，并且在干燥過程需要耗費大量能量。
上述已有技術采用釘扎和絎縫的方式將膨潤土初步固定到第一支承層板上。穿針方法要求覆蓋層板或第一支承層板采用至少一種無紡纖維。該無紡纖維由針拉動從而與相鄰的纖維層板連接。無紡纖維的抗拉強度低于編織纖維的抗拉強度，其側向透射率高于編織纖維的側向透射率，因此最好不采用該無紡纖維作為土工合成泥土墊中的編織纖維。
因此需要提供一種改進的土工合成泥土墊，該墊包括有膨潤土，該膨潤土設置在第一支承層板和覆蓋層板之間，該墊可鋪在土地填筑場地或池溏的陡坡或堤上并保持不動。另外還需要提供一種改進的土工合成泥土墊，該墊在生產時無需將膨潤土用膠粘到第一支承層板上或者可減少依靠上述膠粘方式的程度，并且無需使用無紡織物。
本發(fā)明主要涉及土工合成泥土墊的技術領域。該墊依靠線釘扎連接固定，該連接可使墊產生抗剪應力，當墊鋪于坡面上時在墊中會產生上述剪應力。墊可以包括或不包括膠或粘結劑。另外該墊可形成粗糙的底表面，該表面可以牢固地保持在土地填筑或池溏的陡坡或堤上。本發(fā)明的土工合成泥土墊可以用高效的方法來生產，因為膠或粘結劑的使用量大大減小，在許多情況下就根本無需使用上述膠或粘結劑。
本發(fā)明的土工合成泥土墊包括第一支承層板，該層板支承膨潤土層并形成土工合成泥土墊的底面。第一支承層板最好以收卷狀態(tài)來提供。當將第一支承層鋪展開時，可在第一支承層板的頂面鋪設膨潤土層。之后在膨潤土層上鋪放覆蓋層板，該層板最好也以收卷狀態(tài)來提供，這樣膨潤土便設置在第一支承層板和覆蓋層板之間。
第一支承層板和覆蓋層板的其它外緣最好采用普通的方式如縫或其它方式固定在一起。位于上述外緣之間的第一支承層板和覆蓋層板的中間部分采用多根線釘扎來連接。每根釘扎線包括多個環(huán)圈或環(huán)，該環(huán)圈或環(huán)穿過覆蓋層板的頂面、膨潤土層以及第一支承層板。環(huán)圈設置好后其一部分位于第一支承層板的底表面下面。為了防止釘扎線的環(huán)圈穿過第一支承層板和覆蓋層板而被拉回，要將環(huán)圈變形、相互連接、打結、用環(huán)系緊、設扣、用膠粘或其它方式固定于第一支承層板的底表面上。使環(huán)圈變形的優(yōu)選方式是局部溶化。對環(huán)圈加熱使線形成結塊或成球體，該結塊或球體不會輕易穿過纖維而被拉回。通過對環(huán)圈的局部溶化，將它們相互連接或采用上面所述的一種或多種方式進行處理，環(huán)圈就不會穿過第一支承層板和覆蓋層板而被拉回。這樣釘扎線便起到第二和第一支承層板之間的連接件的作用。
上述多根釘扎線可布置成各種花樣如直線型、交叉型或Z字型。釘扎線中從頂部的覆蓋層板伸到底部的第一支承層板的部分還有助于膨潤土顆粒的定位。在優(yōu)選的實施例中，要使用數量定夠多的釘扎線以便基本將顆粒狀膨潤土固定住，這樣就可避免在運輸、操作和鋪設過程中膨潤土產生較大的移動。
本發(fā)明還涉及一種制造上述土工合成泥土墊的改進方法，在制造該墊的過程中可減少使用膠或粘結劑的用量。
第一支承層板呈收卷狀提供并與傳送裝置連接。該傳送裝置將第一支承層板從加料斗下方向前推送，該加料斗將膨潤土鋪放在第一支承層板的頂面。然后使上面設有膨潤土層的第一支承層板向前移動，在膨潤土層頂面鋪放覆蓋層板，該層板也呈收卷狀態(tài)提供。接著使第一支承層板、覆蓋層板與膨潤土層一起向前移動，上述第一支承層板和覆蓋層板的外緣通過縫制和其它常規(guī)連接方式相互連接起來。最后，將上述復合體，在這里稱為墊，穿過線釘扎設備，在通過設備時多根釘扎線穿過頂部的覆蓋層板、膨潤土層和第一支承層板，并在第一支承層板下面形成環(huán)或環(huán)圈。
上述環(huán)圈可以相互連接，用環(huán)系緊，打結或經過其它方式處理，上述墊可以從加熱部件上方通過，在此處位于第一支承層板下面的環(huán)圈局部溶化，從而可避免環(huán)圈從第一支承層板和覆蓋層板中滑出或以其它方式穿過上述層板而被拉回。另外，上述環(huán)圈也可裝設扣，涂膠或以其它方式與第一支承層板的底面相固定。最后，將墊收卷在其滾軸上，以便運輸。
