СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВОЙ БЕТОННОЙ ПАНЕЛИ С ФАСАДНЫМ БЕТОННЫМ ПЛИТОЧНЫМ ДЕКОРОМ И СТЕНОВАЯ ПАНЕЛЬ, ПОЛУЧЕННАЯ ДАННЫМ СПОСОБОМ
METHOD FOR MANUFACTURING CONCRETE WALL PANEL WITH FACADE CONCRETE TILE DECOR AND WALL PANEL PRODUCED BY THIS METHOD

Изобретение относится к строительству, а именно к изготовлению бетонных панелей с уже готовым фасадным плиточным декором, в котором плитка выполнена из бетона.
Известен патент RU126730U, опубл.: 10.04.2013. В нем заявлена теплофасадная панель, содержащая теплоизоляционное основание из пластического материала, облицовочный песчано-цементный слой, неразъемно соединенный с основанием анкерными элементами, образованными затвердевшим песчано-цементным раствором в расширяющихся внутрь основания полостях, при этом в песчано-цементном слое размещено армирующее средство и декоративные вкладыши, а в основании выполнены, по меньшей мере, два сквозных отверстия с уширенной выемкой с его наружной, лицевой стороны под головку грибообразной упорной втулки винта крепления панели к стене сооружения, отличающаяся тем, что основание выполнено в виде четырехугольной пластины, на одной лицевой стороне которой образованы, по меньшей мере, две четырехугольные ячейки для образования упомянутого песчано-цементного слоя в виде облицовочной плитки, при этом ячейки образованы замкнутыми по периметру бортами, выполненными монолитно с основанием на его лицевой стороне с возможностью их термоусадки после затвердевания песчано-цементного раствора до образования каналов, которые заполнены клеящей или связующей декоративной композицией, при этом указанные полости для образования анкерных элементов выполнены на днище указанных ячеек, причем торцевые стороны основания имеют средства соединения со смежными по горизонтали, а боковые стороны основания имеют средства соединения со смежными по вертикали сопряженными теплофасадными панелями, причем указанные средства соединения панелей выполнены с возможностью обеспечения плоскостности стены сооружения, при этом армирующее средство прикреплено к днищу или стенкам каждой ячейки, а оси указанных втулок совмещены с каналами между облицовочными плитками.
Указанные полости под анкерные элементы на днище каждой ячейки могут быть выполнены в виде канавок, расположены в рядах вдоль панели или под углом к продольной оси панели и могут иметь трапецеидальное поперечное сечение или прямоугольное поперечное сечение с расходящимся внутрь основания осями.
Не смотря на использование анкерных элементов в днище каждой ячейки полостей под анкерные элементы, последние представляют собой лишь часть декоративного элемента.
По этой причине возникает следующая проблема.
Теплофасадная панель согласно данного аналога изготавливается методом литья из вспененной пластмассы, в частности, бисерного (гранулированного) полистирола.
При литье основания панели на ее поверхности отформованы борта в виде корыта, которые образуют опалубку для заливки пространства между ними бетонно-песчаной смесью.
После отверждения залитого бетона эти буртики убираются (вдавливаются) термопрессом в тело основания панели.
В ячейки пенополистирольного основания в полости между бортами заливается цементно-песчаный раствор с декоративными добавками в виде красителей и крошки декорирующих включений.
При этом, ячейки образованы замкнутыми по периметру бортами, выполненными монолитно с основанием на его лицевой стороне с возможностью их термоусадки после затвердевания песчано-цементного раствора до образования каналов, которые заполнены клеящей или связующей декоративной композицией.
Таким образом, когда после отверждения раствора буртики вдавливаются термопрессом в тело основания, что может привести к повреждению анкерных элементов и последующего выпадения некоторых плиток из панели.
