ЗАЩИТНО-ДРЕНАЖНАЯ МЕМБРАНА С ВЫСОКОПРОЧНЫМИ ШИПАМИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ЭФФЕКТ ИЗБЕЖАНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ
PROTECTIVE-DRAIN MEMBRANE WITH HIGH-STRENGTH SPIKES, PROVIDING THE EFFECT OF AVOIDING DAMAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Объектом настоящего изобретения является защитно-дренажная мембрана для строительной индустрии, представляющая собой выполненную из пластика тонкую мембрану шипованного типа с высокой устойчивостью к короблению и эффектом избежания повреждения на границе раздела.
Предполагаемой областью использования данной инновации является строительная промышленность, в частности сектор полуфабрикатных материалов для объектов гражданского строительства, например, таких как (но не только) тонкостенные мембраны, используемые для гидроизоляции и защиты создаваемых подземных сооружений, отделяющие их от окружающего грунта и прилегающих слоев. В частности, предлагаемая настоящим изобретением мембрана является однослойной, она очень легкая и прочная, и имеет шипы, создающие эффект избежания повреждения, точнее верхние части шипов, которые, благодаря своей конструкции, образуют непосредственную опорную поверхность на границе раздела, предотвращающую их коробление или локальное повреждение без промежуточных слоев. В качестве примера можно привести часто применяемую защиту и дренаж снаружи битумных слоев, покрывающих фундаменты или подземные стены, в которых со временем образуются локальные отверстия и/или разрывы вследствие того, что пластиковая оболочка является слишком тонкой, или из-за того, что её плотность не соответствует задаче, а также из-за того, что мембранные шипы расположены слишком далеко друг от друга и/или имеют слишком маленькую верхнюю часть, которая, обладая ограниченной опорной поверхностью, оказывает перфорирующее воздействие, как будет объяснено ниже.
В целом, в настоящее время в строительстве используются мембраны различных типов, как однослойные, так и многослойные, служащие для различных целей: например, испарительные мембраны, битумно-гидроизоляционные мембраны, дренажные мембраны, разделительные мембраны, геомембраны и разделительные листы из нетканого полотна. В частности, тонкостенные мембраны шипованного типа, называемые также сотовыми мембранами, широко применяются в гражданском строительстве и экологической инженерии и являются, в целом, водонепроницаемыми; они изготовляются в виде тонкого листа пластика с полыми выступами (шипами), получаемыми при обеспечении непрерывности поверхности и имеющими форму цилиндра, усеченного конуса или усеченной пирамиды, при этом они расположены в виде регулярной матрицы таким образом, чтобы увеличивалось расстояние между нижним слоем и верхним слоем, и, фактически, выполняют функцию распорок. По существу, они используются для создания полого зазора между слоями для обеспечения изоляции и/или дренирования проникающих жидкостей; действительно, жидкости гораздо легче протекать по зазору, образованному вышеупомянутыми выступами, и стекать естественным образом, под действием силы тяжести, в находящиеся ниже области, где расположено устройство сбора жидкости или коллектор, так что проникающие жидкости надежно отводятся от строительного объекта к удаляющему устройству.
Наиболее известными из шипованных мембран, широко используемыми в строительном секторе, является мембрана "Платон" норвежской компании "Изола АС" (Норвегия, г. Пошгрюнн, 3946, www.isola.no) с шипами с квадратным основанием, а также мембрана "Изостад" итальянской компании с ограниченной ответственностью "ТеМа Текнолоджиз энд Материалз" (Италия, коммуна Витторио-Венето, 31029, www.temacorporation.com) с шипами, имеющими круглое основание. Еще одним примером усовершенствованной шипованной мембраны, применяемой для гидроизоляции в случае очень влажного или водосодержащего грунта, является мембрана"Тефонд" производства вышеупомянутой итальянской компании "ТеМа Текнолоджиз энд Материалз", обеспечивающая упрощенное перекрытие кромок, так как здесь у данной мембраны предусмотрены шипы различной формы, способствующие удержанию кромок, а также адгезивное соединение, образующее водонепроницаемый шов. Было установлено, что вышеупомянутые шипованные мембраны, используемые для изоляции контактирующих с грунтом внешних поверхностей, обычно укладываются шипами наружу, поскольку они закрываются сверху фильтрующим слоем из нетканого полотна, соединяемым с верхними частями вышеупомянутых шипов, таким образом, чтобы обеспечивалось свободное дренажное пространство.
С точки зрения технологии производства, шипованную мембрану вышеупомянутого типа можно получить путем экструдирования пластикового листа с помощью валка, на поверхности которого выполнены выступающие шипы, называемого также шипованным формующим валком. В целях более подробного описания вышеуказанной технологии экструдирования можно отметить, что в ней предусмотрена гравиметрическая система подачи, автоматически обеспечивающая подачу требуемого количества исходного материала непосредственно из бункера в экструдер, где происходит его плавка, с последующей подачей на вышеупомянутый формующий валок и равномерным распределением материала по длине валка. Производимый таким образом с помощью экструдирования пластиковый материал подается медленно и временно прилипает к поверхности шипов формующего валка, воспроизводя форму шипов, а также обеспечивая ровную поверхность в областях между шипами. Сформованная таким образом мембрана затем пропускается через термообрабатывающие цилиндры и поступает в накопительную емкость, откуда она подается на другие производственные линии для резки, сворачивания и упаковки. В случае если в мембране предусмотрен фильтрующий базовый слой, нетканое полотно также может прикрепляться к мембране в процессе производства.