對于上述溶化方式，應該對用于釘扎線的材料進行選擇，從而使釘扎線的溶點類似于或低于第一支承層板的溶點，這樣當釘扎線的環(huán)圈局部溶化時，可避免第一支承層板受到損壞。對于上述用環(huán)扎緊相互連接的方式，釘扎線的溶點是不重要的。
在生產本發(fā)明的墊的另一優(yōu)選方式中，環(huán)圈不必溶化，但每個環(huán)圈與至少一個相鄰的另一個環(huán)圈相互鎖合。該方法要求更為復雜的釘扎過程，但可避免對所有環(huán)圈進行溶化的過程。最后，在生產本發(fā)明的墊的非最優(yōu)方法中，環(huán)圈不經溶化而是用膠或以其它方式粘到第一支承層板的底表面，該層板上帶有的粘結劑或膠最好是不溶于水的。
本發(fā)明提供了一種帶有膨潤土層的土工合成泥土墊，該膨潤土層位于第一支承層板和覆蓋層板之間，上述本發(fā)明的墊是在無需用膠將膨潤土粘到第一支承層板或覆蓋層板的內表面上的情況下形成的，本發(fā)明還提供了一種土工合成泥土墊，該墊具有非常粗糙的底表面。釘扎線上的經溶化的環(huán)圈表面粗糙，這樣在第一支承層板的底表面上所形成的多個經溶化的環(huán)圈便可形成具有較高摩擦系數的底表面。根據本發(fā)明的優(yōu)選方法而制成的土工合成泥土墊可形成這樣的土工合成泥土墊，該墊中的纖維層之間相互連接在一起，當將墊鋪設在坡面上時，上述連接可抵抗出現(xiàn)在墊中的剪應力。本發(fā)明的墊具有粗糙的底表面，它可使墊保持或粘到坡或堤上，而不會出現(xiàn)整個墊沿土地填筑或池溏的側坡面滑動的危險。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的土工合成泥土墊，該墊在制造時無需用膠將膨潤土粘到第一支承層板或覆蓋層板的內表面。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種改進的合成泥土墊，該墊的至少一個外表面具有較高的摩擦系數，從而可使土工合成泥土墊保持在陡坡和堤上，而不會產生在重力作用下的向下滑動的情況。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種制造土工合成泥土墊的方法，該方法采用線釘扎工藝，該方法可在第一支承層板和覆蓋層板之間形成連接，而無需將第一支承層板和覆蓋層板縫到一起。


圖1為單根釘扎線的示意圖，該線穿過第一和第二支承層板并在第一支承層板下面反復形成多個環(huán)圈;
圖2為釘扎線的另一示意圖，該線穿過第一和第二支承層板，并在第一支承層板下面形成環(huán)圈，該圖特別表示對覆蓋層，當第一支承層板不足時，與置于其中的膨潤土層相接觸時的情形;
圖3為釘扎線的又一個示意圖，該線穿過第一和第二支承層板，并在第一支承層板下面形成相互連接在一起的環(huán)圈;
圖4為制造本發(fā)明的土工合成泥土襯的方法示意圖;
圖5為圖4所示示意圖的俯視平面圖。
在下面的附圖描述中相同的標號表示各圖中相同或相似的部分。
圖1和圖2表示釘扎線是如何在第一支承層板和覆蓋層板之間形成連接的。
首先在第一支承層板11上覆蓋一層膨潤土12之后，在膨潤土上面鋪放覆蓋層板13，從而形成土工合成泥土墊，該墊中的底層或第一支承層板底部11與頂部或覆蓋層板13之間形成有膨潤土層12。第一支承層板11和覆蓋層板13是通過大滾軸來提供的，其外緣25、26(如圖5所示)最好通過縫制而連接起來，這一點將在下面結合圖4進行描述。第一支承層板11和覆蓋層板13也必須連接起來，以便形成一個對膨潤土12進行接納和支承的裝置，該膨潤土12一般呈粒狀。
