СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ С ДЕКОРАТИВНОЙ ОТДЕЛКОЙ
CONSTRUCTION PANEL WITH DECORATIVE FINISH

Изобретение относится к строительным элементам, точнее к облегченным ограждающим конструкциям, преимущественно для жилых малоэтажных зданий, в частности трехслойным стеновым панелям с жестким внутренним каркасом, листовыми обшивками, утеплителями из эффективных теплоизоляционных материалов и декоративной лицевой отделкой из природных или искусственных камней.
Далее обшивка панели, обращенная у смонтированной панели внутрь здания, для краткости будет называться внутренней обшивкой, а обшивка, обращенная у смонтированной панели кнаружи здания, будет называться наружной обшивкой.
Известны навесные композитные панели, содержащие слой теплоизоляционного материала, покрытый с лицевой стороны тонкой декоративной облицовкой [патент США №4052831 по кл. E04F 13/08]. Панели крепятся к несущей стене. Недостатком панелей является то, что они не могут выполнять роль несущего ограждения, а служат только для утепления и декорирования строения.
Известны здания с лицевой декоративной отделкой в виде облицовки из природных или искусственных камней [см. журнал «Красивые дома» №6, 2007 г., 1-я стр. обложки, стр.10 или патент США №5274982 по кл. E04F 13/14]. Процесс установки такой отделки на здание очень трудоемок и потому непригоден для массового строительства.
Известны гибкие декоративные панели, поверхность которых имитирует натуральные материалы: каменную или кирпичную кладку, деревянную обшивку [патент США №6237294 по кл. В28В 7/00]. Панели укрепляются на наружной поверхности несущих стен сооружений с целями их декорирования и защиты от атмосферных воздействий. Недостаток панелей состоит в том, что они не являются несущими и теплоизолирующими.
Известна облицовочная плита, представляющая собой прессованную плиту с лицевым слоем из измельченных природных или искусственных камней или керамических частиц с размером частиц 1-10 мм, соединенных с подложкой посредством клеевого слоя [свидетельство РФ на полезную модель №19501 по кл. В44С 5/04]. Недостаток плиты состоит в том, что она не может служить несущей стеной сооружения и должна крепиться к несущим стенам, что повышает трудоемкость строительства. Применение клея для крепления элементов лицевого слоя ограничивает их размер величиной 1-10 мм, тогда как существует значительная потребность в более крупных, толстых и тяжелых декоративных элементах, например, имитирующих кладку из тесаных или необработанных природных камней или кирпича.
Известна трехслойная строительная панель, содержащая раму из стальных профилей, являющуюся частью внутреннего каркаса, имеющего подкрепление из деревянных брусьев, неконструкционный утеплитель и листовую обшивку [патент РФ №2245970 по кл. Е04С 2/26]. Панель обладает высокой прочностью и точностью размеров, обеспечиваемых применением стальной рамы из углового прокатного профиля. Но наличие этой рамы сильно утяжеляет и удорожает панель, что и является ее главным недостатком.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является трехслойная стеновая панель, содержащая каркас из деревянных брусьев, к которому с двух сторон на шурупах прикреплены плоские асбестоцементные листы обшивки. Между листами обшивки помещен неконструкционный утеплитель [Типовые конструкции зданий и сооружений. Серия 1.832-1. Панели стен облегченной конструкции для производственных зданий сельского хозяйства. Вып.1. Панели длиной 3 м на деревянном каркасе с асбоцементными обшивками]. Недостатком панели является ее низкая декоративность и недостаточная защищенность от атмосферных воздействий. Установка декоративной отделки на уже смонтированную в здание панель является очень трудоемким и дорогим процессом. Панель не обладает высокой прочностью и жесткостью при размерах свыше трех метров. Это вынуждает при строительстве наиболее востребованных сейчас двух-трехэтажных жилых зданий собирать стеновое ограждение из нескольких панелей, что удорожает и затягивает строительство. Большое количество стыковочных швов между небольшими панелями снижает надежность теплоизоляции здания.
Если же массивную декоративную отделку из камней устанавливать на панель при ее изготовлении, то из-за недостаточной жесткости и прочности декоративный слой или его элементы отделяются от асбоцементной плиты, в особенности при перевозке панелей, их переводе из горизонтального в вертикальное положение и при монтаже в здание. При строповке таких панелей в вертикальном положении они перекашиваются в сторону более тяжелой каменной облицовки, что усложняет монтаж.
Технический результат, достигаемый настоящим предложением, состоит в повышении декоративности и стойкости к внешним воздействиям, жесткости, формоустойчивости и прочности трехслойной стеновой панели.
