ЦЕЛЬНЫЙ СТЕНОВОЙ БЛОК ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ШЕРСТИ, СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ЦЕМЕНТОМ
SOLID WALL ELEMENT OF WOODWOOL STABILISED WITH CEMENT

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится, с одной стороны, к способу изготовления стеновых блоков высотой в один этаж, которые отливают из смеси стабилизированной цементом древесной шерсти, и, с другой стороны, к строительной системе для соединения этих блоков друг с другом для возведения несущих наружных стен.
Предпосылки создания изобретения
Стабилизированная цементом древесная шерсть на сегодняшний день существует только в виде так называемых древесноволокнистых изоляционных плит. Этот материал, который производится из древесной шерсти, цемента и воды, существует в Европе с 1920-х годов. Плиты обычно имеют ширину 500 или 600 мм и длину 2000 или 2400 мм. Их толщина составляет от 20 до 150 мм. Древесноволокнистая изоляционная плита, прежде всего, используется в качестве изоляции оштукатуренных несущих стен, звукопоглощающей потолочной и самонесущей потолочной изоляции.
Этот строительный материал характеризуется хорошими теплоизолирующими свойствами и высокой теплоемкостью. Он обладает хорошей способностью аккумулировать влагу, и вследствие своей структуры с открытыми порами он может также быстро абсорбировать и высвобождать влагу. Древесноволокнистая изоляционная плита не подвержена гниению и имеет подтвержденную испытаниями высокую стойкость против плесени. Оштукатуренные древесноволокнистые изоляционные плиты, находящиеся на фасадах зданий под воздействием дождя в течение более чем 50-ти лет эксплуатации, а также заглубленные в грунт в течение 30-ти лет, не обнаружили следов гниения. Кроме того, материал обладает высокой огнестойкостью. Древесноволокнистые изоляционные плиты не выделяют формальдегида и хоть сколько-нибудь заметных количеств летучих органических соединений (ЛОС).
Существующий способ изготовления древесноволокнистых изоляционных плит ограничен максимальной толщиной плиты 150 мм и максимальной шириной 600 мм. Это исключает производство стеновых блоков в виде цельных элементов. Сборка древесноволокнистых изоляционных плит в цельные стеновые блоки, с точки зрения промышленного строительства, является относительно дорогостоящей операцией.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к способу изготовления строительных блоков при помощи древесной шерсти, цемента и воды, включающему:
- подготовку форм для отливки указанных блоков;
- получение древесной шерсти и ее увлажнение;
- стабилизацию содержания воды в древесной шерсти на уровне 25%;
- смешивание стабилизированной древесной шерсти с сухим цементом в весовом соотношении от 1:1,88 до 1:1,92;
- заливку смеси в форму;
- обеспечение затвердевания смеси.
Изобретение относится также к строительному блоку для стен, содержащему связанную цементом древесную шерсть и отличающемуся тем, что он изготовлен в соответствии с указанным выше способом.
Настоящее изобретение также относится к способу строительства зданий, включающему:
- присоединение указанного выше строительного блока к фундаменту при помощи штукатурки;
- соединение указанных блоков боковыми торцами друг с другом путем заливки бетонных колонн в вертикальные полости, образованные пазами, выполненными на боковых торцах блоков;
- заливку в пазы на верхних торцах блоков обвязочной балки из бетона, которая может использоваться для присоединения стропил.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает примерный разрез стальной формы (1.1) для заливки цельного стенового блока из стабилизированной цементом древесной шерсти. На боковых стенках формы имеются планки (1.2) треугольного сечения для формования V-образного паза на торцах блока, согласно фиг.3.
Фиг.2 иллюстрирует в разрезе пример заливки цельного стенового блока. Два подъемных стропа (2.1), прикрепленных к круглому брусу (2.2), заливаются в блок. На верхней стороне формы расположена швеллерообразная планка (2.3) из листовой стали, предназначенная для создания прямоугольного паза, согласно фиг.4.
