СТЕНОВАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при сооружении зданий различного назначения, в которых конструкции наружных и внутренних, несущих и самонесущих стен обладают необходимыми характеристиками по теплоизоляции, прочности, долговечности, шумоизоляции и пожарной безопасности.
Известна стеновая панель по патенту РФ 2194131 (опубл. 10.12.2002), в которой несущий слой выполнен из конструкционного бетона, а теплоизоляционный слой выполнен из конструкционно-теплоизоляционного бетона, причем арматурный каркас размещен в несущем слое, а монтажные петли выведены над теплоизоляционным слоем. Кроме того, несущий слой выполнен из керамзитобетона или из тяжелого пенобетона, а теплоизоляционный слой из легкого пенобетона. В теплоизоляционном слое установлена сетка, а между сеткой и арматурным каркасом установлены дистанцеры, причем сетка и арматурный каркас соединены гибкими связями, а сетка выполнена с антикоррозионным покрытием, например оцинкованным, и каждая гибкая связь и дистанцер выполнены, например, из стеклопластика.
Выполнение несущего слоя из конструкционного бетона, а теплоизоляционного слоя из конструкционно-теплоизоляционного бетона приводит к большой массе стеновой панели. Кроме того, изготовление стеновых панелей такой конструкции возможно только в заводских условиях, а их применение в строительстве требует использования тяжелой грузоподъемной техники и является весьма трудоемким процессом.
Известна стеновая панель, описанная в патенте на полезную модель РФ 76935 (опубл. 10.10.2008), включающая пористый затвердевающий материал или пористый плитный материал или их сочетание и металлические соединения наружных и внутренних слоев стальными гнутыми перфорированными термопрофилями или металлическими балками с перфорированной стенкой, или металлическими балками с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлическими балками с гофрированной стенкой, имеющими надежную анкеровку любого вида в торцевых участках и (или) по длине плиты, выполненную "до" или "после" затвердевания несущего слоя и проходящую через пористый материал или находящуюся в нем. Данное техническое решение характеризуется недостаточной огнестойкостью, связанной с наличием незащищенных металлических конструкций, которые, в случае пожара могут контактировать с огнем и при этом терять устойчивость, повышенными трудозатратами и себестоимостью строительства. Наиболее близкой по технической сущности и получаемому эффекту и выбранной в качестве прототипа является стеновая панель по патенту на полезную модель РФ 113757, содержащая скрепленный между собой стальной гнутый профиль, помещенный в застывшую пенобетонную смесь. Отличительной особенностью предлагаемой панели является то, что стальной гнутый профиль выполнен из стального листа, собран в вертикально установленные стальные фермы. При этом к боковой поверхности фермы, обращенной внутрь помещения, дистанционно прикреплена панель из листового материала, а пространство между фермами, между фермой и панелью заполнено застывшей пенобетонной смесью.
Недостатками такого технического решения являются:
- сборка конструкций производится на строительной площадке с высокими трудозатратами, обусловленными установкой дополнительно к основному каркасу дистанционных профилей, обшивкой стен с двух сторон листовыми материалами и увеличением себестоимости строительства за счет повышенной материалоемкости и повышенных трудозатрат; - использование таких материалов как стекломагнезитовые листы существенно увеличивает себестоимость строительства и данный материал не позволяет получить необходимую прочность для крепления на стены навесных шкафов и других предметов интерьера, что снижает потребительские свойства конструкции;
- при заливке пенобетона стекломагнезитовые листы впитывают влагу и теряют форму, что приводит к деформации поверхности, необходимости выполнения дополнительных работ и дополнительному расходу материалов по выравниваю поверхности стены;
- использование толстых листовых материалов, которые обеспечили бы необходимую прочность без деформации при заливке пенобетона и позволили бы надежно крепить навесные шкафы и прочее приводит к существенному увеличению себестоимости строительства;
- данная технология возведения конструкций не позволяет организовать конвейерное строительство;
- обшивка стеновых панелей листовыми материалами приводит к тому, что из-за колебаний температуры и влажности в помещении или со стороны улицы происходят линейные изменения (расширение-сжатие) в стыках между торцами листового материала, что приводит к трещинам в уже выполненной отделке или требует использования специальных эластичных отделочных материалов;
- данная технология возведения конструкций не позволяет выполнить строительство многоэтажных зданий (выше 6 этажей), в т.ч. с использованием конструкционных бетонов и армирования, что существенно ограничивает применение данной технологии строительства.
