облицовочный элемент ступени лестницы и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Способ изготовления облицовочного элемента ступени лестницы, включающий приготовление бетонной смеси, ее укладку в разборную металлическую форму, виброуплотнение бетонной смеси, ее отверждение и извлечение из формы готового изделия, отличающийся тем, что укладку бетонной смеси осуществляют в вертикально установленную разборную Г-образную в плане форму через верхнее торцевое отверстие, одновременно виброуплотняя горизонтальный плоский элемент - проступь, фигурный торцевой элемент - карниз и вертикальный плоский элемент - подступенник в течение 3-5 мин, после чего производят виброуплотнение бетонной смеси при закрытом верхнем торцевом отверстии формы и -образном ее положении относительно горизонтальной поверхности не менее 30 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед укладкой бетонной смеси закрепляют в предусмотренных отверстиях формы эластичные вставки противоскольжения таким образом, чтобы после отверждения бетонной смеси одна часть каждой вставки выступала над лицевой поверхностью горизонтального плоского элемента - проступи на высоту 2-3 мм, а ее другая часть была замоноличена в изделие.

3. Облицовочный элемент ступени лестницы, изготовленный способом по любому из пп.1 и 2, содержащий горизонтальный плоский элемент - проступь, жестко связанный с фигурным торцевым элементом - карнизом, характеризующийся тем, что фигурный торцевой элемент - карниз жестко соединен с расположенным под ним вертикальным плоским элементом - подступенником высотой 120-180 мм и толщиной 20-30 мм.

4. Облицовочный элемент по п.3, отличающийся тем, что он снабжен эластичными вставками противоскольжения, которые установлены на переднем участке горизонтального плоского элемента - проступи выступающими над его лицевой поверхностью на высоту 2-3 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к области строительства и предназначены для использования при облицовке ступеней лестниц, расположенных как в закрытых помещениях, так и в местах, подвергающихся воздействию атмосферных осадков и отрицательных температур.

Известен облицовочный элемент переднего участка ступени лестницы, содержащий Г-образный рабочий элемент с горизонтальным и вертикальным участками, изготовленный из упругого материала, горизонтальный и вертикальный крепежные элементы. Нижняя и задняя поверхности рабочего элемента соединены соответственно с вертикальным и горизонтальным крепежными элементами. Горизонтальный крепежный элемент расположен под плиткой из облицовочного материала, закрывающей поверхность соответствующей ступени лестницы. Вертикальный крепежный элемент расположен под плиткой из облицовочного материала, закрывающей поверхность соответствующей подступени лестницы. В качестве облицовочного материала могут быть использованы керамика или мрамор. При этом горизонтальный участок Г-образного рабочего элемента, связанный с горизонтальным крепежным элементом и плиткой, закрывающей поверхность ступени лестницы, представляет собой горизонтальный плоский элемент - проступь, а вертикальный участок Г-образного рабочего элемента, связанный с вертикальным крепежным элементом и плиткой, закрывающей поверхность подступени лестницы, представляет собой вертикальный плоский элемент - подступенник. Горизонтальный плоский элемент - проступь и вертикальный плоский элемент - подступенник соединены между собой. Для монтажа облицовочного элемента переднего участка ступени лестницы очищенная от грязи и пыли поверхность ступени и подступени лестницы покрывается слоем клея. Затем устанавливается рабочий элемент с крепежными элементами. Далее верхняя поверхность горизонтального крепежного элемента и задняя поверхность рабочего элемента покрываются слоем клея, после чего устанавливается плитка из облицовочного материала, закрывающая поверхность ступени лестницы. Аналогично устанавливается плитка из облицовочного материала, закрывающая поверхность подступени лестницы (патент RU 2123565, МПК⁶ E04F 11/16).