Фиг.3 иллюстрирует, как V-образные пазы (3.1) на боковых торцах блока образуют прямоугольную полость (3.2), предназначенную для заливки по месту колонны из бетона, которая соединяет блоки друг с другом.
Фиг.4 изображает прямоугольный паз (4.1) в верхних торцах стеновых блоков, а также иллюстрирует временное соединение стеновых блоков U-образными скобами (4.2) из листовой стали.
Фиг.5 показывает в аксонометрии образец завершенного цельного стенового блока с оконными проемами, а также иллюстрирует установку блоков на фундаменте.
Фиг.6 показывает направляющую из перфорированной пластины (6.1), прикрепленную к бетонной плите.
Фиг.7 иллюстрирует пример того, как блок (7.1) из древесной шерсти присоединяют к фундаменту с использованием цементной штукатурки (7.2).
Фиг.8 иллюстрирует соединение блоков из древесной шерсти с использованием бетонных колонн, отливаемых по месту (8.1). Нагель, изготовленный из арматурного стержня, закреплен в фундаменте в месте стыковки (8.2) блоков.
Фиг.9 иллюстрирует заливку обвязочной балки (9.1) в верхнем торце блока, а также ее усиление стальной арматурой (9.2).
Фиг.10 показывает пример крепежных приспособлений (10.1) для крепления окон и дверей.
Фиг.11 иллюстрирует пример крепления стропил к обвязочной балке при помощи уголковых элементов (11.1), прикрепляемых как к обвязочной балке, так и к стропилам. Нижняя часть стропил покрыта гидроизолирующим слоем (11.2).
Фиг.12 показывает кабелепроводы и коробки (12.1), которые установлены в выштрабленные в блоке полости и замазаны штукатуркой (12.2) перед нанесением отделочного слоя.
Фиг.13 показывает разрез стены из блоков из древесной шерсти, поверхность которой покрыта наружной (13.1) и внутренней (13.2) армированной штукатуркой, а также слоем герметика на вершине стены (13.3).
Фиг.14 показывает U-образную балку (14.1), расположенную между двумя стеновыми блоками. В верхних углах блоков выполнены выемки (14.2) для размещения балки.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения
Изобретение относится, с одной стороны, к способу изготовления наружных стеновых блоков из стабилизированной цементом древесной шерсти, то есть цельных стеновых блоков, и, с другой стороны, к строительной системе для сборки этих элементов в несущие наружные стены. Толщину блоков выбирают на основании требуемой теплоизоляции и несущей способности. Данная технология относится, прежде всего, к стенам, которые не подвергаются большим вертикальным нагрузкам, например к наружным стенам индивидуальных домов.
Способ изготовления
3
2
3
Блоки из древесной шерсти изготавливают путем заливки массы из древесной шерсти (смеси древесной шерсти, цемента и воды) в стальные формы. Изготовление указанной массы выполняют так, что массу древесной шерсти, получаемую из древесины хвойных пород в специальной строгальной машине, увлажняют и смешивают с цементом. При этом отношение составных частей смеси между цементом и увлажненной древесной шерстью существенно для эластичности массы при отливке: если используется слишком много цемента, масса из древесной шерсти и цемента не является достаточно эластичной, таким образом увеличивается плотность. С другой стороны, если используется слишком мало цемента, может уменьшиться прочность блока. Смешивание указанной массы, а также заполнение форм отличаются от изготовления древесноволокнистых изоляционных плит, которые имеют максимальную толщину 150 мм. Цельные стеновые блоки, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, производят с использованием весового соотношения 1:1,9 между влажной древесной шерстью и сухим цементом (для обычных строительных древесноволокнистых плит отношение составных частей смеси составляет 1:2,0). На практике было доказано, что состав смеси с весовым отношением 1:1,90 подходит для высоты заливки 400 мм без потери прочности и чрезмерного увеличения плотности блока; плотность при этом может находиться в интервале от 200 до 300 кг/м. Испытания показали, что состав смеси с весовым отношением менее 1:1,88 может привести к проблемам с поверхностной прочностью материала. При смешивании