Фасадный облицовочный модуль

Полезная модель относится к строительным материалам и касается конструкции декоративных облицовочных панелей, имитирующих фактуру натуральных и искусственных камней.
Известен фасадный облицовочный модуль, содержащий пластину с декоративным рельефным рисунком на лицевой стороне или с плоской лицевой поверхностью, у которой торцевые стороны в плане выполнены ступенчатыми и на тыльной стороне которой закреплены элементы крепления в виде жестяных полосок, выступающих наружу за края пластины и предназначенных для крепления пластины на опорной поверхности, вдоль по крайней мере части длины одной из боковых сторон и вдоль по крайней мере части длины одной из торцевых сторон выполнены выступы высотой, равной или менее толщины пластины, имеющие наклон в направлении тыльной стороны пластины, а на другой боковой стороне и на другой торцевой стороне пластины выполнены пазы, по форме поперечного сечения ответные форме поперечного сечения выступов на соответствующих сторонах пластины для введения выступов одной пластины в ответные пазы для другой пластины и скрепления закрепляемых на опорной поверхности пластин (RU 143969, E04C1/00, E04F13/00 опубл. 10.08.2014 г.).
Модуль может быть выполнен составным из двух слоев: основания, формирующего тыльную сторону, и с размещенным на основании или выполненным с ним заодно слоем, формирующим лицевую поверхность пластины. Декоративная отделка лицевой поверхности верхнего слоя пластины модуля так же может быть различной (под кирпич, камень, слоистый камень (сланец), дерево, валун, различные каменные породы и т.д.). Этот верхний слой может быть выполнен из материала, отличного от материала основания.
Как следует из характеристики уровня техники, хорошо известно использование облицовочных плиток прямоугольной формы из природного камня. Одним из недостатков облицовки природным камнем является его отслоение вследствие разрушения стыковочных швов. Любые попытки упрочнения стыковочных швов путем усложнения формы торцов природных камней или искусственных камней существенно повышает стоимость камня и стоимость облицовочных работ.
Это объясняется тем, что облицовочный модуль выполняется либо из мoдифициpoвaнного бeтoна, кoтopый дeлaют из пecкa и фpaнцyзcкoгo цeмeнтa выcoкoгo кaчecтвa с добавлением в состaв paзных плacтификaтopов и и мoдификaтopов, блaгoдapя кoтopым плиткa cтaнoвитcя кpeпчe. Существуют варианты изготовления из гипса. При этом существуют две технологии изготовления модуля. первая - это монолитное формование модуля с сохранением на лицевой части облицовки из того же материала. что и основание. Второй - это когда основание выполняется из дешевого сырья, на которое затем приклеивается пластинка с декоративным оформлением из натурального или искусственного камня. В любом случае, даже при изготовлении модуля целиком из модифицированного бетона, модуль не обладает достаточной прочностью, крошится в краевых зонах, появляются трещины при монтаже. В связи с этим на торцевых поверхностях наклонные участки выполняются не для прочного соединения модулей между собой, а исключительно для обеспечения позиционирования модулей относительно друг друга при построении горизонтальных рядов на обрешетке. Крепление таких модулей осуществляется исключительно за счет привинчивания жестяных полосок к горизонтальным и вертикальным элементам обрешетки.
Для того, чтобы модули плиток зацеплялись друг за друга, необходимо, чтобы наклон торцевых поверхностей был в районе 45°. Но для хрупкого материала (гипс или бетон) такое заострение приводит к сколам концевых частей из-за недостаточной прочности материала основания. В связи с этим такие наклоны не применяются, так как они приводят к высокому проценту брака. А имеющийся небольшой наклон не позволяет перераспределять нагрузку. Поэтому из существующих на рынке плиточных модулей невозможно составить стеновой блок, в котором плитки сами бы себя поддерживали.
Это приводит к необходимости увеличения числа жестяных полосок, чтобы надежно закрепить каждый модуль на обрешетке. А торцевые наклоны используются для выравнивания положения модулей на обрешетке относительно друг друга и для сокрытия межмодульных зазоров (скрытые стыковочные швы).
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении прочностных качеств облицовочного модуля и надежности крепления фасадных модулей для формирования на обрешетке самоподдерживающейся поверхности облицовки стены.
Указанный технический результат достигается тем, что в фасадном облицовочном модуле, содержащем пластину с декоративным рельефным рисунком на лицевой стороне, у которой торцевые стороны в плане выполнены ступенчатыми и на тыльной стороне которой закреплены элементы крепления в виде жестяных полосок, выступающих наружу за края пластины и предназначенных для крепления пластины на опорной поверхности на элементах обрешетки, вдоль длины одной из боковых сторон выполнены выступы, имеющие наклон в направлении к тыльной стороне пластины, а на другой боковой стороне пластины выполнены пазы, по форме поперечного сечения ответные форме поперечного сечения выступов для введения выступов одной пластины в ответные пазы для другой пластины и скрепления закрепляемых на опорной поверхности пластин, пластины выполнены из армированного бетона, наклонные поверхности выступов и ответных им поверхностей пазов выполнены с углом наклона 30-50°, а две жестяные полоски размещены в верхней части пластины при ее горизонтальном положении и ориентированы поперечно пластине.
