СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E04C2/04 E04C2/26 E04B1/76 E04B1/82 

Изобретение относится к строительным панелям и способу их изготовления преимущественно в заводских условиях со слоем наружной тепло- и звукоизоляции, предназначенным для ограждающих конструкций зданий (наружных стен, панелей перекрытий, теплоизоляционных и звукоизоляционных покрытий и т.п.).

Теплопотери через ограждающие конструкции составляют до 80% всех теплопотерь в зданиях. Поэтому проблема повышения уровня теплоизоляции ограждающих конструкций весьма существенна. В связи с резким подорожанием топлива на мировом рынке, во многих странах значительно повышены нормативные требования к уровню теплозащиты ограждающих конструкций. Соблюдение новых норм в нашей стране позволяет ежегодно экономить за счет сокращения теплопотерь до 15% энергии, или 1 млн.т. условного топлива [1]
Повышение уровня теплозащиты идет по двум основным направлениям: изготовление легких однослойных панелей (например, из легкого бетона) и применение многослойных панелей с эффективным утеплителем. На долю легкобетонных конструкций приходится 70% объема выпускаемых стеновых панелей. Причем в большинстве случаев (до 80% ) они не удовлетворяют требованиям действующих норм из-за повышенной (на 10-15%) плотности керамзитбетона [2]
Многослойная конструкция панели ограждения повышает уровень теплоизоляции за счет включения слоя эффективного утеплителя без увеличения толщины и общей массы панели [3]
Общим и наиболее существенным недостатком многослойных панелей является расслоение конструкции. Для его преодоления в конструкцию панели вводят элементы связи, например ребра жесткости [4 и 5] гибкие [3] или жесткие [6] дискретные связи. Число и мощность связей зависит от физических нагрузок. Связи проходят через слой теплоизоляции и образуют тепловые мосты, отрицательная роль которых усугубляется их массивностью и неравномерным распределением по полю панели. Другим существенным недостатком трехслойных стеновых панелей является неблагоприятное внутреннее расположение теплоизоляционного слоя в конструкции.

При внутреннем расположении слоя теплоизоляции отрицательное влияние тепловых мостов возрастает с увеличением толщины слоя утеплителя [7] Наиболее благоприятной является наружная теплоизоляция. Например, толщина слоя наружной изоляции 6 см соответствует толщине слоя внутренней теплоизоляции 8-10 см. Эти данные подтверждаются также исследованиями [8] При наружном устройстве теплоизоляции создаются благоприятные температурно-влажностные условия работы массивного слоя панели, что способствует повышению долговечности конструкции. Наружная теплоизоляция защищает панель от суточных и сезонных температурных колебаний, обледенения и промерзания, образования плесени. Наружная теплоизоляция защищает конструкцию от переменного замерзания и оттаивания капиллярной влаги, производящей разрушительное действие в поверхностном слое панели.

Известны технические решения панелей с наружным, так называемым дополнительным слоем теплоизоляции, который крепят на готовые панели [9-11] Недостатками этих и подобных технических решений являются: сложное или недостаточно надежное крепление слоя теплоизоляции к телу панели и к защитному слою; отсутствие эффективных средств восприятия температурных деформаций; усложнение конструкции за счет введения элементов дополнительного механического крепления, большая материалоемкость из-за расхода арматуры на защитный слой; закупорка сплошным слоем клея и пенопласта воздушных пор панели и, следовательно, ухудшение гигиенических свойств ограждения.

Наиболее близкой конструкцией панели к предлагаемому техническому решению является панель [12] с наружной теплоизоляцией из отдельных плоских дискретных плит теплоизоляционного материала, наклеиваемых на тело панели клеящим составом толщиной 1-5 мм без применения арматуры. Благодаря наличию промежутков-швов между панелями элементами теплоизоляции (выполняемыми из пенополистирола, пенополиуретана или пеностекла) защитный слой связан не только с материалом теплоизоляции, но (через швы) и с телом панели, что повышает надежность его крепления и исключает необходимость его армирования и механического крепления к телу панели, снижает материалоемкость.