Наиболее подходящими для производства такого типа исходными материалами являются смолы типа олефина, в частности, полиэтилены низкой, средней или высокой плотности, называемые, соответственно, ПЭНП, ПЭСП и ПЭВП (для высокопрочных мембран, как правило, применяется ПЭВП), а также полипропилен (ПП). В некоторых случаях используется также полистирол (ПС). Эти исходные материала могут быть первичными или переработанными; последние являются продуктом восстановления на послепроизводственном или послеэксплуатационном этапе. Для производства высокопрочных мембран предпочтительно использование ПЭВП, как в настоящем изобретении.
Принимая во внимание вышеупомянутые факторы, следует признать, что строительная индустрия в настоящее время нуждается в новых мембранах для защиты подземных конструкций, которые обеспечивали бы значительное уменьшение габаритов, веса и общей стоимости по сравнению с обычными и известными решениями, обеспечивая, в то же время, достаточную прочность и дренажные характеристики. В частности, существует необходимость и желание создать новую защитно-дренажную мембрану, которую можно было бы укладывать "как есть", предпочтительно, однослойную, для фундаментов и/или подземных стен, с шипами, направленными в сторону стены, и без какого-либо промежуточного слоя, таким образом, чтобы вышеупомянутые подземные конструкции были защищены и обеспечивалось их правильное дренирование, а также, чтобы обеспечивалась защита границы раздела, которой обычно является вышеупомянутый битумный слой, который легко может быть поврежден вследствие коробления и/или в результате действия нагрузки на опорную поверхность, площадь которой слишком мала. Специалисты в данной области хорошо осведомлены о проблеме, связанной с высокопрочными, но значительно заостренными шипами, поскольку такие шипы являются малогабаритными и имеют коническую и/или пирамидальную форму, которая обеспечивает высокое сопротивление сжатию, но иногда также приводит к повреждению вышеупомянутого битумного слоя, поскольку такие шипы частично проникают в битумный слой, в основном, вследствие малых размеров верхних частей.
2
Кроме того, существует необходимость создания недорогих шипованных мембран малой толщины, например более 5 мм для обеспечения оптимального дренирования, но менее 8 мм для обеспечения малых габаритов, производимых из листа пластика малой плотности (менее 600 г/см), в целях уменьшения расхода исходного материала и снижения производственных затрат, а также облегчения использования и транспортировки по сравнению с обычными шипованными мембранами, используемыми в тех же целях.
Уровень техники
С целью определения известного уровня развития техники в данной области было проведено исследование с изучением государственных архивов, в результате которого были выявлены следующие прототипы:
Д1: EP0073786 (Джон Бергсленд);
Д2: EP0706594 (Лучано Маззер);
Д3: Мембрана "Дельта-МС" производства немецкой компании "Дёркен ГмбХ" (Германия, D-58313 Хердекке, www.doerken.de);
D4: Мембрана "Дельта-Флоракс" вышеупомянутой компании "Дёркен ГмбХ";
Д5: US20080086958 (Йорн Шрер);
Д6: WO2007087832 (Фон Ётингер и др.).
В документе Д1 раскрывается защитная мембрана для стенки фундамента или пола на грунте, выполненная из пластика и жесткого материала, с множеством шипов, расположенных на расстоянии друг от друга и выступающих с одной и той же стороны, причем в центре каждого шипа расположено углубление в форме усеченного конуса или воронки, дно которого расположено практически на одном уровне с мембраной, таким образом, что оно выполняет функцию дополнительной опоры при повышенных нагрузках. В конструкции предусмотрены открытые каналы, выполненные таким образом, что образуются ребра между шипами; и, наконец, на задней стороне мембраны может быть выполнен фильтрующий слой, обеспечивающий дренирование с обратной стороны вышеупомянутых каналов.
В Д2 предлагается защитно-гидроизоляционная мембрана для покрытия стен или полов, содержащая шипы, расположенные в виде регулярной матрицы, в зонах перекрытия или вдоль вертикальных соединительных кромок которой предусмотрены шипы, имеющие различную форму, таким образом, что они образуют соединительные элементы типа "выступ-впадина"; вышеупомянутые соединительные шипы расположены группами цилиндрической формы, каждая из которых включает в себя пять шипов большего или меньшего диаметра в зависимости от взаимного расположения вышеупомянутых накладываемых друг на друга частей мембраны.
В Д3 раскрывается двухслойная шипованная мембрана для подземных стен, к передней стороне которой прикрепляется фильтрующий слой, с верхними частями шипов, обращенными к грунту (как показано, например, на фиг. 1a, на которой изображена конструкция мембраны известного уровня техники), с целью предотвращения локального повреждения вышеупомянутого битумного слоя; в частности, предлагаемое решение предусматривает шипы высотой 4 мм, имеющие форму, напоминающую восьмилучевую звезду, и обладающие повышенной прочностью на сжатие или коробление по сравнению с известными конструкциями.
