CZ28794U1

CZ28794U1 - Tenkostěnný fasádní panel z vysokohodnotného betonu UHPC s výztužnou sítí 2D z nekovových vláken

Info

Publication number: CZ28794U1
Application number: CZ2015-31508U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Kolísko; Miroslav Vokáč; Jan Tichý; Jan Komanec; Milan Kalný
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze, KloknerĹŻv Ăşstav; Skanska A.S.; Pontex, Spol. S R.O.
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2015-11-10

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 28794 Ul

Tenkostěnný fasádní panel z vysokohodnotného betonu UHPC s výztužnou sítí 2D z nekovových vláken

Oblast techniky

Technické řešení se týká všech oblastí stavebnictví, kde jsou používány tenkostěnné fasádní panely jako lehké obvodové pláště.

Dosavadní stav techniky

V současné době se používají tenkostěnné fasádní panely pro lehké obvodové pláště z různých materiálů. Jako materiál se používá tvrzené sklo, umělá hmota, keramika, přírodní kámen, mramor, beton, pálený cihelný střep, materiál na bázi pryskyřic, materiál na bázi kovů, a v poslední době čím dál tím častěji sklocement.

Mezi požadované vlastnosti obkladových fasádních panelů se řadí stálobarevnost, pevnost, hmotnost, odolnost vůči agresivnímu prostředí, životnost, nasákavost materiálu, odolnost vůči poničení, mrazuvzdomost, hořlavost, úprava povrchu, způsob kotvení a montáže, či potřeba pravidelné impregnace materiálu panelů. Například v případě použití panelů na bázi dřeva, panely ztrácejí po pár letech impregnaci z výroby. Úpravy finálního povrchového vzhledu, jeho reliéf a funkčních vlastnosti panelů jsou provedeny například pomocí vrstvy nátěrů, fólií či tenkých dýh. Toto řešení má obvykle nižší životnost a je nutno povrchovou úpravu chránit a obnovovat. To je spojeno s dalšími náklady. Rozměry fasádních panelů se pohybují od desítek cm po několikametrové rozměry. V poslední době nachází stále větší uplatnění velkoplošné panely. Tloušťka panelů se pohybuje v rozmezí 6 až 20 mm. Tvarově se jedná především o pravoúhlé obdélníky.

Obkladové panely jsou k fasádě přichycovány pomocí nosného kotvícího systému. Pro materiál nosného kotvícího systému se nej častěji používá hliník, ušlechtilé slitiny či ocel, eventuálně dřevěné hranoly. Každý kotvící systém má svá negativa a pozitiva pokud se jedná o hmotnost, hořlavost či korozi materiálu. Nejčastěji je používaný hliníkový montážní systém. Nosná konstrukce se nejčastěji skládá z vertikálních prvků, horizontálních prvků a úchytů. Uchycení panelů na nosný rošt je z pohledové strany viditelné či neviditelné. Konstrukce zajišťuje přenos účinků zatížení jako je například vlastní hmotnost, teplotní roztažnost, vítr a podobně, z plochy obkladu do nosné konstrukce fasády. Konstrukčně se jedná o provětrávanou fasádu, to znamená, že mezi obkladovým panelem a nosnou stěnou popřípadě tepelnou izolací je provětrávaná mezera. Obkladové panely tak chrání stavební konstrukci a určují její vzhled.

Montáž fasádních panelů probíhá na rozdíl od klasické fasády suchou cestou, doba výstavby je rychlejší. V případě poškození některého fasádního panelu je možné panel vyměnit. Použití fasádních obkladových desek je vhodné jak pro novostavby, tak pro rekonstrukce.

Dlouholetou snahou projektantů, vědeckých pracovníků a dalších odborníků působících ve stavební praxi je vyvinout takový obkladový panel, který by v maximální míře splňoval většinu požadavků kladených na obkladový fasádní panel, to je, nalezení rovnováhy mezi minimální cenou, optimálními rozměry a technickými vlastnostmi.

