ЭЛЕМЕНТ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к элементам строительных конструкций, содержащих в качестве формообразующего материала связующее из термопластичных полимеров и наполнитель из неорганических сыпучих материалов, и может быть использована для изготовления террасных досок, бруса, досок, ламелей, различных панелей и аналогичных строительных элементов, которые могут быть использованы в строительстве, облицовке ограждений и заборов, изготовлении уличной мебели, в том числе литых опор для скамеек и диванов.
Уровень техники
Известны из уровня техники строительные конструкции, содержащие в качестве формообразующего материала связующее из термопластичных полимеров и наполнитель из неорганических сыпучих материалов, например, известен композитный строительный материал, описанный в патенте на изобретение РФ №2681709, опубликованном в 2017 году.
Данный материал является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели. Недостатком данного материала является то, что он содержит древесные опилки, то есть при его производстве требуется использование древесины.
Раскрытие полезной модели
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить элемент строительной конструкции, содержащей в качестве формообразующего материала связующее из термопластичных полимеров и наполнитель из неорганических сыпучих материалов, позволяющий как минимум сгладить, указанный выше недостаток, а именно обеспечить возможность расширения арсенала строительных конструкций, в которых не присутствует дерево, но которые имеют ряд преимущественных характеристик по сравнению с аналогами: безопасность, отсутствие ежегодного обслуживания, сохранение первозданного вида на долгие годы, вне зависимости от воздействия внешних факторов и погодных явлений, что и является поставленной технической задачей настоящей полезной модели.
Для достижения этой цели в качестве термопластичных полимеров использован пластик полиэтилен низкого давления ПНД и полиэтилен высокого давления ПВД, а в качестве наполнителя из неорганических сыпучих материалов использован кварцевый материал с модулем крупности не более 1, при этом связующее имеет следующее соотношение, мас.%:
пластик полиэтилен высокого давления (ПВД)
15-20
пластик полиэтилен низкого давления (ПНД)
15-20
кварцевый материал
60-70
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность создания экологически чистого, востребованного строительного материала, которое имеет ряд преимущественных характеристик по сравнению с аналогами. Кроме того, для создания которого не требовалось уничтожать деревья, а также при производстве которого, в качестве сырья, использовалось вторсырье из пластика, благодаря чему возможно снижение загрязнения планеты от пластиковых отходов, что оказывает благоприятное воздействие на снижение экологической проблемы и частично решает актуальный вопрос использования пластиковых отходов в качестве сырья для производства.
Кроме этого, предлагаемый элемент строительной конструкции может быть на 100% переработан в новое изделие.
При этом компоненты выбраны из следующих соображений.
Термопластичные полимеры этилена высокой плотности ПНД обладают высокой твердостью по Бринеллю (45-65 Мпа) и хорошими прочностными характеристиками.
Термопластичные полимеры этилена низкой плотности (ПВД) прекрасно технологически совместимы с ПНД, но при этом имеют меньшую степень кристалличности 50-65 против 70-85, а значит они более гибкие при механических нагрузках.
Использование ПВД в смеси с ПНД в такой пропорции придает изделиям очень широкий интервал рабочих температур от -30°С до +70°С. Также изделия имеют высокую износостойкость, не подвержены коррозии, инертны к большому количеству химикатов.
Увеличение содержания ПВД в смеси уменьшает прочность изделий.
Указанное содержание кварцевого материала позволяет достичь равномерного перемешивания со связующим веществом (полимером) без потери прочностных характеристик пластика.
Применение фракции с модулем крупности не более 1, позволяет придать изделию более гладкий вид. Изделие получается наиболее приятным на ощупь и расширяет области применения материала.
Параметры диапазонов были получены в результате проведения испытаний, которые показали, что увеличение содержания кварцевого материала приводит к падению прочностных характеристик и к ухудшению качества поверхности изделия. Уменьшение количества кварцевого материала приводит к удорожанию, а также линейное расширение материала при перепадах температур будет значительным, что очень важно при его использовании в строительстве.
Увеличение содержания ПВД в ущерб ПНД приводит к падению прочностных характеристик. Увеличение содержания ПНД в ущерб ПВД приводит к уменьшению эластичности материала.
Поэтому именно при таких пропорциях материалов в ходе реализации технологии производства и были достигнуты столь высокие прочностные характеристики готового продукта. Элемент строительной конструкции получается прочным и одновременно гибким, при этом всегда сохраняет исходную форму.
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором в качестве кварцевого материала использован сухой песок без примесей глины, ила и других посторонних включений.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность конкретного исполнения варианта изготовления элемента строительной конструкции, в котором в качестве кварцевого материала использован сухой песок без примесей глины, ила и других посторонних включений.
Существует альтернативный предыдущему возможный вариант исполнения полезной модели, в котором в качестве кварцевого материала использовано колотое стекло.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность конкретного исполнения варианта изготовления элемента строительной конструкции, в котором в качестве кварцевого материала использовано колотое стекло. Это дает возможность переработки утилизированного стекольного материала. Можно использовать стекольное сырье повторно переработанное.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
фиг. 1-2 изображают возможный внешний элемента строительной конструкции, когда он является деталью уличной лавки, согласно полезной модели;
фиг. 3 изображает возможный внешний элемента строительной конструкции, когда он является Г-образной панелью, согласно полезной модели;
фиг. 4-5 изображают возможный внешний элемента строительной конструкции, когда он является террасной доской с разной структурой, согласно полезной модели;
фиг. 6 изображает возможный внешний элемента строительной конструкции, когда он является брусом, согласно полезной модели.