В документе Д4 раскрывается воздухопроницаемая шипованная мембрана для плоских крыш и крыш с травяным покрытием, отличающаяся тем, что большие выступы (высотой, например, 20 мм) для обеспечения повышенной защиты плиты перекрытия за счет воздушной полости обращены верхними частями вниз; мембрана установлена на изоляционной панели, защищающей и закрывающей плиту перекрытия; вышеупомянутые упрочненные выступы в форме усеченной пирамиды имеют ребра жесткости, образуя форму типа восьмилучевой звезды с боковыми лепестками и обеспечивая повышенную стойкость к короблению.
В Д5 вместо этого раскрывается однослойная шипованная мембрана, применяемая для защиты и гидроизоляции подземных стен, конструкция которой была предложена для устранения известной проблемы частого повреждения битумного слоя вследствие концентрированной нагрузки на верхние части опирающихся на неё шипов, как показано, например, на второй фигуре (фиг. 1b), также иллюстрирующей известный уровень развития техники. Было предложено увеличить площадь контакта вышеупомянутой оболочки, точнее, отношение площади поверхности шипов к общей поверхности, за счет более плотного расположения выступов и их специальной формы, в том числе, в сочетании, точнее, в нерегулярной матрице.
В документе Д6 описывается специальная однослойная шипованная мембрана для подземных стен, тонкая и высокопрочная, с верхними частями шипов, упирающимися в вышеупомянутый битумный слой, как схематично показано на второй фигуре, иллюстрирующем известный уровень развития техники (фиг. 1b); в частности, предлагается упрочненная конфигурация с шипами в форме усеченного конуса с шестью наклонными цилиндрическими канавками радиусом 2,5 мм на основании, рядом с которыми расположено такое же количество боковых ребер, расположенных по окружности под углом 60 градусов друг к другу. Предлагаемая верхняя часть шипа, таким образом, имеет небольшие габариты и форму шестилучевой звезды.
Таким образом, известные технические решения для применяемых под землей мембран для гидроизоляции и/или дренирования объектов гражданского строительства или экологической инженерии предусматривают:
- шипованный водонепроницаемый лист из тонкого пластика с выступами цилиндрической, или усечено-конической, или усеченно-пирамидной формы, используемый отдельно с верхними частями шипов, опирающимися на водонепроницаемую оболочку, или с фильтрующим слоем, прикрепленным к вышеупомянутым верхним частям и контактирующим с грунтом, таким образом, что обеспечивается возможность дренирования поступающих жидкостей по образуемому шипами зазору;
- шипованную гидроизоляционную мембрану с разными областями, точнее, областями, где выступы имеют плоскую верхнюю часть для обеспечения обычного упора на границе раздела, и боковыми областями, на которых выступы имеют закругленную верхнюю часть и расположены иначе, чем обеспечивается взаимное перекрытие по краю и образование соединительных элементов типа "выступ-впадина", с целью создания непрерывного водонепроницаемого слоя;
- упрочненные шипы для повышения стойкости к короблению, имеющие форму усеченного конуса или пирамиды с канавками внутри и/или ребрами снаружи, расположенными таким образом, что получаемый профиль шипа напоминает звезду и/или цветок с лепестками.
Недостатки известного уровня техники
Несомненно, было замечено, что описанные выше технические решения имеют определенные недостатки или ограничения.
В целом, первая проблема заключается в возникновении повреждений на границе раздела в результате того, что шипованная мембрана своими верхними частями опирается непосредственно на границу раздела, как это делается в строительном секторе в настоящее время, и как показано на вышеупомянутой фиг. 1b, демонстрирующей известный уровень развития техники. Эксперименты показали, что в обычном гидроизоляционном битумном слое толщиной 3,5 мм могут возникать выемки глубиной до 0,63 мм, т.е. его толщина может уменьшаться на 20%, что может происходить, например, в случае применения шипованной мембраны общей толщиной приблизительно 6 мм с упрочненными усеченно-коническими шипами в форме шестилучевой звезды, известной на рынке под торговым названием Gutta Beta Star производства швейцарской компании "Гутта Интернешнл АГ" (Швейцария, 6302 Цуг, www.gutta.com), которая в целом соответствует вышеупомянутому техническому решению по документу Д6. Кроме того, было обнаружено, что вышеупомянутая серьезная проблема повреждений границы раздела недостаточно хорошо определяется и регулируется применяемыми в настоящее время стандартами и/или техническими условиями на зарегистрированную продукцию.
2
Во-вторых, было обнаружено, что в случаях, когда вышеупомянутые верхние части шипов однослойных мембран заполняются наполнителем или материалом обратной засыпки, давление, которое они оказывают на водонепроницаемую оболочку подземной стены, значительно ниже максимальных величин давления, задекларированных производителями, которые, например, заявляют, что сопротивление короблению составляет 200 или 300 кН/м, чего, однако, достаточно для повреждения вышеупомянутой гидроизоляции и возникновения на её поверхности вышеупомянутых углублений, т.е. для локального уменьшения толщины оболочки.