Nevýhodami běžných cementových materiálů je jejich křehkost, malá trvanlivost, nízké mechanické vlastnosti v tahu, nutnost impregnace ěi jiné dodatečné úpravy a riziko ulomení části fasádního panelu při montáži, který může ohrozit pohybující se lidi v dolních patrech nebo na zemi.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje tenkostěnný fasádní panel z ultravysokohodnotného betonu, dále jen UHPC, s výztužnou sítí 2D z nekovových vláken podle předkládaného řešení. Jeho podstatou je, že je vytvořen z vysokohodnotného betonu o minimální válcové pevnosti 90 MPa, pev-1 CZ 28794 Ul ností v tahu za ohybu minimálně 15 MPa a statickém modulu pružnosti minimálně 35 GPa, který je vyztužen rovnoměrně rozptýlenými vlákny z polyvinylalkoholu, dále jen PVA, v minimálním množství 0,3 % objemu na 1 m vysokohodnotného betonu. Fasádní panel je rovněž vyztužen výztužnou sítí 2D ze skleněných vláken umístěnou uprostřed tloušťky panelu.

V jednom možném provedení vysokohodnotný beton UHPC obsahuje cement v dávce 25 až 35 %, drobné kamenivo o maximálním průměru 1 mm v dávce 45 až 55 %, mikrofilerů jako je jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska v dávce 5 až 20 %, plastifikaění přísadu v rozmezí 1,5 až 2,5 %, polyvinylalkoholová vlákna v rozmezí 0,3 až 1,2 % a záměsovou vodou v rozmezí 5 až 10 %, vše vztaženo k celkové hmotnosti UHPC.

V jiném možném provedení je vysokohodnotný beton UHPC probarvený UHPC a obsahuje cement v dávce 25 až 35 %, drobné kamenivo o maximálním průměru 1 mm v dávce 45 až 55 %, mikrofilerů jako je jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska nebo jejich kombinace v dávce 5 až 15 %, titanovou bělobu v rozmezí 2 až 3 %, anorganické pigmenty v rozmezí 3 až 6 %, plastifikaění přísadu v rozmezí 1,5 až 2,5 %, polyvinylalkoholová vlákna v rozmezí 0,3 až 1,2 % a záměsovou vodou v rozmezí 5 až 10 %, vše vztaženo k celkové hmotnosti UHPC. Při použití aktivní titanové běloby, tedy fotokatalyzátoru, fasádní panel zejména z bílého UHPC má tak zvaný samočisticí efekt díky oxidačněredukční reakci vyvolané dopadem slunečního světla na povrch fatokatalyzátoru. Tento jev umožní, že anorganicky znečištěný povrch panelu se spláchne dešťovou vodou a navíc redukcí oxidu dusíku se sníží znečištění vzduchu zejména v městských aglomeracích.

V dalším možném provedení je výztužná 2D síť ze skleněných vláken a je s výhodou umístěna uprostřed tloušťky fasádního panelu. To zvyšuje houževnatost a pevnost panelu a tím i bezpečnost při montáži, protože i při porušení panelu nedojde k upadnutí ulomené části a neohrozí životy lidí pod panelem.

Tenkostěnný fasádní panel může být ve tvaru U nebo je tvořen dvěma rameny svírajícími navzájem úhel v rozmezí 90° až 140°.

Výhodou uvedeného řešení je cenově srovnatelný fasádní panel s ostatními druhy materiálů, ale bez nutnosti další povrchové úpravy. Další velmi významnou výhodou tohoto panelu z UHPC je jeho velmi vysoká životnost a to i ve velmi agresivním prostředí, která umožní omezit náklady na údržbu panelu na minimum. V neposlední řadě je to samočisticí efekt, který je popsán dále. Příklady uskutečnění technického řešení

Tenkostěnný fasádní panel z vysokohodnotného betonu UHPC s výztužnou 2D sítí z nekovových vláken podle předkládaného řešení je vytvořen z vysokohodnotného betonu o minimální válcové pevnosti 90 MPa, pevností v tahu za ohybu minimálně 15 MPa a statickém modulu pružnosti minimálně 35 GPa. UHPC je vyztužen rovnoměrně rozptýlenými polyvinylalkoholovými vlákny v minimálním množství 0,3 % objemu vysokohodnotného betonu.

