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Procédé et dispositif en vue d'échanger un liquide support par une masse d'échange.
L'invention concerne, d'une part, un procédé en vue d'échanger au moins partiellement un liquide support se trouvant dans une fente pour la réalisation d'une paroi à fente ou analogues, par une masse d'échange fluide et durcissante, une séparation horizontale étant effectuée dans le liquide support à hauteur du plan au sol de la colonne de liquide support à échanger, et, d'autre part, un dispositif correspondant comportant une plaque de fermeture ayant une largeur correspondant essentiellement à la largeur de la fente, un joint marginal élastique disposé en dessous de cette plaque de fermeture, au moins un passage comportant un organe d'arrêt et ménagé dans la plaque de fermeture pour y faire passer un liquide support lors de l'abaissement de cette plaque de fermeture,
au moins une conduite d'alimentation traversant la plaque de fermeture et guidée jusqu'à la surface du sol pour la masse d'échange fluide, un dispositif de transport raccordé à la plaque de fermeture et un dispositif de commande attribué à ce dispositif. Parmi les conditions qui sont comparables à une fente ou à une paroi à fente, dans le cadre de l'invention, il convient d'envisager, par exemple, un évidement du sol à section transversale compacte pour la réalisation d'un pilier, etc.
Lors de la réalisation de parois à fente, on atteint la stabilité de la fente après construction
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en utilisant des suspensions de bentonite comme liquide support, suspensions qui sont acheminées constamment lors de la fouille. Etant donné que ces suspensions, ainsi que d'autres masses de parois d'étanchéité également liquides, mais durcissantes à base de ciment n'atteignent pas la haute résistance à l'écoulement requise de temps à autre, on essaie de remplacer le liquide support incorporé en premier lieu et après avoir atteint la profondeur de creusement, contre une masse de paroi d'étanchement d'une plus haute résistance à l'écoulement. Cette dernière a un poids spécifique nettement plus élevé.
Lors de l'incorporation de la masse plus lourde, il peut être très aisé d'aboutir à un mélange intime ou à une formation de couches avec un effet de gâteau de filtre, tant et si bien que la résistance désirée à l'écoulement ne se réalise pas. Ni l'introduction par portions avec des grappins d'excavateurs, ni ce que l'on appelle le procédé à"contracteurs" avec alimentation continue de la masse via des conduites d'alimentation qui se terminent en dessous du niveau de la masse acheminée, ne contribuent nullement à apporter une solution parfaite.
Dans le cadre des mesures connues mentionnées dans l'introduction ci-dessus (document DE-OS 36 26 665), on obtient la séparation horizontale uniquement à l'aide de la plaque de fermeture, cette dernière étant soulevée à l'aide du dispositif transporteur en fonction de l'alimentation de la masse d'échange. L'effet de séparation escompté ne se produit toutefois pas non plus selon cette façon de procéder car, dans la pratique, on observe cependant des mélanges intimes.
L'objet à la base de l'invention est de parvenir, dans le cadre des mesures du type mentionné
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dans l'introduction ci-dessus, à un échange parfait du liquide support contre la masse d'échange sans aucun effet quelconque de mélange intime.
A cet effet, du point de vue procédé, l'invention révèle qu'une couche d'air comprimé faisant office de séparation horizontale est déplacée vers le haut en étant réglée en fonction de sa pression tandis que, du point de vue dispositif, à l'aide d'une bride marginale inférieure prévue sur sa face inférieure, sur le bord inférieur de laquelle est fixée comme joint étanche marginal, une jupe étanche de prolongement, et au moins à l'aide d'une conduite d'air comprimé traversant la plaque de fermeture, guidée jusqu'à la surface du sol et pouvant être raccordée à cet endroit à une source d'air comprimé, la plaque de fermeture est réalisée sous forme d'une chambre à air comprimé ouverte vers le bas et dans laquelle la couche d'air comprimé peut être produite, tandis que la conduite d'air comprimé est pourvue d'un palpeur de pression qui est raccordé,
sur le dispositif de commande, au dispositif de transport en guise d'organe de réglage.
