PL181145B1 - Konstrukcja budowlana z elementu betonowego oraz sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą - Google Patents

Abstract

1. Konstrukcja budowlana z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, znamienna tym, że od strony konstrukcji budowlanej szyba (4) jest pokryta powłoką (5) z zaprawy wiążącej, składającej się z neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych oraz korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy niedoborze wody hydratacyjnej, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczany według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, zaś powłoka (5) zaprawy wiążącej na szybie (4) jest monolitycznie połączona z betonem (2) konstrukcji budowlanej (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja budowlana z elementu betonowego i sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą. Konstrukcja budowlana oznacza w ramach wynalazku z jednej strony stałą budowlę lub ścianę budowli, przy czym element betonowy jest wykonywany z przygotowywanej na miejscu masy. Konstrukcja budowlana oznacza z drugiej strony również prefabrykowane konstrukcje budowlane z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, przy czym te prefabrykowane konstrukcje budowlane nadają się do transportu i są w trakcie prac budowlanych montowane pojedynczo lub łączone w ścianę.

Beton oznacza w ramach wynalazku mieszankę, składającą się w zasadzie z cementu, kruszywa betonowego i wody, którą to mieszankę można zalać do szalunków i utwardzić. W gotowej konstrukcji ewentualnie po zmontowaniu prefabrykowanej konstrukcji budowlanej szyba nie musi być widoczna, lecz może spełniać funkcję techniczną. Element betonowy i szyba mogą mieć dowolne wymiary geometryczne. Przed elementem betonowym można osadzić kilka umieszczonych obok siebie szyb.

W znanych sposobach wytwarzania konstrukcji budowlanych z elementu betonowego z osadzoną z przodu szybą najpierw wytwarza się element betonowy, zalewając z reguły beton w odpowiednio uformowane szalunki i czekając na jego utwardzenie. Dopiero po utwardzeniu betonu element betonowy wyposaża się w jedną lub kilka szyb. W tym zakresie znane jest

181 145 rozwiązanie, polegające na mocowaniu szyb na elemencie betonowym w sposób mechaniczny. Znane jest także mocowanie szyb na elemencie betonowym w drodze klejenia, na przykład przy pomocy żywicy syntetycznej. Również takie sposoby montażu są kosztowne. Niekorzystne jest zwłaszcza to, że przyczepność takich szyb jest stosunkowo nietrwała. W przypadku użycia do ich mocowania kleju na bazie żywicy syntetycznej klej ten może ulegać starzeniu, przestając pełnić swoją funkcję nawet już po krótkim czasie, zależnie od warunków klimatycznych. Powoduje to przedwczesne, przynajmniej miejscowe, oderwanie szyb. Utrudnia to spełnienie wymogów bezpieczeństwa, narzuconych przez odpowiednie władze w celu zapobieżenia niekontrolowanemu odpadaniu szyb. Wada tych znanych sposobów polega przede wszystkim na tym, że podczas termicznego rozszerzania szyby elementy mocujące nie nadążają za jej odkształcaniem, powodując pękanie szyby.

Z austriackiego opisu patentowego AT-PS 196 079 znany jest ponadto sposób wytwarzania ze szkła, kolorowych, pokrytych przyczepną warstwą płyt okładzinowych. Na płytę szklaną natryskuje się tu w celu jednoczesnego utworzenia warstwy przyczepnej i warstwy kolorowej, zawierającą około 15 - 20% substancji stałych, wodną dyspersję żywicy syntetycznej z polioctanu winylu z dodatkiem plastyfikatora i barwnika. Na tę pierwszą warstwę nasypuje się piasek, aby ochronić warstwę żywicy syntetycznej przed uszkodzeniami, na przykład w trakcie transportu. Warstwa piasku służy również do tego, by zapewnić przyczepność płyty szklanej względem zaprawy cementowej, przy pomocy której płyty są mocowane do ściany. Znane środki są kosztowne przede wszystkim z uwagi na konieczność nałożenia na szklaną płytę różnych warstw. Poza tym również przyczepność szkła pozostawia tu wiele do życzenia.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, która to konstrukcja byłaby prosta i tania w wytwarzaniu i w której połączenie między szybą i betonem spełniałoby w sposób trwały wszelkie wymagania. Zadaniem wynalazku jest ponadto zaproponowanie sposobu wytwarzania tego typu konstrukcji budowlanej.

Konstrukcja budowlana z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą odznacza się według wynalazku tym, że od strony konstrukcji budowlanej szyba jest pokryta powłoką z zaprawy wiążącej, składającej się z neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych oraz korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy niedoborze wody hydratacyjnej, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczany według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, zaś powłoka zaprawy wiążącej na szybie jest monolitycznie połączona z betonem konstrukcji budowlanej.