Недостатками такого облицовочного элемента являются низкая долговечность в условиях переменного замерзания и оттаивания, так как Г-образным рабочим элементом закрывается только передняя часть ступени, а остальная ее часть покрыта плиткой из хрупкого облицовочного материала с невысокой морозостойкостью (в частности, показатель морозостойкости плитки из керамики составляет не более 150 циклов замерзания и оттаивания), а также высокая трудоемкость при выполнении облицовочных работ, обусловленная сложностью осуществления монтажа облицовочного элемента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является облицовочный элемент ступени лестницы, содержащий горизонтальный плоский элемент - проступь, жестко соединенный с декоративным фигурным торцевым элементом - карнизом высотой 5-7 см. Облицовочный элемент изготовлен из смеси белой глины, обогащенной фракциями железа, с добавками. При облицовке сначала укладываются на раствор вышеописанные облицовочные элементы ступени лестницы, закрывающие поверхности ступеней, а затем - закрывающие поверхности подступеней вертикальные облицовочные элементы, выполненные в виде плоских элементов - подступенников высотой 125 см, которые изготавливаются отдельно (Ступени и морозостойкая плитка GRESAN. Группа компаний: Домашний мастер [Электронный ресурс]. - С.1-2. - Режим доступа: http://www.dommaster.ru/dom/stupen.asp. - Загл. с экрана).

Основными недостатками описанного облицовочного элемента ступени лестницы являются низкая долговечность в условиях переменного замерзания и оттаивания из-за отсутствия целостности облицовки поверхностей ступеней и подступеней и из-за невысокой морозостойкости материала облицовочного элемента (см. Таблицы 1, 2), высокая трудоемкость выполнения облицовочных работ вследствие необходимости использования дополнительных вертикальных облицовочных элементов, а также повышенное скольжение обуви пешехода при намокании и обледенении облицовочных элементов, обусловленное отсутствием приспособлений противоскольжения.

Известен способ изготовления облицовочного элемента ступени лестницы, который основан на экструдировании глиносодержащих композиций, включающий приготовление смеси из измельченной белой глины, обогащенной фракциями железа, воды и измельченного до порошкообразного состояния шамота, ее укладку в приемный бункер формовочной машины, выдавливание смеси из бункера через отверстие определенного сечения с помощью экструдера, продолжительную сушку и обжиг облицовочного элемента в туннельной печи при температуре свыше 1000°С. Таким образом производят облицовочный элемент ступени лестницы, представляющий собой единое целое из горизонтального плоского элемента - проступи и фигурного торцевого элемента - карниза. Вертикальный плоский элемент - подступенник производят отдельно (Ступени и морозостойкая плитка GRESAN. Группа компаний: Домашний мастер [Электронный ресурс]. - С.1-2. - Режим доступа: http://www.dommaster.ru/dom/stupen.asp. - Загл. с экрана).

Основными недостатками вышеописанного способа являются низкая долговечность получаемого облицовочного элемента ступени лестницы в условиях переменного замерзания и оттаивания, связанная с невысокой морозостойкостью материала облицовочного элемента, составляющей 150 циклов замерзания и оттаивания (см. Таблицы 1, 2), и его хрупкостью, а также повышенная трудоемкость облицовочных работ вследствие необходимости выполнения дополнительных операций по производству вертикального плоского элемента - подступенника и его соединения с единой конструкцией из горизонтального плоского элемента - проступи и фигурного торцевого элемента - карниза. Кроме того, описанный способ не позволяет устранить скольжение обуви пешеходов при намокании и обледенении облицовочных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является способ изготовления облицовочного элемента ступени лестницы, включающий приготовление бетонной смеси путем перемешивания до однородного состояния цемента, песка, щебня и добавок с водой, укладку бетонной смеси в разборную плоскую горизонтально установленную форму, виброуплотнение, отверждение и извлечение из формы готового изделия. Таким путем производят облицовочный элемент ступени лестницы, представляющий собой горизонтальный плоский элемент - проступь. Вертикальный плоский элемент - подступенник производят отдельно (Воробьев В.А., Комар А.Г. Строительные материалы: Учебник для вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1976. - С.138-236).

