Ограждающая конструкция
Ограждающая конструкция или ее часть относится к области строительства и реконструкции зданий и сооружений, а именно к конструкциям несущих наружных и внутренних стен жилых, общественных зданий и сооружений, а так же может входить в состав оболочек, подстилающих элементов автодорог, изотермических емкостей.
Предлагаемая ограждающая конструкция содержит теплоизолятор, например, из экструдированного пенополистирола, армирующие элементы, теплоотражатель, причем в армирующие элементы введен модулятор теплового сопротивления ограждающей конструкции, а армирующие элементы, теплоотражатель, модулятор теплового сопротивления выполнены из смеси полимерраствора и полых замкнутых вакуумированных микросфер, а армирующие элементы расположениы в объеме ограждающей конструкции с образованием в плане плоскости или плоскостей теплоотражателя.
Модулятор теплового сопротивления выполнен из пор имеющих размер не более 10 мкм, а замкнутые вакуумированные микросферы выбраны из группы: стеклянные, керамические, полимерные, зольные или из смесей и имеющих размер от 5÷500 мкм.
Дополнительно полимерраствор вакуумирован, например, вибровоздействием ультразвуковых частот.
Для повышения несущей способности арматурные элементы содержат дисперсии полимерных волокон или металлические.
По предлагаемым вариантам исполнения обеспечивается повышение теплового сопротивления до 2х раз с уменьшением затрат на изготовление 5 З.П.Ф. 6 рис..
Ограждающая конструкция относятся к области строительства и реконструкции зданий и сооружений, а именно к конструкциям несущих наружных и внутренних стен жилых, общественных зданий и сооружений, а также может входить в состав оболочек, подстилающих элементов автодорог, для создания изотермических емкостей.
Известно стеновое ограждение (см. А.С СССР 
кл Е04С 2/26, Е04В 1/62 от 1980 г.) из конструктивного теплоизоляционного бетона, включающего полимерную изоляционную пленку. Пленка расположена в два слоя; один слой у наружной поверхности, а другой у внутренней поверхности с перфорацией по всей площади. Кроме того, слои пленки со стороны противоположной тепловому потоку имеют теплоотражающее покрытие.
Недостатком этой ограждающей конструкции является то, что на границе контакту бетона и пленка между отверстиями перфорации обязательно произойдет концентрации влаги, которая при замерзании в зимнее время года вызовет деформации наружного слоя бетона. Ограждающая конструкция сложна в изготовлении.
Известно многослойная конструкция стены, содержащая многослойную внутреннюю часть из слоев бетона и расположенную между ними утеплителя и наружную часть в виде защитного экрана (см. А.С СССР 943747 Е04В 2/28). Между внутренней и наружной частями расположена воздушная полость. В слое бетона со стороны воздушной прослойки выполнены точечные или щелевые сквозные отверстие расположенные в шахматном порядке. Данная конструкция позволяет улучшить теплозащитные качества стены за счет снижения влажности утеплителя расположенного между слоями бетона. Поступающая из помещения влага удаляется из утеплителя в вентилируемые воздушную прослойку через отверстия в утеплителе в вентилируемую воздушные прослойку через отверстия, выполненные в наружном слое. Недостатком этого устройства является его низкая долговечность, т.к. термодиффузионный поток внутри поровой влаги через сквозные отверстия в утеплителе будут накапливаться на границе его контакта с наружным слоем бетона, что при понижении температуры наружного слоя воздуха вызовет расслоение конструкции. Область применения такой конструкции ограничивается применением в районах с мягким сухим климатом.
Повышение эксплуатационных качеств и долговечности обеспечивается конструкцией по а.с. 1784721 Е04В 2/28 за счет предотвращения проникновения влаги в зону отрицательных температур.
Для этого в наружном стеновом ограждении выполнены углубления, равномерно размещенные по поверхности ограждения, которые расположены со стороны внутренней поверхности ограждения и выполнены глубиной, не превышающей величину устойчивого прогрева ограждения. Данная конструкция обладает низкой энергоэффективностью за счет потерь, определяемых углублениями.
Известна так же стена здания (а.с. 1794154АЗ Е04В 2/40) у который наружный и внутренний слои выполнены из «П»образных элементов с утеплителем между ними, элементы соединены между собой зигзагообразными связями, расположенными на их горизонтальных кромках, а элементы наружного слоя смещены относительно элементов внутреннего слоя на половину ширины элементы. Наличие металлических связей, которые соединяют «ГЬюбразные железобетонные конструкции формируют «мостики холода». Кроме того достаточно сложно технологически производить соединение металлическими связями.