用線釘扎的方法在第一支承層板11和覆蓋層板13的中間部分之間形成了上述的連接，上述方法還有助于膨潤土12的分布與定位。線14是通過線釘扎設備15(如圖4所示)來提供的，該線14反復穿過覆蓋層板13、膨潤土層12和第一支承層板11，從而在第一支承層板下面形成多個環(huán)圈。如圖2所示，線14在覆蓋層板13和第一支承層板11之間形成連接件。這樣在覆蓋層板13和第一支承層板11之間不形成纖維與纖維的接觸。上述連接是由線14形成的。為了防止線14上的環(huán)圈16穿過第一支承層板11而被拉回，必須要使環(huán)圈變形或相互連接，這樣環(huán)圈就不會輕易地穿過第一支承層板11，否則環(huán)圈16必須要連接到第一支承層板11的底表面上。
防止環(huán)圈16穿過第一支承板11而被拉回的一個最佳方法是將環(huán)圈16局部溶化。已有的可用于溶化方法的線14的線束包括溶點為480°F的聚脂絲，溶點為414～500°F的尼龍絲，溶點為266°F的聚乙烯絲，溶點為325°F的聚丙烯絲。在局部溶化后環(huán)圈16就會呈變形狀態(tài)而硬化，從而避免環(huán)圈16穿過第一支承層板11而被拉回。
生產上述土工合成墊的優(yōu)選材料為編織聚丙烯纖維，該纖維的溶點約325°F，最好選擇與第一支承層板11的溶點相類似或低于其溶點的線14，當然上述選擇并不是絕對必須的，線14一般來說較細并且易于溶化，這樣該線的溶點不必很低，但該溶點必須與構成第一支承層板11的材料的溶點相類似。
圖3表示一種作為上述環(huán)圈16溶化方式的替換方式，在該方式中，環(huán)圈16相互鎖合，從而可避免環(huán)圈穿過第一支承層板11而被拉回，圖3所示的相互鎖合的固定方式并不是最佳的方式，因為相互鎖合的方式需要更加復雜的制造工藝，并且未溶化的相互鎖合的環(huán)圈16所形成的表面并不象局部溶化的環(huán)圈16所形成的那樣粗糙，相互鎖合固定方式的優(yōu)點在于它可減少固定部分的熱變形，然而對于將環(huán)圈16溶化的方式來說，其優(yōu)點在于局部溶化的環(huán)圈16是很堅硬的，并具有一定的不平整度。在第一支承層板11下邊所形成的多個熱變形環(huán)圈16，可形成具有高摩擦系數的粗糙表面，該表面可在一定程度上使土工合成泥土墊10在陡坡或堤岸上保持原位不動，而不會出現(xiàn)向下滑動的現(xiàn)象。
作為圖中沒有給出的其它替換方式包括在環(huán)圈16上打結，將扣狀結構物連到環(huán)圈16上，將環(huán)圈16用膠粘到第一支承板11的底表面上，以及其它變換方式，該方式可阻止環(huán)圈16穿過第一支承板11而被拉回。
圖4表示了改進的制造本發(fā)明土工合成泥土墊10的方法。在生產裝配線20中，第一支承層板材料11的滾軸與傳送裝置21相連。膨潤土12裝在加料斗22中，該加料斗22將膨潤土12鋪設在第一支承板11的頂面上。刮平器23(也稱為刮片23)將膨潤土12刮成位于第一支承板11頂面的平整層。覆蓋層板材料13的滾軸也設在生產裝配線20中，該覆蓋層板材料13鋪在膨潤土層上的頂面。壓輥24將覆蓋層板13、膨潤土12和第一支承層板11擠壓在一起從而形成帶有平整的膨潤土層12的土工合成泥土墊10。第一支承層板11和覆蓋層板13的外緣25、26(如圖5所示)在外緣釘縫工位27固定在一起，之后墊10經過線釘扎設備15處理。作為替換方式或輔助步驟，在將外緣在工位27釘縫起來后可對墊10進行振動以便進一步使膨潤土層12整齊。在墊10走過線釘扎設備15后，利用線溶化器28將環(huán)圈16(如圖1～3所示)溶化，之后將該墊10卷起準備運走。
在圖4和5所示的優(yōu)選的制造方法中，無需使用涂膠或粘結劑。第一支承層板11和覆蓋層板13的外緣25、26最好釘縫在一起。溶化器28僅僅局部地將釘扎線的環(huán)圈16溶化從而對過度溶化或過度加熱釘扎線而產生的有害煙氣量進行限制。第一支承板11所包含的聚丙烯纖維應基本不為線溶化器28溶化。因為無需膠粘步驟，故本發(fā)明的方法無需使用已有技術的方法中所必需的干燥器或其它干燥裝置。圖4和5所示的制造方法是一種生產土工合成泥土墊的快速高效的方法。