Основными недостатками описанного способа являются низкая долговечность получаемого облицовочного элемента ступени лестницы в условиях переменного замерзания и оттаивания, обусловленная попаданием влаги при воздействии атмосферных осадков и низких температур в стыковочной шов между горизонтальным плоским элементом - проступью и вертикальным плоским элементом - подступенником, что приводит к разрушению неморозостойкого раствора, скрепляющего названные элементы и конструкцию в целом; повышенная трудоемкость облицовочных работ вследствие необходимости выполнения дополнительных операций по производству вертикального плоского элемента - подступенника и раздельного монтажа горизонтального плоского элемента - проступи и вертикального плоского элемента - подступенника на поверхностях ступени и подступени соответственно; высокое скольжение обуви пешеходов при намокании и обледенении облицовочных элементов, так как воздействие атмосферных осадков и низких температур способствует очищению и выглаживанию бетона и, следовательно, уменьшению сцепления обуви пешеходов с внешней поверхностью облицовочного элемента (см. Таблицы 1, 2).

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения долговечности облицовочного элемента ступени лестницы в условиях переменного замерзания и оттаивания, а также снижения трудоемкости облицовочных работ.

Для получения такого технического результата в облицовочном элементе ступени лестницы, содержащем горизонтальный плоский элемент - проступь, жестко связанный с фигурным торцевым элементом - карнизом, фигурный торцевой элемент - карниз жестко соединен с расположенным под ним вертикальным плоским элементом - подступенником высотой 120-180 мм и толщиной 20-30 мм.

Для обеспечения возможности устранения скольжения обуви пешеходов при намокании и обледенении облицовочных элементов последний снабжен эластичными вставками противоскольжения, которые установлены на переднем участке горизонтального плоского элемента - проступи, выступающими над его лицевой поверхностью на высоту 2-3 мм.

Для достижения названного технического результата в способе изготовления облицовочного элемента ступени лестницы, включающем приготовление бетонной смеси, ее укладку в разборную металлическую форму, виброуплотнение бетонной смеси, ее отверждение и извлечение из формы готового изделия, укладку бетонной смеси осуществляют в вертикально установленную разборную Г-образную в плане форму через верхнее торцевое отверстие, одновременно виброуплотняя горизонтальный плоский элемент - проступь, фигурный торцевой элемент - карниз и вертикальный плоский элемент - подступенник в течение 3-5 минут, после чего производят виброуплотнение бетонной смеси при закрытом верхнем торцевом отверстии формы и -образном ее положении относительно горизонтальной поверхности не менее 30 секунд.

Кроме того, для обеспечения возможности устранения скольжения обуви пешеходов при намокании и обледенении облицовочных элементов перед укладкой бетонной смеси закрепляют в предусмотренных отверстиях формы эластичные вставки противоскольжения таким образом, чтобы после отверждения бетонной смеси одна часть каждой вставки выступала над лицевой поверхностью горизонтального плоского элемента - проступи на высоту 2-3 мм, а ее другая часть была замоноличена в изделие.

Повышение долговечности облицовочного элемента ступени лестницы обусловлено, во-первых, целостностью его конструкции из жестко соединенных горизонтального плоского элемента - проступи, фигурного торцевого элемента - карниза и вертикального плоского элемента - подступенника, изготовленной в соответствии с предлагаемым способом при использовании укладки бетонной смеси в вертикально установленную Г-образную в плане форму с одновременным виброуплотнением в течение 3-5 минут и последующим виброуплотнением не менее 30 секунд, во-вторых, высокой морозостойкостью материала облицовочного элемента, составляющей от 300 до 400 циклов (см. Таблицы 1, 2, партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16).

Снижение трудоемкости облицовочных работ связано с изготовлением на основе предлагаемого способа целостной конструкции предлагаемого облицовочного элемента, содержащего как горизонтальный плоский элемент - проступь и фигурный торцевой элемент - карниз, так и вертикальный плоский элемент - подступенник, при отсутствии необходимости отдельного производства и монтажа вертикального плоского элемента - подступенника (см. Таблицы 1, 2, партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16).

