ДЕКОРАТИВНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к области строительства, в особенности - к строительству малых архитектурных форм.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из описания к патенту РФ на изобретение №2111321 известно декоративное изделие, содержащее внутренний конструкционный слой с арматурным каркасом и наружное покрытие, отличающееся тем, что наружное покрытие выполнено в виде трехслойной штукатурки и содержит следующие компоненты, мас.ч:
портландцемент
15÷80
песок плотный с модулем крупности 1,0-3,0
с крупностью зерен до 3,0 мм
40÷85
водорастворимый композиционный акриловый полимер
0,1÷30,0
вода
до рабочей консистенции.
Из патента РФ на полезную модель №41473 известна строительная конструкция с декоративным элементом, содержащая внутренний опорный слой с арматурным каркасом, соединенным с армирующей сеткой ее наружного покрытия, в которой наружное покрытие выполнено в виде основы из песчано-цементной смеси и скульптурно-декоративного слоя из штукатурной смеси, между которыми установлена эластичная гидроизоляция.
Известные решения не могут применяться для создания конструкций, работающих в условиях высокой влажности. Создание известных конструкций требует большого количества ручного труда, механизация этапов изготовления либо невозможна, либо требует применения сложного оборудования.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача настоящей полезной модели состоит в улучшении декоративных, физико-технических и эксплуатационных характеристик строительной конструкции.
Технический результат состоит в том, что сочетание свойств конструкции обеспечивает возможность ее длительного применения (без ухудшения характеристик) в следующих условиях:
- в условиях закрытых помещений;
- при высокой влажности;
- при контакте с водой (в том числе морской);
- в условиях частого перехода температуры через точку замерзания воды.
Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что декоративная строительная конструкция, содержит в себе:
несущий каркас,
сетку, прикрепленную снаружи к упомянутому каркасу,
слой основы, сформированный из гидравлического вяжущего с добавлением наполнителей и эмульсии бутадиен-стиролового каучука в соотношении 1:1÷4:4 к затворяющей воде, сформированный поверх упомянутой сетки,
необязательно, один или несколько промежуточных слоев,
слой обмазочной гидроизоляции и
декоративный наружный слой,
при этом
поверхность упомянутой сетки до формирования упомянутого слоя основы обработана средствами, увеличивающими адгезию,
промежуточный и/или декоративный слой, содержит в качестве наполнителя щелочестойкое штапельное волокно.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, технический результат достигается, преимущественно благодаря использованию следующих подходов:
- применение адгезивов для покрытия металлической сетки;
- выполнение конструкции в виде многослойной оболочки из слоев с разным составом и свойствами;
- введение эмульсии бутадиен-стиролового каучука и волокон в состав цементно-песчаного вяжущего, из которого формируются слои оболочки.
В связи с тем, что при нанесении основного слоя, металлическая сетка не со всех сторон покрывается цементно-песчаной смесью со специальными добавками для увеличения качества сцепления бетона и металла необходимо использовать вышеназванные материалы. При использовании адгезионных составов на цементно-акриловой основе достигается высокая совместимость бетонного слоя с металлической основой, обеспечивается их совместная работа при возникновении растягивающих и сжимающих нагрузок, исключается образование/распространение трещин. Дополнительно, данная грунтовка защищает металлические поверхности при попадании влаги (антикоррозионных эффект).
Выполнение конструкции из слоев разного состава придает ей свойства, необходимые как для ее использования под водой (в том числе морской водой), при существенных перепадах температур и влажности (круглогодичное использование на улице), так и при щадящих условиях внутри помещений. В зависимости от задачи можно использовать минимальное количество слоев: основной слой для обеспечения высоких конструкционных качеств и художественный слой для решения необходимых декоративных задач, либо включать дополнительные слои или добавки, которые придают определенные дополнительные качества конструкции (водонепроницаемость, дополнительную стойкость по отношению к образованию трещин) или выполняют вспомогательные функции, облегчающие нанесение функциональных слоев (слой, выравнивающий поверхность, грунтовочный слой, улучшающий адгезию поверхности). Многослойность позволяет обеспечить гибкость выбора конкретной схемы создания конструкции за счет чего достигается большой экономический эффект, связанный с отсутствием ненужных для конкретного применения свойств.