Известен также строительный элемент (патент US 5527625), выполненный в виде профиля из U- или С-профиля формы, стенка которого имеет пробитые отверстия различного вида и местоположения с загибом краев этих пробивок внутрь. Данный профиль применяется в «сухом» способе строительства, в котором используются мягкие утеплители (например, минеральная вата) и листовые материалы.
Недостатками такого технического решения является то, что в профиле не предусмотрены отверстия, в которые можно просто и быстро смонтировать горизонтальные и вертикальные металлические или композитные арматурные стержни в С- и U-профиле для несущих или самонесущих стеновых панелей. Применение таких пробивок позволит просто и быстро выполнить точное позиционирование арматуры без монтажных столов, дистанцеров, сварочного оборудования.
В основу полезной модели поставлена задача разработать конструкции, которые лишены указанных недостатков и позволяют изготавливать наружные и внутренние, несущие и самонесущие стены с требуемыми противопожарными, шумоизоляционными, теплотехническими показателями и более высокой прочностью, чем используемые ранее.
3
Поставленная задача решается тем, что каркас стеновой панели изготавливают из вертикальных, горизонтальных и наклонных С-, U-образных холодногнутых профилей толщиной 0,5-3,0 мм, в стенке профилей выполнены большеразмерные пробивки с завальцовкой и отверстиями для монтажа арматуры, полученный каркас панели размещен внутри затвердевающего жидкого материала с зазором между поверхностями стены так, что затвердевающий жидкий материал создает требуемый защитный слой по звуко-, теплоизоляции, пожарной защите, а протекание затвердевающего жидкого материала через большеразмерные пробивки с завальцовкой в стенке профиля создает единую сталебетонную конструкцию, обладающую повышенной прочностью по сравнению с аналогичными конструкциями. Такой каркас может иметь как минимум один элемент жесткости, выполненный из полосы металла или из стального холодногнутого профиля и расположенный по диагонали. При этом элементы каркаса соединены между собой разъемно или неразъемно. Стеновая панель имеет толщину от 50 до 800 мм. Также, С- и U-образные холодногнутые профили могут иметь как минимум одно дополнительное ребро жесткости в полке профиля. При этом высота профиля составляет от 50 до 400 мм, ширина полки от 35 до 120 мм, а загибы от 5 до 35 мм. Причем расстояние от поверхности каркаса до наружной поверхности стеновой панели находится в пределах от 6 до 150 мм. Кроме того, к каркасу закреплена как минимум одна закладная деталь для выполнения монтажных работ или для выполнения стыковки стеновых панелей между собой или для крепления к несущему элементу каркаса. Наружная поверхность стеновой панели как минимум с одной стороны или ее части может быть выполнена текстурированной. К тому же, на наружную сторону стены может быть смонтирован дополнительный слой теплоизоляции (например, из минеральной ваты, пенополистирола) с последующим устройством вентилируемого фасада или оштукатуриванием (система «мокрый» фасад). На наружную сторону панели может быть смонтирован дополнительный слой теплоизоляции из затвердевающего жидкого материала с более высокими теплотехническими свойствами (например, из пенобетона плотностью 400 кг/м, полистиролбетона и др.), который может иметь объемное окрашивание и/или текстурированную поверхность, получаемую в процессе формования конструкции стеновой панели. Кроме того, в пространство между каркасом С- и U-профилей и наружной поверхностью стеновой панели как минимум с одной стороны может быть установлена армирующая металлическая или композитная сетка. Кроме того, в профилях С- и U-профилях пробиты отверстия, через в которые устанавливаются арматурные стержни, что позволит изготавливать стеновые конструкции с горизонтальным и вертикальным армированием, причем в данном варианте арматура может быть основным несущим элементом конструкции. Кроме того, по периметру стеновой панели (как минимум с одной стороны) выполнен паз специального профиля для соединения с другими конструкциями (стеновыми панелями, элементами перекрытия, колоннами и т.д.) с обеспечением необходимых условий по прочности, герметичности и долговечности.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью следующих чертежей.
Фиг. 1 - типы пробивки с большеразмерной завальцовкой в стенке профиля и отверстиями для монтажа арматуры.
Фиг. 2 - поперечный разрез стеновой панели, вид спереди и вид сверху.
Фиг. 3 - поперечный разрез стеновой панели с армирующей сеткой, вид спереди и вид сверху.