Все вышеприведенное ограничивает применение конструкции описанной в a.с. 1794154 A3 E04B 2/40
Известна также ограждающая конструкция А.С. 1617113 А1. где описывается сборномонолитная конструкция с повышенным термическим сопротивлением для использования при возведении несущих стен и перегородок сельскохоззданий и сооружений. имеющих защитные обшивки, стеновые блоки из теплоизоляционных материалов и размещенных в них решетки из железобетонных элементов и дополнительно они содержат вертикальные диафрагмы двутавного профиля, с размещенными в швах между смежными стеновыми блоками, при этом стенки диафрагм выполнены с отверстиями для пропуска горизонтальных элементов каркаса, а в торцах защитных обшивок образованны пазы, в которых установлены полки диафрагм.
Конструкция очень сложна и, соответственно не надежна.
Авторам известна конструкция из экструдированного пенополистирола, которая содержит армирующие элементы в виде нитей из стекловолокна ли сеток на поверхности (cM.http://www-ctroy.ru). Такие конструкции не достаточно эффективны так как элементы конструкции выполняют свои функциональные назначения вне зависимости от других элементов:
например, экструдированный пенополистрирол-теплоизолятор, стеклосетка-арматура.
Сущность полезной модели.
На фигуре 1-6 изображены варианты ограждающих конструкций на фигуре 7 разрез ограждающей конструкции.
Позициями обозначены:
1 - Ограждающая конструкция с теплоизоляторами.
2 - Армирующие элементы из полимеррастворов - 3 с полыми микросферами и микропорами - 5, теплоотражающие включениями - 6 из поверхностей полых микросфер или теплоотрающами элементами в полимеррастворе - 3
4 - Теплоотражающая поверхность, образованная поверхностями микросфер - 5 и теплоотражающими элементами - 6 полимерраствора - 3.
Полые микросферы и микропоры 5 или их совокупность, выполнены с размерами в диапазоне от 5 до 500 микрон, в полимеррастворе - 3, теплоотражательные элементы - 6, - образованны поверхностью микросфер или микропор,например,включениями из алюминиевой пудры в полимерраствор - 3
Армирующие элементы 2 могут быть также выполнены в виде плоскости, стержней в вертикальном и горизонтальном направлениях или волнообразными. Полимерраствор 3 с микросферами и микропорами 5 вакуумирован, например, вибровоздействием ультразвуковой частоты, а также в полимерраствор 3 могут быть введены скрепляюхщие элементы, например, из дисперсии полимерных волокон.
Армирующий элемент 2 из микросфер или микропор 5 в полимеррастворе, выбраны из группы: стеклянные, керамические, полимерные, зольные или их смеси.
Микросферы зольные, образованны из минеральной части топлива теплоэлектростанций, имеет зеркальную поверхность и кроме того вакуумированы.
Прочность полимерраствора с микросферами и микропорами, например, на основе эпоксидной смолы, достигает до 800 кг/см2.
Наличие скрепляющих элементов из дисперсии полимерных волокон увеличивают прочность полимерраствора с микросферами на 25÷30%, что соответствует прочности на сжатие более 1000 кг/см2 .
В общей форме полимеррастворы 3 с микросферами и микропорами 5 или их совокупность могут иметь в дополнительном составе инертные добавки, добавки специального назначения, например, антипирены, растворители. Но наиболее применимы смолы или их дисперсии из термоактивных смол.
Армирующие элементы 2 могут быть выполнены в виде плоскостей, стержней любой формы в вертикальном и горизонтальном направлении или выполнены их совокупностью, волнообразными. Полимерраствор с микросферами дополнительно вакуумирован, например, вибровоздействием ультразвуковой частоты. Кроме того, в полимерраствор вводятся скрепляющие элементы, например, из дисперсии полимерных волокон или металлических.
Тепловое сопротивления армирующего элемента выполняется и совокупности микросфер и микронор с размером от 5 до 500 мкм.
Микросферы и микропоры размером до 10 мкм образуют зоны, так называемых. температурных скачков, значительно уменьшающих теплопроводность. При испытаниях увеличение теплового сопротивления ограждающей конструкции контролировалось с помощью тепловизора ИРТИС-2000.
Теплоизоляторы в зависимости от материала армирующих элементов 2 могут быть изготовлены из теплогидроизоляционных материалов или обычных теплоизоляторов как-то: кирпич, газобетон, пенополистирол или их совокупности. Для улучшения теплоизоляционных характеристик обычных теплоутеплителей желательно выбирать материал армирующих элементов 2 из не обладающих гигроскопичностью, например, на основе эпоксидных смол с заполнением из полых микросфер или микропор с размерами от 5-500 мкм, где микросферы и микропоры с размером до 10 микрон являются основой теплового сопротивления армирующих элементов и соответственно ограждающей конструкции, а зеркальная поверхность микросфер и включений в полимеррастворе создают теплоотражатель - 4 в составе армирующих элементов 2.