При создании основного, промежуточных и художественного слоев в предлагаемом решении в составе цементно-песчаной смеси применяется эмульсия бутадиен-стиролового каучука (например, Sikalatex Emulsion) в соотношении с водой от 1:1 до 1:4. Использование данной добавки в строительной конструкции обеспечивает следующие преимущества по сравнению с аналогами:
- дополнительная очень высокая адгезия к соседним слоям и металлу;
- уменьшение усадки;
- высокая эластичность;
- увеличение износостойкости;
- увеличение химической стойкости;
- высокая стабильность в щелочной среде.
Волокна в составе бетона препятствуют образованию волосяных трещин, появляющихся при усадке бетона, и увеличивают водонепроницаемость бетона. В предлагаемом решении может быть использовано, например, щелочестойкое стекловолокно с высоким содержанием диоксида циркония, например, ACS13H530X (количество стекловолокна 4,7÷5 кг на кубический метр бетона). Использование стекловолокна повышает физико-механические свойства и уменьшает массу изделия, а также позволяет уменьшить толщину покрытия при сохранении необходимых характеристик.
Далее описаны некоторые предпочтительные формы выполнения полезной модели.
Каркас конструкции обычно изготавливается из металлопроката различного ассортимента (строительная арматура, уголок, швеллер, профильная труба, проволока) и сортамента методом электродуговой сварки. Каркас крепится к несущим элементам конструкции зданий и сооружений с использованием анкерных элементов различного типа (химические анкерные смеси, разжимные анкеры) и конфигурации (сварные, резьбовые). Выбор материалов, конструкция и форма каркаса определяются художественной задачей, конструктивными особенностями и условиями эксплуатации строительной конструкции декоративного назначения.
В одной из предпочтительных форм выполнения упомянутый несущий каркас выполнен (без ограничения) из металлической арматуры, уголков, швеллеров, профильной трубы, проволоки и/или сортамента.
Элементы упомянутого несущего каркаса могут быть соединены друг с другом посредством сварки, с помощью болтов или заклепок.
Упомянутый несущий каркас может быть дополнительно прикреплен к несущим элементам конструкции зданий и сооружений посредством анкерных элементов.
Упомянутый несущий каркас может быть выполнен самонесущим.
Упомянутая сетка может быть выполнена (без ограничения) из полимера или из стеклокомпозита или из металла.
Упомянутая сетка может быть (без ограничения) сварной или плетеной из проволоки или может быть выполнена из перфорированного металлического листа.
Упомянутая сетка может быть плетеной из проволоки.
Вместо плетеной сетки для плоских ограждающих конструкций может применяться сварная сетка (дорожная или кладочная).
Упомянутая сетка может быть (без ограничения) прикреплена к упомянутому каркасу посредством проволоки, с помощью сварки или пайки.
Размер ячеи сетки и толщина проволоки зависит от художественной задачи, конструктивных особенностей и условий эксплуатации строительной конструкции декоративного назначения.
Упомянутый несущий каркас и/или упомянутая сетка до формирования упомянутого слоя основы может быть дополнительно обработана антикоррозионной грунтовкой с высокой адгезией к материалу упомянутого слоя основы.
Упомянутые средства, увеличивающие адгезию, могут дополнительно обладать антикоррозионными свойствами.
Упомянутое средство для увеличения адгезии может представлять собой смесь на основе цементного гидравлического вяжущего и акрилового полимера, затворенную водой из расчета 5 кг смеси на 0,9÷1 литров воды. В одной из предпочтительных форм выполнения средство для увеличения адгезии представляет собой StoCrete TK.