用本發(fā)明的方法所制成的土工合成墊帶有膨潤土層，該膨潤土層設在引一支承層板和覆蓋層板之間，從而無需將膨潤土用膠粘到底部或第一支承層板上。層板通過釘扎線而不是通過縫制連接起來。由于釘扎線的環(huán)圈局部溶化，墊底表面的摩擦系數大于第一支承板底表面的摩擦系數。在制造本發(fā)明的土工合成墊時無需使用膠或粘結劑，另外該土工合成墊可適合設置在陡坡或岸堤上。
雖然本說明書中僅僅對本發(fā)明中的一個優(yōu)選實施例及方法給出了圖示并進行了描述，但是對該領域普通技術人員來說顯然可以在本發(fā)明的精神和范圍內作出變換。因此，本發(fā)明的范圍只能由本說明書后面所附的權利要求書所請求保護的范圍來限定，而不受任何特定措辭和上面的描述的限制。
權利要求
1.一種用于形成連續(xù)泥土層的土工合成泥土墊，它包括用來支撐膨潤土層的第一支承層板，該層板包括至少兩個外緣，上述膨潤土層位于第一支承層板的頂面，用來覆蓋膨潤土層的覆蓋層板，該膨潤土層位于第一支承層板和覆蓋層板之間，該覆蓋層板包括至少兩個外緣，該覆蓋層板位于膨潤土層頂面，覆蓋層板的外緣與第一支承層板的外緣基本相對應，多根釘扎線，該線用來連接第一支承層板和覆蓋層板，每根線包括多個環(huán)圈，該環(huán)圈穿過覆蓋層板和第一支承層板，并位于第一支承層板的底面下面，上述釘扎線的環(huán)圈包括防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件。
2.根據權利要求1所述的墊，其特征在于防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件為環(huán)圈的變形體從而可防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回。
3.根據權利要求2所述的墊，其特征在于所述的環(huán)圈至少局部受到溶化。
4.根據權利要求1所述的墊，其特征在于防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件為粘結劑層，這樣至少可將環(huán)圈的一部分粘接到第一支承層板的底面上。
5.根據權利要求1所述的墊，其特征在于防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件為穿過相鄰環(huán)圈的環(huán)圈。
6.根據權利要求1所述的墊，其特征在于防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件將環(huán)圈固定到第一支承層板底板上。
7.根據權利要求1所述的墊，其特征在于防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件是扣子，該扣子固定于第一支承層板底面下面的環(huán)圈上。
8.根據權利要求1所述的墊，其特征在于第一支承層板和覆蓋層板的外緣固定在一起。
9.根據權利要求8所述的墊，其特征在于第一支承層板和覆蓋層板的外緣縫在一起。
10.根據權利要求8所述的墊，其特征在于第一支承層板和覆蓋層板的外緣相互用膠粘在一起。
11.一種用于形成連接泥土層的土工合成泥土墊的制造方法，其步驟包括將第一支承層板從顆粒狀膨潤土布料器下面穿過，該第一支承層板具有至少二個外緣;將膨潤土鋪設在第一支承層板的頂面從而在第一支承層板的頂面形成膨潤土層;將第一支承層板和膨潤土層從覆蓋層板下面穿過，該覆蓋層板具有至少二個外緣;將覆蓋層板鋪設在膨潤土層的頂面;將第一支承層板、膨潤土層和覆蓋層板從線釘扎設備中穿過，該設備在其上設置多根釘扎線，該線穿過第二和第一支承層板從而在第一支承層板和覆蓋層板之間形成連接，每根釘扎線包括多個環(huán)圈，該環(huán)圈穿過覆蓋層板和第一支承層板并位于第一支承層板的底表面下面;將第一支承層板，膨潤土層和覆蓋層板從可使環(huán)圈發(fā)生變形部件上面穿過，使環(huán)圈發(fā)生變形從而可基本防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于上述的可使環(huán)圈發(fā)生變形的部件為加熱部件，該部件至少局部將環(huán)圈溶化從而可基本防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回。