Наиболее близким аналогом является заявка RU97113992, опубл.: 10.06.1999, из которой раскрыта ОБЛИЦОВОЧНАЯ ПЛИТКА С РЕБРАМИ НА ТЫЛЬНОЙ СТОРОНЕ И СПОСОБ ЕЕ КРЕПЛЕНИЯ К СТРОИТЕЛЬНОМУ ЭЛЕМЕНТУ. Облицовочная плитка выполнена в виде плоской прямоугольной пластины с продольными и поперечными ребрами на тыльной стороне, отличающаяся тем, что в каждом из продольных ребер выполнены сквозные отверстия. Поперечное сечение продольных ребер имеет форму равнобочной трапеции, поперечное сечение кромочных продольных ребер имеет вид трапеции, нижняя сторона которой перпендикулярна ее основанию. Способ крепления облицовочной плитки к строительному элементу заключается в нанесении временного защитного покрытия на фасадную поверхность плитки, размещение плитки в форме и заливке формы бетонной смесью. При этом, облицовочную плитку с установленной арматурой или без арматуры размещают в форме ребрами вверх.
Сущность технических проблем, характерных для известных решений и в целом для облицовки бетонных домостроительных панелей заключается в следующем.
В основном для облицовки бетонных домостроительных панелей ДСК используют клинкерную керамическую плитку, соответственно, готовый панельный дом и выглядит так же, как отделанный клинкерной керамической плиткой. Такой дизайн моральной устарел, заказчики строительства и городские власти хотят что-то нового и более оригинального.  Эту самую новизну и оригинальность возможно получить если вместо клинкерной керамической плитки в облицовке панели использовать бетонную плитку. Бетонная фасадная плитка более достоверно имитирует натуральный глиняный полнотелый строительный кирпич, может иметь разную фактуру поверхности и цвета. Соответственно, готовый дом внешне похож будто выполнен из кирпича.
Однако, для использования бетонной плитки в панелях нужно было разрешить две основные (принципиальные) технические задачи:
1. Добиться чтобы бетонная плитка держалась в панели надёжно и не выпадала от туда при эксплуатации. С керамической плиткой данный вопрос решается путём применения технологи крепления «ласточкин хвост». Воспользоваться данной технологией в бетонной плитке не возможно из-за принципиально разных технологи производства керамической и бетонной плитки.
2. Исключить полностью или максимально минимизировать затекание цементного раствора на лицевую часть бетонной плитки при производстве бетонных панелей (проблема, характерная для прототипа - заявка RU97113992).
При интеграции любой плитки в панель используют матрицы с монтажными ячейками, в которые закладывается плитка лицевой стороной вниз. При производстве панелей применяется вибрация, из-за вибрации (как и в прототипе - заявка RU97113992) цементный раствор просачивается на дно монтажной ячейки и загрязняет её лицевую часть.
При использовании клинкерной керамической плитки данный недостаток возможно устранить путём ручного механического удаления цементных затёков с плитки без значимого ухудшения её декоративных свойств за счет её более ровной или глянцевой поверхности, обладающей очень низким водопоглощением.
При этом, данный недостаток невозможно устранить при использовании бетонной плитки, поскольку данная плитка имеет шероховатую пористую рельефную поверхность, соответственно, механическое удаление цементных затёков не эффективно (затёки не удаляются полностью). Кроме того, при ручном механическом удалении цементных затеков, на бетонной плитке остаются царапины от металлических инструментов, соответственно плитка теряет свои декоративные свойства.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных технических проблем.