2
2
2
В-третьих, было обнаружено, что ограниченная высота шипов, которая должна составлять, например, не более 5 мм, и повышенная плотность опорных поверхностей значительно снижают дренажную способность мембраны и повышают (при одинаковой плотности) её прочность на сжатие. Таким образом, среди известных решений шипованных мембран было обнаружено, что оптимальная высота шипов для однослойных вертикально-укладываемых мембран, для обеспечения оптимального дренирования и простоты использования, составляет от 5 до 8 мм; однако, для вышеупомянутых мембран было обнаружено также, что для достижения повышенного сопротивления короблению требуется плотность размещения вышеупомянутых шипов более 1850 или даже 2000 элементов на квадратный метр и что такая повышенная плотность иногда приводит к вышеупомянутым повреждениям и/или повреждениям водонепроницаемой оболочки вследствие локального уменьшения её толщины, обычно называемого "вдавливанием". То же самое происходит при ограниченной опорной поверхности, а именно, в результате того, что каждый шип имеет верхнюю часть малого размера, то есть верхнюю часть с опорной поверхностью менее или равной 35 мм, иногда угловидной формы, которая усиливает вышеупомянутый эффект повреждения. Например, вышеупомянутая мембрана Gutta Beta Star производства компании "Гутта Интернешнл АГ" имеет шипы, расположенные диагональной матрицей, с плотностью более 1850/м, снабженные боковыми упрочняющими канавками, которые придают шестиугольной верхней части небольшого размера форму заостренной шестилучевой звезды, с апофемой, равной приблизительно 3,5 мм, причем площадь поверхности вышеупомянутой верхней части составляет менее 35 мм; таким образом, такая конфигурация шипов может обеспечивать повышенное сопротивление шипов короблению, но способствует возникновению повреждений на границе раздела.
Рассматривая данную проблему более подробно с профессиональной точки зрения, при всем желании нельзя найти какую-либо известную однослойную защитную мембрану для подземных стен, которая была бы тонкой, то есть обеспечивала бы умеренный вес и стоимость, и которую можно было бы использовать путем установки таким образом, чтобы верхние части шипов упирались в гидроизоляцию, обеспечивая необходимое дренирование и сопротивление короблению, то есть которая решала бы вышеуказанную проблему проникновения шипов в границу раздела. Например, вышеупомянутые обычные технические решения согласно документам D1-D4 не обеспечивают возможность такого применения, а решение согласно документу D5 неэффективно, поскольку изобретения преследует другие цели; последнее решение, тем не менее, предлагает определенные принципы, которые являются полезными для решения вышеупомянутой проблемы, например, принцип увеличения опорной поверхности, а также принцип обеспечения оптимального сочетания высоты шипов, их распределения и их формы, причем даже толщина листа влияет на сопротивление шипов короблению. И наконец, вышеупомянутое решение Д6 обеспечивает как требуемое дренирование, так и повышенное сопротивление шипов короблению; оно обладает значительно увеличенными габаритами по сравнению с известными решениями, но не создает вышеупомянутой проблемы возникновения повреждений на границе раздела, а также не создает проблем по плотности листа, которую можно уменьшать, обеспечивая тем самым значительное снижение веса и затрат на материал. В частности, было обнаружено, что распределение и форму шипов в Д6 можно усовершенствовать таким образом, чтобы значительно увеличить опорную поверхность на границе раздела и устранить значительные выступы и острые кромки, а также уменьшить плотность и облегчить процесс отделения изделия от формующего элемента.
Таким образом, было обнаружено, что все известные решения отвечают лишь некоторым требованиям, предъявляемым к современным шипованным мембранам для подземных стен, и не обеспечивают возможности создания производственной конфигурации, которая обеспечивала бы сбалансированное и оптимальное решение всех указанных выше проблем, а именно, оптимальную форму шипов и их распределение, дренирование стен и сопротивление шипов короблению, а также устранение повреждений на границе раздела, и все это в сочетании с оптимальной общей высотой и толщиной. Таким образом, задача, стоящая перед специалистами в данной области, заключается в выявлении решений, являющихся более эффективными по сравнению с известными решениями, а задача настоящего изобретения заключается в решении вышеупомянутых проблем.
Краткое описание изобретения
2
Вышеупомянутая и другие задачи решены с помощью настоящего изобретения, отличительные признаки которого изложены в прилагаемой формуле изобретения и которое предлагает высокопрочную защитно-дренажную мембрану (10) для применения в строительстве, с эффектом избежания повреждения разделяющего слоя, содержащую усеченные пирамидальные шипы (111), расположенные правильной или диагональной матрицей с шагом (P) от 24 до 26 мм, при этом их основание (113) вписано в правильный восьмиугольник с апофемой (122), равной приблизительно 8,5 мм, а их верхняя часть (112) вписана в правильный восьмиугольник с апофемой (123), равной приблизительно 4,5 мм, с закругленными кромками с минимальным радиусом закругления 0,6 мм, с эффективной площадью более 40 мм и отношением общей опорной поверхности к площади поверхности мембраны более 1/14. Предпочтительно, указанный шип (111) упрочнен изогнутыми боковыми стенками, которые могут быть непрерывно соединены друг с другом таким образом, что они образуют форму типа синусоидальной волны, с указанным отношением, составляющим приблизительно 1/10. Указанная мембрана (10) содержит перекрывающие боковые полоски, не содержащие указанных шипов (111).