Высота вертикального плоского элемента - подступенника, составляющая 120-180 мм, является оптимальной, так как этот диапазон соответствует основным размерам подступени, выбираемым при строительстве лестниц и входных крылец (Золотая книга загородного дома./Автор-сост. Л.А.Бурлуцкая. - М.: Вече, 2003. - С.185).

Толщина вертикального плоского элемента - подступенника, составляющая 20-30 мм, является оптимальной (см. Таблицы 1, 2, партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16), так как в соответствии с правилами изготовления железобетонных конструкций (Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. - М., 1988. - С.241) при толщине изделий менее 20 мм невозможно использование крупного заполнителя в составе бетона, что значительно снижает морозостойкость облицовочных элементов ступеней лестницы (см. Таблицы 1, 2, партия 1), а толщина вертикального плоского элемента - подступенника более 30 мм нецелесообразна, так как приведет к перерасходу материала без улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств облицовочного элемента.

Выполнение эластичных вставок противоскольжения выступающими над лицевой поверхностью переднего участка горизонтального плоского элемента - проступи на высоту 2-3 мм является оптимальным (см. Таблицы 1, 2, партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16), так как при ходьбе выступающие над указанной лицевой поверхностью части эластичных вставок противоскольжения сминаются подошвами пешехода, и рельеф подошвы обуви вступает со вставками в надежное сцепление. Если ступень покрыта наледью, то за счет сминания и упругой деформации эластичных вставок противоскольжения под действием веса пешехода наледь разрушается, что позволяет подошве обуви пешехода войти в уверенный контакт с поверхностью облицовочного элемента, минимизируя риск пешехода поскользнуться.

При высоте выступающих частей эластичных вставок противоскольжения менее 2 мм надежность их сцепления с подошвами обуви пешехода снижается, а вероятность проскальзывания обуви возрастает (см. таблицы 1, 2, партия 6). При высоте выступающих частей этих вставок более 3 мм надежность их сцепления с подошвами обуви пешехода не возрастает, но возникает риск пешехода запнуться (см. таблицы 1, 2, партия 9).

Время укладки бетонной смеси в вертикально установленную разборную металлическую форму с одновременным виброуплотнением, составляющее 3-5 минут, является оптимальным (см. таблицы 1, 2, партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16), так как, если это время составляет менее 3 минут, бетонная смесь укладывается не достаточно плотно, что может привести к образованию воздушных полостей в изделии (см. таблицы 1, 2, партия 10), а если это время составляет более 5 минут, плотность укладки бетонной смеси в форму уже не повышается, но возникает опасность ее расслоения по высоте, что нецелесообразно (см. таблицы 1, 2, партия 14).

Виброуплотнение смеси в -образном положении разборной металлической формы относительно горизонтальной поверхности необходимо для удаления пузырьков воздуха с лицевых поверхностей облицовочного элемента. Время этого виброуплотнения, составляющее не менее 30 секунд, является оптимальным (см. таблицы 1, 2, партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16), потому что, если оно составляет менее 30 секунд, на лицевых поверхностях облицовочного элемента могут остаться пузырьки воздуха, что ухудшает внешний вид изделия (см. таблицы 1, 2, партия 15), а если оно составляет более 30 секунд, нерационально удлиняется продолжительность процесса изготовления облицовочного элемента (см. таблицы 1, 2, партия 17).

Изобретения поясняются чертежом, на котором изображен общий вид облицовочного элемента ступени лестницы; таблицей 1, в которой приведены исходные параметры и технологические характеристики облицовочных элементов ступеней лестницы по предлагаемым изобретениям; таблицей 2, в которой приведены сравнительные свойства облицовочных элементов ступеней лестницы, изготовленных по предлагаемым изобретениям, и известных облицовочных элементов.

Облицовочный элемент ступени-лестницы содержит горизонтальный плоский элемент - проступь 1, жестко связанный с фигурным торцевым элементом - карнизом 2, вертикальный плоский элемент - подступенник 3, расположенный под фигурным торцевым элементом - карнизом 2 и жестко соединенный с ним. Таким образом, горизонтальный плоский элемент - проступь 1, фигурный торцевой элемент - карниз 2 и вертикальный плоский элемент - подступенник 3 являются целостной конструкцией.

