МНОГОСЛОЙНАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к строительной технологии и может быть использована при возведении стен зданий в промышленном и гражданском строительстве.
При возведении многослойных строительных конструкций основные требования предъявляются как к улучшению теплоизоляционных характеристик, так и к снижению энергоемкости производственного процесса. Основным способом повышения энергоэффективности строительных конструкций жилых и общественных зданий является применение легких материалов, обеспечивающих требуемы уровень теплозащиты, паро- и воздухопроницаемости конструкций. В последние десятилетия особенно возросли требования к уровню теплозащиты и пароизоляции строящихся и реконструируемых объектов. У однослойных конструкций теплотехническая однородность в 1,3-1,5 раз больше, чем у многослойных конструкций, что обусловлено структурной неоднородностью последних, наличием мостиков холода и конденсацией водяных паров на них. Ставится задача создания многослойных теплоэффективных стен приемлемой толщины, сравнительно небольшого веса, достаточной воздухопроницаемости и паропроницаемости, а используемые для этих целей материалы должны обладать такими качествами, как легкость, долговечность, пожарная безопасность и экологичность.
Известны многослойные вертикальные строительные конструкции, включающие облицовочный и теплоизоляционный слои, несъемную опалубку, устанавливаемую с наружной стороны здания, причем поверх теплоизоляционного слоя наносят защитный слой, например, бетонный (заявка на изобретение №2003100865, МПК Е 04 В 2/86, опубл. 2004.12.30).
Известна многослойная стена, содержащая внутренний несущий слой из монолитного железобетона, теплоизоляционный слой, наружный слой, который выполнен теплоизолирующим, выполняющим роль несъемной опалубки, допускающей бетонирование внутреннего слоя по всей высоте этажа здания ( заявка на изобретение №2001125056, МПК Е 04 В 2/86, опубл. 2001.06.10).
Известно монолитное здание, включающее монолитные стены и перекрытия, несущий каркас, опалубку для монолитного бетона, причем несущие стены, перекрытия и колонны выполнены со скрытым каркасом и в несъемной опалубке. Особенностью конструкции является то, что несъемная опалубка стен является одновременно отделочными и несущими элементами конструкции здания ( заявка на изобретение №2003114942, МПК Е 04 В 2/84, 2/86, опубл. 2005.01.10).
Задача повышения теплотехнической однородности многослойных стен и снижения трудоемкости их монтажа решается различными средствами, в большинстве случаев связанными с техническими сложностями.
При создании многослойных строительных конструкций в ряде случаев используются системы вентилируемых фасадов для утепления и облицовки вновь возводимых и реконструируемых зданий. В капитальном строительстве жилых и административно-хозяйственных объектов с использованием вентилируемых фасадов должны выполняться условия, способствующие снижению потерь тепла
через ограждающие конструкции здания, снижению возможности увлажнения, уменьшению вероятности разрушения ограждающих конструкций.
Известна наружная многослойная стена здания, состоящая из наружного слоя, образованного из установленных и прикрепленных к перекрытиям гибкими разъемными металлическими связями, архитектурно оформленных панелей. Между панелями по фасаду здания имеются горизонтальные и вертикальные промежутки, обеспечивающие циркуляцию воздуха между вентилируемым воздушным зазором и внешней атмосферой. Параллельно наружному слою располагают утепляющий и внутренний слои. Возведение наружных многослойных стен здания выполняется, как правило, в два этапа. На первом этапе устанавливают наружный слой и крепят его гибкими разъемными металлическими связями.
На втором этапе изнутри здания монтируют утепляющий и внутренний слои (пат. РФ 2204664, МПК Е 04 В 2/28 «Наружная многослойная стена здания и способ ее возведения», опубл. 2003.05.20).
Данное техническое решение принято нами за прототип как наиболее сходное по поставленной цели и совокупности существенных признаков.
В реальных условиях строительства при возведении зданий с вентилируемым фасадом, помимо технических, монтажных и др. сложностей, практически невозможно обеспечить плоскостность ограждающих конструкций по всей высоте здания, для чего необходимо устанавливать и регулировать расчетное расстояние между стеной и фасадными плитами с учетом толщины слоя утеплителя и ширины вентиляционного пространства. Кроме того, при использовании вентилируемых фасадов через определенное время необходима их замена из-за их недолговечности, что ведет к дополнительным работам и затратам.