Korzystnie grubość szyb wynosi 4 mm i więcej, korzystnie od około 4 do 8 mm. Korzystnie szyba jest naprężona wstępnie.

Korzystnie szyba jest ze szkła pławionego.

Korzystnie grubość warstwy zaprawy wiążącej wynosi do 2 do 7 mm, korzystnie od 4 do 6 mm.

Korzystnie zaprawa wiążąca zawiera neutralne kruszywo drobnoziarniste o wielkości ziarna od 0,1 do 1 mm, korzystnie od 0,2 do 0,7 mm.

Korzystnie cement jest cementem portlandzkim.

Korzystnie pochodną kwasu poliakrylowego jest poliakrylan, korzystnie żywica akrylowa.

Korzystnie pochodną kwasu poliakrylowego jest kopolimer z akrylonitrylem jako komonomerem.

Korzystnie udział komonomerów akrylonitrylu w odniesieniu do pochodnej kwasu poliakrylowego wynosi co najmniej 2% wagowych.

Korzystnie wodna dyspersja pochodnej kwasu poliakrylowego zawiera 55 - 60% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego oraz 40 do 45% wagowych wody.

Korzystnie zaprawa wiążąca jest sporządzona przy zachowaniu następujących proporcji: od 25 do 35% wagowych neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, 25 do 35% wagowych cementu i 25 do 35% wagowych wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego.

181 145

Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, w którym element betonowy wykonuje się z przygotowanej na miejscu masy betonowej, charakteryzuje się według wynalazku tym, że wykonuje się płyty szalunkowe, które składają się z co najmniej jednej szyby z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz sporządza się zaprawę wiążącą z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych i korzystnie 10 do 40% wagowych wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego przy niedoborze wody hydratacyjnej, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczany według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie rozrobioną zaprawę nanosi się na szybę i utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, po czym płyty szalunkowe wkłada się w konstrukcję szalunkową, ustawiając je powłoką w stronę wytwarzanego elementu betonowego i wprowadza się beton do konstrukcji szalunkowej zaś po utwardzeniu elementu betonowego usuwa się konstrukcję szalunkową, natomiast płyty szalunkowe pozostawia się jako elementy tracone na elemencie betonowym, w postaci szklanej elewacji elementu betonowego.

Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, w którym element betonowy i szybę łączy się w prefabrykowany element budowlany, charakteryzuje się według wynalazku tym, że wykonuje się co najmniej jedną szybę z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej oraz sporządza się zaprawę wiążącą z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych i korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego przy niedoborze wody hydratacyjnej, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie rozrobioną zaprawę nanosi się na szybę oraz utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, zaś beton wprowadza się w konstrukcję szalunkową! jeszcze przed utwardzeniem betonu szybę od strony powłoki łączy się z betonem, dociskając do niego.

Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, w którym element betonowy i szybę łączy się w prefabrykowany element budowlany, odznacza się według wynalazku tym, że wykonuje się co najmniej jedną szybę z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz sporządza się zaprawę wiążącą z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych i korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego przy niedoborze wody hydratacyjnej, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie rozrobioną zaprawę nanosi się na szybę i utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, zaś warstwę betonu nanosi się na utwardzoną warstwę zaprawy wiążącej.

Szyby mogą być wykonane ze szkła naprężanego lub nienaprężanego wstępnie. Korzystnie szyba jest naprężona wstępnie. Może tu chodzić o szyby pojedyncze lub klejone. Zgodnie z zalecaną postacią wykonania szyba jest wykonana ze szkła pławionego. Maksymalna wielkość szyb powinna mieścić się w obszarze 4000 mm x 4000 mm. Szybę można również wykonać ze szkła izolacyjnego.

Zaprawa oznacza w ramach wynalazku budowlany materiał wiążący do spajania szyby i betonu. Warstwę zaprawy można nanosić na szybę metodą natryskową, wałkiem, szpachlą itp. Utwardzenie zaprawy oznacza utwardzenie „wystarczające”. Warstwa zaprawy nie może być zbyt sztywna lub zbyt twarda. Dzięki temu nałożona warstwa zaprawy zachowuje zdolność łączenia się ze świeżym, jeszcze nie utwardzonym betonem. Do optymalnego związania z betonem przyczynia się dodatkowo udział pochodnej kwasu poliakrylowego. Korzystnie grubość warstwy zaprawy wiążącej wynosi 2 do 7 mm, zazwyczaj 4 do 6 mm.