Указанный результат достигается тем, что в строительной панели, содержащей деревянный каркас, неконструкционный утеплитель, внутреннюю листовую обшивку, укрепленную поверх брусьев каркаса, и внешнюю листовую обшивку, поверх внешней обшивки установлена декоративная отделка из камня или керамики, расстояние между внутренней и наружной обшивками меньше высоты брусьев каркаса, расположенных по периметру панели, на величину, большую или равную половине толщины декоративной отделки.
Кроме того, каркас выполнен из пластин, уложенных в несколько слоев и соединенных клеевыми прослойками.
Кроме того, пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего слоя, по меньшей мере, на половину своей ширины.
Кроме того, в брусьях каркаса, расположенных по периметру панели, ширина пластин, расположенных между обшивками, превышает ширину пластин, расположенных вне обшивок.
Кроме того, внешняя обшивка уложена между пластинами, образующими брусья, расположенные по периметру панели, и соединена с ними клеевыми прослойками.
Кроме того, часть пластин уложена с промежутками.
Кроме того, по меньшей мере, в части промежутков установлены закладные детали, например, для соединения панелей между собой.
Благодаря расположению декоративной отделки из камня или керамики на поверхности внешней обшивки повышаются декоративность панели и ее стойкость к внешним воздействиям, уменьшаются затраты на внешнюю отделку здания, сокращается время строительства.
Благодаря тому, что расстояние между обшивками меньше высоты брусьев каркаса, расположенных по периметру панели, на величину, большую или равную половине толщины декоративной отделки, повышается жесткость и прочность панели, смонтированной в здание, повышается надежность закрепления массивных декоративных элементов в панели, облегчается монтаж панели в здание за счет устранения ее перекашивания при строповке, поскольку декоративная отделка размещается в углублении между брусьями, расположенными по периметру, и опирается на них, когда панель установлена в вертикальное положение.
Благодаря тому, что декоративная отделка заглублена между брусьями каркаса, расположенными по периметру панели, на величину, по меньшей мере, равную половине толщины отделки, в смонтированной в здании панели, установленной в вертикальное положение, отсутствуют усилия, направленные вовне здания, то есть стремящиеся вывернуть панель из здания. Это же снижает усилия, перекашивающие панель при ее строповке за верхнюю кромку в вертикальном положении, что облегчает монтаж.
Благодаря тому, что деревянный каркас панели выполнен из пластин, уложенных в несколько слоев и соединенных клеевыми прослойками, значительно увеличивается жесткость, прочность и формоустойчивость панели, позволяющая ей нести значительную нагрузку от массивной декоративной облицовки.
Благодаря тому, что пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего слоя, по меньшей мере, на половину своей ширины, достигается максимальная жесткость, прочность и формоустойчивость панели, уменьшается стоимость пиломатериалов, используемых для изготовления каркаса, за счет снижения требований к их качеству.
Благодаря тому, что ширина пластин, образующих брусья, расположенные по периметру панели, расположенных между обшивками, превышает ширину пластин, расположенных вне обшивок, упрощается и удешевляется изготовление панели.
Благодаря тому, что внешняя обшивка уложена между пластинами, образующими брусья, расположенные по периметру панели, и соединена с ними клеевыми прослойками, еще более упрощается изготовление панели и повышается ее жесткость и прочность.
Благодаря тому, что часть пластин, образующих периметр каркаса, уложена с промежутками, в которых установлены закладные детали, повышается надежность закрепления панели в здании, упрощаются ее изготовление и монтаж в здание.
Сущность предложения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен вид на предложенную панель со стороны декоративной отделки.
На фиг.2 изображен поперечный разрез предложенной панели с каркасом из цельных брусьев.
На фиг.3 изображен поперечный разрез варианта исполнения предложенной панели, в которой пластины брусьев внешнего периметра каркаса имеют разную ширину.
На фиг.4 изображен поперечный разрез варианта исполнения предложенной панели, в которой обшивка, обращенная кнаружи здания, уложена между пластинами, образующими брусья, расположенные по периметру панели, и соединена с ними клеевыми прослойками.
На фиг.5-9 изображены стадии изготовления предложенной панели с каркасом из клееных пластин начиная от первого слоя пластин (фиг.5) до пятого завершающего слоя пластин (фиг.9).