En l'occurrence, l'invention est issue du fait que. lors de l'essai entrepris en vue d'échanger un liquide léger contre le liquide plus lourd, le liquide plus léger ne peut être chassé vers le haut en tout. cas. selon le principe des contrepoids.
Ceci vaut, en particulier, pour des liquides de même nature tels que, par exemple, l'eau, faisant office de substance support ou dissolvante pour les matières solides qui y sont renfermées. C'est ainsi que, par exemple, dans le cas présent, le liquide support plus léger
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3 a un poids spécifique de y= 1, 2 à 1, 4 p/cm3, tandis que le liquide d'étanchement plus lourd a, en revanche, 3 un poids spécifique de Y= 2, 1 à 2, 3 p/cm3. L'objet
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fondamental nouveau pour la solution apportée selon l'invention réside dans le fait qu'il convient de produire, entre les deux liquides, un coussin d'air en guise d'écarteur.
Le liquide plus lourd utilisé comme masse d'échange est acheminé à l'intérieur du coussin d'air ou en dessous du niveau superficiel du liquide plus lourd déjà incorporé, ce niveau étant délimité par le coussin d'air. Fondamentalement, selon la manière et le mode décrits, il est également toutefois possible d'incorporer un liquide plus léger.
En tout cas, on évite de manière fiable tout contact inopportun avec le liquide support plus léger se trouvant dans la partie supérieure de la fente et, partant, le mélange intime inopportun.
Pour la réalisation complémentaire du dispositif, il existe plusieurs possibilités. C'est ainsi que le passage comportant l'organe d'arrêt est constitué, de préférence, d'un tronçon de tube qui devrait se terminer au niveau du bord inférieur de la jupe d'étanchement ou en dessous. A cet égard, pour l'élimination complète du liquide support, il est recommandé de disposer le tronçon de tube dans la plaque de fermeture de telle sorte qu'il puisse être réglé en hauteur. La conduite d'alimentation doit se terminer dans la chambre à air comprimé ; toutefois, il est préférable d'adopter la forme de réalisation dans laquelle la conduite d'alimentation se termine au niveau du bord inférieur de la jupe marginale ou en dessous.
Il est tout aussi recommandable de disposer la conduite d'alimentation dans la plaque de fermeture de telle sorte qu'elle puisse être réglée en hauteur. Selon la consistance de la masse d'échange acheminée, il peut être favorable de prévoir des appareils de distribution pour la masse d'échange dans la chambre à air comprimé. Afin d'empêcher la
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jupe d'étanchement de se rabattre brusquement vers le haut lorsque la chambre à air comprimé est abaissée, il est recommandé d'adopter une forme de réalisation dans laquelle, lorsque la chambre à air comprimé est abaissée, la jupe d'étanchement peut être tirée vers l'intérieur ; il va de soi qu'après l'abaissement de la chambre à air comprimé, la jupe d'étanchement est à nouveau détendue et peut venir se placer contre les parois à fente.
Afin d'empêcher un coincement de la chambre à air comprimé dans la fente, il est recommandé de relier cette chambre au dispositif de transport à l'intervention d'un bâti pourvu de galets de guidage et fixé à la plaque de fermeture.
Enfin et en définitive, en l'occurrence, selon l'aptitude à l'influence mutuelle entre le liquide support et la masse d'échange, il conviendrait encore de prévoir une conduite d'aspiration de liquide support guidée du fond de la chambre à air comprimé vers la surface du sol afin de pouvoir aspirer également les derniers restes de liquide support du fond de la fente.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés illustrant schématiquement un exemple de réalisation et dans lesquels : la figure 1 est une vue latérale d'un dispositif destiné à échanger un liquide support par une masse d'échange, et la figure 2 est une coupe transversale du dispositif illustré en figure 1.
