用于土工技术、建筑业等方面的具有不渗透性层的复合材料 【技术领域】
本发明涉及一种用于土工技术、建筑业等方面的复合材料，该复合材料具有不渗透性层。
背景技术
人们已知土工技术、建筑业等方面通常使用不渗透性的层或元件，所述层或元件能够用来覆盖其它的材料，或者被其它的材料覆盖。
通常所述不渗透性元件是用由中等密度聚乙烯或高密度聚乙烯制成的薄膜提供的，所述薄膜被例如土壤、废料、淤泥、天然元素、混凝土等材料覆盖，或者覆盖这些材料。
在建筑领域中，人们在垂直方向和水平方向使用薄膜，用来将建筑物与地面隔离或分离，以形成隔绝和排放元件。
在土工领域中，在建造垃圾填埋场的时候使用这些薄膜，作为容纳废物的元件，使得垃圾填埋凹地变成不渗透性的，另外当垃圾填埋场填满之后，作为覆盖和密封该垃圾填埋场的元件。
在第一种应用中，用另外的间隔件覆盖所述薄膜并为其提供保护，所述间隔件用来防止覆盖材料造成的穿孔或破坏，允许排泄存在于底部之上的淤泥，还可以用来封堵任何泄漏之处。
这种具有排泄和保护功能的间隔件通常是土工用复合材料(geocomposite)，即通过将塑料网状物和织物结合起来组成的产品。
在第二种应用中，在用来覆盖填满的垃圾填埋场的薄膜之上覆盖另外的间隔件，然后覆盖土壤，以便在上表面排泄雨水，在下表面排泄发酵产生的气体。
所述具有保护性排泄功能的间隔件通常是土工用复合材料，即通过将塑料网状物和织物或者砂砾或砂子之类的天然成分结合起来组成的产品。
在所有上述的情况中，第一个目的是防止覆盖薄膜或被薄膜覆盖的材料与必须受到保护的薄膜接触，第二个目的是在薄膜和覆盖薄膜的材料或被薄膜覆盖的材料之间排泄液体和气体。
因此，当采用现有的方案的时候，需要使用一些分隔元件，这些元件在安装的时候互相连接，形成多层元件，该多层元件在中心部分实际上包括平坦的或波纹状的薄膜，该薄膜构成不渗透性分隔元件，在上表面之上设置有由土工用复合材料或天然成分组成的保护性排泄层，在下方的层具有另外的保护性排泄层，该另外的保护性排泄层也是由土工用复合材料或天然成分提供的。
使用相互分离的元件造成了以下一些问题：当将所述层施用于倾斜的平面的时候，由于覆盖在土工用复合材料之上的覆盖材料可能发生滑移，以及/或者位于薄膜之上的土工用复合材料可能发生滑移，以及/或者位于下置的土工用复合材料之上的薄膜可能发生滑移，以及/或者覆盖材料之上的土工用复合材料可能发生滑移，因此可能造成相互作用方面的一些问题，相应地在摩擦方面会带来问题。
为了避免发生严重倒塌和损坏的风险，在现有的技术方案中，垃圾填埋场的凹地或其覆盖物必须只能具有受到限制的斜率。
目前最广泛使用的薄膜是平坦的或者具有略微的波纹起伏，以增大它们与覆盖材料之间的摩擦力。
也可以在市场上购得在一个或两个面上具有凸起结构的薄膜，但是这些薄膜也必须随后用土工用复合材料或织物或天然成分的层覆盖，或者用这些薄膜来覆盖这些层，以得到能够保护薄膜并且排泄液体和气体的组合功能。
具体来说，US 5,258,217提供了一种薄膜，该薄膜在下表面和上表面之上都具有圆锥形或圆柱形的元件，但是在安装的时候是将另外的层叠加在该凸起元件上，而不是与所述凸起元件相结合，从而同时提供保护功能和排泄功能。
另一个问题在于，所述凸起结构非常少，其尺寸经常无法构成适于保护薄膜的间隔件。
因此，这种薄膜的安装需要随后使用土工用复合材料，因此带来高成本，而且在移动的相互接近的情况下，薄膜和元件之间界面处的问题仍未获得解决。
所述技术方案无法提供排泄体系，但是有助于外层与叠加的元件之间的紧固。
其它的已知的技术方案提供一些薄膜，这些薄膜在挤出步骤中预成形，使得薄膜不再呈平坦状态，而是呈类似半锥体的凸柱形状，在另一面上则匹配为凹坑；但是这些主要用于建筑工业的预成形薄膜的厚度非常小，因此非常脆弱，必须与织物结合起来以提供排泄体系，但是由于该结构自身的可压缩性，大多数情况下都是无效的，因此在凸柱突起的一侧，排泄效果毫无例外受到限制，而在另一面，织物与凹陷处相接合，因此导致液体停滞。
凸柱之间的间距使得排泄能力十分有限，随着负荷的增大而显著减小。
这些技术方案无法用来同时排泄液体和气体，不具有紧固能力，而且薄膜和覆盖的材料之间没有摩擦力。