Фиг. 4  - поперечный разрез, вид спереди и вид сверху стеновой панели с дополнительным наружным слоем утеплителя.
Фиг. 5 - поперечный разрез, вид спереди и вид сверху стеновой панели с дополнительным наружным слоем утеплителя и армированием.
На фиг. 1 представлены типы большеразмерных пробивок с завальцовкой в стенке профиля и отверстиями для монтажа арматуры.
На фиг. 2 представлены поперечный разрез стеновой панели, вид спереди и вид сверху, где 1 - вертикальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 2 - горизонтальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 3 - затвердевающий жидкий материал, 4 - наклонные элементы каркаса, 5 - горизонтальный элемент каркаса из С- или U-профиля, 6 - монтажная петля.
На фиг. 3 представлены поперечный разрез стеновой панели, вид спереди и вид сверху, где 1 - вертикальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 2 - горизонтальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 3 - затвердевающий жидкий материал, 4 - наклонные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 5 - горизонтальный элемент каркаса из С- или U-профиля с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 6 - монтажная петля, 7 - армирующая сетка.
На фиг. 4 представлены поперечный разрез, вид спереди и вид сверху стеновой панели дополнительным наружным слоем утеплителя, где 1 - вертикальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 2 - горизонтальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 3 - затвердевающий жидкий материал, 4 - наклонные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 5 - горизонтальный элемент каркаса из С- или U-профиля с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 6 - монтажная петля, 8 - дополнительный наружный слой утеплителя.
На фиг. 5 представлены поперечный разрез, вид спереди и вид сверху стеновой панели с дополнительным наружным слоем утеплителя, где 1 - вертикальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 2 - горизонтальные элементы каркаса с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 3 - затвердевающий жидкий материал, 4 - наклонные элементы каркаса, 5 - горизонтальный элемент каркаса из С- или U-профиля с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, 6 - монтажная петля, 8 - дополнительный наружный слой утеплителя, 9 - горизонтальные арматурные стержни, 10 - вертикальные арматурные стержни.
Указанные на чертежах размеры могут находиться в следующих пределах (мм): 50≤А≤800, 300≤В≤15000, 300≤Н≤6000, 6≤а≤150, 6≤b≤150, 50≤с≤500.
Предлагается осуществлять способ возведения стены по двум вариантам.
А) Монолитный способ с использованием инвентарной опалубки.
Данный способ строительства позволяет возводить стены используя традиционные монолитные технологии строительства в построечных условиях. В цеховых условиях или на строительной площадке из вертикальных и горизонтальных элементов с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля с использованием саморезов, заклепок, сварного соединения и пр., собирают и скрепляют между собой каркас стеновой панели. Собранная металлическая конструкция устанавливается в проектное положение и вокруг нее устанавливают съемную опалубку. Для удобства позиционирования каркаса в опалубке используются дистанционные элементы. Внутри образовавшуюся полость заполняют затвердевающим жидким материалом, который имеет необходимые противопожарные характеристики. Благодаря большеразмерным пробивкам с завальцовкой в стенке профиля при заливке затвердевающего жидкого материала происходит свободное его перетекание и монолитные работы выполняются без образования полостей и без увеличения трудозатрат. После набора распалубочной прочности затвердевающим жидким материалом съемную опалубку демонтируют. Перед заливкой затвердевающим жидким материалом на внутреннюю поверхность с одной или двух сторон съемной опалубки может быть закреплен материал (или сама опалубка может иметь необходимую текстуру), имитирующий различную структуру (камень, кирпич, дерево и т.д.), что позволит получить готовую поверхность выразительного вида для последующей отделки.
Б) Монолитный способ без использования инвентарной опалубки.
Данный способ строительства позволяет производить стеновые конструкции в заводских или построечных условиях не используя инвентарную опалубку. В цеховых условиях или на строительной площадке из вертикальных и горизонтальных элементов с пробивкой и завальцовкой в стенке профиля, с использованием саморезов, заклепок, сварного соединения и пр. собирают и скрепляют между собой каркас стеновой панели. Собранная металлическая конструкция устанавливается на формовочный стол и по наружному периметру панели, по оконным и дверным проемам устанавливается съемная опалубка. Для удобства позиционирования каркаса в опалубке используются дистанционные элементы. Сверху заполняют затвердевающим жидким материалом. Благодаря большеразмерным пробивкам с завальцовкой в стенке профиля при заливке затвердевающего жидкого материала происходит свободное его перетекание и монолитные работы выполняются без образования полостей и без увеличения трудозатрат. После набора распалубочной прочности затвердевающим жидким материалом съемную опалубку демонтируют. Перед заливкой затвердевающим жидким материалом на поверхность формовочного стола может быть закреплен материал или сам стол может иметь необходимую текстуру, имитирующую различную структуру (камень, кирпич, дерево и т.д.), что позволяет получить готовую поверхность выразительного вида готового для последующей отделки. Для изготовления конструкций может использоваться и вертикальный способ формования изделий.