Une chambre à air comprimé 1 est constituée d'un logement ouvert vers le bas pourvu d'une plaque supérieure de fermeture 2 sur laquelle sont formées les parois latérales rigides périphériques faisant office de brides marginales 3. Le plan d'ensemble
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du logement rigide est un peu plus petit que la section transversale d'une fente 5 préalablement réalisée et remplie d'un liquide support 4. Sur la face inférieure de la bride marginale 3, est raccordée, de manière étanche à l'air, une jupe élastique d'étanchement 6. Elle comble, en intersection rasante, l'espace compris entre le logement et les flancs de la fente 5, du fait qu'elle peut être pressée, au moyen d'une surpression, dans la chambre à pression 1, sur les flancs de la fente 5.
Au-dessus de la plaque de fermeture 2, est adapté un bâti 7 pourvu de galets de guidage 8. Ce bâti 7 permet de guider la chambre à air comprimé 1 dans la fente 5 et il empêche le coincement de l'ensemble de l'appareil. Il va de soi que l'appareil est ballasté de telle sorte qu'il puisse être abaissé et soulevé à volonté dans le liquide 4. Le ballast se trouve principalement dans la zone du logement ou il fait partie de la structure de celui-ci.
L'abaissement et le soulèvement ont lieu avec un dispositif de transport 15 à la surface du sol.
A l'intérieur de la chambre à air comprimé 1, débouche au moins un passage 9 pouvant être fermé avec un organe d'arrêt 16 et constitué d'un tronçon de tube pour permettre, au liquide support, de s'écouler de la chambre dans la zone de la fente se trouvant au-dessus. Le bord inférieur de cette ouverture de passage est situé à hauteur ou un peu plus bas (par exemple, 10 cm) que le bord inférieur de la jupe élastique d'étanchement 6. De la surface du sol, au moins une conduite d'air comprimé 10 est guidée à l'intérieur de la chambre. La pression d'air régnant dans la chambre de travail peut être réglée à l'aide d'une source d'air comprimé 11.
La masse d'échange 12 est guidée dans la chambre 1
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via au moins une conduite d'alimentation 13. La hauteur à laquelle se situe l'ouverture de sortie de la conduite d'alimentation 13 peut être quelconque à l'intérieur de la chambre. Toutefois, de préférence, comme le montrent les dessins, la conduite d'alimentation est disposée en dessous du niveau de base de la masse d'échange 12. Afin d'assurer un meilleur maniement au fond de la fente, le passage et l'autre extrémité de la conduite d'alimentation 13 peuvent être déplacés ou réglés en hauteur dans le sens vertical. La conduite d'alimentation 13 prévue pour la masse d'échange 12 est raccordée, au niveau de la surface du sol, à un appareil d'addition de matière 14 réglé en pression.
La réalisation du procédé débute par l'abaissement de l'appareil jusqu'à la profondeur désirée.
Celle-ci sera généralement le fond de la fente 5.
Au besoin, il est toutefois également possible d'entamer l'échange à une hauteur quelconque au-dessus du fond de la fente 5. Ensuite, il faut veiller à ce que la masse d'échange plus lourde ne puisse s'abaisser d'elle-même à une plus grande profondeur. A cet effet, on recourt, par exemple, à des structures formant bouchons ou à un bâti allant jusqu'au fond et comportant un recouvrement empêchant tout mélange intime. Lors de l'abaissement de l'appareil, la jupe d'étanchement 6 est tirée vers l'intérieur par des dispositifs de retenue, par exemple, des chaînes et des câbles, afin qu'elle ne puisse être rabattue brusquement vers le haut en direction des bords.
A ce moment, la chambre 1 peut être sollicitée par de l'air comprimé, chassant ainsi le liquide support se trouvant à l'intérieur de cette chambre. Au début, l'écoulement a lieu autour de la jupe d'étanchement 6, qui n'est pas encore forcément adjacente aux flancs
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de la fente, ainsi qu'à travers le passage ouvert 9, uniquement à travers ce dernier au cours de la dernière phase d'expulsion, ce passage étant fermé lorsque la profondeur de niveau théorique désirée est atteinte. Commence ensuite l'alimentation de la masse d'échange liquide sous une pression qui est supérieure à la pression d'air qui règne dans la chambre 1 et qui dépend de la profondeur. Suite à l'alimentation de la masse, le coussin de pression d'air est comprimé.