Технический результат заключается в возможности изготовления бетонной панели с декоративной плиткой из бетона, в которой плитка надежно удерживается в панели, а при ее изготовлении лицевая (фасадная) сторона плитки не загрязняется цементным раствором.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ изготовления стеновой бетонной панели с фасадным бетонным плиточным декором, характеризующийся  закрепление облицовочной плитки из бетона, которую выполняют с лицевой стороны в виде плоской прямоугольной пластины и прямоугольным поперечным сечением, а с тыльной стороны по меньшей мере в одном поперечном сечении - в виде трапеции, при этом, облицовочную плитку размещают в заливочную матрицу лицевой стороной вниз, отличающийся тем, что тыльную сторону облицовочной плитки выполняют уширенной по меньшей мере в одном поперечном сечении в сравнении сечением лицевой поверхности; в матрицу для заливки бетонной панели сначала укладывают силиконовую ячеистую подложку, где каждую из ячеек выполняют с углублением и упором для плитки, а также с дополнительным углублением на дне ячейки; затем в каждую из ячеек помещают плитку лицевой стороной вниз до контакта с упором ячейки; после чего осуществляют заливку бетоном матрицы; после застывания бетона панель извлекают из матрицы, затем открепляют от готовой панели ячеистую подложку.
Предпочтительно, грани углубления каждой ячейки ячеистой подложки выполняют таким образом, что по меньшей мере в одном поперечном сечении ячейка имеет форму трапеции.
Также заявлена стеновая панель из бетона, полученная данным способом, с лицевой стороны которой закреплена облицовочная плитка из бетона, причем облицовочная плитка с лицевой (фасадной) стороны выполнена в виде плоской прямоугольной пластины и прямоугольным поперечным сечением, а с тыльной стороны по меньшей мере в одном поперечном сечении - в виде трапеции, отличающаяся тем, что лицевая (фасадная) сторона плитки, выступающая из панели наружу панели, выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, а тыльная сторона облицовочной плитки выполнена уширенной по меньшей мере в одном поперечном сечении в сравнении сечением лицевой поверхности и зафиксирована внутри бетонной панели.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показаны элемент одной ячейки ячеистой подложки и одна плитка.
На Фиг.2 показаны элемент одной ячейки ячеистой подложки и одна плитка, залитые бетоном.
На Фиг.3 показан пример укладки плитки в ячеистую подложку на дне матрицы.
На Фиг.4 показан пример уложенной плитки в ячеистую подложку на дне матрицы.
На Фиг.5 показан пример заливки бетоном матрицы вместе с ячеистой подложкой.
На Фиг.6 показан пример извлеченной готовой бетонной панели из матрицы.
На Фиг.7 показан пример готовой бетонной панели из матрицы со снятой ячеистой подложкой.
На Фиг.8 показан пример изготовленных ячеистых подложек.
На Фиг.9 показан пример уложенных ячеистых подложек на дно матрицы.
На Фиг.10 показан пример укладки плитки в ячеистую подложку.
На Фиг.11 показан пример заливки бетоном матрицы, после укладки плитки.
На Фиг.12 показан пример готовой бетонной панели с плиткой.
На чертежах: 1 - ячеистая подложка, 2 - плитка, 3 - упор для плитки, 4 - трапециевидное углубление в ячейке для укладки плитки, 5 - придонное углубление ячейки, 6 - уширение тыльной стороны плитки, 7 - наружная часть плитки в виде прямоугольного параллелепипеда, 8 - бетонная панель, 9 - часть бетона, затекшего в придонное углубление, 10 - матрица для бетонной панели.
Осуществление изобретения
Заявленный способ изготовления стеновой бетонной панели с фасадным бетонным плиточным декором характеризуется  закреплением облицовочной плитки из бетона, которую выполняют с лицевой стороны в виде плоской прямоугольной пластины и прямоугольным поперечным сечением, а с тыльной стороны по меньшей мере в одном поперечном сечении - в виде трапеции.
Облицовочную плитку размещают в заливочную матрицу лицевой стороной вниз.
Новым является то, что тыльную сторону облицовочной плитки 2 (см. Фиг.1) выполняют уширенной по меньшей мере в одном поперечном сечении в сравнении сечением лицевой поверхности.
Процесс изготовления состоит из этапов:
Этап 1. В матрицу для заливки бетонной панели 10 (см. Фиг.5) сначала укладывают силиконовую ячеистую подложку 1, где каждую из ячеек (см. Фиг.1, Фиг.2) выполняют с углублением и упором 3 для плитки 2, а также с дополнительным углублением 5 на дне ячейки.
