СТЕНОВАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
WALL PANEL AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Изобретение относится к области строительства, а именно к стеновым панельным элементам и способам их изготовления, и может быть использовано при строительстве и реконструкции жилых и общественных зданий.
Известны панели несущих стен сплошного сечения или с пустотами для вентиляционных каналов. Материалом таких панелей является тяжелый бетон, стены из легкого бетона предложено применять при условии технической обоснованности и экономической целесообразности. Указано, что толщина панелей внутренних несущих стен определяется прочностью среднего сечения панели, компоновкой узла опирания перекрытий на стену и требованиями звукоизоляции (Маклакова Т.Г. Архитектура гражданских и промышленных зданий [Текст]: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1981. - 368 с., рис. 12.43).
Недостатками известного технического решения являются большой вес элемента и в связи с этим значительная нагрузка на фундаменты здания, низкая теплоизоляционная способность стеновой панели.
Наиболее близким изобретению - устройству - стеновой панели здания по технической сущности и достигаемому результату является несущая железобетонная панель-рамка, ригель которой имеет арматурные выпуски, а остальное пространство в плоскости такой панели заполнено легким экологически чистым стеновым рециклируемым материалом (см. патент RU 2506385, МПК E04H 1/00, опубл. 2014). Указано, что выполнение панелей в виде П-образных элементов с заполнением обеспечивает с одной стороны применение двухкомпонентных рециклируемых легко утилизируемых материалов с высокими теплофизическими и шумозащитными свойствами, с другой - высокую несущую способность. Предполагается заполнение внутреннего пространства панели-рамки мелкоштучными элементами на строительной площадке после монтажа в проектное положение П-образной стеновой панели.
Недостатками такого решения является низкая прочность контактного шва (сопротивление сдвигу) между панелью-рамкой из тяжелого бетона и материалом заполнения остального пространства. Это вызвано тем, что в процессе заполнения штучными материалами среднего пространства стеновой панели практически невозможно достичь высоких характеристик сцепления, механического зацепления и обжатия бетона. К тому же, в таком решении отсутствует нагельное соединение между составными частями панели. Также недостатки устройства связаны со сложностями при заполнении проема П-образной панели в условиях строительной площадки штучными элементами ввиду ограниченной номенклатуры их размеров, при этом для выравнивания лицевых поверхностей потребуется проведение специальных дополнительных мероприятий, например оштукатуривание панели после заполнения ее внутреннего пространства. Кроме того, указанное исполнение устройства существенно увеличивает трудоемкость изготовления панели.
Наиболее близким изобретению способом изготовления стеновой панели является способ изготовления железобетонных стеновых панелей по технологическим линиям с применением бетоноукладочных и уплотняющих машин. При изготовлении сборных железобетонных деталей на заводах производят следующие основные операции: изготовление арматурного каркаса и установку его в формы, формование изделий, прогрев для ускорения твердения бетона. Перед формованием железобетонных изделий форму очищают, собирают и смазывают специальными составами, чтобы предотвратить прилипание бетона к ее стенкам. Формование изделий производят после установки в формы арматурного каркаса. Процесс формования включает укладку бетонной смеси в форму и ее уплотнение (Баженов Ю.М. Технология бетона [Текст]: Учебник / Баженов Ю.М. - M.: АСВ, 2003. - 500 с., с. 435-436, с.443).
Недостатком такого способа изготовления является то, что для получения стеновых панелей комбинированного вида, состоящих из нескольких железобетонных элементов, изготовленных указанным способом, необходимо выполнить укрупнительную сборку или комплектацию в условиях завода или строительной площадки. Это вызывает необходимость обеспечения зазоров между стыкуемыми элементами и дальнейшее их замоноличивание, а также характеризуется повышением трудоемкости изготовления и монтажа, высокой податливостью швов между элементами укрупняемой конструкции, сложностями и дополнительной трудоемкостью для обеспечении ровных лицевых поверхностей панели.
Задачей, на решение которой направлены изобретения, является снижение веса и материалоемкости несущих и самонесущих стеновых панелей при обеспечении ровных лицевых поверхностей, снижение трудоемкости изготовления стеновой панели, повышение индустриальности строительства и увеличение прочности контактных швов между составными элементами стеновой панели.
Это достигается тем, что в стеновой панели, состоящей из двух элементов: панели-рамки, состоящей из ригеля и стоек, изготовленной из тяжелого бетона, включающей арматурные изделия и детали, и элемента заполнения пространства в плоскости панели-рамки, элементом заполнения пространства в плоскости панели-рамки является вкладыш из легкого или ячеистого бетона с фиксаторами на поверхностях, соединяющихся с панелью-рамкой.