En l'occurrence, on présuppose que le poids de l'appareil est à ce point élevé qu'il n'est pas entraîné vers le haut par la pression de la masse d'échange. L'importance de la pression d'air régnant dans la chambre 1 dépend de la charge de liquide ou de la profondeur de travail de l'appareil et de la pression de la masse d'échange acheminée.
A l'aide d'appareils de mesure et de réglage de pression 17, on règle la pression d'air et la pression de mise en circulation de la masse d'échange en fonction des couches en profondeur, tandis que l'appareil est tiré vers le haut selon l'état de remplissage atteint dans la fente 5.
La masse d'échange acheminée peut avoir des consistances analogues à celles d'un béton frais.
En conséquence, il peut être judicieux de disposer plusieurs conduites d'alimentation 13 et/ou plusieurs appareils de distribution 18, par exemple, des vis sans fin ou des coulisseaux pouvant effectuer un mouvement de va-et-vient, au sein de la chambre à air comprimé 1. Afin qu'il ne subsiste aucun résidu de la suspension support au fond de la fente 5 et qui se mélangerait à la masse d'échange, l'appareil renferme un dispositif flexible d'aspiration. Celuici est constitué d'une conduite d'aspiration 19 pouvant être abaissée dans la chambre, transportée directement
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à la surface du sol et pouvant se fermer automatiquement.
Un avantage important du procédé réside dans l'obtention de la consistance de la masse acheminée, car l'air comprimé garantit qu'aucune eau interstitielle préjudiciable ne puisse pénétrer de la surface voisine du sol dans la masse d'échange.
Dans le cas de tronçons de parois à fente adjacents et ultérieurs, on procède de manière correspondante. Toutefois, la masse d'échange d'un tronçon de paroi à fente adjacent doit être préalablement durcie suffisamment.
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Method and device for exchanging a support liquid with an exchange mass.
The invention relates, on the one hand, to a method for at least partially exchanging a support liquid located in a slit for producing a slit wall or the like, by a fluid and hardening exchange mass, a horizontal separation being carried out in the support liquid at the height of the ground plane of the column of support liquid to be exchanged, and, on the other hand, a corresponding device comprising a closure plate having a width corresponding essentially to the width of the slot , an elastic marginal seal disposed below this closure plate, at least one passage comprising a stop member and formed in the closure plate for passing a support liquid therein when this closure plate is lowered,
at least one supply line passing through the closure plate and guided to the ground surface for the fluid exchange mass, a transport device connected to the closure plate and a control device assigned to this device. Among the conditions which are comparable to a slit or a slit wall, in the context of the invention, consideration should be given, for example, to a recess of the ground with a compact cross section for the production of a pillar, etc. .
When making slit walls, the stability of the slit is achieved after construction
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using bentonite suspensions as carrier liquid, suspensions that are routed constantly during the search. Since these suspensions, as well as other masses of sealing walls which are also liquid, but hardening on the basis of cement, do not achieve the high flow resistance required from time to time, an attempt is made to replace the support liquid. incorporated first and after reaching the digging depth, against a mass of sealing wall of higher flow resistance. The latter has a significantly higher specific weight.
When incorporating the heavier mass, it can be very easy to achieve intimate mixing or layering with a filter cake effect, so much so that the desired resistance to flow does not not come true. Neither the introduction in portions with excavator grabs, nor the so-called "contracting" process with continuous supply of the mass via supply lines which terminate below the level of the mass conveyed, do nothing to provide a perfect solution.
Within the framework of the known measures mentioned in the above introduction (document DE-OS 36 26 665), the horizontal separation is obtained only with the aid of the closing plate, the latter being raised using the device. conveyor according to the supply of the exchange mass. However, the expected separation effect does not also occur according to this procedure because, in practice, however, intimate mixtures are observed.