Этап 2. В каждую из ячеек помещают плитку 2 лицевой стороной вниз до контакта с упором 3 ячейки.
Этап 3. Осуществляют заливку бетоном 8 матрицы 10.
Этап 4. После застывания бетона 8 панель извлекают из матрицы 10, затем открепляют от готовой панели ячеистую подложку 1.
Полученная таким способом стеновая панель из бетона, имеет с лицевой стороны закрепленную облицовочную плитку из бетона, причем облицовочная плитка с лицевой (фасадной) стороны выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда и прямоугольным поперечным сечением, а с тыльной стороны по меньшей мере в одном поперечном сечении - в виде трапеции.
Новым в заявленной стеновой панели является то, что лицевая (фасадная) сторона плитки, выступающая из панели наружу панели, выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда 7, а тыльная сторона облицовочной плитки выполнена уширенной 6 по меньшей мере в одном поперечном сечении в сравнении сечением лицевой поверхности и зафиксирована внутри бетонной панели.
Указанный способ обеспечивает возможность изготовления бетонной панели с декоративной плиткой из бетона, в которой плитка надежно удерживается в панели, а при ее изготовлении лицевая (фасадная) сторона плитки не загрязняется цементным раствором.
Объясняется это следующим.
Для надёжности сцепления с панелью форма бетонной плитки такова, что ее нижняя тыльная сторона 6 имеет (по меньшей мере в одном поперечном сечении) форму трапеции, а верхняя (фасадная) сторона имеет форму прямоугольного параллелепипеда 7. Соответственно площадь тыльной стороны получается больше площади лицевой стороны.
Положительный эффект от такой формы заключается в том, что бетонная плитка 1 с нижней тыльной стороной в форме трапеции 6 держится в панели прочно и надёжно за счет более широкой (в сравнении с верхней лицевой стороной) нижней части, при этом вероятность выпадения такой бетонной плитки из готовой панели ничтожна.
Верхняя (фасадная) сторона в форме прямоугольного параллелепипеда 7 необходима для реализации второй задачи - чтобы лицевая (фасадная) сторона плитки не загрязнялась цементным раствором при изготовлении.
Для минимизации затекания цементного раствора между матрицей 10 и лицевой (фасадной) стороной 7 плитки 2 используют ячеистую подложку 1, которую укладывают на дно матрицы 10 перед заливкой бетоном.
Ячеистая подложка 1 изготовлена из вязкого силикона (против обычно используемого в ДСК полиуретана), обладающего сильными гидрофобными свойствами, по сравнению с полиуретаном.
Предпочтительным является выполнение граней углубления каждой ячейки ячеистой подложки 1 таким образом, чтобы по меньшей мере в одном поперечном сечении ячейка имеет форму трапеции 4.
Это может быть важным при низких требованиях к изготовлению плитки. Так, размеры плитки могут иметь погрешность примерно до 3 мм, в то время как все ячейки подложки одинаковые. И если фасадная сторона ячеистой подложки прямоугольная в поперечном сечении (что также не исключается в рамках заявленного способа), то получится, что какая-то плитка (большего размера) будет сидеть в ячейке плотно и герметично, для другой плитки, чуть меньшего размера, ячейка будет великовата, значит туда гарантировано больше просочится цементного раствора и он в большом количестве зальет придонное свободное пространство ячеистой подложки, которого может не хватить.
Если же все углубление ячейки сделать по площади размером меньше возможного минимального размера плитки с учётом погрешности, чтобы каждая плитка сидела в ячейке плотно, то какое-то количество плиток может ячейки матрицы просто не влезть. Или же для последних ячеек приходилось бы специально подбирать плитки меньшего размера.
Вот почему при низких требованиях к параметрам плитки трапециевидная форма 4 поперечного сечения фасадной стороны ячейки ячеистой подложки 1 позволяет вставлять в ячейки плитки 2 немного разных размеров одинаково плотно и герметично, при этом в подложку с такими ячейками помещаются все плитки, без какого-либо специального подбора плиток в последние ячейки.
