УСТРОЙСТВО МНОГОСЛОЙНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, СТЕН ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПАРОПРОНИЦАЕМОЙ НЕГОРЮЧЕЙ СВЕРХТОНКОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ Российский патент 2023 года по МПК E04B1/76 

Изобретение относится к области строительства, в частности к слоистым теплоизоляционным системам, используемым для тепловой защиты строительных конструкций, кирпичных, бетонных и железобетонных поверхностей наружных и внутренних ограждающих и несущих конструкций, в том числе фундаментов, цоколей, стен, перегородок, полов при температуре эксплуатации от -60°С до +260°С, а также к способам нанесения защитного покрытия на данные поверхности.

Уровень техники

Из уровня техники известно, что ограждающая конструкция должна отвечать требованиям по тепловой защите, то есть Сопротивление теплопередаче конструкции Rк должно быть больше (либо равно) Требуемому сопротивлению теплопередаче Rтр в зависимости от региона и природно-климатических условий, а также удовлетворять нормам по защите от переувлажнения (в ограждающей конструкции не должен образовываться конденсат).

На примере ограждающей конструкции из керамического кирпича толщиной 640 мм видим, что несмотря на то, что в ограждающей конструкции нет условий для образования конденсата, но данная конструкция не отвечает требованиям по тепловой защите, фиг. 1.

В связи с этим требуются эффективные и экономически выгодные методы дополнительной теплоизоляции существующих стен зданий и сооружений.

Известна многослойная полимерная система теплоизоляции строительных конструкций, стен зданий и сооружений, содержащая последовательно расположенные слои: основание в виде подготовленной поверхности, клеевой слой, основной слой теплоизоляции и защитно-декоративный слой, в качестве клеевого слоя использован слой водно-дисперсной полиакриловой грунтовки, толщиной 0,1-0,2 мм, в качестве основного слоя теплоизоляции применено (n) количество тонких промежуточных слоев жидкого теплоизоляционного полимерного покрытия, при этом толщина одного тонкого слоя теплоизоляционного покрытия составляет (0,4±0,1 мм). Теплоизоляционный материал покрытия выбран из группы полимерные, отвердевающих на воздухе после нанесения, состоящий из гомополимера акрилата, стирол-акрилатного сополимера, полистирола, бутадиенового полимера, полихлорвинилового полимера, полиуретанового полимера, полимера или сополимера винилацетата или их смеси. (Патент РФ №115377, МПК Е04В 1/76, опубл. 27.04.2012).

Недостатками данной системы являются паронепроницаемость и низкие теплоизоляционные характеристики основного слоя жидкого теплоизоляционного покрытия - термическое сопротивление 1 слоя толщиной 0,4 мм равно 0,27 м²С°/Вт, что приводит к увеличению количества наносимых слоев для обеспечения требуемого сопротивления теплопередачи конструкции в целом, и, следовательно, увеличение срока монтажа при технологической просушке в 24 часа каждого слоя.

Из уровня техники известна многослойная полимерная система теплоизоляции строительных конструкций, стен зданий и сооружений, содержащая последовательно расположенные слои: основание в виде подготовленной поверхности, клеевой слой, основной слой теплоизоляции и защитно-декоративный слой, в качестве основного слоя теплоизоляции применено n количество тонких промежуточных слоев жидкого теплоизоляционного полимерного покрытия, при этом толщина одного тонкого слоя теплоизоляционного покрытия составляет (0,4±0,1) мм, теплоизоляционный материал покрытия выбран из группы полимеров, отвердевающих на воздухе после нанесения, состоящих из гомополимера акрилата, стирол-акрилатного сополимера, полистирола, бутадиенового полимера, полихлорвинилового полимера, полиуретанового полимера, полимера или сополимера винилацетата или их смеси, отличающаяся тем, что поверхность основания в дополнение к проведенной ранее механической очистке от грязи, пыли и осыпающихся элементов подвергается еще химической обработке адгезионным активатором на основе сложных полифункциональных кислот и оснований, в качестве клеевого слоя использован слой кремнийорганической грунтовки на основе водного раствора метилсиликоната калия, обеспечивающей улучшение адгезии последующих слоев и дополнительную гидроизоляцию основания, толщина одного тонкого i-го слоя равна (1,0±0,1) мм, его термическое сопротивление составляет 1 м²°С/Вт, в качестве защитно-декоративного слоя использована акриловая водно-дисперсионная краска, в качестве основного слоя теплоизоляции выбрано покрытие на основе полых микросфер, выполненное из композиции, включающей полимерное связующее и полые микросферы, в качестве полимерного связующего использована водоэмульсионная полимерная латексная композиция, содержащая от 10 до 90 об.% (со)полимера и от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества, взятых в соотношении, мас.ч.:

смесь полимерного связующего 100 смесь поверхностно-активного вещества 2-5

в качестве полых микросфер композиция содержит смесь полых микросфер с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, выбранных из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси стеклопластика (Патент РФ RU №136461, МПК Е04В 1/76, опубл. 10.01.2014).