На металлическую сетку наносится несколько слоев смеси. Количество слоев определяется условиями эксплуатации строительной конструкции декоративного назначения: в том случае, когда требуется нанесение гидроизолирующего слоя, общее количество слоев обычно составляет от 3 до 5. Суммарная толщина слоев обычно составляет от 3 до 15 см.
Количество и состав полимерных добавок, улучшающих качество бетонной смеси для формирования слоев, количество и состав армирующих добавок (волокон) определяются условиями нанесения защитных составов и условиями эксплуатации строительной конструкции.
Упомянутое гидравлическое вяжущее может представлять собой (без ограничения) портландцемент.
Упомянутый наполнитель может представлять собой, например, песок.
Наружная и, необязательно, внутренняя поверхность упомянутого слоя основы может быть обработана упомянутым средством для увеличения адгезии.
Пространство внутри упомянутого слоя основы может быть заполнено легким бетоном.
Заполнение полостей проводится на стадии нанесения первого слоя смеси.
Упомянутый легкий бетон может быть (без ограничения) дополнительно наполнен керамзитом, вспученным вермикулитом и/или гранулами полистирола.
Слой, располагающийся перед упомянутым гидроизоляционным слоем изнутри, может быть обработан грунтовкой для повышения адгезии.
Упомянутый промежуточный слой представляет собой штукатурный слой, размещенный между упомянутым слоем гидроизоляции и декоративным слоем.
В верхний слой в соответствии с художественной задачей и условиями эксплуатации может быть добавлено небольшое количество пигмента и/или декоративных твердых включений.
Верхний слой обрабатывается грунтовками, обеспыливающими поверхность и окрашивается вручную или механизированным способом красками на акриловой основе в несколько слоев. Сверху окрашенный слой защищается специальными упрочняющими и гидрофобизирующими грунтовками или лаком.
При изготовлении верхнего слоя формирование поверхности (микрорельефа) строительной конструкции декоративного назначения выполняется художником (скульптором) вручную или при помощи специальных штампов. При применении штампов необходимо использовать жидкие или порошкообразные (в том числе окрашенные) разделительные составы.
Штампы изготавливаются методом литья из материалов на основе силикона и армируются стеклосеткой.
Упомянутый декоративный слой может быть дополнительно покрыт снаружи лаком или краской.
Упомянутое волокно может представлять собой стекловолокно или базальтовое волокно, предпочтительно с повышенным содержанием диоксида циркония.
3
Содержание упомянутого волокна в слое может составлять (без ограничений), в частности, 4,7÷5 кг/м.
Вышеописанная строительная конструкция может быть использована для придания эстетических свойств строительным изделиям, ограждающим конструкциям и отдельным архитектурным элементам.
Поверхность строительной конструкции декоративного назначения может имитировать форму и качество поверхности таких объектов как натуральный камень и изделия из него, скала, альпийская горка, русло ручья, деревья и деревянные изделия и т.п.
Конструкция также может быть использована для создания скульптур и скульптурных групп, барельефов, горельефов, архитектурных декоративных и функциональных элементов (арок, колонн, балюстрад, портиков, сводов, карнизов и пр.), при сооружении фонтанов, водопадов, искусственных водоемов и иных объектов, форма и поверхность которых должна обладать эстетическими свойствами, прочностью, долговечность, высокой ремонтопригодностью и экологичностью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показано изображение одной из частных форм конструкции согласно полезной модели, а на фиг. 2 - ее поперечное сечение.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Ниже, для описания полезной модели приведен пример. Указанный пример не исчерпывает всех технологических и художественных возможностей настоящей полезной модели.
ПРИМЕР 1
Необходимо изготовить искусственную скалу, закрывающую часть наружной стены здания размером 5 м шириной и 4 м высотой. Максимальный вынос от стены 2 м. В нижней части скалы расположен грот. Эскиз искусственной скалы представлен на фиг. 1. Поверхность скалы должна имитировать сильно разрушенный натуральный камень, быть стойкой к воздействию атмосферных осадков, резких перепадов температур, должна быть антивандальной. Поверхность искусственной скалы украшена искусственными растениями.