13.根據權利要求11所述的方法，其特征在于上述的可使環(huán)圈發(fā)生變形的部件是粘結劑層，該粘結劑層可將部分環(huán)圈粘接到第一支承層板的底面上。
14.根據權利要求11所述的方法，其特征在于上述的可使環(huán)圈發(fā)生變形的部件為穿過相鄰環(huán)圈的環(huán)圈。
15.根據權利要求11所述的方法，其特征在于上述的可使環(huán)圈發(fā)生變形的部件將環(huán)圈固定到第一支承層板的底面上。
16.一種用于形成連續(xù)泥土層的土工合成泥土墊的制造方法，其步驟包括將第一支承層板從顆粒狀膨潤土布料器下方穿過，該第一支承層板具有至少二個外緣;在第一支承層板頂面鋪設膨潤土從而在第一支承層板的頂面形成膨潤土層;將第一支承層板和膨潤土層從覆蓋層板下方穿過，該覆蓋層板具有至少二個外緣;將覆蓋層板鋪設在膨潤土層的頂面;將覆蓋層板的外緣與第一支承層板的外緣固定在一起;將第一支承層板，膨潤土層和覆蓋層板從線釘扎設備中穿過，該設備在其上設置多根釘扎線，該線穿過第二和第一支承層板從而在第一支承層板和覆蓋層板之間形成連接，每根釘扎線包括多個環(huán)圈，該環(huán)圈穿過覆蓋層板和第一支承層板并位于第一支承層板的底表面下面;將第一支承層板、膨潤土層和覆蓋層板從加熱部件上面穿過，該加熱部件至少使環(huán)圈局部溶化從而可基本防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回。
17.根據權利要求11所述的方法，其特征在于釘扎線和第一支承層板各自具有溶點，其中釘扎線的溶點低于第一支承層板的溶點，這樣可在低于第一支承層板的溶化溫度的溫度條件下，將釘扎線環(huán)圈溶化從而可防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回，并基本不使第一支承層板受到損壞。
18.一種用于形成連續(xù)泥土層的土工合成泥土墊的制造方法，其步驟包括將第一支承層板從顆粒狀膨潤土布料器下方穿過，該第一支承層板具有至少二個外緣;在第一支承層板的頂面鋪設膨潤土，從而在第一支承層板的頂面形成膨潤土層;將第一支承層板和膨潤土層覆蓋層板的下方穿過，該覆蓋層板具有至少二個外緣;在膨潤土層頂面鋪設覆蓋層板;將覆蓋層板的外緣與第一支承層板的外緣固定在一起;將第一支承層板、膨潤土層和覆蓋層板從線釘扎設備中穿過，該設備在其上設置多根釘扎線，該線穿過第二和第一支承層板從而在第一支承層板和覆蓋層板之間形成連接，每根釘扎線包括多個環(huán)圈，該環(huán)圈穿過覆蓋層板和第一支承層板并位于第一支承層板的底面下面;將第一支承層板，膨潤土層和覆蓋層板從可防止環(huán)圈從第一支承層板穿過而被拉回的部件上方穿過。
全文摘要
一種土工合成泥土墊，它用來在土地填筑中形成阻擋層，該阻擋層可基本防止液體滲漏。上述墊帶有膨潤土層，該土層位于第一支承層板和覆蓋層板之間。上述兩個層板通過多根釘扎線連接，釘扎線上的環(huán)圈或環(huán)穿過底部或第一支承層板的底表面，其局部經過溶化，從而可防止環(huán)圈從第一支承層板中滑脫出來，經局部溶化的環(huán)圈形成具有較高摩擦系數的底表面，從而可使土工合成泥土墊保持在土地填筑或池溏的陡坡堤上。
文檔編號E02D17/20GK1100769SQ9410265
公開日1995年3月29日 申請日期1994年1月18日 優(yōu)先權日1993年1月19日
發(fā)明者R·卡里克, M·克拉里 申請人:詹姆斯克萊姆公司