В фасадном облицовочном модуле вдоль длины одной из торцевых сторон пластины декоративный облицовочный слой, несущий рельефный рисунок или выполненный с плоской поверхностью, может быть расположен выступающим за край основания, а на другой торцевой стороне пластина выполняется выступающей за края облицовочного декоративного слоя декоративного облицовочного слоя.
Указанные признаки существенны и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг. 1 представлен фасадный декоративный облицовочный модуль, в плане, первый пример исполнения;
фиг. 2 - вид с торца по фиг. 1;
фиг. 3 - представлен фасадный декоративный облицовочный модуль, в плане, второй пример исполнения;
фиг. 4 - вид с торца по фиг. 3;
фиг. 5 - представлены формы стыкуемых поверхностей, первый вариант исполнения;
фиг. 6 - представлены формы стыкуемых поверхностей, второй вариант исполнения.
В рамках настоящей полезной модели рассматривается новая конструкция фасадного облицовочного модуля 1, используемого для формирования на стене здания декоративной облицовочной панели, составленной из набора однотиповых модулей. Особенностью таких модулей является то, что при соединении они формируют скрытые стыковочные швы, изолированные от прямого воздействия агрессивной внешней среды. Кроме того, конструкция модулей предусматривает при соединении в панель формирование общей наружной плоской поверхности, плоскостность которой не зависит от плоскостности стены как опорной поверхности, и не требует предварительного выравнивания стены.
В основу полезной модели поставлена задача объединения облицовочных модулей в единый монолит, защищающий стыковочные швы от воздействия внешней среды, что увеличивает долговечность как отдельной облицовочной плитки, так и облицовочного слоя в целом, сформированного из заявляемых модулей. Кроме того, решается задача клинового взаимодействия модульных плиток между собой в сформированной на стене декоративной панели, при котором модульные плитки замковым соединением связываются между собой и перераспределяют нагрузку, что позволяет существенно снизить количество элементов в обрешетке.
В рамках настоящей полезной модели рассматривается конструкция фасадного облицовочного модуля 1, который состоит из базовой пластины 2 с декоративным рельефным рисунком 3 на лицевой стороне или с плоской лицевой поверхностью (фиг. 1 и 2). Декоративный рельефный рисунок может иметь плоскую лицевую поверхность. При этом декоративный рельефный рисунок может быть выполнен заодно с пластиной или в виде отдельной детали (может быть выполнен как из природного материала, например, камня, или искусственного материала, например, из искусственного камня) может прикрепляться к лицевой поверхности пластины (составное исполнение). Такой модуль может быть выполнен из комбинации полимерного и природного материалов и т.д. Рельефная часть модулей может производиться из цветного модифицированного материала и имитировать различные виды кирпичной и каменной кладки или просто каменной поверхности.
Облицовочный модуль представляет собой объемный элемент с плоской тыльной поверхностью и рельефной лицевой поверхностью, в котором толщина пластины значительно меньше размера любой стороны. Поэтому такая пластина обладает значительной хрупкостью вследствие слабого сопротивления кручению и изгибам.
Эта недостаточная прочность, как правило, обусловлена тем, что пластина или пластина вместе с рельефной частью (монолитное исполнение) (облицовочный слой) выполняется из материала с гомогенизированной структурой или близкой к этому состоянию. Как правило, пластину выполняют из модифицированного бетона или гипса, как наиболее дешевых материалов. Такое выполнение еще было оправдано тем, что после изготовления модульной плитки оператор приворачивал или вворачивал в тело пластины с тыльной стороны жестяные полоски (элементы крепления модульной плитки к элементам обрешетки). Использование материалов с рыхлой или непрочной структурой позволяло быстро ввернуть винты или шурупы в пластину.
Но именно применение таких дешевых материалов приводило к браку, трещинам при монтаже, сколам торцевых краевых частей и т.д., к необходимости использования как минимум четырех жестяных полосок 4, чтобы зафиксировать модуль на обрешетке.
Согласно настоящей полезной модели пластина или пластина с рельефным рисунком (в виде монолитной детали) для предотвращения отслоения, откалывания, растрескивания выполняются из армированного бетона. Для повышении прочностных качеств облицовочного модуля может использоваться высокомарочный бетон (не ниже М-450, класс бетона В35). Это может быть фибробетон армированный фиброволокном. Также в качестве армирования может служить стеклоткань и металлическая сетка. Стеклотканевая и металлическая сетки закладываются в изделие, когда бетон находится в подвижном состоянии.
