Шумозащитная строительная панель

Область техники
Полезная модель относится к области строительства, а именно к шумозащитным панелям и может быть использована для строительства ограждений, шумозащитных экранов и мобильных конструкций.
Уровень техники
Применение шумозащитных панелей с несущим слоем из пористых (легких) бетонов является экономически выгодным, поскольку пористый бетон обладает хорошими звукопоглощающими свойствами, является более дешевым материалом, чем каменная вата, и обладает лучшими прочностными характеристиками, что позволяет исключить из конструкции усиливающие элементы, ребра жесткости и дополнительные внутренние перегородки.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является шумозащитная панель, раскрытая в патенте Китая на полезную модель CN2489007, 01.05.2002. Указанная панель включает несущий слой из пенобетона и размещенные с двух сторон относительно несущего слоя внешние слои. Внешние слои образованы стеклотканью, внедренной в пенобетон таким образом, что отсутствует четкая граница между слоями.
Недостатком указанного аналога является то, что панель обладает сравнительно невысокими прочностными характеристиками. Такая панель может использоваться для создания внутренних перегородок в здании, но не подходит для шумозащитных конструкций, подвергающихся воздействию внешней среды. В частности, шумозащитные экраны должны выдерживать удары камней летящих из-под колес автомобилей, воздействие уборочной техники, которая сдирает лед с панелей и отвалами гонит снег с камнями и мусором вдоль панелей. Кроме того, у шумозащитных экранах из-за ветровой нагрузки, переменных воздушных потоков от автотранспорта, повышенной вибрации от магистрального движения происходят постоянные вибрации и изгибы панелей, что приводит к смещению панелей друг относительно друга и истиранию несущего слоя в месте стыка.
Раскрытие сущности полезной модели
Основной технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение надежности и долговечности звукопоглощающей панели без потери звукопоглощающих свойств.
Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности шумозащитной панели в условиях воздействия окружающей среды. Под прочностью подразумевается способность панели сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих под воздействием внешних сил. Под воздействием окружающей среды подразумевается ударные, изгибающие, температурные и абразивные воздействия.
Указанный технический результат достигается в полезной модели за счёт того, что шумозащитная панель содержит несущий слой из легкого бетона и размещенные с двух сторон относительно несущего слоя внешние слои, выполненные из стеклопластика, при этом соотношение толщин несущего слоя и внешнего слоя составляет от 4 до 50.
Кроме того, для достижения технического результата предусмотрены частные варианты реализации полезной модели, согласно которым:
- несущий слой выполнен армированным;
- слои панели скреплены посредством адгезионных прослоек;
- внешние слои объединены в замкнутый контур, обеспечивающий соединение слоев панели;
- для соединения панелей друг с другом, на ее торцевых частях размещены крепежные элементы в виде шипа (4) и паза (5) в форме многоугольника;
- шип и паз дополнительно имеют элементы в форме окружности;
- внешние слои панели выполнены профилированными с рёбрами жёсткости;
- внешние слои панели имеют выступающие элементы уходящие в глубь панели.
В заявленной звукозащитной панели несущий слой выполнен из легкого бетона, который обладает хорошими звукоизолирующими характеристиками (необходимыми для реализации назначения панели), но при этом имеет достаточно высокую прочность и хорошие несущие характеристики (в сравнении с другими звукоизолирующими и звукопоглощающими материалами), высокую стойкость к  изгибающим и другим видам нагрузок.
Кроме того, в отличие от ближайшего аналога в рассматриваемой конструкции внешние слои выполнены из стеклопластика, который не интегрирован в несущий слой, т.е. физически отделен от него. Стеклопластик выполняет функцию внешнего армирования легкого бетона в панели. При этом, в отличие от армированной бетоном стеклоткани (используемой в прототипе) или обычного пластика ПВХ (который часто используется в строительных панелях), стеклопластик обладает более высокой ударной прочностью, абразивной стойкостью, большей жёсткостью на изгиб и лучше защищает слой легкого бетона от воздействия окружающей среды. Кроме того, стеклопластик, в отличии от металла не коррозирует, что обеспечивает сохранение прочности панели при длительной эксплуатации.