Недостатками данного покрытия является класс горючести Г1, а также возможность применения в качестве защитно-декоративного слоя только акриловой водно-дисперсионной краски, с целью не ухудшения теплофизических и теплотехнических свойств основного теплоизоляционного слоя на основе полых микросфер.

Наиболее близким аналогом - прототипом является комплексная система утепления зданий и сооружений (Патент РФ №117468, МПК Е04В 1/76, опубл. 27.06.2012), состоящая из последовательно нанесенных на элементы конструкции или на составляющие части здания и сооружения, например, наружную стену, и/или перекрытия, и/или откосы, слои: нанесенный в виде решетки на заполненные швы гидрофобизатор в виде водной эмульсии кремнийорганических сополимеров (при необходимости), слой грунтовки на основе отвержденного жидкого теплоизоляционного покрытия из синтетического каучука, акриловых полимеров и диспергированных в этой композиции полых керамических и силиконовых микросфер, разведенного водой (10:1), с расходом предпочтительно 1 л полученной суспензии на 3 м² в зависимости от поверхности, при необходимости слой отвержденного жидкого теплоизоляционного покрытия в виде решетки на швы из синтетического каучука, акриловых полимеров и диспергированных в этой композиции полых керамических и силиконовых микросфер, при необходимости - слой армирующей сетки, слой 2,0-7,0 см утепляющей штукатурки плотностью не менее 700 кг/м³ на основе вспененного полистирола с добавлением извести и портландцемента, далее при необходимости слои стеклопластиковой армирующей сетки и выравнивающей клеевой штукатурки, и финишная отделка в виде отвержденного жидкого теплоизоляционного покрытия из отвержденной суспензии, включающей вакуумированные керамические и силиконовые микросферы в композиции смеси латекса и акриловых полимеров, причем комплексная система утепления зданий и сооружений имеет водопоглощение не более 0,01 г/см³ и обеспечивает отражение солнечных лучей до 80%.

Существенными недостатками прототипа являются:

- применение паронепроницаемого жидкого теплоизоляционного покрытия;

- применение горючего жидкого теплоизоляционного покрытия;

- коэффициент теплопроводности теплоизоляционного покрытия составляет 0,0035 Вт/(м⋅°С), что приводит к увеличению количества слоев как самого теплоизоляционного покрытия, так и утепляющей штукатурки, что приводит к существенному увеличению нагрузки (увеличивается вес комплексной системы) на конструкции и, как следствие, ограничение сферы применения, поскольку такую систему уже нельзя применять, например, на объектах культурного наследия;

- невозможность применения каких-либо декоративных отделок, кроме колеровки финишного слоя самого жидкого теплоизоляционного покрытия.