本领域还包括一种薄膜，此种薄膜在一个面上具有凸起元件，例如参见US 5,891,549和US 6,972,269所示的那些，但是这些产品仅在一个面上提供排泄间隔件体系，因此需要将其与位于另一面之上的另外的排泄元件结合使用，它们要分开安装。
所述没有凸起元件的面不具有紧固特征，使得薄膜可能会在覆盖的材料上滑移，因此无法解决薄膜和施加于两侧中的一侧之上的土工用负荷材料之间界面处的问题。
【发明内容】
本发明的目的是通过提供一种用于土工技术、建筑业等方面的复合材料，从而解决上述问题，所述复合材料由不渗透性层组成，具有双重的排泄或排泄和紧固体系，由此能够显著地促进安装，解决在多个叠加的层的界面处造成的问题。
在此目标中，本发明的一个目的是提供一种复合材料，此种复合材料能够在两个面上提供一个或多个保护性排泄和/或紧固体系，因此非常实用，而且用途广泛。
本发明的另一个目的是提供一种复合材料，在此复合材料中，根据情况的需要以及所用片状元件的种类，在外表面上使用具有不同克重和组成的不同种类的织物、网状物或薄膜。
本发明的另一个目的是根据情况的要求，在复合材料的两个面上提供两种不同种类的材料，例如在上表面之上提供交联的材料，在下表面之上提供机织织物材料，或者在上表面提供机织织物材料，在下表面提供无纺织物材料，或者在上表面提供织物，在下表面提供薄膜。
本发明的另一个目的是提供一种复合材料，由于该复合材料的特殊的构造特性，其能够为应用中的可靠性和安全性提供最大程度的保障。
本发明的另一个目的是提供一种用于土工技术、建筑业等方面的具有不渗透性层的复合材料，该复合材料可以以常规市售元件和材料为原料很容易地制得，因此仅从经济角度来说具有更强的竞争能力。
通过下文可以更清楚地理解这些目的、目标以及其它的目的和目标，本发明提供一种用于土工技术、建筑业等用途的复合材料，其具有不渗透性层，其特征在于，其包括不渗透流体的片状元件，还包括与所述片状元件一体化的从第一面和第二面凸起的元件，在所述面中的至少一个之上具有层，所述层与所述凸起元件整体结合，从而在所述第一和/或第二面上形成两个独立的排泄和/或保护和/或紧固体系，所述体系适于承受沿着基本垂直于所述片状元件的方向的强烈的压缩。
附图简要说明
通过以下附图中的一些非限制性优选实施例的形式显示的用于土工技术、建筑业等的具有不渗透性层的复合材料的非限制性优选实施方式的描述，可以更清楚地了解本发明的其它特征和优点，图中：
图1-13是本发明复合材料的分层透视图；
图14是凸起元件的具体形状的示意图；
图15是用来封闭垃圾填埋场的复合材料的示意图；
图16是设置在垃圾填埋场底部之上的复合材料的示意图；
图17是设置在路基下方、作为污染的环境中的分隔元件的复合材料的图示；
图18是建造隧道的时候使用的复合材料的图示；
图19是在建筑工业中，用于污染的土地或者富含有机材料的土地上建造的建筑物的复合材料的图示；
图20是垂直设置作为排泄元件的复合材料的图示。
【具体实施方式】
参见附图，本发明的用于土工技术、建筑业等方面的具有不渗透性层的复合材料总体用编号1表示，其包括片状元件2，该片状元件2不能渗透流体，即不渗透液体和气体，优选其由厚度0.75-2.5毫米的高密度或中等密度聚乙烯薄膜组成。
本发明的一个重要特点在于，在所述片状元件2的第一面和第二面上提供凸起元件，这些凸起元件与所述片状元件一体化地共同挤出，其高度为4-10毫米，厚度可以为1-5毫米；根据所述复合材料的具体应用，这些凸起元件可以具有完全不同的形状。
本发明的一个特别的特征在于，在所述片状元件的至少一个面上设置有第一整体结合的层5，另外任选在另一个面上具有连接的第二层6，由此形成了两个独立的排泄和/或保护和/或紧固(grip)体系，这些体系能够承受沿着基本垂直于片状元件的方向的强烈的压缩。
通过阅读下文可以更清楚地理解，所述片状元件设计如下：它们能够在垃圾填埋场的覆盖物中提供高的透水率，测得结果为：在施加1000psf(48kPa)的压力的情况下，当斜率为0.33时，该透水率为1.0E-03米
2/秒至4.0E-03米
2/秒，当斜率为0.1时，该透水率为1.0E-03米
2/秒至7.0E-03米