181 145

Zaprawa wiążąca zawiera korzystnie neutralne kruszywo drobnoziarniste o wielkości ziarna od 0,1 do 1 mm, zwykle 0,2 do 0,7 mm. Jako neutralne kruszywo drobnoziarniste stosuje się z reguły piasek kwarcowy lub mączkę szklaną. Zgodnie z zalecaną postacią wykonania wynalazku jako cement stosuje się cement portlandzki; odpowiedni jest również cement barwiony, zwłaszcza barwiony cement portlandzki. Umożliwia to w przypadku użycia przezroczystych szyb wykonywanie kolorowych elewacji o wyjątkowych walorach estetycznych. Pochodna kwasu poliakrylowego oznacza w ramach wynalazku zwłaszcza polimery na bazie akrylanów, tzn. estrów kwasu akrylowego i jego pochodnych, kwas akrylowy lub akrylonitryl. Pochodna kwasu poliakrylowego może mieć również postać kopolimeru, w którym rolę komonomerów pełnią zwykle akrylany, kwas akrylowy lub akrylonitryl. Komonomerami może być także kwas metakrylowy i jego pochodne. W ramach wynalazku mieści się również zastosowanie jako pochodnej kwasu poliakrylowego mieszaniny różnych pochodnych kwasu poliakrylowego. Korzystnie pochodną kwasu poliakrylowego jest poliakrylan, zwykle żywica akrylowa. Wynalazek obejmuje dodanie klejów na bazie poliakrylanów do zaprawy wiążącej. Zgodnie z zalecaną postacią wykonania wynalazku pochodna kwasu poliakrylowego, zazwyczaj poliakrylan, stanowi kopolimer z akrylonitrylem jako komonomerem. Udział komonomerów akrylonitrylu w odniesieniu do pochodnej kwasu poliakrylowego, zazwyczaj poliakrylanu, wynosi przy tym z reguły co najmniej 2% wagowych. Zaprawa wiążąca jest sporządzana z dyspersji wodnej, przykładowo wodnej emulsji pochodnej kwasu poliakrylowego.

Zgodnie z wynalazkiem pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, określony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°Ć posiada maksimum. Chodzi tu o logarytmiczny przyrost ujemny A tłumienia drgań skrętnych podczas próby drgań skrętnych według DIN 53445 z użyciem pochodnej kwasu poliakrylowego jako próbki. Zwykle stosuje się pochodną kwasu poliakrylowego, której logarytmiczny przyrost ujemny posiada maksimum w temperaturach powyżej -8°C. Znane jest rozwiązanie (patrz przykładowo niemiecki opis patentowy 28 27 382), polegające na zastosowaniu w spoiwie do wytwarzania betonu lub zaprawy tworzywa sztucznego, którego logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, przechodzi przez maksimum w temperaturach poniżej -8°C. Celem stosowania tych rozwiązań jest stworzenie mieszanek materiałów budowlanych, przeznaczonych na elementy budowlane i okładziny, które stosuje się w temperaturach poniżej 0°C i które powinny wykazywać wystarczającą sprężystoplastyczność oraz korzystną udarność i odporność na ścieranie.

U podstaw wynalazku leży znajomość faktu, że pochodna kwasu poliakrylowego, której logarytmiczny przyrost ujemny według DIN 53445 posiada maksimum w temperaturach poniżej 0°C, zwiększa nieoczekiwanie przyczepność w ramach zgodnej z wynalazkiem zaprawy wiążącej między szybą i warstwą wiążącą z jednej strony oraz między elementem betonowym i warstwą wiążącą z drugiej strony nie tylko w temperaturach poniżej 0°C, lecz zwłaszcza w przedziale od - 50 do +200°C. Nieoczekiwanie również wysokie temperatury, występujące na przykład przy silnym napromieniowaniu słonecznym lub w razie pożaru, nie pogarszają trwałej przyczepności szyb względem elementu betonowego. Dzięki temu przyczepność pozostaje niewrażliwa na zmiany klimatyczne i termiczne odkształcenia szyby. Specjalista nie mógłby się jednak spodziewać, że z jednej strony można będzie osiągnąć tak trwałe i wrażliwe na temperaturę połączenie między powłoką i szybą, z drugiej strony zaś odkształcenia cieplne szyby nie będą powodowały jej pękania.

