Армированная 3D панель

Армированная 3D панель относится к области строительства и более точно касается изготовления панелей несъемной опалубки, которые могут быть использованы для строительства сооружений различной формы и разного назначения.
В настоящее время известны (см. RU 173026 U1, US 6272805 B1) содержащие сплошной наполнитель, проволочные сетки, расположенные с обеих сторон наполнителя и с зазором относительно его поверхностей, опорные элементы, выполненные из отдельных стрежней, проходящие сквозь наполнитель, к опорным элементам прикреплены проволочные сетки. Конечным продуктом применения панелей является стена, перекрытие состоящие из 3D панели с бетонными слоями с каждой стороны. Данные панели в основном применяются в качестве несущих и самонесущих, наружных и внутренних стен, а также перекрытий.
Однако предложенные варианты, хотя во многих случаях применения являются очень эффективными, страдают наличием одних или других недостатков.
Например, известна панель [1], имеет наклонные опорные элементы, проходящие сквозь наполнитель, а также под углом к плоскости сеток, что в свою очередь увеличивает материалоемкость при изготовлении, т.к. наклонный стержень всегда длиннее перпендикулярного, усложняет подготовку 3D панели к монтажу при резке панели в нужный размер, т.к. появляется необходимость разрезать наклонный стержень, который и так является труднодоступным, что снижает скорость строительства.
Известна панель [2], которая имеет вариант с опорными элементами, проходящими сквозь наполнитель и расположенными перпендикулярно к плоскости сеток, но данная полезная модель подразумевает применение фиксаторов для создания зазора между наполнителем и проволочной сеткой, расположенными с обеих сторон от наполнителя, что не является необходимым для предотвращения смещения наполнителя относительно плоскости проволочных сеток, а также не обеспечивает рабочее положение панели при заливке бетона с использованием инвентарной опалубки.
Техническая задача заключается в усовершенствовании 3D панели, а именно в увеличении скорости строительства.
В показанном на фиг. 1 варианте Армированная 3D панель содержит сплошной сердечник 1 в виде слоя наполнителя, выполненный из тепло- и/или звукоизолирующего материала, например, из жесткой минеральной ваты, полиуретана или полистирола, пенополистирола, экструзионного пенополистирола, ячеистого бетона, перлита, керамзита, вспененного материала на основе каучука, синтетической смолы, пластмассы, прессованный шлам, гипсокартон, материалов на основе целлюлозы, плиты из щепы, джута. Сердечник может быть с предварительно созданными отверстиями. С обеих сторон сердечника 1 расположены проволочные сетки 2, 2' с зазором относительно его поверхностей. Зазор, а именно противодействие смещению в горизонтальном направлении, обеспечивается, в зависимости от конкретного случая, силами трения опорных элементов 5 о сердечник 1 или наличием фиксаторов 6 проволочной сетки 2, расположенных с одной стороны от сердечника. Прямолинейные опорные элементы 5, например, стеклокомпозитная или металлическая арматура, проходят сквозь сердечник 1, к ним прикреплены проволочные сетки 2 и 2', опорные элементы расположены перпендикулярно к плоскости сеток 2 и 2'. Сетки 2 и 2' могут быть с квадратной, прямоугольной или круглой ячейкой, размером от 25×25 мм, а толщина сердечника 1 может составлять от 10 до 400 мм.
При использовании инвентарной опалубки и заливке тяжелого бетона в зазор между опалубкой и сердечником 1 появляются значительные горизонтальные усилия на сердечник 1. Данное усилие приводит к смещению сердечника 1 относительно проволочных сеток 2. Для исключения данного смещения применяются фиксаторы 6. Бетон подается в зазор, противоположный размещению фиксаторов 6, расположенных только с одной стороны от сердечника 1. Такое применение увеличивает скорость строительства, т.к. позволяет вместо набрызга/торкретирования использовать традиционные способы бетонирования (заливка) без установки дополнительных фиксаторов.
На фиг. 2 изображен вариант, при котором опорные элементы 5 выступают за плоскость проволочных сеток 2, 2' на величину 3, 4 для более удобного/быстрого монтажа инвентарной опалубки.
На фиг. 3 изображен вариант, при котором опорные элементы 5 выступают за плоскость проволочных сеток 2, 2' на величину 3, 4, фиксаторы 6 расположены с обеих сторон от сердечника, что снижает вероятность ошибки при бетонировании, когда рабочий подает смесь не в тот зазор, тем самым увеличивается скорость строительства из-за снижения времени на исправление ошибок.