UHPC je složen z cementu, drobného kameniva do průměru 1 mm, jemně mletého vápence, který může být nahrazen nebo doplněn mletým křemenem, plastifikaění přísadou třetí generace a PVA vlákny. Tenkostěnné fasádní panely mohou být i bílé nebo probarvené. V takovémto případě je třeba použít bílý cement, přidat titanovou bělobu a barevné pigmenty. Pokud se použije aktivní titanová běloba fotokatalyzátor, pak fasádní panel zejména z bílého UHPC bude mít samočisticí efekt díky oxidačněredukční reakci vyvolané dopadem slunečního světla na povrch fatokatalyzátoru. Tento jev umožni, že anorganicky znečištěný povrch panelu se spláchne dešťovou vodou a navíc redukcí oxidu dusíku se sníží znečištění vzduchu zejména v městských aglomeracích.

Pokud je panel neprobarvený, pak je jeho složení následující. Vysokohodnotný beton UHPC obsahuje cement v dávce 25 až 35 %, drobné kamenivo o maximálním průměru 1 mm v dávce 45 až 55 %, mikrofilerů jako je jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska nebo jejich kombinace v dávce 5 až 20 %, plastifikaění přísadu v rozmezí 1,5 až 2,5 %, polyvinylalko-2CZ 28794 Ul holová vlákna v rozmezí 0,3 až 1,2 % a záměsovou vodou v rozmezí 5 až 10 %, vše vztaženo k celkové hmotnosti UHPC.

Je-li použit probarvený vysokohodnotný beton UHPC, pak obsahuje cement v dávce 25 až 35 %, drobné kamenivo o maximálním průměru 1 mm v dávce 45 až 55 %, mikrofilerů jako je jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska nebo jejich kombinace v dávce 5 až 15 %, titanovou bělobu v rozmezí 2 až 3 %, anorganické pigmenty v rozmezí 3 až 6 %, plastifikační přísadu v rozmezí 1,5 až 2,5 %, polyvinylalkoholová vlákna v rozmezí 0,3 až 1,2 % a záměsovou vodou v rozmezí 5 až 10 %, vše vztaženo k celkové hmotnosti UHPC.

Tenkostěnný fasádní panel má s výhodou výztužnou 2D síť ze skleněných vláken. Tato výztužná 2D síť je umístěna uprostřed tloušťky fasádního panelu. Uspořádáním i zvoleným materiálem 2D výztuže zvyšuje houževnatost a pevnost panelu a tím i bezpečnost při montáži, protože i při porušení panelu nedojde k upadnutí ulomené části a neohrozí životy lidí pod panelem.

Dále jsou uvedeny v tabulce příklady konkrétního složení materiálu tvořícího tenkostěnný fasádní panel z vysokohodnotného betonu UHPC.

Podíl v dílech hmotnosti z celkového složení
Materiál	Příklad I	Přiklad II	Příklad III	Příklad IV
CEMENT	29,4	34,5	29,1	33,3
Křemenné kamenivo 0/1	50,9	51,3	50,4	49,5
Mletý vápenec	0,0	2,5	4,2	2,1
Struska	4,2	0,0	0,0	0,0
Mikrosilika	5,0	3,4	4,2	3,3
Mletý křemen	2,1	0,0	3,3	2,1
Superplastifikátor	1,3	1,5	1,2	1,5
Voda	6,7	6,3	6,7	6,2
PVA Vlákna	0,3	0,6	0,3	0,6
Titanová běloba	0,0	0,0	0,6	0,0
Pigment	0,0	0,0	0,0	1,3
Celkem	100	100,0	100,0	100,0

V případě probarveného UHPC se použije titanová běloba v rozmezí 2 až 3 %, a anorganické pigmenty v množství 3 až 6 % z hmotnosti cementu. Tyto složky nahradí dávkování části mikrofilerů jako je jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska. Tenkostěnný fasádní panel je vytvářen odléváním čerstvého UHPC do tenkostěnných forem bez účinků vibrace. Panely mohou být vytvarovány do tvaru písmene L nebo U, přičemž úhel u panelu ve tvaru L nemusí být pravoúhlý a leží v rozmezí 90° až 140°.