2/秒。
所述测量是在以下条件下，采用ASTMD4716标准进行的：刚性板，渥太华砂(Ottawa sand)，土工用复合材料，刚性板，在100小时后。
可用于凹地内的建筑物的各个面上的排泄系统能够提供高的透水率，测得结果为：在施加15000psf(720kPa)的压力的情况下，当斜率为0.1时，该透水率为1.0E-03米
2/秒至3.0E-03米
2/秒。
在此情况中，该测量也是使用上述ASTMD4716标准测定的。
所述排泄、保护或紧固体系能够承受由覆盖所述薄膜的材料的重量所施加的巨大压缩作用而不发生崩塌或破坏，也即是说，对于具有单一结构的凸起元件来说，能够承受高达5000psf(240kPa)的压力，对于具有互连的顶部的凸起元件来说，能够承受高达20,000psf(960kPa)的压力，对于连续的凸起结构来说，能够承受高达25,000psf(1200kPa)的压力。
在本发明的实施方式中，所述复合材料的独立部件，即片状元件、凸起元件和层互相结合，由此解决了独立的部件互相发生滑移的问题，此种问题会给整个工作带来危害。
所述片状元件上的层叠的层与覆盖材料或被覆盖的材料之间的摩擦角度显著增大，因此可以在更严酷的条件下、在增大斜率的情况下使用所述复合材料。具体来说，对于在两面都具有层的复合材料来说，可以以2.5∶1至2∶1的斜率使用所述复合材料，对于在一个面上具有外层而且具有与地面相互作用的凸起元件的复合材料来说，可以在2∶1至1.5∶1的斜率使用。
在实际操作中，所述凸起元件的组成材料与所述片状元件的材料相同，或者使用不同级别的塑料制成，以便根据需要提高其耐压缩能力以及/或者热密封能力。
所述层5和6可以由其克重优选为125-330克的无纺织物制成，可以由其克重为75-220克的机织织物制成，可以由其克重为150-400克的塑料网状物制成，可以由厚度为0.50-2毫米的薄膜制成。
所述凸起元件可以采取不同的形状，因此如图1所示，在一个面上包括以有序方式成排成列地排列的、基本上为截头体形状的凸起元件10，在另一个面上为连续延伸的尖角脊形件12。
然后将层5和6施加于两个面上，以便提供两个不同的排泄和保护体系。
参见图2，在用编号2表示的片状元件上提供了凸起元件，在一个面上该凸起元件由第一脊形件20组成，在另一个面上由第二脊形件21组成，这些脊形件互相平行，彼此偏离。
同样在此情况下，可以提供层5和6从而提供两个独立的排泄和保护体系。
参见图3，在片状元件的一个面上提供了棱锥形凸起元件30，这些元件互相隔开，用连续细丝31互相连接，另一个面上提供具有连续形状的横向脊形件32。
优选在两个面上都提供有层5和6，以便提供两个不同的排泄和保护体系。
参见图4，所述复合材料1中在片状元件的一个面上具有第一梯形的脊形件40，这些脊形件40互相平行地延伸，通过设置在上端部的横向的细丝41相连，在相反的面上具有第二梯形的脊形件42，所述第二梯形脊形件42与所述第一梯形脊形件40的位置相交错。
在此情况中还提供了层5和6以便提供两个独立的排泄和保护体系；这些层可以属于不同的种类。
参见图5，所述复合材料1在一个面上具有第一尖角形状的凸起元件50，在另一个面上具有第二尖角形状的凸起元件51，这些凸起元件与层5和6相结合，所述层5和6可以由具有细小网眼的网状物以及外层组成，从而在两个相反的面上形成可渗透性体系和不渗透性体系。
参见图6，在一个面上，所述复合材料具有扇形凸起元件60，在相反的面上具有纵向的脊形件61。
还可以提供格栅状元件62，其与其中一个层相连，例如与层5相连，从而形成波形结构，增大与覆盖的土壤的摩擦力。
参见图7，所述复合材料1在一个面上具有波形的凸起元件70，在另一个面上具有直线型的凸起元件71，由此提高耐压缩性，以及获得两种具有更高承受性的不同的排泄和保护体系。
图8的技术方案显示了复合材料1，其中在不渗透性片状元件2的一个面上设置有通过细丝状交叉元件81连接的连续的凸起元件80，在另一个面上具有尖角形元件82，其设计用来提供与被覆盖的材料相接触的紧固体系。
较佳的是，图8所示的技术方案在具有元件80的面上提供排泄和间隔体系，而下方的面则简单地仅具有紧固功能。