Задача изобретения
Таким образом, настоящее изобретение создает значительный креативный вклад, обеспечивающий действительный изобретательский уровень.
Первая задача заключается в создании тонкой защитно-дренажной мембраны сотового или однослойного типа для защиты подземных стен, которую можно было бы укладывать таким образом, чтобы верхние части шипов упирались непосредственно в битумный слой, форма и распределение шипов которой являлись бы оптимальными для одновременного обеспечения требуемой дренажной способности мембраны, достаточного сопротивления шипов короблению и, в частности, решения вышеуказанной проблемы возникновения повреждений на границе раздела, то есть для достижения действенного эффекта избежания повреждения.
2
Вторая задача настоящего изобретения, неразрывно связанная с вышеуказанной первой задачей, заключается в создании защитно-дренажной мембраны, шипы которой были бы как упрочненными для обеспечения стойкости к короблению, достаточной для большинства случаев применения для подземных стен, то есть выше 60 кПа согласно стандарту EN ISO 25619-2, даже при небольшой толщине листа пластика или при его ограниченной плотности, равной, например, 250 г/м, что обеспечивало бы очевидные преимущества по весу и стоимости.
Третья задача заключается в создании защитно-дренажной мембраны, которую можно было бы легко выпускать в промышленном масштабе при низких производственных затратах и с повышенными объемами производства; кроме того, предлагаемая мембрана с закругленными кромками шипов должна обеспечивать облегчение отделения шипов от формующих валков.
Четвертая задача настоящего изобретения заключается в создании защитно-дренажной мембраны, обладающей всеми вышеуказанными преимуществами, а также облегчающей процесс укладки на месте и соединение расположенных рядом друг с другом соседних кромок мембраны с помощью перекрывающих боковых полосок, обеспечивающих непрерывную защиту.
Эти и другие преимущества технического решения, предлагаемого настоящим изобретением, станут более ясными после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием некоторых предпочтительных вариантов его осуществления, со ссылками на прилагаемые чертежи; следует учитывать, что рассматриваемые предпочтительные варианты осуществления изобретения не являются ограничивающими, а приводятся лишь в качестве примеров.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1a и 1b показаны две различные конструкции шипованной мембраны согласно известному уровню техники, применяемые для защиты и дренирования фундаментной стены, покрытой гидроизоляционным слоем, например битумным слоем. Более подробно, первая конструкция (фиг. 1a) представляет собой шипованную мембрану, соединенную с фильтрующим слоем, расположенным в соответствии с верхними частями шипов и обращенным к грунту таким образом, что образуется зазор между вышеупомянутым фильтрующим слоем, находящимся в контакте с грунтом, и листом пластика, контактирующим со стеной. Вторая конструкция (фиг. 1b), наоборот, представляет собой однослойную шипованную мембрану, то есть мембрану без вышеупомянутого фильтрующего слоя, которая установлена "наоборот" по сравнению с предыдущей конструкцией, то есть к стенке, с верхними частями шипов, упирающимися непосредственно в гидроизоляционный слой. Настоящее изобретение относится ко второй конфигурации (фиг. 1b);
на фиг. 2 – вид сбоку мембраны согласно настоящему изобретению с двумя расположенными рядом шипами (изображение схематичное, закругления кромок не показаны);
на фиг. 3 – вид сверху мембраны согласно настоящему изобретению, показанной на предыдущей фигуре;
на фиг. 4 – схематичное изображение (вид сверху) шипа согласно возможному варианту осуществления изобретения, на котором показаны геометрические параметры шипа;
на фиг. 5 – изображение шипа (вид сверху) согласно настоящему изобретению с выделенными закругленными кромками.
Осуществление изобретения
Ниже приводится подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, объектом которого является усовершенствованная защитно-дренажная мембрана 10 для использования в строительном секторе, шипованного типа и тонкая (фиг. 2-5), которая является однослойной или предпочтительно не имеет фильтрующего слоя, так что она устанавливается таким образом, что верхние части шипов обращены к стене (фиг. 1b, иллюстрирующая известный уровень техники), обеспечивая повышенную стойкость к короблению и эффективное дренирование фундаментной стены 104, согласно современной технологии, и так, что она обеспечивает защиту границы 103 раздела, предотвращая её повреждения вследствие вдавливания и/или проникновения в неё верхних частей шипов. Вышеупомянутая шипованная мембрана 10 производится из листа 110 переработанного пластикового материала, предпочтительно полиолефинового типа, такого как ПЭВП, или ПП, или их смесь.