При монтаже систем вентилируемых фасадов необходимо постоянно контролировать величину воздушного зазора между утеплителем и облицовкой, компенсируя неровности стен применением кронштейнов с регулировкой направляющих профилей. Особые требования предъявляются к коррозионной стойкости металлов. Помимо этого, использование минераловатного утеплителя также имеет свои минусы: со временем он оседает, что ухудшает теплотехнические свойства конструкции. К тому же срок службы такого утеплителя 15-30 лет, в то время как срок службы строения не менее 50 лет.
В последние годы в строительстве, в том числе при возведении многослойных стен широко используются такие легкие материалы, как пенополистиролбетон, ячеистый бетон, пенобетон и т.д., обладающие хорошими теплозащитными характеристиками и используемые в качестве долговечного утеплителя.
Ограничением использования технического решения по прототипу является следующее:
необходимость дополнительных затрат на изготовление, обслуживание и замену недолговечных металлических конструкций каркаса из-за коррозии металла;
не решается задача уменьшения толщины многослойной наружной стены при сохранении высоких теплотехнических характеристик.
Известна многослойная монолитная конструкция, содержащая наружную и внутреннюю стенки несъемной опалубки, между которыми размещен слой заполнителя из пенополистиролбетона (пат. РФ №2215097, МПК Е 04 В 2/86, опубл. 2003.10.27).
Данное техническое решение принято нами за второй прототип как наиболее сходное по совокупности существенных признаков.
Ограничением использования технического решения по второму прототипу является следующее:
не решается задача обеспечения противопожарной защиты многослойных вертикальных строительных конструкций (стальных колонн, пилястр).
Задачей полезной модели является создание простой в изготовлении, легкой и огнестойкой многослойной вертикальной строительной конструкции (наружной стены здания), обладающей оптимальными теплотехническими характеристиками, приемлемой толщиной, сравнительно небольшого веса, с хорошей паропроницаемостью наружного облицовочного слоя, не требующего дополнительной отделки и пароизоляцией внутреннего облицовочного слоя.
Другой задачей полезной модели является увеличение огнестойкости стальной колонны или пилястры за счет создания монолитной конструкции, сформированной из негорючего заполнителя и негорючего облицовочного слоя с одновременным использованием облицовочного слоя в качестве декоративной отделки.
Сущность полезной модели
Поставленная задача решается тем, что предлагается многослойная вертикальная строительная конструкция (наружная стена), которая включает несъемную опалубку, состоящую из каркаса, облицовочного слоя для наружной отделки фасада, внутреннего облицовочного слоя и размещенного между ними жидкотекучего теплоизоляционного заполнителя, причем облицовочные слои и теплоизоляционный заполнитель выполнены из негорючих материалов. Внутренние поверхности наружного и внутреннего облицовочных слоев выполнены из материала, обладающего адгезией в отношении теплоизоляционного заполнителя. После затвердевания заполнителя конструкция (наружная стена) становится монолитной.
Другая задача решается тем, что предлагается многослойная вертикальная строительная конструкция (стальная колонна, или пилястра), включающая несъемную опалубку, состоящую из каркаса и облицовочного слоя из негорючего материала. Несъемная опалубка возведена вокруг колонны или пилястры снаружи здания или внутри него, между колонной и опалубкой введен заполнитель из негорючего жидкотекучего материала, причем внутренние поверхности облицовочного слоя выполнены из материалов, обладающих адгезией к заполнителю, после затвердевания которого конструкция становится монолитной.
Материал для облицовочного слоя наружной отделки фасада выбран обладающий паропроницаемостью. Материал для внутреннего облицовочного слоя выбран обладающий пароизоляцией.
Наружный облицовочный слой, выполнен либо из мелкоразмерных панелей состоящих из крошки природных камней с добавлением атмосферостойкого связующего агента и красящих добавок и обработанных водоотталкивающим составом, либо из декоративных фиброцементных панелей, при этом облицовочный слой использован в качестве декоративной отделки стены здания, или стальной колонны, или пилястры и может быть дополнен различными
архитектурными элементами.