Pohledová strana bývá vždy od formy. Pokud je požadavek, aby obě strany byly pohledové, tak stranu mimo podložku je nutno „gletovat“. Strana od formy může být hladká nebo profilovaná předem zvolenou matricí.

Manipulace tenkostěnných fasádních panelů, jeho přeprava a zavěšení na konstrukci se provádí pomocí ocelových rámů, které jsou našroubovány na úchyty. Ty jsou nedílnou součástí fasádního panelu. Jsou to ocelové destičky, na které je navařen šroub. Úchyty mohou být na nepohledovou stranu buď nalepeny, nebo nasazeny do předem navrtaných otvorů nebo zapuštěny do fasádního panelu.

Odlíváním čerstvého UHPC lze vyrábět rovné desky různých rozměrů a tlouštěk, 3 D prvky tvaru písmen L a U nebo různé prostorové tvary, které se spojují lepením, nebo se mezi nimi přiznává mezera.

-3CZ 28794 Ul

Průmyslová využitelnost

Tenkostěnné fasádní panely z UHPC lze použít pro všechny typy lehkých obvodových plášťů namísto dosud používaných materiálů. Dále je lze využít jako obkladové desky ke zlepšení vzhledu povrchu fasád.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Tenkostěnný fasádní panel z vysokohodnotného betonu UHPC s výztužnou 2D sítí z nekovových vláken, vyznačující se tím, že je vytvořen z vysokohodnotného betonu o minimální válcové pevnosti 90 MPa, pevností v tahu za ohybu minimálně 15 MPa a statickém modulu pružnosti minimálně 35 GPa, který je vyztužen rovnoměrně rozptýlenými polyvinylalkoholovými vlákny v minimálním množství 0,3 % objemu vysokohodnotného betonu.
2. Tenkostěnný fasádní panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že vysokohodnotný beton UHPC obsahuje cement v dávce 25 až 35 %, drobné kamenivo o maximálním průměru 1 mm v dávce 45 až 55 %, mikrofilerů ze skupiny jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska nebo jejich kombinace v celkové dávce 5 až 20 %, plastifikační přísadu v rozmezí 1,5 až 2,5 %, polyvinylalkoholová vlákna v rozmezí 0,3 až 1,2 % a záměsovou vodou v rozmezí 5 až 10 %, vše vztaženo k celkové hmotnosti UHPC.
3. Tenkostěnný fasádní panel podle nároku 1 vyznačující se tím, že vysokohodnotný beton UHPC je probarvený UHPC a obsahuje cement v dávce 25 až 35 %, drobné kamenivo o maximálním průměru 1 mm v dávce 45 až 55 %, mikrofilerů ze skupiny jemně mletý vápenec, mletý křemenen, mikrosilika, struska nebo jejich kombinace 5 až 15°% titanovou bělobu v rozmezí 2 až 3 %, anorganické pigmenty v rozmezí 3 až 6 %, plastifikační přísadu v rozmezí 1,5 až 2,5 %, polyvinylalkoholová vlákna v rozmezí 0,3 až 1,2 % a záměsovou vodou v rozmezí 5 až 10 %, vše vztaženo k celkové hmotnosti UHPC.
4. Tenkostěnný fasádní panel podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 nebo 3, vyznačující se t í m , že výztužná 2D síť je ze skleněných vláken.
5. Tenkostěnný fasádní panel podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že výztužná 2D síť je umístěna uprostřed tloušťky fasádního panelu.
6. Tenkostěnný fasádní panel podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 5, vyznačující se t í m , že tenkostěnný panel je ve tvaru U.
7. Tenkostěnný fasádní panel podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že tenkostěnný panel je tvořen dvěma rameny svírajícími navzájem úhel v rozmezí 90° až 140°.