Выбор соотношения толщин несущего и внешнего слоев обусловлен следующим. При величине отношения более 50 внешние слои стеклопластика, являясь очень тонкими по отношению к слою легкого бетона, не будут по существу обеспечивать упрочнение несущего слоя. При этом соотношение менее 4 не является целесообразным, поскольку дальнейшее утолщение внешнего слоя по отношению к несущему не будет увеличивать прочность конструкции.
Таким образом, все приведенные признаки направлены на достижение единого технического результата, заключающегося в повышении прочности звукозащитной панели в условиях воздействия окружающей среды
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фигуре 1 схематично показана структура заявленной панели;
На фигуре 2 показан первый предпочтительный вариант реализации конструкции;
На фигуре 3 показан второй предпочтительный вариант реализации конструкции;
Элементы конструкции и другие объекты обозначены на фигурах следующими позициями:
1 – несущий слой
2 – первый внешний слой;
3 – второй внешний слой;
4 – шип;
5 – паз.
Осуществление полезной модели
Многослойная строительная панель включает сердцевину в виде несущего слоя (1) с двух сторон относительно которого размещены первый внешний слой (2) и второй внешний слой (3).
3
Несущий слой (1) является основой строительной панели. Слой выполнен из легкого бетона плотностью от 100 до 2000 кг/м. В частности, применяется ячеистый бетон, например, пенобетон, газобетон или бетон с вариотропной структурой. При необходимости, этот слой (1) может быть армирован. Также слой (1) может быть обернут в полимерную пленку, в частности, в полиэтиленовую, целлофановую или поливинилхлоридную пленку. Толщина несущего слоя может составлять от 10 мм до 150 мм.
Внешние слои (2) и (3) предназначены для увеличения прочности изделия и его защиты от внешних воздействий окружающей среды. Внешний слой выполнен из стеклопластика, в частности FRP (армированный стекловолокном пластик). Толщина каждого из внешних слоев (2,3) составляет от 0,2 мм до 7 мм.
Согласно первому варианту реализации конструкции (фиг. 2) слои (1),(2),(3) панели соединены с помощью адгезионных прослоек. При этом на кромках внешних слоев (2) и (3) панели сформированы на противоположных сторонах панели два шипа (4) и два паза (5) позволяющие стыковать панели между собой.
В случае невозможности использования адгезионных прослоек, соединение слоев панели между собой может осуществляться за счет объединения внешних слоев (2) и (3) в единый контур, охватывающий как боковые, так и торцевые стороны панели (фиг. 3).  Таким образом, обеспечивают по меньшей мере два дополнительных внешних слоя, расположенных перпендикулярно несущему слою (1), которые изготавливаются единым профилем или собираются в единый профиль из нескольких частей. При этом на торцевых сторонах профиля имеются выступ в виде шипа (4) и впадина в виде паза (5) для обеспечения замкового соединения панелей между собой. Профиль соединения шип-паз может иметь форму прямоугольника, треугольника, части окружности, многоугольника, комбинации этих форм и т.д.
Слои панели могут быть профилированы, гофрированы, иметь ребра жесткости или выступы, углубляющиеся во внутренние слои.
Панель может быть изготовлена известными специалисту способами. В частности, внешние слои (2) и (3) производят методом пултрузии. В случае сборки панели по первому варианту конструкции (фиг.2) слои последовательно склеивают с помощью адгезива. При сборке панели по второму варианту конструкции (фиг.3) внешние слои изготавливают в виде единого полого профиля или собирают единый полый профиль из нескольких элементов на замковых соединениях и внутрь профиля заливают бетон. После застывания бетона и формирования несущего слоя (1) производят заделку торцов.
Пример.
Изготавливали шумозащитную панель согласно заявленной полезной модели, которая включает: несущий слой (1) из пенобетона толщиной 109 мм, и внешние слои из стеклопластика толщиной  3мм. Такая панель имеет прочность 10 МПа и индекс звукоизоляции 42 дБ.