Сэндвич-панель
Сэндвич-панель может быть использована в каркасном и каркасно-панельном домостроении в качестве теплоизоляционных и ненесущих панелей зданий и сооружений. Сэндвич-панель содержит два оцинкованных металлических листа. Между листами помещен теплоизоляционный слой из пенобетона. Пенобетон выполнен из портландцемента, зольной микросферы, песка, пенообразователя, пластификатора и воды. Применение пенобетона обеспечивает огнестойкость сэндвич-панели и повышает ее прочностные характеристики. Входящая в состав пенобетона зольная микросфера улучшает теплоизоляционные свойства пенобетона и облегчает процесс ценообразования при его изготовлении. 1 н.з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к области строительства и может найти применение в качестве теплоизоляционных и ненесущих панелей зданий и сооружений, преимущественно в каркасном и каркасно-панельном домостроении.
Из уровня техники известны строительные панели типа «сэндвич» для каркасных зданий и сооружений. Например, варианты строительных панелей по патенту РФ на изобретение №2156340 и варианты строительных панелей «ИРТА» по патенту РФ на изобретение №2258118. Общим для этих панелей является то, что они содержат наружную и/или внутреннюю обшивки и размещенный между ними слой утеплителя из пенопласта на основе полистирола. Обшивка панелей по патенту РФ №2156340 выполнена из алюминиевых или стальных профилированных листов, а по патенту РФ №2258118 - из эластичного закрытоячеистого вспененного материала изолона на основе полиэтилена. Утеплитель панелей приклеен к наружной обшивке. Панели выполнены с возможностью крепления к строительным элементам. Предложенные конструкции панелей по патентам РФ №2156340, №2258118 направлены на повышение их теплоизоляционных свойств, надежности, упрощение монтажа и улучшение экологических характеристик. Однако применение хрупкого пенопласта в качестве утеплителя является не эффективным, поскольку под механическим воздействием в нем могут образовываться трещины и полости. К тому же применение дорогостоящих материалов и сложная технология изготовления подобных панелей приводит к увеличению их стоимости.
Известна также панель, выполненная по способу изготовления сэндвичевых панелей, по патенту РФ №2066635. Эта панель содержит центральную часть (утеплитель) из тонких слоев стекловаты или минеральной ваты и два поверхностных слоя из листового металла. Внутренний слой состоит из кусков стекловаты, повернутых на 90° вокруг их продольной оси после их резки. Для создания в плите максимальной жесткости волокна стекловаты ориентированы перпендикулярно плоскости панели. Это повышает прочность всей панели на сжатие, сдвиг и изгиб. Куски внутреннего слоя смещены продольно по отношению к рядом расположенным кускам и образуют ступенчатый торцевой стык. Недостатком является недостаточная прочность при поперечной нагрузке. Для повышения прочности необходимо значительно увеличивать толщину центральной части панели, что ведет к увеличению массы панели и повышает ее себестоимость.
За прототип заявляемой полезной модели принята строительная сэндвич-панель по патенту РФ на изобретение №2270902. Она содержит два поверхностных слоя из металла и центральную часть (теплоизоляционный слой), набранную из чередующихся продольных полос кусков минеральной ваты и пенополистирола. Крайние продольные полосы панели составлены из кусков минеральной ваты. Ширина куска полистирола составляет 1,25 ширины куска минеральной ваты, а его длина составляет 1-3 длины куска минеральной ваты. Для обеспечения прочности на сжатие и изгиб указанные куски уложены определенным образом. Они смещены продольно по отношению друг к другу, а воображаемые линии, пересекающие торцы соседних кусков в панели, проходят через точки, одна из которых лежит на центральной оси панели, а другой является любая точка торца куска, лежащего в крайней полосе панели, с образованием внутреннего угла в пределах 50-130°. Чередование полос кусков минеральной ваты и пенополистирола повышает огнестойкость панели. Огнестойкость обеспечивается тем, что горючие куски материала (пенополистирола) находятся в центральной части панели и чередуются с негорючими кусками минеральной ваты, что затрудняет доступ кислорода к пенополистиролу. А без прямого воздействия огня он не воспламеняется.
Технология изготовления такой панели достаточно трудоемка, несоблюдение требования по расположению кусков минеральной ваты и пенополистирола приводит к снижению прочности и огнестойкости.
Задача полезной модели - создать сэндвич-панель, простую в изготовлении и обладающую высокой прочностью и огнестойкостью.
Технический результат заключается в повышении прочности и огнестойкости сэндвич-панели.
Для достижения технического результата заявляемая полезная модель, содержащая два поверхностных слоя из металла и размещенный между ними теплоизоляционный слой из минерального материала, в качестве минерального материала содержит пенобетон, полученный из состава, мас.%:
портландцемент - 43,0-52,0
зольная микросфера - 15,0-22,0
пенообразователь - 0,10-0,20
пластификатор - 0,02-0,03
вода - остальное.
Кроме того, в частном случае выполнения, теплоизоляционный слой состоит из отдельных блоков, скрепленных между собой строительным раствором.