Trwałe połączenie między powłoką i szybą osiągane jest w wyniku wymiany cząsteczek między pochodną kwasu poliakiylowego i szkła. Przyjęto, że w wyniku obecności cementu w zaprawie wiążącej, zwłaszcza zaś alkalicznych składników cementu, powierzchnia szkła ulega równomiernemu schropowaceniu w skali mikroskopowej, wskutek czego zwiększa się powierzchnia wymiany cząsteczek z molekularnymi składnikami pochodnej kwasu poliakrylowego. W trakcie tego chropowacenia na powierzchni szkła mogą tworzyć się wolne grupy silanolowe, które są zdolne do chemicznej i/lub fizycznej wymiany z funkcjonalnymi grupami monomerów kwasu akrylowego. Przypuszczalnie tworzą się tu stosunkowo trwałe mostki wodorowe między tymi grupami funkcjonalnymi oraz grupami silanolowymi na powierzchni szkła. Nie można było jednak oczekiwać, że te procesy wymiany fizykochemicznej między

181 145 organicznym polimerem akrylowym i nieorganiczną substancją szkła będą mogły zachodzić i, że w ich wyniku można będzie osiągnąć trwałą przyczepność szyby. Mimo zaistnienia tej trwałej przyczepności między szybą i powłoką zaprawa wiążąca nie narusza w sposób widoczny powierzchni szyby. Szczególne znaczenie ma przykład wykonania, w którym zaprawa wiążąca zawiera cement portlandzki i jest sporządzana na bazie wodnej dyspersji poliakrylanu, który to poliakrylan stanowi kopolimer z udziałem akrylonitrylu jako komonomeru. Przyjęto, że alkaliczne składniki cementu portlandzkiego trawią powierzchnię szyby, powodując jej chropowacenie w skali mikroskopowej, dzięki czemu między powierzchnią szkła ewentualnie utworzonymi na niej grupami silanolowymi i grupami karboksylowymi i/lub nitrylowymi kopolimeru poliakrylowego może zachodzić bardzo wyraźna reakcja wymiany. Szczególnie dobre efekty uzyskuje się, stosując szyby ze szkła pławionego.

Zgodnie z wynalazkiem szyba jest przed utwardzeniem betonu połączona od strony powłoki z betonem, przy czym beton łączy się z powłoką szyby w sposób monolityczny. Pojęcie „połączony monolitycznie” oznacza, że połączenie nie jest realizowane przy pomocy dodatkowego kleju, który nanosi się na powierzchnię wyposażonego w szybę elementu betonowego lub na szybę ewentualnie na powłokę szyby, składającą się z zaprawy wiążącej. Połączenie monolityczne powstaje wówczas, gdy szyba jest połączona z jeszcze nieutwardzonym betonem. Połączenie ma charakter monolityczny, ponieważ w trakcie hydratacji krystality betonu wrastają równomiernie w tworzącą powłokę zaprawę wiążącą łącząc się z krystalitami w powłoce, i ponieważ tam może nadal zachodzić hydratacją która polega na tym, że zaprawa wiążąca jest utwardzana na szybie z niedoborem wody hydratacyjnej, w związku z czym nadal zachowuje zdolność do hydratacji. Rozumie się, że woda hydratacyjna do zaprawy wiążącej pochodzi z wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego. Wynalazek obejmuje również możliwość użycia dodatkowej wody hydratacyjnej przy sporządzaniu zaprawy wiążącej, zawsze pod warunkiem, że zaprawa wiążąca utwardza się na szybie z niedoborem wody hydratacyjnej, w związku z czym nadal jest zdolna do hydratacji. W ten sposób również woda hydratacyjna z nieutwardzonego jeszcze betonu może wdyfundowywać w warstwę zaprawy, dzięki czemu zachodzi dotwardzenie warstwy wiążącej. Obecność tworzywa polimerowego w zaprawie wiążącej nie przyczynia się do powstania monolitycznego połączenia, nawet jeżeli przypuszczalnie wpływa ona korzystnie na wrastanie krystalitów betonu w powłokę.

Pochodna kwasu poliakrylowego umożliwia takie ustawienie zaprawy wiążącej w oparciu o udział pochodnej kwasu poliakrylowego w zaprawie i grubość warstwy, że w stanie utwardzonym nadąża ona za odkształceniami cieplnymi szyby, nie powodując jej pękania. Pochodna kwasu poliakrylowego nadaj e zaprawie powłoki elastyczność, niezbędną do tego, by powłoka mogła bez pęknięć współuczestniczyć w odkształceniach cieplnych. Korzystnie wodna dyspersja pochodnej kwasu poliakrylowego zawiera 50 - 65% wagowych, zazwyczaj 55 - 60% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wagowych, zazwyczaj 40 do 45% wagowych wody. Jeżeli w ramach wynalazku zastosuje się poliakrylan, wówczas wykonana zgodnie z wynalazkiem konstrukcja budowlana zachowuje swe własności w dłuższym przedziale czasowym. Zgodnie z zalecaną postacią wykonania wynalazku korzystna jest zaprawa wiążąca, sporządzona przy zachowaniu następujących proporcji:

neutralne kruszywa drobnoziarniste: 10 do 40% wagowych cement: 10 do 40% wagowych wodna dyspersja pochodnej kwasu poliakrylowego 10 do 40% wagowych

Rozumie się, że suma udziałów procentów wagowych w ramach zgodnej z wynalazkiem mieszaniny wynosi 100% wagowych.