Недостатками технического решения [12] являются:
площадь крепления плиток-элементов теплоизоляции не превышает площадь изолированной части панели;
плоские поверхности плиток и прямолинейные швы между ними ограничивают эффективное восприятие температурных деформаций защитного слоя и самой теплоизоляции;
плоские поверхности панелей хорошо отражают звук и в массовой застройке являются "шумными";
линейно-протяженные швы между плитками-элементами теплоизоляции являются значительными тепловыми мостами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ устройства наружной теплоизоляции [12] Он включает формование тела панели, крепление теплоизоляционного слоя из отдельных элементов с промежутками между ними, нанесение защитного слоя на теплоизоляцию с частичным креплением его к телу панели в промежутках швах между теплоизоляционными плитками. Трудоемкость этого способа ниже, чем технических решений с армированием защитного слоя и его механическим креплением. Но она все же значительна из-за необходимости дополнительных работ после формования самой панели.

Цель изобретения повышение надежности крепления наружного теплоизоляционного слоя к телу панели и к защитному слою, лучшее восприятие температурных деформаций, снижение звукоотражающей способности поверхности панели.

Предлагаемый способ изготовления строительной панели со слоем наружной теплоизоляции направлен на снижение трудоемкости изготовления.

Положительный результат достигается тем, что в конструкции строительной панели, включающей наружный теплоизоляционный слой, адгезионный слой и защитный слой, теплоизоляционный слой выполнен в виде пространственной решетки из жестко связанных между собой в заданном рисунке криволинейных элементов, частично утопленных в тело панели. Между смежными криволинейными элементами имеются сквозные промежутки.

В частных случаях пространственная решетка теплоизоляционного слоя состоит из элементов, ограниченных поверхностями вращения сфер, овалов, эллипсоидов и т.п. Сами элементы расположены в плоскости решетки по схеме простой кубической или гексагональной упаковки.

Криволинейная форма элементов теплоизоляционного слоя резко увеличивает адгезионную поверхность. Так при погружении сферических элементов теплоизоляционного слоя в тело панели наполовину площадь адгезионной поверхности возрастает вдвое по сравнению с плоской адгезионной поверхностью. Это обстоятельство позволяет частично или полностью отказаться от клеящих составов, заменив их в адгезионном слое естественными образованиями отверждающегося вяжущего на поверхности раздела тела панели и теплоизоляционного слоя.

Кроме того, криволинейные поверхности (прежде всего, защитного слоя) эффективно воспринимают температурные деформации.

Промежутки между смежными криволинейными элементами решетки слоя теплоизоляции также обеспечивают ряд положительных результатов. Защитный слой получает дополнительное крепление непосредственно к телу панели в промежутках.

Точечные промежутки являются меньшими тепловыми мостами по сравнению с линейными контурными швами. Геометрически правильная упаковка криволинейных элементов теплоизоляционного слоя и их сравнительно небольшие размеры обеспечивают равномерное распределение промежутков по полю панели и высокую термическую однородность теплоизоляции. Наконец, криволинейная поверхность панели уменьшает звукоотражение и повышает архитектурную выразительность.

Способ изготовления строительных панелей с наружным слоем теплоизоляции включает известные процессы по формованию тела панели и подготовке элементов слоя изоляции, крепление слоя теплоизоляции к телу панели и нанесение защитного слоя. Но наружный теплоизоляционный слой крепится к телу панели с минимальными трудозатратами в процессе его формования. Такую возможность обеспечивает криволинейная форма элементов теплоизоляционного слоя, позволяющая им частично погружаться в тело формуемой панели, а также жесткая связь между криволинейными элементами в теплоизоляционной решетке, сохраняющая неизменный порядок элементов и исключающая деформацию слоя теплоизоляции в процессе формования панели.

Кроме того, во время процесса отверждения образуются химические и капиллярные связи на поверхности раздела тела панели и теплоизоляции, удерживающие частично погруженный слой теплоизоляции на поверхности готовой панели.

На фиг. 1 изображен фрагмент стеновой панели согласно предлагаемому техническому решению, разрез; на фиг. 2 фрагмент панели перекрытия со слоем наружной теплоизоляции согласно предлагаемому техническому решению, разрез.

Предлагаемая строительная панель в случае использования для вертикальных ограждений (фиг. 1) включает тело 1 панели, изготовленной, например, из керамзитобетона, и слой наружной теплоизоляции в виде решетки 2 из жестко связанных между собой криволинейных элементов. В частных случаях последние могут иметь форму тел вращения шаров, овалов, эллипсоидов и т.п. В качестве материала может быть применен пенополистирол, пеностекло и другие легкие теплоизоляционные материалы, поддающиеся формованию в виде решетки 2. Решетка 2 частично погружена своей криволинейной поверхностью 3 в тело 1 панели. Внешняя поверхность 4 решетки 2 выступает из тела панели. Она защищена слоем 5, например, из полимербетона известных составов толщиной 6-8 мм. Размеры криволинейных элементов относительно небольшие 80-140 мм. Между смежными криволинейными элементами в плоскости решетки имеются сквозные промежутки размером поперечника 5-20 мм. Промежутки заполнены материалом защитного слоя, связанным с материалом тела панели.