Предложенная панель состоит из деревянного каркаса 1. Каркас 1 образован брусьями 2 внешнего периметра и внутренними брусьями подкрепления 3. Каркас предложенной панели может быть выполнен из цельных деревянных брусьев либо из клееных деревянных брусьев либо склеен как одно целое из деревянных пластин 4 (досок). Последний вариант является наиболее прочным и его использование целесообразно для панелей больших размеров с тяжелой декоративной облицовкой. Для облицовки из сравнительно тонких керамических плиток, имитирующих кирпичную кладку, прочность и жесткость каркаса из цельных брусьев при длине панели до трех метров является достаточной.
К каркасу со стороны, которая после монтажа будет обращена внутрь здания, прикреплена листовая обшивка 5. Далее эта обшивка 5 будет называться внутренней.
Листовая обшивка 6, которая после монтажа панели будет обращена кнаружи здания, установлена внутри каркаса 1 так, что расстояние B между ею и обшивкой 5 меньше высоты Н брусьев 2 внешнего периметра. Далее эта обшивка 6 будет называться внешней. Промежуток между обшивками 5 и 6 заполнен неконструкционным утеплителем 7.
Поверх внешней обшивки 6 в углублении, образованном ею и выступающими над ней брусьями 2 внешнего периметра, расположена декоративная отделка 8. На фиг.1-4 в качестве примера изображена декоративная отделка 8. На фиг.1-4 в качестве примера изображена декоративная отделка 8 в виде облицовки из керамических камней, имитирующих кладку из тесаного дикого камня.
Между толщиной декоративной отделки С и величинами В и Н выполняется соотношение: Н-В≥0,5С. В словесном выражении это означает, что декоративная отделка 8 утоплена в углублении, образованном брусьями 2 и обшивкой 6, не менее, чем на половину своей толщины.
В представленном на фиг.2 варианте исполнения панели внешняя обшивка 6 уложена на брусья подкрепления 3 и дополнительные пластины 9, примыкающие к брусьям 2 внешнего периметра и скрепленные с ними.
В представленном на фиг.3 варианте исполнения панели внешняя обшивка 6 уложена на брусья подкрепления 3 и выступающую внутрь часть пластин 4, из которых склеены брусья 2 внешнего периметра. Выступание пластин внутрь обеспечивается тем, что те из них, которые располагаются между обшивками, шире тех, которые располагаются над обшивкой 6.
Если брусья 2 выполнены из цельной древесины, то в них со стороны, обращенной внутрь каркаса, может быть отобрана четверть, на полку которой укладывается обшивка 6.
В представленном на фиг.4 варианте исполнения панели с клееными брусьями каркаса внешняя обшивка 6 уложена на брусья подкрепления 3 и вклеена между пластинами, образующими брусья 2 внешнего периметра каркаса.
При изготовлении каркаса 1 клееным из пластин 4 они укладываются так, чтобы пластины последующего слоя перекрывали стыки пластин предыдущего слоя, как показано на фиг.5-9, причем чтобы пластины каждого последующего слоя перекрывали стыки пластин предыдущего слоя, по меньшей мере, на половину своей ширины. Этим достигается высокая прочность каркаса при невысоких требованиях к качеству материала пластин, то есть к сортности используемой древесины. В ходе склейки каркаса в промежутки между пластинами 4 могут быть установлены закладные детали 10 (фиг.6), служащие для соединения панелей между собой и с перекрытиями здания.
На фиг.7 изображен вариант панели с дополнительными пластинами 9 и обшивкой 6, скрепленной с каркасом 1 посредством шурупов 11.
На фиг.4 изображен вариант панели с обшивкой 6, вклеенной между пластинами 4 брусьев 2 внешнего периметра каркаса.
Предложенная панель в исполнении с клееным каркасом из пяти слоев пластин изготавливается следующим образом.
На монтажном столе укладывается внутренняя обшивка 5 и промазывается клеем. На нее укладывают заранее нарезанные в заданные размеры пластины 4 первого слоя (фиг.5). Поверхность пластин промазывается клеем и на них укладываются пластины 4 второго слоя (фиг.6). При этом пластины 4 второго слоя укладываются так, чтобы они перекрывали стыки пластин 4 первого слоя. Величина перекрытия (расстояние между стыками смежных слоев пластин) должна быть не менее половины ширины пластины, иначе прочность каркаса снижается. Если требуется, то в промежутки между пластинами второго (возможно и третьего) слоя устанавливаются и закрепляются закладные детали 10.