Bardziej korzystnie zaprawa wiążąca jest sporządzona z zachowaniem następujących proporcji: od 25 do 35% wagowych neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, 25 do 35% wagowych cementu i 25 do 35% wagowych wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego. Jak już wspomniano, ilość wody hydratacyjnej w zaprawie wiążącej jest zawsze dobrana tak, że zaprawa wiążąca utwardza się na szybie przy niedoborze wody hydratacyjnej. Rozumie się, że grubość powłoki na szybach jest tak dobrana, by w kierunku elementu betonowego zachodziła wystarczająca redukcja naprężeń, gdy szyby ulegną zauważalnemu odkształceniu cieplnemu, podczas gdy odkształcenie cieplne elementu betonowego pozostanie niewielkie. Odno

181 145 śnie regulowanej grubości powłoki korzystna okazała się postać wykonania wynalazku, w której grubość warstwy zaprawy wiążącej wynosi 2 do 7 mm, zwykle 4 do 6 mm.

U podstaw wynalazku leży zatem znajomość faktu, że powłoka na szybie, wykonana z mającej określoną strukturę zaprawy wiążącej, może z jednej strony być skutecznie i trwale połączona z powierzchnią szyby, podczas gdy z drugiej strony może nadążać za cieplnymi odkształceniami szyb, odkształcając się sprężyście, a co za tym idzie, nie pękając. Wynalazek opiera się ponadto na tym, że powłoka z takiej zaprawy wiążącej łączy się nieoczekiwanie w sposób monolityczny z betonem, wskutek czego między powłoką i elementem betonowym zachodzi trwała przyczepność. Szyba może dzięki temu utrzymywać się przez dłuższy czas na elemencie betonowym bez konieczności stosowania do tego celu pomocniczych środków mechanicznych, obniżających wytrzymałość samej szyby.

Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą w którym element betonowy wykonuje się z przygotowanej na miejscu masy betonowej, polega na tym, że w zależności od wymiarów elementu betonowego wykonuje się płyty szalunkowe, które składają się z co najmniej jednej szyby z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz zaprawę wiążącą sporządza się z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, cementu i wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej °C posiada maksimum, następnie zaprawę nanosi się na szybę, po czym utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej oraz płyty szalunkowe wkłada się w dopasowaną wymiarami do wytwarzanego elementu betonowego konstrukcję szalunkową ustawiając je powłoką w stronę wytwarzanego elementu betonowego, i beton umieszcza się w konstrukcji szalunkowej, powoduje się monolityczne związanie betonu z powłoką szyby, następnie po utwardzeniu elementu betonowego usuwa się konstrukcję szalunkową natomiast płyty szalunkowe pozostawia się jako elementy tracone na elemencie betonowym i tworzy się szklaną elewację elementu betonowego. W ramach tego sposobu jeszcze nieutwardzony beton elementu betonowego łączy się w sposób monolityczny z powłoką z zaprawy wiążącej. Konstrukcją budowlaną jest w ramach zgodnego z wynalazkiem sposobu na przykład ściana budowli, której element betonowy jest wykonywany z przygotowanej na miejscu masy betonowej. Jeżeli jako płyty szalunkowe przewidziano kilka, umieszczonych jedna obok drugiej, szyb, wówczas oczywiste jest, że między poszczególnymi płytami szalunkowymi wykonuje się spoiny, wypełniane zaprawą wiążącą lub specjalnymi masami do wypełniania spoin. Element betonowy można opatrzyć szybami w opisany sposób z jednej lub kilku stron. Beton można zalewać do oszalowań w postaci betonu lanego lub natryskowego.

Odnośnie wytwarzania konstrukcji budowlanych w ramach zgodnego z wynalazkiem sposobu, w którym element betonowy wykonuje się z przygotowywanej na miejscu masy betonowej, wynalazek opiera się na tym, że szyby mogą przy wytwarzaniu konstrukcji budowlanych pełnić podwójną funkcję, a mianowicie funkcję płyt szalunkowych i funkcję szklanych elewacji, składających się z tych szyb, ponieważ szyby są wykorzystywane jako szalunki tracone. W ten sposób zbędny staje się kosztowny późniejszy montaż szyb.