Известно что, тепловое сопротивление теплоизоляторов резко увеличивается при наличии микропор до 10 мкм (в двое или более раз, чем у обычных теплоизоляторов). Это определяется взаимодействием излучения волн с длиной волны в пределах 1 мкм предметами внутри объема ограниченного ограждающими конструкциями с волновыми процессами, происходящем в микросферах и микропорах 6 в армирующих элементах.2
Определяемая условиями изготовления, поверхность микросфер обладает значительным электрическим потенциалом, чем достигается высокая степень адгезии полимерраствора с поверхностью микросфер и повышенные значение прочности полимерраствора с микросферами, доходящей до 800 кг/см2; наличие скрепляющих элементов, например, из дисперсии полимерных волокон увеличивают прочность полимерраствора с микросферами на 25-30%, что соответствует прочности на сжатие более 1000 кг/см. Армирующие элементы 2 вакуумированы вибровоздействием ультразвуковых частот, что ликвидирует пустоты и производит распределение микропузырьков (микропор), (полимерных микросфер) в объеме армирующих элементов 2.
Наличие заряда у микросфер может определять, у некоторых полимеррастворов с микросферами и отрицательное свойство-гигроскопичность, что снижает в целом теплоизолирующие свойства. Помещая армирующие элементы 2 в теплогидроизолятор, например, в экструдированный пенополистирол, который имеет практически нулевое влагопоглащение, исключается воздействие атмосферной и внутренней влага на теплоизолирующие свойства ограждающей конструкции. Совместная работа армирующих элементов 2 с теплоизолятором,например, из экструдированного пенополистерола придает дополнительную прочность на изгиб ограждающей конструкции.
Наличие в ограждающей конструкции поверхности 4 армирующих элементов 2, которые в плане образует плоскость, позволяет использовать теплоизолирующее и теплоотражающее действие полых микросфер, определяемые размером микросфер, зеркальной поверхностью. Все это увеличивает тепловое сопротивление ограждающей конструкции по сравнению с прототипом в 1,5-2 раза. Влияние армирующих элементов на теплоизоляционные свойства ограждающей конструкции определено с помощью тепловизора ИРТИС -2000, на образце ограждающей конструкции: теплоизолятор выполнен из полистирола, а армирующие элементы выполнены толщиной 6 м, а их конструкция выполнена по фигуре 3.
Температура на поверхности ограждающей конструкции по предлагаемой полезной модели ниже на 3,5 С°, чем у прототипа при прочих равных условиях. Несущая способность ограждающей конструкции за счет армирования по принципам, приведенным в формуле, увеличивается до 4х раз.
Как показали патентные исследования, предлагаемая ограждающая конструкция имеет существенные отличия и обладает новизной.
Экономическая эффективность предлагаемой ограждающей конструкции весьма значительна, так как все элементы ограждающей конструкции работают во взаимодополняющих отношениях, создающих синергетический эффект.
1ак тепловое сопротивление ограждающей конструкции увеличивается до 2х раз. что позволяет уменьшит конструктивные размеры, затраты на создание ограждающей конструкции также до 2х раз, с увеличением несущей способности. Это позволяет создавать, строения, например, для сельскохозяйственного назначения, полностью заводского изготовления, и, следовательно, с высокой эффективностью.
Предлагаемая ограждающая конструкция может иметь дополнительные конструкции, выполняющие защитные функции от внешнего механического воздействия, а также крепежные элементы в виде болтовых соединений, соединяющих шпонок и другое.
1. Ограждающая конструкция, содержащая теплоизоляторы, армирующие и теплоотражающие элементы, отличающаяся тем, что введены полимерраствор, микросферы полые или микропоры, например, вакуумированные, причем армирующие элементы выполнены из микросфер, скрепленных полимерраствором и/или полимерраствором с микропорами или их совокупностью, а размер микросфер полых и/или микропор находится в диапазоне от 5 до 500 мкм, а армирующие элементы расположены в ограждающей конструкции с образованием в плане теплоотражающих плоскостей или плоскости, теплоотражение которых выполнено поверхностями микросфер полых и/или полимерраствором с микропорами или их совокупностью.
2. Ограждающая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что тепловое сопротивление армирующих элементов состоит из эффективного теплового сопротивления отражающих поверхностей полых микросфер с полимерраствором и/или полимерраствором с микропорами или их совокупностью, теплового сопротивления полых микросфер в полимеррастворе и/или полимерраствора с микропорами с размерами микросфер и/или микропор в диапазоне от 10 мкм до 500 мкм, а также теплового сопротивления полых микросфер с полимерраствором и/или полимерраствором с микропорами или их совокупностью с размерами полых микросфер или микропор или их совокупностью в диапазоне от 5 до 10 мкм.
3. Ограждающая конструкция по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что замкнутые вакуумированные полые микросферы выбраны из группы: стеклянные, керамические, полимерные, зольные или их смеси, имеющие размер от 5 до 500 мкм.
4. Ограждающая конструкция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что полимерраствор вакуумирован, например, вибровоздействием ультразвуковых частот.
5. Ограждающая конструкция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что армирующие элементы содержат скрепляющие дисперсии полимерных волокон или металлических.