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение сферы применения многослойных полимерных систем теплоизоляции за счет применения негорючей паропроницаемой сверхтонкой теплоизоляции на основе полых микросфер с подтвержденным коэффициентом теплопроводности равным 0,001 Вт/(м⋅°С) и коэффициентом паропроницаемости 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па) и, как следствие, достижения требуемого общего сопротивления теплопередачи конструкции при снижении толщины теплоизоляционного покрытия и утепляющей штукатурки, а также возможностью применения различных финишных отделочных материалов, при сохранении теплофизических и теплотехнических свойств жидкой теплоизоляции, сохранения архитектурного облика зданий и сооружений, в том числе объектов культурного наследия, снижения дополнительной нагрузки на фундаменты и основания.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что многослойная полимерная система тепловой защиты строительных конструкций, стен зданий и сооружений на основе паропроницаемой негорючей сверхтонкой теплоизоляции, содержит последовательно нанесенные на защищаемые поверхности конструкций слои: клеевой слой в виде кремнийорганической грунтовки на основе водного раствора метилсиликоната калия; слой утепляющей штукатурки, плотностью не менее 700 кг/м³, на основе вспененного полистирола с добавлением одного из видов вяжущего, например, извести, глины, гипса и портландцемента, толщиной слоя 1,0-4,0 см; армирующий слой в виде стеклоткани, стеклохолста, геотекстиля, ткани асбестовой или нетканого полотна асбестового толщиной от 1,0 до 2,0 мм и плотностью от 70 до 120 г/м²; основной теплоизоляционный слой в виде негорючей (класс НГ) паропроницаемой сверхтонкой теплоизоляции с коэффициентом паропроницаемости 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па) и коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С) на основе полых микросфер, общей толщиной теплоизоляционного покрытия от 0,5 до 4,0 мм, где каждый слой теплоизоляционного покрытия имеет толщину 0,5 мм, выполненной из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па⋅с, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об.% с полыми микросферами 5-95 об.%, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об.% (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси и от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 50 до 650 кг/м³, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси, при этом водно-суспензионная композиция дополнительно содержит смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой в эквимолекулярном соотношении, а также один антипирен, выбранный из группы, включающей тригидрит алюминия, соединения бора, соединения фосфора, соединения сурьмы, высокохлорированные парафины, бромпроизводные ароматических углеводородов, смеси солей неорганических кислот с меламино- или мочевино-формальдегидными смолами, амины никеля, амины цинка, амины кобальта, карбонаты аммония, сульфаты аммония, соли молибдена, соли ванадия, соли церия или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

смесь полимерного связующего с полыми микросферами 100 смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой кислотой или аминокислотой 2-5 вышеуказанный антипирен 5-10

защитно-декоративного слой в виде акриловой водно-дисперсионной краски.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 2, на которой показана защита кирпичной стены здания (пример 1).

Пример на фиг. 2.

Первый этап - подготовка поверхности кирпичной стены 1. Для этого удаляются все осыпающиеся и отваливающиеся элементы, производится обеспыливание.

Второй этап - нанесение клеевого слоя 2 кремнийорганической грунтовки в 2 слоя кистью или специализированным оборудованием высокого давления.

Третий этап - нанесение утепляющей штукатурки 3, плотностью не менее 700 кг/м³, на основе вспененного полистирола с добавлением извести и портландцемента, толщиной слоя 2,0 см с помощью шпателя с заполнением швов, трещин и пор стены.

Четвертый этап - на зашпаклеванную поверхность наносится армирующий слой 4 в виде стеклоткани толщиной 1,0 мм плотностью 100 г/м² с нахлестом по ширине полосы не менее 30%. Армирующий слой позволяет предотвратить возможный разрыв или растрескивание покрытия за счет разности линейного растяжения при деформации вследствие осадки фундамента или температурных расширений.

Пятый этап - нанесение основного слоя теплоизоляции 5 слоями по 0,5 мм с межслойной сушкой 24 часа. В качестве примера была нанесена негорючая паропроницаемая сверхтонкая теплоизоляция на основе полых микросфер, производимого заявителем патента, жидкое теплоизоляционное покрытие из серии «Броня» с коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С) и коэффициентом паропроницаемости 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па), например, паропроницаемая модификация «Броня Фасад НГ», произведенное по ТУ 2216-006-09560516-2013. Теплоизоляционное покрытие на поверхность можно наносить с помощью кисти или безвоздушного распылителя последовательными слоями. Время полного высыхания каждого слоя при температуре +20°С - 24 часа, на отлип - 15-20 минут. Достичь требуемого сопротивления теплопередачи защищаемой конструкции можно за счет нанесения соответствующего количества слоев. Таким образом, было нанесено три слоя покрытия с общей толщиной готового покрытия около 1,6 мм.

Шестой этап - нанесение защитно-декоративного слоя 6 в виде акриловой краски.

Проверим данную конструкцию на обеспечение тепловой защиты и защиты от переувлажнения.

Как мы видим на фиг. 3 конструкция полностью отвечает указанным требованиям, за счет того, что сопротивление передаче конструкции равно требуемому сопротивлению теплопередачи для города Волгограда, а условия для образования конденсата в конструкции полностью отсутствуют. Исходя из этого, следует говорить об эффективности предлагаемого изобретения.