Высота 4 вертикального плоского элемента - подступенника 3 от его основания до нижней поверхности горизонтального плоского элемента - проступи 1 составляет 120-180 мм. Толщина 5 вертикального плоского элемента - подступенника 3 составляет 20-30 мм.

На переднем участке горизонтального плоского элемента - проступи 1 размещены эластичные вставки противоскольжения 6, выступающие над лицевой поверхностью горизонтального плоского элемента - проступи 1 на высоту 7, которая составляет 2-3 мм. В качестве эластичного материала вставок противоскольжения 6 может быть использована резина.

Способ изготовления облицовочного элемента ступени лестницы осуществляется следующим образом.

Сначала готовят бетонную смесь путем перемешивания до однородного состояния портландцемента М 400, песка с модулем крупности М _кр=3,4, щебня фракции Фр 5-20, просеянного через сито, суперпластификатора С-3 с водой. Подвижность бетонной смеси, определяемая по осадке стандартного конуса, составляет ОК=3-5 см.

Перед сборкой металлической Г-образной в плане разборной формы, конфигурация поперечного сечения внутренней поверхности которой точно соответствует конфигурации поперечного сечения облицовочного элемента ступени лестницы, закрепляют в специально предусмотренных отверстиях формы эластичные вставки противоскольжения 6 таким образом, чтобы после отверждения бетонной смеси одна часть каждой вставки 6 выступала над лицевой поверхностью горизонтального плоского элемента - проступи 1 на высоту 2-3 мм, а другая часть каждой вставки 6 была замоноличена в изделие. Форму в сборе устанавливают вертикально на вибростол и осуществляют укладку бетонной смеси через верхнее торцевое отверстие, одновременно виброуплотняя горизонтальный плоский элемент - проступь 1, фигурный торцевой элемент - карниз 2 и вертикальный плоский элемент - подступенник 3 в течение 3-5 минут. Далее закрывают верхнее торцевое отверстие формы и производят виброуплотнение при закрытом отверстии формы и -образном ее положении относительно горизонтальной поверхности вибростола не менее 30 секунд.

Затем осуществляют отверждение бетонной смеси в течение 12 часов при t=65±5°С во влажных условиях, разборку формы и извлечение из нее готового изделия.

Монтаж облицовочного элемента ступени лестницы выполняется следующим образом. Поверхности ступени и подступени лестницы или накрывающие поверхности ступени и подступени лестницы участки облицовочного элемента покрываются цементно-песчаным раствором. Затем облицовочный элемент укладывается как целостная конструкция на поверхности ступени и подступени лестницы, накрывая их.

Примеры конкретного выполнения изобретений.

Всего было изготовлено 17 партий облицовочных элементов ступени лестницы (см. таблицы 1, 2). Первые 5 партий облицовочных элементов отличались толщиной вертикального плоского элемента - подступенника. Для изготовления изделий партии 1 используемый в составе бетона щебень фракции Фр 5-20 просеивали через сито с размером ячеек 7,5 мм, что соответствует 0,5 части наименьшего размера заполняемой формы. Соответственно для изделий партий 2 и 3 щебень Фр 5-20 просеивали через сито с размером ячеек 10 мм, для партий 4 и 5 - 15 мм. Остальные 12 партий облицовочных элементов имели одинаковую толщину вертикального плоского элемента - подступенника (см. таблицу 1).

Оценку долговечности изделий в суровых климатических условиях производили по показателю морозостойкости, определяемому количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания изделий, при котором на лицевых поверхностях облицовочных элементов ступеней не появлялось видимых дефектов в виде отколов, трещин и т.д.

Вероятность проскальзывания обуви пешехода при контакте с обледеневшими облицовочными элементами ступени, изготовленными по предлагаемым изобретениям, и известными облицовочными элементами ступени, изготовленными в соответствии с прототипами устройства и способа, оценивали в натуральных условиях на экспериментальных лестницах по количеству поскользнувшихся пешеходов из 100.