1. Из профильной прямоугольной трубы 60×40×2 мм изготавливают металлические фермы, форма которых соответствует архитектурно-художественному замыслу, количество и конструкция ферм выбирается исходя из нагрузки от собственного веса ферм, слоев цементно-песчаной смеси, и прочих нагрузок, которые могут возникать в процессе эксплуатации. Фермы крепят к установленным на химическую анкерную смесь (типа Hilti HIT-ICE) резьбовым анкерным элементам (типа Hilti HAS-E-R).
На установленных фермах методом электродуговой сварки закрепляют металлический сварной каркас, изготовленный из металлической проволоки «катанки» диаметром 6,5 мм. Для обеспечения жесткости конструкции металлический сварной каркас дополнительно раскрепляют к фермам при помощи металлического уголка 25×25×4 мм. Все поверхности металлических конструкций должны быть обезжирены (обезжириватель типа Hammerite (Хамерайт) Brush Cleaner & Thinners) покрыты специальным грунтом типа Hammerite (Хамерайт) Special Metals Primer и защищены краской для металла типа Hammerite для черных и цветных металлов.
Расход материалов для изготовления и монтажа указанных ферм и металлического каркаса:
- Труба профильная 60×40×2 мм длиной 6 м - 9 шт. (масса 162 кг)
- Полоса стальная 50×5 мм длиной 6 м - 1 шт. (масса 12 кг)
- Проволока «катанка» диаметром 6,5 мм длиной 6 м - 165 шт. (масса 256 кг)
- Металлический уголок 25×25×4 мм длиной 6 м - 7 шт. (масса 87 кг)
- Электроды сварочные - 104 кг
- Анкеры резьбовые с шайбой и гайкой M12 - 50 шт.
- Химическая анкерная смесь объемом Hilti HIT-ICE - 900 мл.
- Сверла по бетону диаметром 14 мм - 6 шт.
- Сверла по металлу диаметром 14 мм - 6 шт.
- Круг отрезной для УШМ диаметром 250 мм - 18 шт.
- Круг зачистной для УШМ диаметром 230 мм - 6 шт.
- Обезжириватель - 4 л
- Грунт по металлу - 4 л
- Краска для металла - 10 л
Общая масса металла 621 кг.
2. Сверху металлический каркас закрывают металлической сеткой. На участках сложной формы используют тканую металлическую сетку, которую крепят вязальной проволокой; на ровных участках (задняя часть грота) можно использовать сварную металлическую сетку, которую можно крепить как на сварке, так и при помощи вязальной проволоки. Смонтированную металлическую сетку обрабатывают минеральной антикоррозионной защитной грунтовкой, обладающей высокой адгезией к материалам на основе цемента (грунтовка типа StoCrete TK).
Расход материалов для покрытия сеткой металлического каркаса и антикоррозионной обработки сетки:
2
- Сетка тканая 6×6×1,2 мм - 73 м
2
- Сетка сварная 50×50×4 мм - 9 м
- Проволока «катанка» диаметром 6,5 мм длиной 6 м - 2 шт.
- Проволока вязальная диаметром 1.2 мм - 840 м
- Электроды сварочные - 5 кг
- Минеральная антикоррозионная грунтовка StoCrete TK - 16 кг
3. На металлическую сетку вручную наносят цементно-песчаную смесь с полимерными добавками (типа Sikalatex Emulsion синтетической эмульсии для модификации цементных и цементно-известковых растворов и штукатурки). Толщина слоя цементно-песчаной смеси - 3 см. Затем слой цементно-песчаной смеси покрывают составом для химического фрезерования и активации адгезии бетона (типа ХИМФРЕЗ Активатор) и выглаживают раствором цементно-песчаной смеси толщиной 2 см для формирования гладкой поверхности без острых граней и каверн. Выглаженную поверхность обрабатывают упрочняющей акриловой грунтовкой типа ECO ROOM. После высыхания грунтовки поверхность готова к нанесению гидроизоляционного слоя.