The object of the invention is to achieve, in the context of the measures of the type mentioned
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in the above introduction, to a perfect exchange of the support liquid against the exchange mass without any intimate mixing effect.
To this end, from the process point of view, the invention reveals that a layer of compressed air acting as a horizontal separation is moved upwards by being adjusted as a function of its pressure while, from the device point of view, at using a lower marginal flange provided on its lower face, on the lower edge of which is fixed as a marginal watertight seal, a waterproof extension skirt, and at least using a compressed air line passing through the closing plate, guided to the ground surface and being able to be connected at this point to a source of compressed air, the closing plate is made in the form of a compressed air chamber open downwards and in which the compressed air layer can be produced, while the compressed air line is provided with a pressure sensor which is connected,
on the control device, to the transport device as an adjusting member.
In this case, the invention is based on the fact that. during the test undertaken with a view to exchanging a light liquid for the heavier liquid, the lighter liquid cannot be driven upwards altogether. case. according to the principle of counterweights.
This applies, in particular, to liquids of the same nature such as, for example, water, acting as a support or dissolving substance for the solid materials contained therein. This is how, for example, in this case, the lighter carrier liquid
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3 has a specific weight of y = 1, 2 to 1, 4 p / cm3, while the heavier sealing liquid has, on the other hand, 3 a specific weight of Y = 2, 1 to 2, 3 p / cm3 . Object
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fundamental new for the solution provided according to the invention lies in the fact that it is advisable to produce, between the two liquids, an air cushion as a spacer.
The heavier liquid used as the exchange mass is conveyed inside the air cushion or below the surface level of the heavier liquid already incorporated, this level being delimited by the air cushion. Basically, depending on the manner and mode described, it is also possible, however, to incorporate a lighter liquid.
In any case, any inadvertent contact with the lighter carrier liquid in the upper part of the slot is therefore reliably avoided, and therefore the untimely intimate mixture.
For the complementary production of the device, there are several possibilities. Thus, the passage comprising the stop member preferably consists of a section of tube which should end at or below the lower edge of the sealing skirt. In this respect, for the complete removal of the support liquid, it is recommended to arrange the tube section in the closure plate so that it can be adjusted in height. The supply line must terminate in the compressed air chamber; however, it is preferable to adopt the embodiment in which the supply line ends at or below the lower edge of the marginal skirt.
It is also advisable to arrange the supply line in the closing plate so that it can be adjusted in height. Depending on the consistency of the exchange mass conveyed, it may be favorable to provide distribution devices for the exchange mass in the compressed air chamber. In order to prevent the
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sealing skirt to fold up suddenly when the air chamber is lowered, it is recommended to adopt an embodiment in which, when the air chamber is lowered, the sealing skirt can be pulled out towards the inside ; it goes without saying that after the compressed air chamber has been lowered, the sealing skirt is again relaxed and can be placed against the slit walls.
In order to prevent the compressed air chamber from jamming in the slot, it is recommended to connect this chamber to the transport device by means of a frame provided with guide rollers and fixed to the closing plate.
Finally and finally, in this case, depending on the ability for mutual influence between the support liquid and the exchange mass, it would also be advisable to provide a support liquid suction pipe guided from the bottom of the chamber. compressed air to the ground surface so that the last remaining support liquid can also be sucked from the bottom of the slot.
The invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings schematically illustrating an embodiment and in which: Figure 1 is a side view of a device for exchanging a carrier liquid by an exchange mass , and Figure 2 is a cross section of the device illustrated in Figure 1.
A compressed air chamber 1 consists of a downwardly open housing provided with an upper closure plate 2 on which the peripheral rigid side walls are formed, acting as marginal flanges 3. The overall plan
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of the rigid housing is a little smaller than the cross section of a slot 5 previously made and filled with a support liquid 4. On the underside of the marginal flange 3, is connected, in an airtight manner, a elastic sealing skirt 6. It fills, in grazing intersection, the space between the housing and the sides of the slot 5, because it can be pressed, by means of an overpressure, in the pressure chamber 1, on the sides of slot 5.