Трудоемкость выполнения облицовочных работ определяли экспериментально при работе одной и той же бригады на аналогичных строительных объектах.

Внешний вид облицовочных элементов для определения дефектов на их поверхностях оценивали визуально с расстояния 1 метр.

Готовое изделие, изготовленное в соответствии с предлагаемыми изобретениями, имело следующие габаритные размеры: длина облицовочного элемента L=600 мм, ширина проступи Sh=300 мм, высота подступенника Н=150 мм.

Как следует из таблиц 1, 2, облицовочные элементы, изготовленные в соответствии с предлагаемыми изобретениями (партии 2-4, 7, 8, 11-13, 16), имеют морозостойкость в среднем в 2,7 раза выше по сравнению с морозостойкостью облицовочного элемента, изготовленного в соответствии с прототипом устройства, и в среднем в 1,3 раза выше по сравнению с морозостойкостью облицовочного элемента, изготовленного в соответствии с прототипом способа; позволяют исключить вероятность проскальзывания подошвы при намокании и обледенении их поверхностей; позволяют снизить трудоемкость выполнения облицовочных работ в среднем в 3 раза по сравнению с трудоемкостью выполнения облицовочных работ, необходимых при использовании облицовочного элемента, изготовленного в соответствии с прототипом устройства и в среднем в 3,7 раза по сравнению с трудоемкостью выполнения облицовочных работ, необходимых при использовании облицовочного элемента, изготовленного в соответствии с прототипом способа.

Таким образом, исследование предлагаемых изобретений позволяет получить облицовочные элементы ступеней лестницы, более долговечные в суровых климатических условиях, исключающие возможность пешеходов поскользнуться при намокании и обледенении ступеней и значительно упрощающие процесс облицовки ступеней.

Исходные параметры и технологические характеристики облицовочных элементов ступеней лестницы по предлагаемым изобретениям
Таблица 1
Номер партии	Исходные параметры		Технологические характеристики
	Толщина вертикального плоского элемента - подступенника, мм	Высота эластичной вставки противоскольжения, мм	Время укладки бетонной смеси в форму с одновременным виброуплотнением, мин	Время виброуплотнения бетонной смеси в -образном положении формы, сек
1	15	3	3	30
2	20	3	3	30
3	25	3	3	30
4	30	3	3	30
5	35	3	3	30
6	30	1	3	30
7	30	2	3	30
8	30	3	3	30
9	30	4	3	30
10	30	3	2	30
11	30	3	3	30
12	30	3	4	30
13	30	3	5	30
14	30	3	6	30
15	30	3	3	20
16	30	3	3	30
17	30	3	3	40

Сравнительные свойства облицовочных элементов ступеней лестницы, изготовленных по предлагаемым изобретениям, и известных облицовочных элементов
Таблица 2
Номер партии облицовочных элементов	Характеристика облицовочных элементов
	Наличие дефектов на поверхности	Морозостойкость, циклы	Вероятность проскальзывания, %	Трудоемкость выполнения облицовочных работ 1 м 2 лестницы, чел. час.
Партия 1	Нет	200	0	0,5-1,0
Партия 2	Нет	300	0	0,5-1,0
Партия 3	Нет	350	0	0,5-1,0
Партия 4	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 5	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 6	Нет	400	5	0,5-1,0
Партия 7	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 8	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 9	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 10	Раковины	400	0	0,5-1,0
Партия 11	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 12	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 13	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 14	Признаки расслоения	200	0	0,5-1,0
Партия 15	Пузырьки воздуха на лицевых поверхностях	400	0	0,5-1,0
Партия 16	Нет	400	0	0,5-1,0
Партия 17	Нет	400	0	0,5-1,0
Облицовочный элемент GRESAN (по прототипу устройства)	Нет	150	6	2,0-2,5
Плоский бетонный облицовочный элемент (по прототипу способа)	Нет	300	12	2,5-3,0