Для увеличения прочности конструкции в пространство между каркасом и наружным слоем в стеновой панели установливается металлическая или композитная армирующая сетка с креплением к каркасу известными способами или без крепления к нему и/или в С- и U-профилях производят отверстия, в которые устанавливают горизонтальные и/или вертикальные арматурные стержни. Для увеличения теплоизоляционных свойств стены и снижения себестоимости конструкция может быть выполнена двухслойной, в которой есть затвердевающий жидкий материал с более высокими теплоизоляционными свойствами, причем этот слой затвердевающего жидкого материала может быть с объемным окрашиванием и иметь текстурированную поверхность.
Описание работы конструкции
Пожарная защита конструкции
3
При возникновении пожара, с любой стороны такой стены, высокая температура воздействует на защитный слой из затвердевающего жидкого материала (например, из пенофибробетона плотностью 400-1100 кг/м), который обладает высокой огнестойкостью и надежно защищает элементы несущей конструкции.
Шумоизоляционные свойства конструкции
3
Звуковая волна, попадая с любой стороны на стены, поглощается затвердевающим жидким материалом, а т.к. металлические конструкции находятся под защитным слоем из затвердевающего жидкого материала (например, из пенофибробетона плотностью 400-1100 кг/м), который обладает необходимыми шумопоглощающими свойствами, то звук не передается через несущий каркас стеновой конструкции.
Теплоизоляционные свойства конструкции
3
При изготовлении наружных стеновых конструкций защитный слой может быть выполнен таким образом, что затвердевающий жидкий материал (например, из пенофибробетона плотностью 400-700 кг/м) обеспечит требуемые теплоизолирующие свойства с условием прохождения границы точки росы с наружной стороны стеновой панели, не пересекая металлический каркас стеновой конструкции.
Такое решение позволит избежать коррозии металла и обеспечить длительную эксплуатацию. При необходимости на наружную сторону стены на затвердевающий жидкий материал (или с креплением к каркасу) можно выполнить дополнительное утепление, например, из минеральной ваты (или из пенополистирола) с последующим устройством вентилируемого фасада или штукатуркой (система "мокрый фасад"). Стенки профилей каркаса из холодногнутой стали выполнены с большеразмерными пробивками и завальцовкой, что существенно увеличивает теплоизоляционные свойства каркаса и соответственно всей конструкции.
Прочностные свойства конструкции
3
Стеновые конструкции могут быть самонесущими и несущими. Для наружных и внутренних несущих стеновых конструкций могут использоваться С- и U-образные профили, в стенках которых выполнены большеразмерные пробивки с завальцовкой с толщиной металла от 0,5 до 3,0 мм. Каркас стеновой конструкции размещен внутри затвердевающего жидкого материала (например, из пенофибробетона плотностью 400-700 кг/м), который обладает достаточной прочностью. Затвердевающий жидкий материал, окружая несущие элементы каркаса и протекая сквозь пробивки с завальцовкой, образует единую монолитную сталебетонную конструкцию, что увеличивает устойчивость несущих профилей стеновой конструкции по сравнению с аналогичными профилями, которые не погружены в затвердевающий жидкий материал и не имеют пробивок с завальцовкой в стенке профиля. Предложенный вариант позволяет создать объемный несущий конструктивный элемент, армированный стальными профилями.
3
Плотность затвердевающего жидкого материала (например, фибропенобетон) должна обеспечивать необходимое сопротивление действию огня, необходимые шумо-, теплоизоляционные и прочностные свойства и может находиться в пределах от 100 до 2000 кг/м.
Выполнение стены с указанными признаками позволяет надежно укрыть несущий стеновой каркас из холодногнутых профилей в теле затвердевающего жидкого материала, например пенобетонной смеси, обладающей высоким термическим сопротивлением, и тем самым увеличить время потери несущей способности стены.