Трехслойная строительная панель
Изобретение относится к области строительства, в частности к трехслойным панелям. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и формоустойчивости панели. Панель содержит жесткий каркас из деревянных брусьев, неконструкционный утеплитель и листовую обшивку. Деревянные брусья выполнены клееными из пластин, плоскость клеевых прослоек параллельна плоскости листов обшивки, а в клеевые прослойки на всю длину брусьев заложена армирующая прокладка из сетки, выступающая наружу, по меньшей мере, с одной из боковых сторон брусьев на 0,1÷0,25 ширины бруса. Кроме того, пластины брусьев имеют пазы на широкой стороне, причем пазы на смежных пластинах брусьев расположены в шахматном порядке. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
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 и утеплителями из эффективных теплоизоляционных материалов.
Известна трехслойная стеновая панель, содержащая внешние обшивки из асбестоцементного листа, внутренний скрытый жесткий каркас из пенополистирола и неконструкционный утеплитель из минераловатных плит, причем обшивки соединены с каркасом на клее [А.с. СССР, №727786, кл. Е04С 2/26, Е04В 1/94, опубл. 20.04.80]. Недостатком панели является применение каркаса из полимерного материала. Производство этого материала возможно только на химических заводах, и потому экологически вредно и всегда ограничено по объемам. Поэтому известная панель непригодна для массового строительства. Еще одним недостатком известной панели является постепенная деградация ее теплоизолирующих свойств. Это объясняется тем, что неконструкционный утеплитель, уложенный в промежутки между брусьями каркаса, под воздействием собственного веса и вибраций, возникающих при транспортировке и монтаже, уплотняется, уменьшается в размерах и между ним и брусьями каркаса появляются пустые промежутки.
Более дешевыми, имеющими практически неограниченный ресурс материала для их производства являются трехслойные стеновые панели с каркасом из деревянных брусьев.
Известны трехслойные стеновые панели, содержащие внутренний каркас из деревянных брусьев, к которому с двух сторон на шурупах прикреплены плоские асбестоцементные листы обшивки. Между листами обшивки помещен неконструкционный утеплитель, например, минеральноватные плиты [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]. Недостатками известных панелей являются нестабильность их размеров и формы в условиях переменной влажности, невысокая механическая прочность, ограничивающая максимально возможные размеры плит величиной, близкой к 3 м. Панелям этого типа также свойственна деградация их теплоизолирующих свойств, связанная с отделением утеплителя от каркаса и образованием пустот от вибрации и ударов при перевозке и монтаже, с течением времени. Для брусьев внутреннего каркаса требуется древесина хвойных пород 1-2-го сортов. Применение более дешевой и доступной низкосортной древесины не допускается по соображениям прочности.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является трехслойная панель, содержащая раму из стальных профилей, жесткий внутренний каркас из деревянных брусьев, неконструкционный утеплитель и листовую обшивку [Патент РФ №2245970 по кл. Е04С 2/26, заявл. 07.04.03]. Рама из стальных профилей обеспечивает достаточную формоустойчивость панели, но утяжеляет и существенно удорожает ее. Для брусьев внутреннего каркаса требуется дефицитная высокосортная древесина. При использовании древесины низких сортов для сохранения прочности приходится удваивать сечение брусьев, что, помимо увеличения массы панели и расхода древесины, может вызвать коробление панели, так как брусья большого сечения сильнее деформируются в условиях переменной влажности. Между изготовлением и монтажом панели всегда проходит определенный промежуток времени. Так как процесс коробления начинается сразу после изготовления панели, то значительная часть панелей поступает на монтаж уже покоробленной. Это увеличивает трудозатраты и снижает качество строительства. Неконструкционный утеплитель, уложенный в промежутки между брусьями каркаса, под воздействием собственного веса и вибраций, возникающих при транспортировке и монтаже, уплотняется, уменьшается в размерах, между ним и брусьями каркаса появляются пустоты. Вследствие этого теплоизоляционные свойства панели со временем ухудшаются. Теплопроводность брусьев каркаса выше, чем теплопроводность неконструкционного утеплителя. Поэтому в сильные морозы стеновое ограждение из известных панелей промерзает по линиям расположения брусьев.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в повышении формоустойчивости и облегчении панели с каркасом из общедоступного материала - древесины, а также в повышении ее теплоизолирующих свойств и их стабильности. По сравнению с прототипом достигается также удешевление панели.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной трехслойной строительной панели, содержащей жесткий каркас из деревянных брусьев, неконструкционный утеплитель и листовую обшивку, деревянные брусья выполнены клееными, обработанными в точный размер по двум кантам, прилегающим к обшивке, плоскость клеевых прослоек параллельна плоскости листов обшивки, а в клеевые прослойки на всю длину брусьев заложены армирующие прокладки из сетки, выступающие наружу на 0,1÷0,25 ширины брусьев по кантам, соприкасающимся с конструкционным утеплителем.