Это достигается тем, что в способе изготовления стеновой панели, включающем подготовку опалубочной формы, изготовление и установку в форму арматурных изделий и деталей, укладку в форму бетонной смеси, ее уплотнение и прогрев, формование стеновой панели начинают после установки в опалубочной форме предварительно изготовленного элемента-вкладыша из легкого или ячеистого бетона с фиксаторами на поверхностях, соединяющихся с панелью-рамкой.
При этом фиксаторами на соединяющихся с панелью-рамкой поверхностях вкладыша из легкого или ячеистого бетона могут быть насечки. При этом фиксаторами на соединяющихся с панелью-рамкой поверхностях вкладыша из легкого или ячеистого бетона могут быть шпонки. При этом фиксаторами на соединяющихся с панелью-рамкой поверхностях вкладыша из легкого или ячеистого бетона могут быть выпуски содержащихся в нем арматурных изделий. Арматурные изделия ригеля панели-рамки могут иметь выпуски вверх. Установку вкладыша из легкого или ячеистого бетона с фиксаторами в виде выпусков содержащихся в нем арматурных изделий, выступающих по поверхностям, соединяющимся с панелью-рамкой, могут производить совместно с арматурными изделиями панели-рамки.
Технический результат изобретений заключается в изготовлении стеновой панели, заполнение внутреннего пространства которой осуществляется за счет вкладыша из легкого бетона или ячеистого материала, что позволяет снизить общую массу стеновой панели и уменьшить таким образом суммарную нагрузку, приходящуюся на нижерасположенные конструкции, а также применить краны меньшей грузоподъемности и уменьшить число отправочных элементов.
Технический результат изобретений заключается также в изготовлении стеновой панели посредством совместного бетонирования ее составных элементов с фиксаторами на поверхностях вкладыша, что позволяет повысить сдвиговую жесткость и прочность контактных швов между составными элементами.
1
1
2
2
1
2
1
2
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид спереди стеновой панели размерами b×h, состоящей из панели-рамки 1 с ригелем 2 высотой h и стойками 3 шириной b и из вкладыша 4 высотой h и шириной b (b=2b+b, h=h+h) с поверхностями 5, соединяемыми с панелью-рамкой 1, и закладными деталями 6. Местоположение и размеры закладных деталей 6 назначаются в соответствии со схемами монтажных узлов, как правило, в местах соединения и опирания конструктивных элементов.
На фиг. 2 изображено сечение 1-1 стеновой панели (см. фиг. 1) толщиной t, у которой стойки 3 панели-рамки 1 содержат арматурные изделия 7, а вкладыш 4 - арматурные изделия 8.
На фиг. 3 изображен частный случай вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона, две стыкуемые с панелью-рамкой 1 поверхности 5 которого имеют выступающие детали в виде шпонок 9.
На фиг. 4 изображен частный случай вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона, имеющий выпуски 10 содержащихся в нем арматурных изделий 8, выступающих по двум или трем поверхностям 5, соединяющимся с панелью-рамкой 1.
На фиг. 5 изображено сечение 2-2 вкладыша 4 (см. фиг. 4) толщиной t из легкого или ячеистого бетона, имеющего выпуски 10 содержащихся в нем арматурных изделий 8.
На фиг. 6 изображен частный случай стеновой панели, арматурные изделия ригеля 2 панели-рамки 1 которой имеют выпуски 11 вверх (высотой l) по верхней поверхности 12.
На фиг. 7 изображен этап изготовления стеновой панели, вкладыш 4 из легкого или ячеистого бетона которой в качестве фиксаторов имеет насечки или шпонки 9: после установки в опалубочную форму 13 вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона, арматурных изделий 7 стоек 3 панели-рамки 1 и арматурных изделий 14 ригеля 2 панели-рамки 1 производят укладку бетонной смеси 15 панели-рамки 1. При этом вкладыш 4 из легкого или ячеистого бетона может иметь и выпуски 10 арматурных изделий 8 по одной, двум или трем поверхностям 5.
На фиг. 8 изображен этап подготовки вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона с фиксаторами в виде выпусков 10 содержащихся во вкладыше 4 арматурных изделий 8, выступающих по поверхностям 5, соединяющимся с панелью-рамкой 1, в случае его установки совместно с арматурными изделиями 7, 14 панели-рамки 1, которые присоединяют к выпускам 10, например, с помощью вязальной проволоки 16.
На фиг. 9 изображен этап формования стеновой панели с применением решений, изображенных на фиг. 8: после установки в опалубочную форму 13 вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона, выпуски 10 арматурных изделий 8 которого соединены с арматурными изделиями 7 и 14 панели-рамки 1, установки закладных деталей 6 производят укладку бетонной смеси 15 панели-рамки 1.