Изобретение позволяет:

- расширить сферу применения теплоизоляционных покрытий на основе полых микросфер, при сохранении всех теплофизических свойств;

- обеспечить надежную тепловую защиту зданий и сооружений за счет повышения общего сопротивления теплопередачи конструкции, обеспечения требований энергоэффективности и повышение энергетического класса здания в целом;

- обеспечить негорючесть системы за счет применения негорючего финишного слоя, защищая конструкцию в целом от разрушения при воздействии высоких температур пожара;

- сохранить или воссоздать архитектурный облик зданий и сооружений, в том числе объектов культурного наследия;

- возможность придания заданного цвета покрытию, путем коллерования последнего финишного слоя;

- снизить дополнительную нагрузку на фундаменты и основания от веса наносимых покрытий за счет их тонкого слоя.

Изобретение относится к области строительства, в частности к слоистым теплоизоляционным системам, используемым для тепловой защиты строительных конструкций, кирпичных, бетонных и железобетонных поверхностей наружных и внутренних ограждающих и несущих конструкций, в том числе фундаментов, цоколей, стен, перегородок, полов при температуре эксплуатации от -60°С до +260°С, а также к способам нанесения защитного покрытия на данные поверхности. Многослойная полимерная система тепловой защиты строительных конструкций, стен зданий и сооружений на основе паропроницаемой негорючей сверхтонкой теплоизоляции содержит последовательно нанесенные на защищаемые поверхности конструкций слои: клеевой слой в виде кремнийорганической грунтовки на основе водного раствора метилсиликоната калия; слой утепляющей штукатурки плотностью не менее 700 кг/м³, на основе вспененного полистирола с добавлением вяжущего, толщиной слоя 1,0-4,0 см; армирующий слой толщиной от 1,0 до 2,0 мм; основной теплоизоляционный слой в виде негорючей (класс НГ) паропроницаемой сверхтонкой теплоизоляции с коэффициентом паропроницаемости 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па) и коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м°С) на основе полых микросфер, общей толщиной теплоизоляционного покрытия от 0,5 до 4,0 мм; защитно-декоративный слой в виде акриловой водно-дисперсионной краски. Технический результат изобретения - расширение сферы применения многослойных полимерных систем теплоизоляции за счет применения и, как следствие, достижение требуемого общего сопротивления теплопередачи конструкции при снижении толщины теплоизоляционного покрытия и утепляющей штукатурки, а также возможность применения различных финишных отделочных материалов при сохранении теплофизических и теплотехнических свойств жидкой теплоизоляции, сохранения архитектурного облика зданий и сооружений, в том числе объектов культурного наследия, снижения дополнительной нагрузки на фундаменты и основания. 3 ил.

Устройство многослойной полимерной системы тепловой защиты строительных конструкций, стен зданий и сооружений на основе паропроницаемой негорючей сверхтонкой теплоизоляции содержит последовательно нанесенные на защищаемые поверхности конструкций слои: клеевой слой в виде кремнийорганической грунтовки на основе водного раствора метилсиликоната калия; слой утепляющей штукатурки, плотностью не менее 700 кг/м³, на основе вспененного полистирола с добавлением одного из видов вяжущего, например, извести, глины, гипса и портландцемента, толщиной слоя 1,0-4,0 см; армирующий слой в виде стеклоткани, стеклохолста, геотекстиля, такни асбестовой или нетканого полотна асбестового толщиной от 1,0 до 2,0 мм и плотностью от 70 до 120 г/м²; основной теплоизоляционный слой в виде негорючей (класс НГ) паропроницаемой сверхтонкой теплоизоляции с коэффициентом паропроницаемости 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па) и коэффициентом теплопроводности 0,001 Вт/(м⋅°С) на основе полых микросфер, общей толщиной теплоизоляционного покрытия от 0,5 до 4,0 мм, где каждый слой теплоизоляционного покрытия имеет толщину 0,5 мм, выполненной из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па⋅С, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об. % с полыми микросферами 5-95 об. %, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об. % (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер или сополимер винилацетата или их смеси, и от 10 до 90 об. % смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 50 до 650 кг/м³, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси, при этом водно-суспензионная композиция дополнительно содержит смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой в эквимолекулярном соотношении, а также один антипирен, выбранный из группы, включающей тригидрит алюминия, соединения бора, соединения фосфора, соединения сурьмы, высокохлорированные парафины, бромпроизводные ароматических углеводородов, смеси солей неорганических кислот с меламино- или мочевино-формальдегидными смолами, амины никеля, амины цинка, амины кобальта, карбонаты аммония, сульфаты аммония, соли молибдена, соли ванадия, соли церия или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

смесь полимерного связующего с полыми микросферами 100 смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой кислотой или аминокислотой 2-5 вышеуказанный антипирен 5-10

защитно-декоративный слой в виде акриловой водно-дисперсионной краски.