Кроме того, пластины брусьев имеют пазы на широкой стороне.
Дополнительно, пазы на смежных пластинах брусьев расположены в шахматном порядке.
Технический результат от выполнения деревянных брусьев каркаса клееными с армирующими прокладками из сетки, заложенной в клеевые прослойки, состоит в повышении формоустойчивости панели в условиях переменной влажности, не уступающей формоустойчивости прототипа со стальной рамой, облегчении панели за счет уменьшения сечения брусьев каркаса при сохранении требуемой прочности. Применение армирующих прокладок позволяет также применять более доступный низкосортный пиломатериал без ущерба для прочности.
Технический результат от того, что плоскость клеевых прослоек параллельна плоскости листов обшивки, состоит в уменьшении материалоемкости панели за счет повышения прочности брусьев в том направлении, которое подвергается наибольшим усилиям изгиба при монтаже и эксплуатации, и удешевления производства за счет создания возможности выступания армирующей прокладки наружу, упрощения процесса позиционирования сеток перед склейкой и отсутствия необходимости строгания брусьев в размер по клеевым швам, быстро изнашивающим режущий инструмент.
Технический результат от того, что армирующая прокладка из сетки выступает наружу с боковых сторон брусьев, состоит в уменьшении материалоемкости каркаса и облегчении панели за счет повышения механической прочности брусьев каркаса.
Технический результат от того, что армирующая прокладка из сетки выступает наружу с боковых сторон брусьев на 0,1÷0,25 ширины бруса, заключается в достижении стабильности теплоизолирующих свойств панели за счет предотвращения появления зазоров между каркасом и конструкционным утеплителем.
Технический результат от того, что пластины брусьев имеют пазы на широкой стороне, состоит в повышении теплоизолирующих свойств панели за счет уменьшения теплопроводности по брусьям в направлении, перпендикулярном плоскости панели.
Технический результат от того, что пазы на смежных пластинах брусьев расположены в шахматном порядке, состоит в дополнительном снижении теплопроводности.
Существо изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена панель с частично удаленной обшивкой в плане.
На фиг.2 изображено поперечное сечение панели в увеличенном по сравнению с фиг.1 масштабе.
На фиг.3 в увеличенном виде изображено место выхода армирующей сетки из клеевого стыка смежных пластин.
Предложенная трехслойная строительная панель (фиг.1) состоит из деревянного каркаса, собранного из брусьев 1, конструкционного утеплителя 2 (на фиг.1 условно не показан), размещенного между брусьями, и листовой обшивки 3 из цементно-стружечной или асбестоцементных плит. Обшивка 3 прикрепляется к брусьям 1 каркаса винтами 4. Между обшивкой 3 и брусьями каркаса 1 может быть прокладка, например, из пароизолирующего материала, на чертеже не показанная.
Брусья 1 представляют собой пакет, собранный на клее 5 из деревянных пластин 6. Помимо клея 5 между пластинами 6 проложена армирующая прокладка 7 из сетки тканого или нетканого типа. Края прокладки выступают из пакета на величину А, определяемую из выражения 0,1 В≤А≤0,5 В, где В - ширина пластины (бруса). После склейки верхний и нижний (по фиг.2) канты бруса обрабатываются на рейсмусном станке для придания заданной высоты, боковые стороны с выступающей сеткой после склейки не обрабатываются. При склеивании бруса прокладка 7 плотно зажимается между пластинами 6. Благодаря силам поверхностного натяжения и выступанию прокладки 7 из стыков пластин 6, выдавливаемый при прессовании пакета клей 5 (фиг.2) задерживается на прокладке 7 и смачивает снаружи углы и кромки пластин 6, укрепляя их. Дополнительно, это повышает прочность бруса на изгиб, гарантируя, что собранные в пакет пластины будут работать как одно целое по всему сечению пакета.