На фиг. 4 изображен вариант с двойной сеткой 2' с одной из сторон и с зазором относительно сердечника 1. Опорные элементы 5 выступают за плоскость проволочных сеток 2, 2' на величину 3, 4. К опорным элементам 5 прикреплены к проволочные сетки 2 и 2'. В данном случае проволочная сетка 2' работает более эффективно, т.к. она расположена не по середине бетонного сечения, а разнесена к его краям. Это наиболее актуально в случае применения 3D панели в качестве наружной самонесущей или несущей стены, когда слой бетона с проволочной сеткой 2 опирается на перекрытие, которое не проходит через сердечник 1 во избежание появления дополнительных теплопотерь, а бетонный слой с сетками 2' не опирается на перекрытие, т.е. является самонесущим на всю высоту здания или с опиранием на промежуточное разгружающее перекрытие. Расположение проволочной сетки у нейтральной оси бетонного слоя малоэффективно. Более эффективная работа арматуры 3D панели снижает материалоемкость строительства, а отсутствие дополнительного армирования увеличивает скорость строительства.
На фиг. 5 изображен вариант с двойной сеткой с одной из сторон и без зазора относительно сердечника 1. К опорным элементам 5 прикреплены проволочные сетки 2 и 2'. В данном случае проволочная сетка 2', расположенная без зазора относительно сердечника 1, является фиксатором и не дает сердечнику смещаться даже при большой высоте заливки, когда фиксаторы 6 по фиг.  2 из-за большого давления будут деформировать материал сердечника 1. Такое применение увеличивает скорость строительства, т.к. позволяет увеличить высоту единовременной заливки.
На фиг. 6 изображен вариант с двойной сеткой с одной из сторон относительно сердечника 1. Опорные элементы 5 соединены с проволочной сеткой 2 и только с одной из двойных сеток 2'. Сами сетки 2' соединяются между собой отдельными соединительными стержнями 7, выполненными из, например, стеклокомпозитной или металлической арматуры. Количество отдельных соединительных стержней 7 на один квадратный метр панели меньше, чем количество опорных элементов 5 по причине того, что их количество не влияет на прочность стены, а необходимо только для фиксации проволочных сеток 2' относительно друг друга. Такое применение снижает материалоемкость панели при изготовлении.
На фиг. 7 изображен вариант с защитным слоем 8, 8' сердечника 1. Данный слой предназначен для защиты сердечника от воздействия влаги, пара, ультрафиолета. Такое применение улучшает эксплуатационные характеристики панели.
На фиг. 8 изображен вариант с сердечником 1, 1' в виде слоя наполнителя, выполненного из разных по свойствам материалов. Например, один слой может быть выполнен из более огнестойкого или менее паропроницаемого, или быть более стойким к воздействию ультрафиолета, или обладать лучшей звукоизоляцией, чем другой. Такое применение улучшает эксплуатационные характеристики панели.
На фиг. 9 изображен вариант с опорными элементами 5, расположенными под углом к плоскости проволочных сеток 2, 2', а фиксаторы 6 проволочной сетки 2, 2' расположены с одной стороны или каждой из стороны от сердечника 1. Такое применение улучшает прочностные характеристики стены, т.к. дает возможность применять наклонные опорные элементы, увеличивающие несущую способность стены, улучшая совместную работу двух железобетонных оболочек, а применение фиксаторов 6 проволочной сетки 2, 2' не позволяет опорным элементам 5 прорезать/врезаться в сердечник 6 при большой высоте заливки стен или при использовании панели для перекрытий во время ходьбы по ней рабочего персонала. Улучшение прочностных характеристик без применения дополнительной арматуры или уменьшения ее количества, увеличивает скорость строительства, снижает материалоемкость строительства.
Наличие фиксаторов 6 проволочной сетки 2 или 2', наличие зазора между сердечником 1 и проволочной сеткой 2', расстояние 3, 4, на которое выступают опорные элементы 5 от проволочной сетки 2 и 2', наличие отдельных соединительных стержней 7,  разнородность наполнителя сердечника 1, угол наклона опорных элементов 5, шаг ячеек проволочных сеток 2, 2',  материал проволочных сеток 2, 2', количество проволочных сеток 2, 2', материал опорных элементов 5, толщина сердечника 1, наличие защитного слоя 8 сердечника 1 зависят от конкретного случая (наружная, внутренняя, несущая или самонесущая стена, высота обеих или одной железобетонной оболочки, способа бетонирования (набрызг или заливка), конкретных эксплуатационных требований, предъявляемых 3D панели.
Источники информации:
1. Патент на ПМ RU 173026 U1 от 24.01.2017 (аналог).
2. Патент US 6272805 B1 от 14.08.2001.