Отличие заявляемой полезной модели от прототипа состоит в том, что она в качестве минерального материала содержит пенобетон, полученный из указанного состава, а также в том, что теплоизоляционный слой выполнен из отдельных блоков, скрепленных между собой строительным раствором.
Оптимальный состав пенобетона отвечает следующему содержанию компонентов, масс.%:
портландцемент - 49,0
зольная микросфера - 17,0
пенообразователь - 0,145
пластификатор - 0,025
вода - 33,83.
Представленные интервалы компонентов, из которых получен пенобетон для сэндвич-панели, получены в результате экспериментальных исследований и оптимизации полученных результатов. Было приготовлено пять составов пенобетона для сэндвич-панели, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1 | |||||
Компоненты пенобетона | Составы, масс.% | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
портландцемент | 55,0 | 52,0 | 49,0 | 43,0 | 42,0 |
зольная микросфера | 14,0 | 15,0 | 17,0 | 22,0 | 23,0 |
пенообразователь | 0,22 | 0,20 | 0,145 | 0,10 | 0,08 |
пластификатор | 0,032 | 0,03 | 0,025 | 0,02 | 0,018 |
вода | 30,748 | 32,77 | 33,83 | 34,88 | 34,902 |
В ходе экспериментов установлено, что пенобетон, полученный из заявленного состава компонентов, обладает высокими прочностными характеристиками. За пределами полученных значений не обеспечены высокие прочностные характеристики пенобетона, а, следовательно, и в целом сэндвич-панели. Результаты испытаний представлены в таблице 2. А его коэффициент теплопроводности соответствует нормативным требованиям для теплоизоляционных материалов.
Таблица 2 | |||||
Показатели | Составы | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Прочность, МПа | 12,0 | 11,8 | 13,5 | 12,0 | 11,5 |
Плотность, кг/м3 | 720 | 650 | 500 | 500 | 500 |
Выполнение теплоизоляционного слоя из пенобетона указанного состава позволяет существенно упростить изготовление панели, т.к. он выполнен из одного монолитного куска пенобетона. Технология поучения пенобетона традиционна и не трудоемка: его компоненты дозируются в определенном количестве и смешиваются. Известно, что пенобетон относится к негорючим материалам, что повышает огнестойкость панели. Использование в составе пенобетона зольной микросферы способствует улучшению его теплоизоляционных свойств и облегчает процесс ценообразования при его получении. К тому же пенобетон имеет более высокие прочностные характеристики в сравнении с пенополистиролом и минеральной ватой, как было показано выше.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен общий вид сэндвич-панели.
Сэндвич-панель содержит два поверхностных слоя 1, 2, выполненных из оцинкованных металлических листов. Между листами 1, 2 помещен теплоизоляционный слой 3 из пенобетона. Металлические листы 1, 2 стянуты между собой стяжками 4.
Сэндвич-панель изготавливают в заводских условиях или непосредственно на строительной площадке. Предварительно монтируют оболочку панели. Для этого в опалубке вертикально с зазором устанавливают два металлических листа 1, 2, которые могут быть выполнены из оцинкованной тонколистовой стали. Листы 1, 2 скрепляют друг с другом стяжками 4, например, с помощью болтовых соединений. Образовавшуюся полость заполняют пенобетоном 3. Пенобетон готовят в пенобетоносмесителях периодического действия. Сначала готовят пену, для чего в пеновзбиватель заливают пенообразователь и взбивают его в течение 5 минут. Оптимальная температура для пенообразователя составляет 17-20°С. В растворосмесительном барабане пенобетоносмесителя готовят раствор из портландцемента, зольной микросферы, пластификаттора и воды. Полученную ранее пену выгружают в барабан с раствором и перемешивают в течение 2 минут. Для выравнивания плотности смесь выдерживают в барабане не более 20 минут. Затем полученную смесь (пенобетон) заливают в оболочку панели. Твердение пенобетона происходит в естественных условиях в течение 28 суток. Можно ускорить процесс твердения пенобетона известными методами. Например, при температуре 40-50°С в специализированных помещениях с использованием в качестве теплоносителей тепловые пушки. Можно ускорить процесс твердения и с помощью добавок ускорителей твердения. После отверждения пенобетона сэндвич-панель готова к использованию. Возможно выполнение теплоизоляционного слоя из отдельных блоков. Блоки изготавливают по традиционной технологии в заводских условиях, а затем из них формируют теплоизоляционный слой сэндвич-панели.
1. Сэндвич-панель, содержащий два поверхностных слоя из металла и размещенный между ними теплоизоляционный слой из минерального материала, отличающийся тем, что в качестве минерального материала используют пенобетон, полученный из состава, мас.%:
портландцемент | 43,0-52,0 |
зольная микросфера | 15,0-22,0 |
пенообразователь | 0,10-0,20 |
пластификатор | 0,02-0,03 |
вода | остальное |
2. Сэндвич-панель по п.1, отличающийся тем, теплоизоляционный слой состоит из отдельных блоков, скрепленных между собой строительным раствором.