Фибробетон — разновидность цементного бетона, в котором достаточно равномерно распределены фибра/волокна в качестве армирующего материала. Фибробетонон — композитный строительный материал для монолитного строительства, получаемый путём добавления фибры в бетон. Фибра — микроарматура, равномерно армирующая бетон во всех плоскостях, повышающая марку бетона, прочность, ударостойкость и снижает образование усадочных трещин. Стальная фибра представляет собой продукт, производимый из стальной проволоки с загнутыми концами (анкерами) на концах, которые прочно сцепляются с бетоном и принимают на себя возникающие напряжения.
Применение фибробетона позволяет получить, с одной стороны, волокнистую однородную структуру (обеспечивает возможность получения чистых и ровных поверхностей при формовании), а с дугой стороны, обеспечить высокую прочность за счет того, что волокна фибры расположены в структуре хаотично во всех направлениях и обеспечивают высокую связываемость частиц бетона между собой. Исчезают хрупкость, трещины, сколы. Повышается изгибная прочность и деформационная прочность. При таком исполнении плиточные модули приобретают возможность опирания друг на друга без расколов. Кроме того, сохраняется возможность ввинчивания винтов или шурупов для крепления жестяных полосок.
На модульной плитке (фиг. 1) элементы рельефного рисунка 3 (выполненные в виде отдельных деталей-накладок или заодно с пластиной в виде облицовочного слоя) расположены с зазором относительно друг друга для имитации шва. Возможен вариант исполнения облицовочного модуля, в котором рельефные элементы могут располагаться в плотную друг к другу с имитацией линии прикосновения или стыковки (этот пример показан на фиг. 3 и 4). Два варианта расположения рельефного рисунка не влияют на конструкцию модуля, но отражают возможности декорирования стеновой панели, создаваемой из таких модулей.
В модуле плитка выполняется по торцевым сторонам ступенчатой формы (фиг. 1). Такое выполнение позволяет при монтаже модулей плитку одного модуля располагать с опиранием на ступенчатый переход смежной плитки. Взаимное опирание, как это имеет место и в прототипе, позволяет взаимно ориентировать модули на опорной поверхности за счет того, что по горизонтали модули вставляются друг в друга, и позволяет одному модулю опираться на другой, перераспределяя свой вес на смежно расположенные модули.
В вертикальном направлении плоские модули 1 должны скрепляться с опорной поверхностью, в частности, на элементы обрешетки, которая воспринимает на себя большую часть веса модулей. Для этой цели предусмотрено крепление модуля с помощью пластинчатых полосок 4 (оцинкованных, пластиковых, металлических, предпочтительно, чтобы эти пластинки были жестяными). Полоски выполняются толщиной 0,5-1,2 мм, при такой толщине отверстия в полосках делают при установке.  Для примера, представленного на фиг. 1 и 2, крепление осуществлено закрепленными на тыльной стороне плитки элементами крепления в виде жестяных полосок 4, одни концы 4 которых заделаны в плитку с тыльной стороны, а другие выведены наружу за контур модуля. Для заявленной полезной модели используется всего две жестяные полоски 4, которые размещены в верхней части пластины при ее горизонтальном положении и ориентированы поперечно пластине. Эти полоски используются для крепления модульной плитки на вертикально ориентированных элементах обрешетки. То есть эти полоски необходимы для того, чтобы просто подвесить плитку.
Каждый модуль имеет вытянутую в горизонтальном направлении форму (например, форму прямоугольника со ступенчатым краем по двум торцам), то на опорной поверхности он монтируется горизонтальными рядами в направлении снизу вверх. В связи с этим существенным является крепление верхнее располагаемой боковой стороны пластины. В связи с этим жестяные полоски 4 располагают с верхнего края, как это показано на фиг. 1.
Для перераспределения веса и исключения отхода плиток от опорного основания - стены предусмотрена конструкция замкового соединения смежно располагаемых плиток. Вдоль по крайней мере части длины одной из боковых сторон выполнены выступы 5, высотой менее толщины пластины и имеющие наклон в направлении к тыльной стороне пластины. На другой боковой стороне пластины выполнены пазы 6 (фиг. 5 и 6), по форме поперечного сечения ответные форме поперечного сечения выступов на соответствующей стороне пластины для введения выступов одной пластины в ответные пазы для другой пластины и скрепления закрепляемых на опорной поверхности пластин. Данные впадины и выступы используются не только как элементы пространственного ориентирования облицовочных модулей при монтаже в стенового панно, но и как элементы замкового соединения пластин между собой.