Above the closure plate 2, a frame 7 is provided fitted with guide rollers 8. This frame 7 makes it possible to guide the compressed air chamber 1 in the slot 5 and it prevents the assembly of the whole of the apparatus. It goes without saying that the device is ballasted so that it can be lowered and raised at will in the liquid 4. The ballast is mainly located in the area of the housing or it is part of the structure thereof.
The lowering and lifting takes place with a transport device 15 on the ground surface.
Inside the compressed air chamber 1, opens at least one passage 9 which can be closed with a stop member 16 and consisting of a section of tube to allow the support liquid to flow from the chamber in the area of the slot above. The lower edge of this passage opening is situated at a height or slightly lower (for example, 10 cm) than the lower edge of the elastic sealing skirt 6. From the surface of the ground, at least one air duct tablet 10 is guided inside the chamber. The air pressure prevailing in the working chamber can be adjusted using a compressed air source 11.
The exchange mass 12 is guided in the chamber 1
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via at least one supply line 13. The height at which the outlet opening of the supply line 13 is situated may be arbitrary inside the chamber. However, preferably, as shown in the drawings, the supply line is arranged below the base level of the exchange mass 12. In order to ensure better handling at the bottom of the slot, the passage and the other end of the supply line 13 can be moved or adjusted in height vertically. The supply line 13 provided for the exchange mass 12 is connected, at the level of the ground surface, to a device for adding material 14 regulated in pressure.
The process begins by lowering the device to the desired depth.
This will generally be the bottom of the slot 5.
If necessary, however, it is also possible to initiate the exchange at any height above the bottom of the slot 5. Next, it must be ensured that the heavier exchange mass cannot drop by itself to a greater depth. For this purpose, use is made, for example, of structures forming plugs or of a frame extending to the bottom and comprising a covering preventing any intimate mixing. When lowering the device, the sealing skirt 6 is pulled inward by retaining devices, for example, chains and cables, so that it cannot be folded up sharply upward. edge direction.
At this time, the chamber 1 can be urged by compressed air, thus expelling the support liquid located inside this chamber. At the start, the flow takes place around the sealing skirt 6, which is not necessarily necessarily adjacent to the sides
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of the slot, as well as through the open passage 9, only through the latter during the last expulsion phase, this passage being closed when the desired theoretical level depth is reached. Then begins feeding the liquid exchange mass under a pressure which is higher than the air pressure which prevails in the chamber 1 and which depends on the depth. Following the supply of mass, the air pressure cushion is compressed.
In this case, it is assumed that the weight of the device is so high that it is not driven upwards by the pressure of the exchange mass. The importance of the air pressure prevailing in the chamber 1 depends on the liquid charge or the working depth of the device and on the pressure of the exchange mass conveyed.
Using pressure measuring and regulating devices 17, the air pressure and the circulation pressure of the exchange mass are adjusted according to the layers in depth, while the device is pulled upwards according to the filling state reached in the slot 5.
The exchange mass conveyed can have consistency similar to that of fresh concrete.
Consequently, it may be advisable to have several supply lines 13 and / or several distribution devices 18, for example, worms or sliders which can move back and forth within the chamber. compressed air 1. So that there remains no residue of the support suspension at the bottom of the slot 5 and which would mix with the exchange mass, the apparatus contains a flexible suction device. This consists of a suction line 19 which can be lowered into the chamber, transported directly
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on the ground surface and can close automatically.
An important advantage of the process lies in obtaining the consistency of the mass conveyed, since the compressed air guarantees that no harmful pore water can penetrate from the surface neighboring the soil into the exchange mass.
In the case of sections of adjacent and subsequent slit walls, the procedure is corresponding. However, the exchange mass of a section of adjacent slit wall must be sufficiently hardened beforehand.