Толщина слоя заполнителя из негорючего жидкотекучего материала выбирается в зависимости от материала заполнения и функционального назначения конструкции.
Перечень чертежей, иллюстрирующих полезную модель
На фиг.1 представлен горизонтальный разрез многослойной вертикальной строительной конструкции.
На фиг.2 представлен разрез А-А по фиг.1.
На фиг.3 представлен поперечный разрез по стальной колонне.
На фото представлен вид многослойной вертикальной строительной конструкции (наружной стены) в процессе заполнения несъемной опалубки теплоизоляционным материалом (пенобетоном).
Раскрытие полезной модели
Многослойная вертикальная строительная конструкция (наружная стена) (фиг.1, 2) включает в себя несъемную опалубку 1, состоящую из каркаса 2, облицовочного слоя 3 для наружной отделки фасада, внутреннего облицовочного слоя 4, и теплоизоляционный заполнитель 5 из жидкотекучего негорючего материала, размещенный между наружным облицовочным слоем 3 и внутренним облицовочным слоем 4. Внутренние поверхности наружного и внутреннего облицовочных слоев соответственно 3.1 и 4.1 выполнены из материала, обладающего адгезией в отношении теплоизоляционного заполнителя 5. Теплоизоляционный заполнитель выполнен из легких материалов, например, пенобетона или полистиролбетона. Облицовочные слои 3 и 4 прикреплены к каркасу, например, самонарезными шурупами, и тем самым формируют наружную 6 и внутреннюю 7 стенки несъемной опалубки 1.
Многослойная вертикальная строительная конструкция - стальная колонна 8, или пилястра (без поз.) (фиг.3), включающая в себя несъемную опалубку 9, состоящую из каркаса 10, облицовочного слоя для наружной отделки фасада 11 и заполнителя 12, выполненного из негорючего жидкотекучего материала. Внутренние поверхности наружного облицовочного слоя выполнены из материала, обладающего адгезией в отношении заполнителя 12. Облицовочный слой прикреплен к каркасу 10, например, самонарезными шурупами, и тем самым формирует стенки несъемной опалубки 9.
По аналогии со стальной колонной может использоваться несъемная опалубка для изготовления колонны из монолитного железобетона. В этом случае в качестве материала заполнителя используется тяжелый бетон.
Облицовочный наружный слой для отделки фасада, стальной колонны или пилястры снаружи здания выполнен из мелкоразмерных деталей, например, панелей, изготовленных из крошки природных камней с добавлением атмосферостойкого связующего агента, например, цемента, и красящих добавок, устойчивых к ультрафиолету и обработанных водоотталкивающим составом, либо из фиброцементных панелей. Облицовочный наружный слой для отделки фасада защищает теплоизоляционный заполнитель от внешних атмосферных
воздействий (дождь, снег, наледь и т.д.). Облицовочный наружный слой для отделки фасада выполнен из материала, обладающего паропроницаемостью, за счет чего избыточная влага удаляется из теплоизоляционного заполнителя ( для пенобетона - в пределах 0,14-0,21 МГ/МЧ Па). Облицовочный наружный слой, используемый для отделки фасада здания, стальных колонн или пилястр является негорючим, может служить также стационарным экраном для ограничения теплового и лучистого воздействия при пожаре. Облицовочный наружный слой является морозостойким (F-50-100 и более).
Внутренний облицовочный слой несъемной опалубки, выполненный из влагостойких материалов, например, из стекломагниевых панелей, гипсоволокнистых листов, гипсовинила и т.д., ограничивает проникновение пара и влаги в конструкцию стены изнутри здания, обладает пароизоляцией и создает паронепроницаемый барьер, защищая утеплитель от бытовой или производственной влаги, возникающей в процессе жизнедеятельности человека.
Облицовочный наружный слой из предлагаемого материала, имеющего широкую цветовую гамму, может быть выполнен с архитектурными элементами или дополнен ими и не требует дополнительной отделки.