2
2
На первом этапе изготавливают вкладыш 4 из легкого бетона или ячеистого материала размерами b×h, которые определяются исходя из обоснованных расчетами сечений ригеля 2 и стоек 3 панели-рамки 1. Назначается тип сопряжения вкладыша 4 и панели-рамки 1: с помощью насечек, бетонных шпонок 9 или с помощью содержащихся во вкладыше 4 арматурных изделий 7, выступающих по поверхностям 5. Возможно комбинированное использование фиксаторов на поверхностях 5 вкладыша 4. Выбор типа фиксаторов выполняется на основании анализа технологических возможностей изготовления, а также характера и силы нагрузок, действующих на стеновую панель. Для изготовления вкладыша применяется легкий бетон или ячеистый материал с применением заполнителей любого типа, в том числе органических (например, арболит). Назначение плотности и вида легкого бетона выполняется на этапе проектирования исходя из соображений прочности, огнестойкости, звукоизоляции, наличия местных материалов и др.
После очистки, смазки и сборки кассетной установки в формовочный отсек панели устанавливают вкладыш 4 из легкого или ячеистого бетона, предварительно изготовленные арматурные изделия 7, 14 панели-рамки 1 и необходимые закладные детали 6. Закладные детали размещают в местах, определенных при конструировании монтажных узлов соединений и опираний конструктивных элементов здания. Для удобства бетонирования панели-рамки 1 возможно производить установку арматурных изделий 15 ригеля 2 панели-рамки 1 после заливки бетонной смеси 16 для стоек 3 панели-рамки 1. Возможна одновременная установка арматурных изделий 7, 14 панели-рамки 1 с установкой вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона. При этом если у вкладыша 4 из легкого или ячеистого бетона имеются арматурные выпуски 10, они могут быть соединены с арматурными изделиями 7, 14 панели-рамки 1 с помощью, например, вязальной проволоки 16.
Следующим этапом изготовления стеновой панели является заполнение панели-рамки 1 бетонной смесью 15 и уплотнение бетонной смеси 15. После уплотнения верхнюю поверхность отформованных изделий заглаживают и покрывают крышками, полимерными пленками или другими материалами со сходными свойствами в целях предотвращения испарения влаги из бетона во время тепловой обработки. Дальнейшие этапы изготовления стеновой панели не отличаются от изготовления стеновых панелей, известных из уровня техники, и зависят от технологической линии конкретного завода. Изготовление стеновой панели может производиться по любой технологической схеме производства сборных железобетонных панелей, позволяющей произвести установку в опалубочную форму предварительно изготовленный элемент-вкладыш 4 из легкого или ячеистого бетона.
Характер распределения напряжений в стеновых панельных элементах позволяет выполнить внутреннее пространство в них из облегченных конструкционных или теплоизоляционных материалов, в том числе из легких бетонов или ячеистых материалов, при применении тяжелого бетона с расчетным армированием в панели-рамке 1 (элементе П-образного очертания), обрамляющего внутреннее пространство панели. Для повышения индустриального строительства при изготовлении стеновой панели заполнение внутреннего пространства панели осуществляется за счет вкладыша 4 из легкого бетона или ячеистого материала, в том числе возможно с добавлением органических заполнителей. Применение более легких материалов для вкладыша позволяет снизить общую массу стеновой панели, что в свою очередь приводит к уменьшению суммарной нагрузки, приходящейся на нижерасположенные конструкции, а также позволяет применять краны меньшей грузоподъемности и уменьшить число отправочных элементов.
Полученное при реализации предлагаемого способа устройство - стеновая панель - по сравнению с прототипом обладает большей прочностью контактных швов между составными элементами (панелью-рамкой и элементом заполнения пространства в плоскости панели-рамки) за счет их совместного бетонирования и благодаря наличию фиксаторов (выступающих элементов) во вкладыше. Наличие в элементе заполнения пространства в плоскости панели-рамки - вкладыше - выпусков содержащихся в нем арматурных изделий длиной, не менее длины анкеровки арматуры в бетоне, определенной с учетом специфики работы контактных соединений, например, с учетом возникающего нагельного эффекта, позволяет повысить сдвиговую жесткость соединения и тем самым дополнительно положительно влияет на прочность контактных швов.
Указанные признаки изобретений в едином сочетании обеспечивают снижение веса и материалоемкости несущих и самонесущих стеновых панелей при обеспечении ровных лицевых поверхностей, снижение трудоемкости изготовления стеновой панели, повышение индустриальности строительства и увеличение прочности контактных швов между составными элементами стеновой панели.