Поверхность пластин второго слоя промазывается клеем и на них укладываются пластины 4 третьего слоя (фиг.7). Пластины третьего слоя должны перекрывать стыки между пластинами второго слоя. Далее процесс изготовления может происходить по трем вариантам. По первому варианту (фиг.2 и фиг.7) склейка каркаса продолжается до последнего слоя, после чего внутри каркаса к брусьям 2, образующим внешний периметр, крепятся дополнительные пластины 9, служащие опорой для внешней обшивки 6. Внутрь каркаса укладывается неконструкционный утеплитель 7, поверх него укладывается внешняя обшивка 6 и закрепляется шурупами 11. Возможно и клеевое скрепление обшивок с каркасом 1. Для стягивания пакета пластин и фиксации пластин в пакете они соединяются гвоздями или шурупами 12. Возможно и прессование пакета, но практика показала, что стягивания шурупами вполне достаточно для получения надежного склеивания. После стягивания пластин удаляются выступившие наружу излишки клея, каркас с обшивками отправляется в сушку.
После сушки каркаса с установленными обшивками и утеплителем в углублении, образованном брусьями 2 внешнего периметра и обшивкой 6, укладывается и закрепляется декоративная отделка 8.
Описанный вариант более трудоемок, чем последующие, но целесообразен, когда есть недостаток в пиломатериалах достаточной ширины. Кроме того, дополнительные пластины 9 укрепляют каркас и повышают его формоустойчивость в условиях переменной влажности.
По второму варианту (фиг.3) пластины 4, образующие брусья 2 наружного периметра, в первых трех слоях, расположенных между обшивками, имеют ширину, несколько (на 3…4 см) превышающую ширину пластин четвертого и пятого слоев, расположенных над внешней обшивкой. Благодаря этому образуется уступ, на который опирается внешняя обшивка 6. Этот вариант более технологичен, чем первый, но требует для пластин первых трех слоев более широкого пиломатериала, что не всегда оказывается возможным.
По третьему, самому технологичному, варианту обшивка 6 вклеивается между пластинами третьего и четвертого слоев, как это показано на фиг.4. В этом случае пластины 4 всех слоев имеют одинаковую ширину. Для более надежного скрепления пакет пластин и обшивки могут дополнительно стягиваться шпильками. Перед установкой обшивки 6 в частично изготовленный каркас вкладывается неконструкционный утеплитель 7.
Для уменьшения коробления предпочтительно, чтобы во всех вариантах пластины собирались в пакет с попеременным изменением направления выпуклости исходного бревна, как показано на фиг.3 и 4. Склеиваемые поверхности пластин не строгаются, ворсинки и заусенцы, остающиеся после распиловки бревен, дополнительно армируют клеевое соединение. Армирующее действие ворсинок допускает местные увеличения толщины клеевого слоя без снижения прочностных характеристик брусьев каркаса. Это позволяет избежать калибрующей обработки пластин на рейсмусном станке, что существенно удешевляет производство. Трещины, выбоины и другие нарушения сплошности пластин не снижают прочности каркаса, так как, заполняясь клеем, они даже улучшают надежность клеевого соединения. Это также снижает требования к качеству материала пластин, и каркас предложенной панели может изготавливаться из материала сортностью на одну-две единицы ниже, чем в наиболее близком аналоге. Допускается также небольшой обзол на ребрах пластин, обращенных внутрь каркаса.
При монтаже предложенной панели в здание она устанавливается в вертикальное положение. Благодаря тому, что декоративная отделка заглублена внутрь каркаса панели, проекция ее центра тяжести не выходит за пределы нижнего бруса панели, она опирается на нижний брус панели, и потому момент, выворачивающий панель из здания, отсутствует. Чаще всего в качестве декоративной отделки используется облицовка природными или керамическим камнями, имеющими большой вес, и в этих случаях указанное достоинство особенно важно. Кроме того, облегчается монтаж панели, так как она при строповке не наклоняется. Дополнительно, брусья внешнего периметра панели защищают отделку от повреждений при транспортировке и монтаже. Стыки между такими панелями закрываются декоративными накладками.
Декоративная отделка камнями или керамической плиткой выполняет не только чисто декоративную, но и защитную функцию, предотвращая непосредственное воздействие атмосферы на внешнюю обшивку и через нее на утеплитель, защищая стены здания от механических повреждений.
Предложенная панель вместе с декоративной отделкой изготавливается на заводе. Несмотря на трудоемкость сборки клееного каркаса, итоговая трудоемкость строительства оказывается ниже, так как склейка каркаса производится в цеховых условиях из заранее заготовленных в размер пластин, монтаж панелей не затруднен их перекашиванием на стропах, возможно изготовление жестких панелей большой (до 6…9 метров) длины, сразу на всю высоту многоэтажного здания. Если бы установка декоративных элементов производилась на уже смонтированную панель, установленную в вертикальное положение и находящуюся на открытом воздухе, то итоговая трудоемкость была бы почти вдвое больше.