图9所示的实施方式显示了复合材料1，其中直线型的基本互相垂直的片状元件(分别为90和91)在所述不渗透性片状元件2上共挤出，因此能够沿着两个相反且垂直的方向提供排泄。
图10所述的技术方案在两个面上具有第一直棒100和第二直棒101，它们基本上互相平行地延伸，通过它们的自由端部与层5和6相连，根据具体的实施方式，所述层可以属于相同种类或者不同种类。
图11所示的技术方案具有片状元件2，在其一个面上具有凸起元件，所述凸起元件由互相平行延伸的梯形棒110组成，在另一个面上具有尖角形插入元件111，所述插入元件主要具有紧固功能，因此能够提高装置的垂直性。
图12所示的复合材料在一个面上具有凸起元件，这些凸起元件由具有波形边缘120的连续棒组成，这些边缘通过交叉的部件121相连，另一面上设置着较细的连续的棒122。
所述层5和6可以属于不同的种类，可以是例如不渗透性的，以便形成能够使得液体或气体(即使具有不同的性质)穿过的区域。
图13的技术方案显示了一种复合材料，其中凸起元件由第一脊形件130和第二脊形件131组成；在第一脊形件处提供层5，任选施用褶状的格栅形材料132，余下的脊形件上没有提供覆盖层，因此可以作为与地面相互作用的元件。
参见图14，图中显示了凸起元件的一个具体实施方式，所述凸起元件由楔形凸起件140组成，这代表了另一种可能的实施方式，但是并未改变以下理念：即片状元件的两个面上的凸起元件可以以任意的方式连接，以任意的方式成形。
在实际应用中，以上显示的复合材料可以具有一些用途；因此例如如图15所示，对于垃圾填埋场，当需要密封填入的物质并用天然土壤将其覆盖的时候，所述复合材料可以用于最终覆盖步骤；在此情况中，复合材料可具有这样一种体系，其中在上部包括覆盖土壤，排泄雨水，在下部保持和排泄废物分解产生的气体。
在图16所示的实施方式中，在提供垃圾填埋场的凹地的时候以及在所有需要容纳废物以及过滤和排泄泥浆的时候，使用复合材料1。
在此情况中，人们使用具有这样一种体系的复合材料，其在上方区域中用来容纳所述废物而不发生破坏，并且排泄滤液，设置在下表面的体系形成空隙，用来阻挡任何滤液的泄漏，这种阻挡作用是不渗透性层6或织物以及已经设置的另外的外层提供的。
在图17中，所述复合材料1用来在污染的区域内提供道路，在此区域内，需要防止表面水和地下水之间发生污染。
所述复合材料能够阻挡来自上方的水，并且沿横向排泄这些水，类似地防止来自地下的被污染的水升至表面，从而将其阻隔，使其沿横向排泄。
由此避免了土壤或下方的蓄水层的污染，同时将那些可能降低土壤的强度以及相应地降低路面稳定性的液体从土壤排泄出去。
在图18中，使用所述复合材料提供需要阻挡和排泄那些滤过岩石的水的隧道。
所述复合材料用来为墙提供衬里，提供了一种方案，能够阻挡和排泄渗透的水，另外在外部提供紧固表面，使得喷涂在其上的混凝土之类的覆盖材料能够附着在其上。
在图19中，所述复合材料1用于建筑物中，所述建筑物位于被会产生气体的有机材料污染或者富含所述有机材料的土壤之上，因此需要阻挡这些气体并对其进行处置，同时防止雨水流入地下而进一步为发酵提供原料。
在此情况中，所述复合材料1允许进行分隔，促进两个层排泄雨水、排泄气体、以及排泄污染的水，同时避免发生进一步的污染。
在所有的需要提供排泄和间隔体系以消除渗流和潮湿问题的情况中，图20所示的复合材料1也可以沿着垂直平面使用。
通过上文所述证明了本发明达到了预期的目的和目标，具体来说是提供了特别实际而且能够发挥功能的实施方式，这些实施方式均包括所有的需要用来排泄预先存在的液体和气体的体系，而且在安装位点具有充分和准确的定位。
这些设想的本发明可以进行许多的改良和改变，所有这些改良和改变都在本发明的范围之内。
所有的这些细节可以用其它技术上等同的要素替代。
实际上，根据本领域的要求和情况，所用的材料可以是任何的材料，只要其适应于特定的应用以及形状和尺寸即可。
本文要求意大利专利申请第MI2007A002113号的优先权，该申请参考结合入本文中。
当任意权利要求中所述的技术特征后面跟随编号的时候，这些编号仅仅用来帮助理解权利要求，因此这些编号不会对这些编号所代表的要素的含义理解带来任何限制的作用。