Осуществление полезной модели
Элемент строительной конструкции может быть реализован следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения полезной модели пример использования). В качестве элемента строительной конструкции может быть:
- террасная доска;
- брус;
- доска;
- ламель;
- стеновая панель;
- панель (столешница или облицовочная);
- Г-образная панель;
- путевые столбики.
Элементы строительной конструкции могут быть получены в различном цветовом исполнении. Цветовой оттенок получают методом диспергирования неорганических пигментов в процессе смешения компонентов.
Кроме этого материал хорошо подвергается механической обработке, пилится на мерные длины, позволяет сделать требуемые отверстия, для дальнейшего скрепления между собой и с другим материалом в различных конструкциях.
Для придания усиленной прочности конструкции или облегчения веса, или добавление возможности соединения с металлическими конструкциями путем сварки - возможно армирование некоторых элементов полезной модели во время изготовления, путем включения вовнутрь металлических профилей допустимого размера, например, трубы профильной.
Элемент строительной конструкции производится путем прессования расплавленной смеси компонентов, предварительно полученной в смесителе тяжелого типа (экструдере).
Промышленная применимость
Элемент строительной конструкции может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели.
В соответствии с предложенным решением заявителями был изготовлен опытный образец элемента строительной конструкции.
предлагаемый элемент строительной конструкции
Полимерно-песчаная плитка
Бетонная вибролитая плитка
Бетонная вибропрессованная плитка
Дерево
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
1721
1650-18000
2350-2400
2200-2400
500-900
Массовое водопоглощение, %
1
0,15
4-4,5
5,5-6,5
До 20
Прочность при сжатии, Мпа
22,1
17-18
40-50
40
5-50
Прочность при изгибе, Мпа
17,3
17-25
6,0-7,0
5,0-5,5
13-16
Морозостойкость циклы
Более 150
Более 500
300-400
200-300
Истираемость, г/см<sup>2</sup>
0,1
0,05-0,1
0,3-0,4
0,5-0,7
0,05-0,3
Испытания опытного образца показали, что
плотность предлагаемого материала вдвое выше чем у дерева;
водопоглощение в 20 раз меньше, чем у дерева;
водопоглощение в 5 раз меньше, чем у бетонной вибролитой плитки;
по прочности пр сжатии он превосходит полимерно-песчаную плитку;
морозостойкость близка к 500 циклам, что в несколько раз лучше, чем у дерева.
Таким образом, становится возможным произвести расширение арсенала строительных конструкций, в которых не присутствует дерево, но которые имеют ряд преимущественных характеристик по сравнению с аналогами: безопасность, отсутствие ежегодного обслуживания, сохранение первозданного вида на долгие годы, вне зависимости от воздействия внешних факторов и погодных явлений.
Кроме того, испытания показали, что элемент строительной конструкции обеспечивает:
- отсутствие усушки (материал с течением времени и изменением климатических условий не подвержен изменению своих геометрических размеров);
- высокую огнестойкость материала (для террасной доски из дерева или ДПК используют дополнительные пропитки);
- естественную защиту от насекомых (свойства полимер-песчаного композита не позволяют существовать в нем насекомых);
- лучшую влагостойкость (свойства материала не позволяют проникать влаге во внутрь, что очень благоприятно сказывается на количестве циклов морозостойкости изделия);
- по сравнению с доской из натурального дерева, предлагаемый элемент строительной конструкции не нуждается в постоянном окрашивании или обработке специальными защитными средствами.
Кроме этого, элемент строительной конструкции имеет высокую износостойкость, большой запас механической прочности, хорошо переносит воздействие ультрафиолета, атмосферных явлений, морской климат, повышенную влажность, что препятствует его разрушению и поражению грибковыми инфекциями.
Таким образом, элемент строительной конструкции может использоваться в качестве строительных материалов и применен в различных сферах:
- террасы, веранды, беседки, открытые пристройки;
- причалы, пирсы, набережные, благоустройство территорий водоемов и пляжей: дорожки, настилы, шезлонги, навесы, топчаны, раздевалки, душевые;
- бани, сауны, участки вокруг бассейнов;
- входные группы, крыльцо, ступени, балконы и лоджии;
- летние площадки кафе, уличные сцены, временные настилы;
- садовые дорожки, тротуары, мостики, нестандартные ландшафтные решения, грядки, теплицы, кашпо, цветники, приствольные решетки;
- выполнение определенных конструкций, например, поддоны (взамен деревянных и пластиковых);
- уличные малые архитектурные формы различной сложности, в том числе лавки, скамейки, кресла, диваны, урны, столы, заборы, ограждения;
- игровые и детские площадки, песочницы;
- автобусные остановки, благоустройство ж/д станций, путевые столбики;
- благоустройство участков захоронения;
- ограждения для мусорных контейнеров, крупногабаритных отходов;
- элементы площадок для выгула и дрессировки собак.