2
2
2
2
Предлагаемая мембрана 10 уже обеспечивает повышенную стойкость к короблению, предпочтительно более 60 000 Н/м согласно стандарту ISO EN 25619-2, с листом 110 пластика из ПЭВП с минимальной плотностью порядка 250 г/м, в результате чего толщина такой мембраны является уменьшенной по сравнению с известными техническими решениями; следует отметить, что такая величина сопротивления короблению является вполне достаточной для большинства приложений с глубиной не более 5 м и грунтом средней плотности и/или такого типа. Таким образом, более высокое сопротивление короблению может быть достигнуто простым увеличением веса вышеупомянутого листа 110 пластика при сохранении формы шипа 111, то есть с помощью того же самого оборудования можно получать мембрану 10 с плотностью от 250 до 1000 г/м. В предпочтительном (но не единственно возможном) варианте изобретения используется лист 110 ПЭВП плотностью 500 г/м и толщиной приблизительно 550 мкм, с высотой шипов H1 приблизительно 5,5 мм, т.е. с общей высотой H2 6 мм, что обеспечивает достаточно высокое сопротивление короблению при хорошей дренажной способности по вертикали и приемлемом общем весе.
Предлагаемая мембрана 10 (фиг. 2-5) содержит полые выступы 111, называемые шипами, отходящие вверх от верхней стороны 114 таким образом, что верхняя часть 112 упирается непосредственно в границу раздела, т.е. в гидроизоляционный слой 103 фундаментной стены 104, например в битумный слой, а нижняя сторона 115 мембраны 10 находится в прямом контакте с материалом 102 обратной засыпки. Более подробно, настоящее изобретение предлагает усовершенствованную конструкцию шипов 111, имеющих форму восьмигранной усеченной пирамиды 116, 117, 121, которая способна сбалансировать и оптимизировать различные функции, которые она должна выполнять одновременно, то есть дренирование и сопротивление короблению, включая эффект избежания повреждения на границе раздела; кроме того, предлагаемая мембрана 10 является легкой, и её легко можно положить на стену непрерывным слоем; помимо этого, данная мембрана является недорогой, и её можно производить в больших объемах в промышленных масштабах.
2
2
2
2
Таким образом, вышеупомянутые шипы 111 являются шипами обычного типа, но имеют оптимизированную форму и расположение, что позволяет получить повышенное сопротивление короблению благодаря специальной конструкции стенок и верхних частей шипов, обеспечивающей пониженную плотность вышеупомянутого листа 110. В частности, предлагается восьмигранный шип с множеством конструктивно взаимодействующих сторон, с увеличенной верхней частью и кромками, которые закруглены, что обеспечивает решение вышеупомянутой проблемы проникновения шипа в битумный слой. По отношению к известным и обычным техническим решениям в отношении упрочненных усеченно-конических шипов, например таких, как у вышеупомянутой мембраны Gutta Beta Star, выпускаемой компанией Гутта Интернешнл АГ, предлагаемая мембрана 10 является мембраной неповреждающего типа и имеет шипы 111, расположенные с уменьшенной плотностью, а именно меньшей или равной 1800/м, предпочтительно приблизительно 1600/м, причем площадь верхних частей 112 каждого из них составляет по меньшей мере 40 мм, предпочтительно более 60 мм, и, таким образом, отношение общей опорной поверхности мембраны, контактирующей с границей раздела, к общей площади мембраны, эффективно увеличивается; кроме того, в конструкции данной мембраны устранены все заостренные или угловые элементы, которые могут вызывать вышеупомянутое вдавливание или проникновение.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения (фиг. 2-5) вышеупомянутый шип 111 представляет собой упрочненный шип в форме усеченной восьмигранной пирамиды с изогнутыми боковыми стенками, в котором, таким образом, используется известный способ упрочнения, заключающийся в применении упрочняющей формы типа звезды, и/или цветка, и/или лепесткового типа; в частности, в вышеупомянутом шипе 111 вышеупомянутые изогнутые стенки оптимизированы по форме и размерам, в зависимости от объема изобретения, и представляют собой изогнутые участки 126, 127, непрерывно соединенные таким образом, что они образуют форму типа синусоидальной волны, с закругленными кромками (фиг. 5), и сохраняют вышеупомянутые преимущества увеличенной опорной поверхности с эффектом избежания повреждения.
2
2
2
При более подробном рассмотрении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 4, видно, что вышеупомянутый шип 111может быть геометрически вписан в восьмигранную усеченную пирамиду, поскольку основание 113 вышеупомянутого шипа 111 может быть вписано в правильный восьмиугольник, называемый большим восьмиугольником 116, с апофемой 122, составляющей от 8 мм до 10 мм, а вышеупомянутая верхняя часть 112 шипа может быть вписана в правильный восьмиугольник, называемый малым восьмиугольником 117, с апофемой 123, составляющей от 4 мм до 5 мм. Таким образом, вышеупомянутые восьмиугольники 116, 117 и вышеупомянутая восьмигранная усеченная пирамида имеют вершины 120 и боковые ребра 121, расположенные радиально под углом 45° друг к другу, причем все стороны 119 равны друг другу. Вышеупомянутые шипы 111 имеют высоту H1, величина которой составляет от 5 мм до 7 мм, и расположены в виде правильной или диагональной матрицы с шагом P от 24 до 28 мм, причем все кромки 131 данных шипов 111 закруглены с внешней стороны 114, при этом минимальный радиус закругления составляет 0,6 мм. Вышеупомянутый шип 111 имеет опорную поверхность, соответствующую вышеупомянутой верхней части 112, площадь которой составляет более 40 мм без площади вышеупомянутых закруглений кромок, так что отношение общей опорной поверхности верхних частей 112 к общей поверхности мембраны 10, на которой они расположены, составляет более 1/14, что создает эффект избежания повреждения вышеупомянутого гидроизоляционного слоя 103 и обеспечивает величину сопротивления короблению выше 60 000 Н/м согласно стандарту ISO EN 25619-2; причем такая величина сопротивления короблению достигается при минимальной плотности вышеупомянутого листа 110 пластика, которая может составлять, например, 250 г/м.
