Результат интеллектуальной деятельности: Кровельное покрытие

Область техники

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устройства конструкций кровельных покрытий гражданских и промышленных зданий.

Предшествующий уровень техники

Известен традиционный тип неэксплуатируемой конструкции кровельного покрытия с применением железобетонных плит, в котором в качестве стяжки используется монолитный или сборный слой прочного материала, устраиваемый для выравнивания нижерасположенного слоя или для создания уклона (СП 17.13330. 2017 – М.: 2017 – 35 с.).

Недостатками такой стяжки являются низкая трещиностойкость и малая водостойкость, большой вес, высокая теплопроводность и необходимость ухода в процессе твердения.

В качестве прототипа принята конструкция кровельного покрытия, состоящая из плиты, слоя пароизоляции, теплоизоляционного слоя, стяжки в виде битумокерамзитового покрытия толщиной 25 мм, кровли. В покрытии используется битумокерамзитовая смесь следующего состава, мас.%: дорожный нефтяной битум – 10,0-11,5; керамзитовый песок фракции 0,14-5,0 мм 54,0-65,0; минеральный порошок – остальное (Патент РФ 2052607, МПК Е04D 7/00. Опубл. 20.01.1996). Существенным недостатками данной конструкции является высокая битумоемкость, невысокая прочность и теплостойкость, повышенная стоимость материала стяжки.

Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения заключается в снижении битумоемкости битумоминеральной смеси, модифицированной керамзитовым гравием, снижении стоимости ее производства и повышении механической прочности и теплостойкости стяжки.

Указанный технический результат достигается тем, что кровельное покрытие включает плиту покрытия, слой грунтовки, слой пароизоляции и слой битума, теплоизоляционный слой, на котором размещена стяжка и кровля, причем в качестве материала стяжки используется битумоминеральная смесь толщиной 30 мм, в состав которой входят мас.%:

В качестве теплоизоляционного слоя используется керамзитовая засыпка.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена конструкция кровельного покрытия.

На фиг. 2 представлена таблица 1 с вариантами составов битумоминеральных композиций.

На фиг. 3 представлена таблица 2 с результатами испытаний битумоминеральных композиций.

Осуществление изобретения

Конструкция кровельного покрытия представлена на фиг. 1. Покрытие включает – плиту (1), слой грунтовки (2), слой пароизоляции (3), слой битума (4), теплоизоляционный слой (керамзитовая засыпка) (5), на которой размещена битумоминеральная стяжка (6) и кровля (битумная мастика) (7).

Новым является то, что в качестве материала для стяжки используется горячая битумоминеральная композиция, модифицированная керамзитовым гравием фракций 5,0-20,0 мм, приведенного состава, толщиной 30 мм, что позволяет существенно снизить битумоемкость смеси – на 22-32% и уменьшить толщину теплоизоляционного слоя на толщину стяжки исходя из сопоставимой теплопроводности теплоизоляционного материала (керамзитовой засыпки) и материала стяжки. Применение керамзитового гравия в смеси позволяет снизить стоимость битумоминеральной композиции за счет снижения битумоемкости композиции в сравнении с прототипом и, следовательно, всей конструкции в целом. Наличие керамзитового гравия в композиции обуславливает повышение механической прочности, теплостойкости и сдвигоустойчивости материала, обеспечивает высокую трещиностойкость.

Практическая осуществимость заявленного изобретения демонстрируется следующими типичными примерами.

Примеры. Были приготовлены составы битумоминеральных композиций (табл. 1). Битумоминеральная композиция приготавливалась следующим образом: битум и минеральный заполнитель разогревались до температуры 155±5°С, затем добавлялся минеральный порошок. После этого все компоненты смешивались до получения однородной массы. Полученная битумоминеральная смесь уплотнялась при давлении 40 МПа в течение 3 минут в цилиндрических металлических формах (размеры образцов-цилиндров 71,4Χ71,4 мм). Определение показателей физико-механических и эксплуатационных характеристик проводили согласно ГОСТ 9128-2013. Коэффициенты теплопроводности λ определяли методом стационарного теплового потока согласно ГОСТ 7076-99 с помощью измерителя теплопроводности ИТС-1.

Результаты испытаний битумоминеральной композиции представлены в табл. 2.

Снижение количества битума в смеси менее оптимальных 7,8% приводит к понижению водостойкости (k_в и k_вд) и прочностных характеристик материала (R₀, R₂₀, R₅₀) и повышению водонасыщения (W) (табл. 2, составы №№ 1-3). Увеличение содержания битума более оптимальных 7,8% снижает прочностные характеристики (R₀, R₂₀, R₅₀) и повышает теплопроводность (λ) композиции (табл. 2, составы №№ 5, 6).

При снижении содержания керамзитового гравия в смеси менее оптимального (25,6-26,4% мас.) существенно снижаются прочностные показатели R₂₀ и R₅₀ и увеличивается теплопроводность (λ) (табл. 2, состав №7). При увеличении содержания керамзита в композиции сверх оптимального снижаются прочность при сжатии при 20 и 50°С (R₂₀, R₅₀) и коэффициенты длительной водостойкости (k_вд), увеличивается водонасыщение (W) (табл. 2, состав №10).

Из сравнения предлагаемых композиций с прототипом (табл. 2) выявлено значительное снижение битумоемкости предлагаемых смесей (на 22,0-32,0%), повышение механической прочности R₂₀ (на 10,4-12%) и теплостойкости R₅₀ (на 3,3-4,1%) при высоких показателях других физико-механических и эксплуатационных характеристик (составы №№ 4, 8, 9) по сравнению с прототипом.

Кроме того, за счет сопоставимых коэффициентов теплопроводности предложенных составов (λ=0,330-0,342 Вт/(м⋅°С)) и утеплителя (керамзитовой засыпки) (λ=0,16-0,22 Вт/(м⋅°С)) толщина слоя утеплителя снижена на толщину слоя битумоминеральной стяжки на 30 мм.

Совокупность вышеперечисленных положительных свойств предлагаемого технического решения позволяет существенно снизить битумоемкость битумоминеральной смеси стяжки и повысить прочность и теплостойкость композиции в сравнении с прототипом при высоких показателях физико-механических и эксплуатационных характеристик, за счет применения керамзитового гравия фракций 5,0-20,0 мм в конструктивных элементах (стяжках) кровельных покрытий.

Устройство покрытия осуществляется в следующей последовательности: после укладки плиты покрытия выполняется гидро- и пароизоляция, укладка теплоизоляционного слоя (керамзитовой засыпки). Битумоминеральная смесь, модифицированная керамзитовым гравием, с температурой 150-160°С укладывается по теплоизоляционному слою, разравнивается и уплотняется ручным или виброкатком.

Таким образом, в результате реализации заявленного кровельного покрытия обеспечивается значительное снижение битумоемкости битумоминеральной смеси и повышение прочности и теплостойкости уплотненного материала, что позволило уменьшить толщину теплоизоляционного слоя без снижения физико-механических и эксплуатационных характеристик кровельного покрытия.

Проведенный анализ уровня техники показывает, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».

Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного технического решения в области строительства для устройства конструкций кровельных покрытий гражданских и промышленных зданий и поэтому соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».