На фиг. 2 представлен пример осуществления горизонтального ограждения (перекрытия), включающего тело 1 панели перекрытия, слой теплоизоляции в виде решетки 2 из криволинейных элементов, жестко связанных между собой в заданном порядке, например простой кубической или гексагональной упаковки. Решетка 2 наполовину утоплена в тело 1 панели криволинейной поверхностью 3 и выступает из тела панели криволинейной поверхностью 4. Связь решетки 2 с теплом 1 панели по поверхности 3 адгезионная за счет химических и капиллярных связей отверждающегося цементного камня тела панели и теплоизоляционного материала решетки 2, например пенополистирола, пеностекла и т.п.

Решетка 2 покрыта защитным слоем 5, например, из полимербетона известного состава толщиной 6-8 мм. Связь защитного слоя 5 с решеткой 2 адгезионная. Дополнительная связь через промежутки между криволинейными элементами непосредственно к телу 1 панели за счет сил химического и капиллярного взаимодействия материала защитного слоя 5 и тела 1 панели.

Для повышения архитектурной выразительности защитные слои вертикальных и горизонтальных поверхностей могут включать красители, металлизированные пленки и т.п.

Формование строительной панели согласно предлагаемому изобретению может быть произведено, например, в следующей последовательности:
на дно формы для изготовления панелей "лицом вниз" укладывают решетку утеплителя из криволинейных элементов;
производят армирование будущей панели известным способом над слоем утеплителя;
укладывают керамзитбетонную смесь, жесткость которой подобрана так, что обеспечивает полупогружение криволинейных элементов в тело панели;
производят виброуплотнение поверхностным вибратором или поверхностным вакуумированием;
осуществляют термообработку изделия в форме по известному режиму с верхней температурой изотермического выдерживания до 80^оС;
производят распалубку изделия;
на наружную поверхность панели наносят защитный слой полимербетона известными способами, например торкретированием, так чтобы полимербетон защитного слоя связывался химическими и капиллярными связями как с выступающей из тела панели криволинейной поверхностью теплоизоляционного слоя, так и телом панели в промежутках между криволинейными элементами.

Нанесение защитного слоя может быть осуществлено как в заводских условиях, так и на месте монтажа панелей.

Изобретение относится к ограждающим конструкциям зданий с регулируемым тепловым режимом, панелям наружных стен, перекрытий и покрытий со слоем наружной теплоизоляции, изготавливаемым преимущественно индустриальным способом. Панель состоит из тела, слоя наружной теплоизоляции в виде решетки из связанных между собой криволинейных элементов и защитного слоя. Криволинейные элементы решетки теплоизоляции (преимущественно геометрически правильной формы) равномерно распределены по площади панели и частично погружены в ее тело, что существенно (в два раза по сравнению с плоскими элементами) увеличивает адгезионную поверхность на контакте с телом панели, повышает соответственно надежность крепления наружного слоя теплоизоляции и защитного слоя. Дополнительная связь осуществляется через промежутки между гранулами. Криволинейные поверхности способствуют эффективному восприятию температурных напряжений, снижают звукоотражение. Способ изготовления панелей совмещает операции формования тела панели и крепления слоя наружной теплоизоляции, чем снижает трудоемкость изготовления. Защитный слой наносится на готовую панель. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Строительная панель, включающая тело панели, наружный теплоизоляционный слой и защитный слой, отличающаяся тем, что теплоизоляционный слой выполнен в виде пространственной решетки из жестко связанных между собой в заданном рисунке криволинейных элементов, частично утопленных в тело панели и имеющих между собой точечные сквозные промежутки. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что пространственная решетка теплоизоляционного слоя состоит из сферических или овальных элементов с рисунком простой кубической упаковки. 3. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что защитный слой контактирует с телом панели через точечные сквозные промежутки между смежными гранулами. 4. Способ изготовления строительной панели, включающий формование тела панели, крепление теплоизоляционного слоя к наружной поверхности панели и нанесение защитного слоя на теплоизоляцию с частичным креплением его к телу панели, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного слоя используют сформованные в виде решетки криволинейные элементы, причем теплоизоляционный слой крепят к телу панели в процессе формования последней путем частичного погружения в него криволинейных элементов решетки.