В предпочтительном (но не единственно возможном) варианте осуществления изобретения (фиг. 4, 5) шип 111 содержит изогнутые и волнистые наклонные боковые стенки, состоящие из 16-ти цилиндрических участков, выпуклых наружу и внутрь попеременно, а именно из восьми вогнутых участков 126 и восьми выпуклых участков 127, причем указанные участки 126, 127 соединены друг с другом таким образом, что они образуют форму типа синусоидальной волны, так что сопротивление к короблению шипа значительно повышено; описанный выше восьмигранный наклонный профиль образует вышеупомянутую верхнюю часть 112, служащую для обеспечения вышеупомянутого эффекта избежания повреждения, а также облегчения формовки. Вышеупомянутые вогнутые участки 126 образуют стороны вышеупомянутой восьмигранной усеченной пирамиды, поскольку они начинаются от дуг 124 на основании 113, причем дуги 124 имеют радиус R1 величиной 4,4±0,5 мм с центром снаружи шипа 111; вышеупомянутый радиус R1 равен радиусу R4 окружности 129, вписанной в вышеупомянутую верхнюю часть 112, с допуском ±5%. И наоборот, вышеупомянутые выпуклые участки 127 образуют боковые ребра 121 вышеупомянутой восьмигранной усеченной пирамиды; они начинаются на основании 113 дугами 125 радиусом R2 величиной 8±0,5 мм с центром внутри шипа 111, причем вышеупомянутый радиус R2, предпочтительно, равен радиусу R3 окружности 128, вписанной в основание 113, с допуском ±5%. Вышеупомянутый большой восьмиугольник 116 имеет апофему 122 величиной 8,5 мм, а вышеупомянутый малый восьмиугольник 117 имеет апофему 123 величиной 4,5 мм, с допуском ±0,5 мм для указанных величин; предпочтительные величины указанных апофем 122, 123 составляют 8,9 мм и 4,5 мм соответственно.
2
2
Кроме того, в предпочтительном, но не единственно возможном варианте осуществления изобретения (фиг. 2-5), общая высота H2 вышеупомянутой мембраны 10 составляет 6 мм, а высота H1 шипа равна 5,5 мм, при этом толщина вышеупомянутого листа 110 составляет 550 мкм при плотности 500 г/м; допуск на вышеуказанные значения высот H1, H2 составляет ±1 мм. Кроме того, вышеупомянутые шипы 111 расположены в квадратной матрице с шагом P, равным 26 мм, и с общим количеством шипов, равным приблизительно 1600/м. Вышеупомянутые дуги 124 имеют вогнутость снаружи (фиг. 4) с радиусом R1, составляющим 4,39 мм, причем этот радиус по существу соответствует радиусу R4 окружности, вписанной в верхнюю часть шипа, и хорду 130, полученную пересечением со стороной 119 вышеупомянутого большого шестиугольника и равную 4,76 мм. Вышеупомянутые дуги 125 имеют вогнутость изнутри с радиусом R2, равным 7,99 мм, который по существу соответствует радиусу R3 окружности, вписанной в основание шипа; таким образом, как дуги 124, 125, так и вышеупомянутая хорда 130 ограничены углом, приблизительно равным 14°, с тем же центром 118, что и у вышеупомянутых восьмиугольников 116, 117, и с биссектрисой на вышеупомянутых ребрах 121 или вершинах 120, радиально расположенных под углом 45° друг к другу. Допуск на указанные выше величины составляет ±5%.
2
При описанной выше конфигурации площадь поверхности вышеупомянутой верхней части 112 составляет 67,5 мм без площади вышеупомянутых закруглений кромок, так что получаемое вышеупомянутое отношение общей опорной поверхности шипов на гидроизоляционном слое к общей поверхности мембраны 10 составляет по меньшей мере 1/10.
Кроме того, усовершенствованная мембрана 10 согласно настоящему изобретению предусматривает некоторые варианты реализации, не отраженные на прилагаемых чертежах, которые облегчают укладку мембраны на месте, позволяя осуществлять перекрытие и частичное соединение друг с другом краев двух мембран. В частности, дополнительно к описанным выше отличительным признакам, вдоль по меньшей мере одного края мембраны 10 имеется перекрывающая боковая полоска, на которой нет вышеупомянутых шипов 111, так что обеспечивается возможность частичного перекрытия между прилегающими мембранами, что обеспечивает непрерывность защиты и дренажа, точно так же, как, например, это обеспечивается в вышеупомянутых мембранах, известных на рынке под названиями "Изостад" и "Тефонд" производства вышеупомянутой итальянской компании с ограниченной ответственностью "ТеМа Текнолоджиз энд Материалз".