Ponadto zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą w którym element betonowy i szybę łączy się w prefabrykowany element budowlany, odznacza się tym, że w zależności od wymiarów elementu betonowego wykonuje się co najmniej jedną szybę z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz zaprawę wiążącą sporządza się z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, cementu i wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie zaprawę nanosi się na szybę, po czym utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej i beton umieszcza się w konstrukcji szalunkowej, po czym jeszcze przed utwardzeniem betonu szybę od strony powłoki łączy się z betonem i doń dociska, powodując łączenie betonu w sposób monolityczny z powłoką szyby. Jeżeli w ramach tego zgodnego z wynalaz

181 145 kiem sposobu umieści się obok siebie kilka szyb, wówczas spoiny między szybami wypełnia się zaprawą wiążącą lub specjalnymi materiałami do fugowania.

Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, w którym element betonowy i szybę łączy się w prefabrykowany element budowlany polega na tym, że w zależności od wymiarów elementu betonowego wykonuje się co najmniej jedną szybę z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej oraz zaprawę wiążącą sporządza się z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, cementu i wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej Ó°C posiada maksimum, następnie zaprawę nanosi się na szybę, utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, oraz warstwę betonu nanosi się na utwardzoną warstwę zaprawy wiążącej, powodując łączenie betonu w sposób monolityczny z powłoką szyby. Zazwyczaj w ramach niniejszego sposobu nakłada się cienką warstwę betonu o grubości na przykład od 5 do 20 mm. Do nakładania tej warstwy betonu można również przygotować szalunki. Wytwarzane w ten sposób płytowe konstrukcje budowlane cechuje stosunkowo niewielki ciężar, co ułatwia ich transport. Można je łatwo umieszczać, na przykład na zewnętrznych ścianach budynku jako elementy elewacyjne, przy czym warstwa betonu nadaje jednocześnie przyczepność i jest mocowana na okładanym obiekcie przy pomocy zaprawy lub odpowiedniego kleju.

We wszystkich zgodnych z wynalazkiem sposobach beton może być nakładany w postaci betonu natryskowego lub zalewany w postaci betonu lanego.

Podsumowując, należy stwierdzić, że zgodny z wynalazkiem sposób charakteryzuje się prostą i tanią technologią, a w szczególności tym, że z jednej strony uzyskuje się wyjątkowo trwałą przyczepność powłoki względem szyby, z drugiej zaś skuteczną przyczepność powłoki względem elementu betonowego. Nie stwierdzono jakichkolwiek negatywnych oddziaływań zaprawy wiążącej na same szyby.

Wytwarzane zgodnie z wynalazkiem konstrukcje budowlane można stosować do najróżniejszych celów. Mogą one zwłaszcza tworzyć zewnętrzne ściany budynków, w tym również wysokościowców. Można je zastosować także na ścianki basenów pływackich. Znane sposoby barwienia szkła i/lub cementu umożliwiają przy tym wykonywanie dość tanim kosztem barwionych elewacji szklanych, które dają wyjątkowe efekty estetyczne.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w sposób schematyczny we fragmencie przekroju zgodną z wynalazkiem, prefabrykowaną konstrukcję budowlaną, a fig. 2 - obrócony o 90° fragment A przedmiotu z fig. 1 z nagrzaną do wysokich temperatur szybą, w powiększeniu.

Przedstawiona na figurach, prefabrykowana konstrukcja budowlana 1 składa się z elementu betonowego 2 i posiada osadzoną z przodu szybę 4, która służy jako szklana elewacja 3. Elewacja stanowi tu front konstrukcji budowlanej. W przykładzie wykonania na obu powierzchniach elementu betonowego 2 umieszczono po jednej szybie 4.

Szyba 4 jest po stronie konstrukcji pokryta powłoką 5 z zaprawy łączącej. Powłokę 5 sporządza się z neutralnego kruszywa drobnoziarnistego oraz cementu z udziałem wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, które wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum. Zaprawa wiążącą jest utwardzana na szybie 4 przy niedoborze wody hydratacyjnej. Powłoka 5 z zaprawy wiążącej jest w sposób monolityczny połączona z betonem elementu betonowego 2. Udział pochodnej kwasu poliakrylowego i grubość powłoki 5 są tak dobrane, że powłoka 5 nadąża bez pękania za cieplnymi odkształceniami szyby 4.

Na figurze 2 szyba 4 została nagrzana do temperatury znacznie wyższej niż temperatura odpowiadająca fig. 1, w taki sposób, że nastąpiło jej rozszerzenie cieplne, równomierne w całej objętości szyby. Z uwagi na skuteczne połączenie powłoki 5 z zaprawy wiążącej z szybą 4 z jednej strony oraz z uwagi na monolityczne połączenie powłoki 5 z zaprawy wiążącej z elementem betonowym 2 z drugiej strony, a ponadto w wyniku elastycznego zachowania zaprawy wiążącej odkształcenie termiczne i różnica temperatur między szybą 4 z jednej strony i elementem betonowym 2 konstrukcji budowlanej 1 z drugiej strony prowadzą do wy

181 145 stąpienia zmian, które na fig. 2 przedstawiono w sposób przesadzony ze względu na skalę. Powłoka 5 rozszerzyła się termicznie, nie pękając przy tym, z drugiej jednak strony znacznie zredukowała naprężenia, które powstały w powłoce 5 w wyniku rozszerzania cieplnego szyby 4. W rezultacie konstrukcja budowlana 1 wykazuje, zwłaszcza w odniesieniu do osadzonej z przodu szyby 4, zaskakująco długą żywotność, przy czym szyba 4 spełnia wszystkie wymagania.