В известных клееных брусьях без армирующей прокладки короблению от переменной влажности подвергаются в первую очередь приповерхностные слои древесины. Это приводит к расстройству клеевого соединения вблизи боковой поверхности, и брус при изгибе перестает работать как монолитное целое. Для обеспечения монолитности бруса достаточно, чтобы прокладка 7 выступала на 3...4 мм. Но этого недостаточно для создания надежного сцепления между утеплителем и брусьями. Поэтому размер А в предложенной панели установлен несколько большим.
Поскольку между размерами панели и шириной брусьев каркаса существует определенная связь, брусья меньшей ширины выгораживают для утеплителя ячейки меньших размеров. В таких ячейках абсолютная величина усадки утеплителя меньше, а потому меньше может быть абсолютная величина А. Во всяком случае, величина А не должна быть менее 10 мм, если в качестве конструкционного утеплителя применяются волокнистые материалы из минерального волокна. Минимальная ширина брусьев в каркасах стеновых панелей составляет 50 мм. Исходя из этого был установлен нижний предел заявленного соотношения. При увеличении соотношения А/В улучшается связь утеплителя с каркасом, но возрастает расход армирующей сетки и затрудняется монтаж каркаса и утеплителя. Поэтому верхний предел А/В на основании опытов установлен равным 0,5. Чем шире пластины, тем практически устанавливаемое значение А ближе к 0,1 B.
У внутренних брусьев каркаса сетка выступает по обоим кантам, у внешних - только по одному канту, который контактирует с утеплителем.
Для уменьшения коробления предпочтительно, чтобы пластины собирались в пакет с попеременным изменением направления выпуклости исходного бревна, как показано на фиг.2.
Соединение брусьев в каркас производится «в шип» по углам и врезкой по внутренним брусьям. Обшивка приклеивается, либо прикрепляется к каркасу шурупами.
Для уменьшения теплопроводности панели в направлении, перпендикулярном ее плоскости, пластины, из которых склеены брусья, могут иметь неглубокие пазы 8 (фиг.2). Пазы могут быть заполнены воздухом (фиг.2, левый брус) или неконструкционным утеплителем (фиг.2, правый брус). Для увеличения сопротивления тепловому потоку пазы 8 на смежных пластинах могут располагаться в шахматном порядке.
Применение армирующих прокладок решает проблему массового выпуска панелей, так как для известных панелей с каркасом из пиленых брусьев не хватает высокосортной древесины. Применение дешевой низкосортной древесины компенсирует расходы на сетки.
Предложенная стеновая панель с каркасом из клееных армированных брусьев легче такой же панели с каркасом из цельных деревянных брусьев. Ценовая разница незначительна, и она с избытком покрывается в строительстве за счет удешевления и ускорения монтажа панелей с точно выдержанными размерами, не имеющих коробления.
Дополнительный экономический эффект создается у потребителя за счет сокращения расходов на отопление домов со стабильными теплоизоляционными характеристиками стеновых ограждений.
1. Трехслойная строительная панель, содержащая жесткий каркас из деревянных брусьев, неконструкционный утеплитель и листовую обшивку, отличающаяся тем, что деревянные брусья выполнены клееными из пластин, плоскость клеевых прослоек параллельна плоскости листов обшивки, а в клеевые прослойки на всю длину брусьев заложена армирующая сетка, выступающая наружу, по меньшей мере, с одной из боковых сторон брусьев на 0,1÷0,25 ширины бруса.
2. Трехслойная строительная панель по п.1, отличающаяся тем, что пластины брусьев имеют пазы на широкой стороне.
3. Трехслойная строительная панель по п.2, отличающаяся тем, что пазы на смежных пластинах брусьев расположены в шахматном порядке.