Более подробно, в первом упрощенном варианте осуществления изобретения вышеупомянутая перекрывающая боковая полоска является гладкой и имеет ширину 5 см с допуском ±20%. В другом варианте осуществления изобретения, позволяющем объединять мембраны 10, вышеупомянутая перекрывающая боковая полоска имеется на двух противоположных сторонах мембраны 10 и содержит выступы, служащие в качестве кнопок-застежек; причем на одной стороне расположены охватываемые элементы застежки, а на другой стороне – охватывающие элементы застежки, при этом выступы имеют соответствующую ответную форму на двух противоположных сторонах одной мембраны 10; ширина вышеупомянутой перекрывающей боковой полоски составляет 18 см с допуском ±5 см. И наконец, в еще одном варианте осуществления изобретения предусмотрена предохранительная полоска, которая расположена на и параллельно вышеупомянутой перекрывающей боковой полоске и которая может содержать герметик и/или уплотнительную прокладку, например такую, как двусторонняя адгезивная лента.
Производство описанной выше защитно-дренажной мембраны 10 легко может осуществляться с помощью существующих технологий и имеющегося обычного оборудования, используемого современными заводами данной области промышленности. Более подробно, способ производства предусматривает выполнение следующих операций: экструдирование исходного материала с формированием тонкого листа 110 (в качестве вышеупомянутого исходного материала может использоваться по меньшей мере один высокопрочный термопластичный полимер, такой как ПЭВП, или смесь разных полимеров); затем полученный тонкий лист пропускают через формующий накатный валик, на поверхности которого выполнены выступы, обеспечивающие формирование вышеупомянутых шипов 111, расположенных в матрице с постоянным шагом P, с общей высотой от 5 до 7 мм. Полученную таким образом шипованную мембрану 10 сворачивают в катушки или рулоны. Следует отметить, что форма вышеупомянутых усовершенствованных шипов 111 (см. фиг. 3) с закругленными кромками 127 и вогнуто-выпуклыми боковыми стенками 125, 126, соединенными друг с другом таким образом, что они образуют форму типа синусоидальной волны, значительно упрощает процесс формовки по сравнению с формовкой шипов обычного типа, имеющих форму звезды или усеченной пирамиды, в частности, облегчает отделение вышеупомянутых выступов от формующего валка, что обеспечивает повышение производительности и/или уменьшение производственных отходов.
Таким образом, на практике было установлено, что являющаяся объектом настоящего изобретения защитно-дренажная мембрана обеспечивает выполнение поставленных задач, обеспечивая повышенное сопротивление короблению, хорошую дренирующую способность, а также эффективное предотвращение повреждений на границе раздела; предлагаемое техническое решение значительно упрощает процесс производства и обеспечивает возможность увеличения производственных объемов без повышения производственных затрат.
Обозначения
10 - высокопрочная шипованная защитно-дренажная мембрана для применения в строительстве, являющаяся объектом настоящего изобретения;
100 - обычная шипованная мембрана;
101 - проницаемый слой из нетканого полотна;
102 - материал обратной засыпки;
103 - гидроизоляционный слой;
104 - фундаментная стена;
105 - обычный шип;
106 - обычная верхняя часть шипа;
110 - водонепроницаемый экструдированный лист пластика мембраны, являющейся объектом настоящего изобретения;
111 - шип мембраны, являющейся объектом настоящего изобретения;
112 - верхняя часть шипа мембраны, являющейся объектом настоящего изобретения;
113 - основание шипа мембраны, являющейся объектом настоящего изобретения;
114 - верхняя сторона мембраны, верхние части шипов которой упираются в гидроизоляционный слой;
115 - нижняя сторона мембраны, обращенная к материалу обратной засыпки;
116 - большой восьмиугольник, описанный вокруг основания шипа;
117 - малый восьмиугольник, описанный вокруг верхней части шипа;
118 - центр вышеупомянутых большого и малого восьмиугольников;
119 - сторона большого восьмиугольника;
120 - вершина большого восьмиугольника;
121 - кромка восьмигранной усеченной пирамиды, описанной вокруг шипа;
122 - апофема большого восьмиугольника;
123 - апофема малого восьмиугольника;
124 - вогнутая внутрь дуга на основании;
125 - выгнутая наружу дуга на основании;
126 - наклонный вогнутый участок цилиндрической стенки;
127 - наклонный выпуклый участок цилиндрической стенки;
128 - окружность, вписанная в основание;
129 - окружность, вписанная в верхнюю часть;
130 - хорда вогнутой внутрь дуги на основании;
131 - закругленная кромка;
H1 - высота шипа;
H2 - общая высота шипованной мембраны;
P - шаг регулярной матрицы, в виде которой расположены шипы;
R1 - радиус вогнутой внутрь дуги на основании;
R2 - радиус выгнутой наружу дуги на основании;
R3 - радиус окружности, вписанной в основание шипа;
R4 - радиус окружности, вписанной в верхнюю часть шипа.