3
3
3
В пространство за слоем цементно-песчаной смеси заливают легкий бетон, заполнитель - гранулы полистирола размером 2-8 мм типа ПОЛИТЕРМ (плотность полистиролбетона 200 кг/м, на количество готовой смеси 0,92 м: количество заполнителя - 0,84 м, количество портландцемента - 200 кг)
Расход материалов для нанесения основного и выглаживающего слоев цементно-песчаной смеси:
- Цементно-песчаная смесь M 150 - 4800 кг
- Синтетическая эмульсия Sikalatex Emulsion - 164 кг
- Состав для активации адгезии бетона ХИМФРЕЗ Активатор - 17 л
- Акриловая грунтовка ECO ROOM - 11 кг
3
- Наполнитель ПОЛИТЕРМ - 17 м
- Портландцемент - 4100 кг
4. На подготовленную поверхность наносится слой обмазочной гидроизоляции на цементной основе типа SikaTop 109 ElastoCem (наносится в два слоя), который защищается штукатурным слоем толщиной 4 см (наносится в 2 захода с промежуточной обработкой нижнего слоя составом для активации бетона). В смесь для штукатурного слоя добавляется армирующее рубленое стекловолокно (фибра) для предотвращения трещинообразования и упрочнения штукатурного слоя.
Расход материалов для нанесения гидроизоляционного и защитного слоев цементно-песчаной смеси:
- Цементно-песчаная смесь M 150 - 3900 кг
- Синтетическая эмульсия Sikalatex Emulsion - 130 кг
- Состав для активации адгезии бетона ХИМФРЕЗ Активатор - 13 л
- Акриловая грунтовка ECO ROOM - 9 кг
- Обмазочная гидроизоляция SikaTop 109 ElastoCem - 656 кг
- Фибра из рубленого щелочестойкого стекловолокна - 9 кг
5. На защитный штукатурный слой наносится художественный слой состоящий из цементно-песчаной смеси с полимерными добавками (типа Sikalatex Emulsion синтетической эмульсии для модификации цементных и цементно-известковых растворов и штукатурки) и красителя. Для имитации сильноразрушенной поверхности натурального камня с глубокими трещинами толщина слоя цементно-песчаной смеси 6 см. На отдельных участках искусственной скалы при повторении одинаковой фактуры камня применяется штампование поверхности штампами, изготовленными из армированной двухкомпонентной силиконовой резины типа Lasil Т-4 (DOW CORNING) с использованием разделительного состава типа Powder Release. Готовая поверхность грунтуется акриловой грунтовкой типа ECO ROOM и окрашивается акриловыми красками в 3 слоя для создания сходства с натуральным камнем. После окраски поверхность искусственной скалы покрывается гидрофобизирующим составом типа Sikagard-703 W и полиуретановым лаком по бетону типа Petri (4 кг) для дополнительной защиты и эффекта «мокрой поверхности» (блеска).
Расход материалов для нанесения гидроизоляционного и защитного слоев цементно-песчаной смеси:
- Цементно-песчаная смесь M 150 - 5900 кг
- Синтетическая эмульсия Sikalatex Emulsion - 195 кг
- Гидрофобизирующий состав типа Sikagard-703 W - 16 кг
- Полиуретановый лаком по бетону Petri - 4 кг
- Двухкомпонентная силиконовая резина Lasil Т-4 - 20 л
- Ускоритель отверждения жидких двухкомпонентных силиконовых резин катализатор Syl-Off 4000 - 200 мл
2
- Стеклосетка 5×5 мм - 2 м
- Разделитель Powder Release - 6 кг.
- Краска акриловая фасадная FASSADENFARBE D90 (DUFA) - 62 л
- Дисперсионный колер Abtonfarbe для акриловой краски DUFA - 4 л.
Полученная конструкция не изменяет своих свойств при постоянном увлажнении водой в теплое время года, и обладает морозостойкостью, по меньшей мере, при 20 циклах замораживания/оттаивания.