Благодаря адгезии заполнителя из жидкотекучего материала к внутренним поверхностям облицовочных слоев из твердых материалов, после затвердевания заполнителя получаем монолитную конструкцию наружной стены здания или стальной колонны, или пилястры, или железобетонной колонны.
Материал, применяемый по полезной модели для отделки фасада, ранее использовался только для устройства вентилируемых фасадов зданий.
Для обеспечения противопожарной защиты элементов конструкции здания - стальных колонн, пилястр, фахверков, ригелей, прогонов, балок возводится несъемная опалубка и между колонной и опалубкой вводится заполнитель из негорючего жидкотекучего материала. Внутренние поверхности наружного облицовочного слоя выполняются из материалов, обладающих адгезией к заполнителю, причем толщина слоя заполнения выбирается в зависимости от материала заполнения, например, при заполнении пенобетоном, толщина слоя которого равна 60 мм, обеспечивается предел огнестойкости конструкции не менее R120.
Устройство конструкции
Несъемная опалубка для наружной стены здания, или стальной колонны, или пилястры состоит из пространственного каркаса, изготовленного из тонколистовых стальных профилей, скрепленных между собой самонарезными шурупами или заклепками.
Облицовочные слои - наружный из мелкоразмерных деталей, или панелей и внутренний, например из гипсоволокна или стекломагниевых панелей и др. - крепятся к каркасу, например, самонарезными шурупами, и тем самым формируют наружную и внутреннюю стенки несъемной опалубки.
Пространство между наружной и внутренней стенками несъемной опалубки заполняют теплоизоляционным негорючим экологически чистым легким жидкотекучим материалом, например, пенобетоном (по ГОСТ 25485-89), или полистиролбетоном (по ГОСТ Р51263-99).
После затвердевания теплоизоляционного заполнителя вся многослойная вертикальная строительная конструкция становится монолитной.
Данная конструкция полностью исключает негативное влияние «мостиков холода» (межэтажные перекрытия, перемычки над проемами), так как залитый в несъемную опалубку утеплитель частично вынесен на внешнюю сторону стены и тем самым сохраняет полезную площадь помещений, причем монолитный утеплитель (пенобетон и др.) служит не только утеплителем, но и заменяет перемычку над проемом.
В монолитной конструкции наружной стены более полно, чем в системах с вентилируемым фасадом, используется такое свойство облицовочного материала как теплопроводность (λ=0,12 вт/м°с для фиброцементных панелей).
Благодаря высокому термическому сопротивлению стены здания с утеплителями из предлагаемых материалов способны аккумулировать тепло, что позволяет снизить расходы на отопление на 20-30%. Предотвращаются значительные потери тепла зимой, стены не боятся сырости. Изделия из негорючего материала, например, пенобетона надежно защищают от распространения пожара и соответствуют первой степени огнестойкости.
Существенная звукоизоляция достигается за счет использования для наружного облицовочного слоя фиброцементных панелей: при толщине панелей 12 мм на частоте 500 Гц - 25 Дб., при толщине панели 25 мм - уровень шума от автотранспорта с 80 Дб снижается до 40 Дб. Таким образом, с использованием фиброцементных панелей в совокупности со слоем теплоизоляции предложенная конструкция приобретает отличные звукоизолирующие свойства.
При реконструкции старых строений используется значительно меньше анкерных креплений и элементов подоблицовочной системы, чем при устройстве вентилируемого фасада, так как каркас используется в большей мере лишь для временного крепления облицовочных слоев несъемной опалубки.
Полученная конструкция не требует дополнительной отделки, выполняется в построечных условиях как при строительстве новых зданий, так и при реконструкции старых строений.
Благодаря сочетанию легкого негорючего заполнителя, обладающего адгезией к наружному облицовочному слою, обладающему паропроницаемостью и внутреннего облицовочного слоя, обладающего пароизоляцией, мы получаем монолитную конструкцию наружной ограждающей стены, не требующей дополнительной отделки поверхностей с высокими теплотехническими характеристиками, хорошей звукоизоляцией и меньшим весом по сравнению с известными монолитными конструкциями наружных стен.
При этом облицовочный слой наружной стены здания, стальной колонны или пилястры использован в качестве декоративной отделки и может быть дополнен различными архитектурными элементами.