Poniżej opisano na podstawie konkretnego przykładu wykonania wytwarzanie i własności zgodnej z wynalazkiem konstrukcji budowlanej:

Przykład wykonania:

Najpierw sporządzono zaprawę wiążącą z 33,3% wagowych kwarcu, 33,3% wagowych cementu portlandzkiego i 33,3% wagowych wodnej dyspersji akrylanu. Wodna dyspersja akrylanu składała się z 59% wagowych akrylanu i 41% wagowych wody. Akrylanem był kopolimer z udziałem akrylonitrylu jako komonomeru, przy czym udział komonomerów akrylonitrylu w odniesieniu do akrylanu wynosił 4% wagowych. Zastosowana pochodna kwasu akrylowego wykazywała logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczany według DIN 53445, którego maksimum występowało w temperaturze -37°C. Wielkość ziarna kwarcu wynosiła 0,4 mm.

Cztery szyby z pojedynczego szkła bezpiecznego o grubości 4 mm i wielkości 1200 mm x 1350 mm pokryto z jednej strony powłoką ze sporządzonej zaprawy wiążącej. Grubość warstwy zaprawy wiążącej wyniosła 5 mm. Cztery szyby rozmieszczone w formie prostokąta obok siebie oraz jedna nad drugą i tak ustawione zamocowano przy pomocy przyssawek pozbawioną powłoki powierzchnią na konstrukcji szalunkowej. Zestawiony w ten sposób prostokąt z szyb wykorzystano w przykładzie wykonania jako płytę szalunkową dla elementu betonowego, wykonywanego z przygotowanej na miejscu masy betonowej w postaci ściany betonowej, przy czym powłoka została umieszczona od strony wytwarzanej ściany betonowej. Pozostałe boki konstrukcji szalunkowej dla elementu betonowego ułożono z konwencjonalnych elementów szalunkowych przy założeniu, że grubość ściany betonowej powinna była wynieść 200 mm. Po wykonaniu tej konstrukcji szalunkowej beton zalano do formy i pozostawiono na około 20 godzin. Następnie usunięto konwencjonalne elementy szalunkowe oraz konstrukcję szalunkową. Nieutwardzony jeszcze w pełni beton można było następnie połączyć w sposób monolityczny z powłoką na szybach.

Po około pół roku zbadano przyczepność szyb względem betonu ewentualnie względem powłoki. W tym celu szyby zostały rozbite. Powstałe w ten sposób odłamki szkła były wyjątkowo dobrze przytwierdzone do betonu, w związku z czym można je było usunąć wyłącznie przy pomocy młotka i dłuta. Godny uwagi był przy tym fakt, że powłoka z zaprawy wiążącej nie odrywała się od odłamków szkła, lecz pozostawała na szkle.

W ramach kolejnej próby wykonano prefabrykowany element budowlany z udziałem zaprawy wiążącej o podanym wyżej składzie mieszaniny i o podanych wyżej własnościach. Powłoką z zaprawy wiążącej pokryto przy tym z jednej strony osiem szyb z pojedynczego szkła bezpiecznego o grubości 4 mm i wielkości 400 mm x 400 mm, przy czym grubość warstwy zaprawy wiążącej wyniosła 5 mm. Prefabrykowany element budowlany wykonano zgodnie ze sposobem według wynalazku. Osiem szyb rozmieszczono w formie prostokąta na elemencie betonowym o odpowiednich wymiarach. Grubość elementu betonowego wynosiła 60 mm. Wykonaną w ten sposób konstrukcję budowlaną podwieszono, zanurzając element betonowy w kąpieli wodnej. Po pół roku zbadano w próbie rozciągania przyczepność szyb. Do szyb przykładano naprężenia równe 1,4 N/mm². Nie stwierdzono wówczas odrywania się szyb. Po upływie roku od chwili rozpoczęcia próby pozostawiona w kąpieli wodnej prefabrykowana konstrukcja budowlana została poddana ponownym badaniom w takich samych warunkach. W tym wypadku szyby również nie uległy oderwaniu.