Такое замковое соединение по длинным сторонам модульной плитки позволяет фиксировать модули при их монтаже в вертикальном направлении. А позиционная фиксация модулей в горизонтальном направлении обеспечивается следующим образом. Вдоль длины одной из торцевых сторон пластины 2 декоративный облицовочный слой, несущий рельефный рисунок 3 или выполненный с плоской поверхностью, расположен немного выступающим за край основания. Это позволяет получить выступ 7 ступенчатой формы. А на другой торцевой стороне пластина 2 выполнена выступающей за края облицовочного декоративного слоя для образования выступа 8, который располагается по уровню ниже уровня расположения элементов с рельефным рисунком 3. Поэтому при горизонтальном стыковании модулей происходит скрепление пластин за счет того, что выступ 8 пластины входит в пространство под выступом 7, образованным выступающей частью облицовочного слоя.
Так как пластина или облицовочный модуль целиком выполнены из армированного бетона, то стало возможным изменить угол наклона поверхностей скосов выступов 5 и ответных впадин 6. В заявленной модели наклонные поверхности выступов и ответных им поверхностей пазов выполнены с углом наклона 30-50°. Применение армированного волокнами бетона (фибробетона) позволяет повысить прочность концевых частей пластины и позволяет выполнить концы остроугольными без слома или сколов. В случае фибробетона это объясняется тем, что армировка обеспечивает создание взаимосвязанной волоконной структуры, в которой волокна зацеплены друг с другом и не подвержены скалыванию. Бетон выполняет функцию наполнителя и удерживает волокна в том пространственном зацеплении, в котором они хаотично связались. Чтобы отломать кончик скоса выступа, необходимо разрушить волоконную связь, а это возможно только приложением рубящего усилия, что исключено при производстве, транспортировке и монтаже облицовочных модулей. Применение бетона, армированного стеклотканью или сеткой, также позволяет повысить прочность не только концевых частей пластины, но и всего блока. При сильном ударе или внешнем воздействии на облицовочный модуль, он может треснуть, но при этом, куски армированного бетона не вывалятся, не развалятся на части, а останутся в модуле, что очень важно, так как модули используются на стенах зданий.
При монтаже модулей каждый последующий модуль пазом одевается на выступ уже закрепленного на обрешетке модуля (вертикальное наращивание) (фиг. 5 и 6). Так как угол выбран в диапазоне 30-50°, то в месте стыковки выступа с пазом происходит перераспределение нагрузки за счет того, что сила веса укладываемого модуля раскладывается на вертикальную составляющую, которая прижимает верхне укладываемый модуль к нижнему, и боковую составляющую, которая прижимает верхне укладываемый модуль в нижнему в перпендикулярном пластине направлении. Происходит силовое замыкание модулей между собой, при котором они самоориентируются в плоскости укладки. Так как модули поддерживают друг друга, то отсутствует необходимость в боковых крепежах модулей на горизонтальных элементах обрешетки. По сути, горизонтальные элементы обрешетки могут быть исключены. Пластины в облицовочном модуле расположены таким образом, чтобы максимально увеличить шаг направляющих, что позволяет экономить немалые средства. Направляющие обрешётки устанавливаются вертикально параллельно, что позволяет соблюсти классическую схему вентилируемого фасада.
При указанных выбранных углах наклона происходит взаимосцепляемость модулей, обусловленная формированием высокой адгезии под действием составляющих веса модуля. При уменьшении угла наклона менее 30° повышается сложность ввода выступа в паз другого модуля. При увеличении угла наклона более 50° боковая составляющая веса верхне укладываемого модуля становится недостаточной для прижима пластины в пазе, что приводит к ослаблению адгезионности соединения и верхний модуль просто ложится весом на нижний модуль.
Приведенный пример показывает оптимальный вариант исполнения, согласно которому каждая пластина при монтаже сначала защемляется замковым устройством с одних двух сторонам пластины, а при присоединении следующей пластины защемление проходит и по другим сторонам.
Новая конструкция фасадных панелей позволяет упростить и ускорить сборку фасада примерно на 30% по отношению к существующим фасадным системам (из схожих материалов), не теряя в качестве и эстетике. Экономия на металлической подсистеме, на которую крепится панель, составляет примерно 30%, что значительно удешевляет строительство, так как не требует сплошной горизонтальной обрешетки (направляющих). Конструкция панели позволяет произвести фасадные работы быстро и качественно, расходуя на 30% меньше трудозатрат, что в итоге влияет на конечную стоимость работ.
Более крупный размер панели позволяет уменьшить затраты на крепеж и подсистему в два-три раза, также снижаются затраты в монтаже.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена с применением известных технологий, используемых при изготовлении облицовочных плиток общего назначении.