Упор ячейки 3 - нижняя лицевая часть монтажной ячейки, выполнен в форме ровного прямоугольника. За счет чего при размещении плитки 2 между лицевой стороной плитки 7 и упором 3 монтажной ячейки и за счет наличия в каждой ячейке дополнительного углубления 5 на дне, образуется свободное пространство в полости данного дополнительного углубления.
Расчет делается на то, что вязкость силикона, используемого для производства ячеистой подложки и трапециевидная форма 4 монтажной ячейки обеспечат плотное (герметичное) прилегание бетонной плитки к ячейке, обжимая ее по периметру, и тем самым существенно уменьшат при производстве панелей (при вибрации) цементные затёки между матрицей и лицевой частью плитки. Свободное пространство между плиткой и в полости данного дополнительного углубления, на самом дне монтажной ячейки, в свою очередь, обеспечит сбор (слив) туда просочившегося цементного раствора, в случае, если он всё-таки в небольшом количестве попадет в монтажную ячейку при вибрации.
Но при этом, попавший в монтажную ячейку (в свободное пространство) цементный раствор 9 (см. Фиг.2) не будет касаться лицевой части 7 плитки, поскольку сама плитка лицевой стороной фиксирована упором 3 ячейки, в результате чего лицевая часть плитки останется чистой.
Процесс изготовления стеновой панели поясняется следующим примером.
В матрицу 10 для изготовления формы бетонной панели на дно укладывается ячеистая подложка 1. После того как плитку 2 укладывают лицевой стороной вниз как показано на Фиг.3, матричную форму 10 с уложенной плиткой 2 (см. Фиг.4) готовят к заливке бетоном 8.
Пример заливки матрицы 10 бетоном 8 показан на Фиг.5. Бетоном 8 заливается при этом и ячеистая подложка 1.
Когда бетон 8 в матрице 10 застывает, стеновая панель извлекается из формы (см. Фиг.6). Ячеистая подложка 1 при извлечении остаётся или на дне матричной формы 10, или извлекается вместе с панелью и потом вручную отделяется от панели, затем используется многократно. Вид готовой бетонной панели с плиткой 2 со снятой ячеистой подложкой 1 показан на Фиг.7.
После чего стеновая панель готова к использованию.
Заявленный способ прошел испытания на предприятии.
Изготовили партию ячеистых подложек (см. Фиг.8) согласно заявленного способа.
Ячеистые подложки укладывали (см. Фиг.9) на дно матрицы.
Затем укладывали плитку в ячейки ячеистой подложки (см. Фиг.10) согласно заявленного способа лицевой стороной вниз.
После чего проводили заливку бетоном матрицы, после укладки плитки (см. Фиг.11).
В итоге, получили таким способом готовые бетонные панели с бетонной плиткой белого цвета и под имитацию кирпича (см. Фиг.12), у которой лицевая (фасадная) сторона была чистой и не загрязненной цементным раствором.
Полученную таким образом каждую из трех готовых стеновых панелей подвешивали краном лицевой стороной вниз и проводили обработку лицевой стороны жидким азотом путем его напыления до вымораживания панели. После чего воздействовали на лицевую сторону тепловыми пушками в течение 20 минут.
Затем, на тыльную сторону панели залезали рабочие и киянкой в течение 20 минут производили постукивания по всей поверхности панели, создавая вибрации, стимулируя тем самым выпадение плитки, которая бы плохо удерживалась после перепада температур.
Не смотря на создание условия резкого перепада температур, при котором в местах соединения плитки с панелью образовались трещины, ни одна плитка не выпала ни из одной панели.
Данные испытания подтвердили возможность изготовления бетонной панели с декоративной плиткой из бетона, в которой плитка надежно удерживается в панели, а при ее изготовлении лицевая (фасадная) сторона плитки не загрязняется цементным раствором.