181 145

181 145

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Konstrukcja budowlana z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą znamienna tym, że od strony konstrukcji budowlanej szyba (4) jest pokryta powłoką (5) z zaprawy wiążącej, składającej się z neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych oraz korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy niedoborze wody hydratacyjnej, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczany według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, zaś powłoka (5) zaprawy wiążącej na szybie (4) jest monolitycznie połączona z betonem (2) konstrukcji budowlanej (1).
2. 2. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość szyb wynosi 4 mm i więcej, korzystnie od około 4 do 8 mm.
3. 3. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szyba (4) jest naprężona wstępnie.
4. 4. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szyba jest ze szkła pławionego.
5. 5. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że grubość warstwy zaprawy wiążącej wynosi od 2 do 7 mm, korzystnie od 4 do 6 mm.
6. 6. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1, znamienna tym, że zaprawa wiążąca zawiera neutralne kruszywo drobnoziarniste o wielkości ziarna od 0,1 do 1 mm, korzystnie od 0,2 do 0,7 mm.
7. 7. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1, znamienna tym, że cement jest cementem portlandzkim.
8. 8. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1, znamienna tym, że pochodną kwasu poliakrylowego jest poliakrylan, korzystnie żywica akrylowa.
9. 9. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1 albo 8, znamienna tym, że pochodną kwasu poliakrylowego jest kopolimer z akrylonitrylem jako komonomerem.
10. 10. Konstrukcja budowlana według zastrz. 9, znamienna tym, że udział komonomerów akrylonitrylu w odniesieniu do pochodnej kwasu poliakrylowego wynosi co najmniej 2% wagowych.
11. 11. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1, znamienna tym, że wodna dyspersja pochodnej kwasu poliakrylowego zawiera 55 - 60% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego oraz 40 do 45% wagowych wody.
12. 12. Konstrukcja budowlana według zastrz. 1, znamienna tym, że zaprawa wiążąca jest sporządzona przy zachowaniu następujących proporcji: od 25 do 35% wagowych neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, 25 do 35% wagowych cementu i 25 do 35% wagowych wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego.
13. 13. Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą w którym element betonowy wykonuje się z przygotowanej na miejscu masy betonowej, znamienny tym, że wykonuje się płyty szalunkowe, które składają się z co najmniej jednej szyby z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz sporządza się zaprawę wiążącą z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych i korzystnie 10 do 40% wagowych wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego przy niedoborze wody hydratacyjnej, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje

    181 145 logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczany według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie rozrobioną zaprawę nanosi się na szybę i utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, po czym płyty szalunkowe wkłada się w konstrukcję szalunkową, ustawiając je powłoką w stronę wytwarzanego elementu betonowego i wprowadza się beton do konstrukcji szalunkowej, zaś po utwardzeniu elementu betonowego usuwa się konstrukcję szalunkową, natomiast płyty szalunkowe pozostawia się jako elementy tracone na elemencie betonowym, w postaci szklanej elewacji elementu betonowego.
14. 14. Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, w którym element betonowy i szybę łączy się w prefabrykowany element budowlany, znamienny tym, że wykonuje się co najmniej jedną szybę z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz sporządza się zaprawę wiążącą z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych i korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego przy niedoborze wody hydratacyjnej, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie rozrobioną zaprawę nanosi się na szybę oraz utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, zaś beton wprowadza się w konstrukcję szalunkową i jeszcze przed utwardzeniem betonu szybę od strony powłoki łączy się z betonem, dociskając do niego.
15. 15. Sposób wytwarzania konstrukcji budowlanej z elementu betonowego z co najmniej jedną osadzoną z przodu szybą, w którym element betonowy i szybę łączy się w prefabrykowany element budowlany, znamienny tym, że wykonuje się co najmniej jedną szybę z nałożoną jednostronnie powłoką z zaprawy wiążącej, oraz sporządza się zaprawę wiążącą z udziałem neutralnego kruszywa drobnoziarnistego, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych, cementu, korzystnie w ilości 10 do 40% wagowych i korzystnie 10 do 40% wodnej dyspersji pochodnej kwasu poliakrylowego przy niedoborze wody hydratacyjnej, zawierającej korzystnie 50 - 65% wagowych pochodnej kwasu poliakrylowego i 35 - 50% wody, przy czym pochodna kwasu poliakrylowego wykazuje logarytmiczny przyrost ujemny, wyznaczony według DIN 53445, który w temperaturach poniżej 0°C posiada maksimum, następnie rozrobioną zaprawę nanosi się na szybę i utwardza się ją przy niedoborze wody hydratacyjnej, zaś warstwę betonu nanosi się na utwardzoną warstwę zaprawy wiążącej.

    * * *