компонентов в соотношении более 1:1,92 некоторые блоки становятся слишком плотными и усаживаются. Испытания также показали, что могут возникнуть проблемы при меньшем соотношении компонентов смеси при попытке покрыть всю древесную шерсть цементом. Важно покрыть всю древесную шерсть цементом, так как цемент обеспечивает стойкость конечного изделия по отношению к огню и микробному росту. Согласно одному варианту выполнения изобретения используют формы длиной 6 м, высотой 2,4 м и глубиной 400 мм (внутренние размеры), однако размеры могут быть изменены в соответствии с необходимыми размерами стеновых блоков. Смежно с верхним краем форм размещают регулируемую планку из листовой стали, имеющую поперечное сечение 100×160 мм, для создания паза на верхнем торце блоков. Подобным образом по обеим боковым стенкам формы размещают планки с треугольным поперечным сечением для создания V-образных пазов на боковых торцах блоков. С каждой стороны блока заливают подъемные стропы для обеспечения возможности последующего захвата и удерживания блоков после затвердевания цемента и в процессе сборки. Чтобы достичь требуемой плотности, массу древесной шерсти постоянно взвешивают в процессе заполнения форм. Затем эту массу распределяют равномерно по поверхности горизонтально лежащей формы для достижения равномерной плотности. Когда вся масса древесной шерсти распределена, формы немного переполнены. Массу уплотняют, устанавливая формы в штабель друг на друга, при этом днище верхней формы образует крышку для нижележащей формы. На самой верхней форме размещают крышку, поверх которой ставят бетонные грузы весом приблизительно 1000 кг/м. Выемка блока из формы возможна по истечении 24 часов. Блоки поднимают из формы и ставят на просушку. Оконные проемы, если таковые имеются, обычно вырезают после затвердевания блоков, однако оконные отверстия могут быть отформованы и при заливке блоков. Дверные проемы и большие окна размещают между двумя стеновыми блоками. В верхних кромках стеновых блоков выполняют выемки для размещения U-образных балок, согласно фиг.14. С обеих сторон оконных и дверных проемов устанавливают монтажные пластины для поддержки крепления. К этим пластинам при помощи винтов могут быть прикреплены окна и двери. Цельные стеновые блоки могут поставляться на строительную площадку сразу после того, как они затвердеют до достаточной прочности и будут высушены до получения требуемой плотности. Готовые к поставке блоки имеют плотность 200-300 кг/м (точная плотность может варьироваться для различных зданий, прежде всего в зависимости от требуемой теплоизоляции).
Строительная система
Для индивидуальных домов стены из блоков, выполненных из древесной шерсти, возводят путем установки изготовленных стеновых блоков непосредственно на фундамент, обычно на рандбалку. Блоки прикрепляют к основанию посредством их установки на полосу раствора цементной штукатурки с внутренней стороны стены. Затем, когда блоки пристыковывают боковыми торцами друг к другу, образуется вертикальная полость квадратного сечения со стороной 70 мм, образованная V-образными пазами, как показано на фиг.3. Блоки временно фиксируют на месте при помощи перфорирования отверстий и взаимного скрепления блоков U-образными скобами из листовой стали в верхнем торце. Блоки соединяют боковыми торцами друг с другом посредством заливки бетонных колонн в вертикальные полости. Бетонные колонны, помимо соединения блоков друг с другом, служат для придания стене достаточной несущей способности по вертикальной нагрузке для блоков с низкой плотностью и для блоков, имеющих толщину вплоть до 150 мм. Затем в паз на верхнем торце блоков заливают бетонную балку (служащую обвязочной/кольцевой балкой) высотой 160 мм и шириной 100 мм. Эту балку усиливают вместе с бетонными колоннами. Обвязочная балка также может быть выполнена более высокой, если необходимо распределить нагрузку над большими оконными проемами. К обвязочной балке прикрепляют стропила при помощи стальных уголковых элементов, которые могут быть либо залиты в обвязочную балку, либо крепятся к ней винтами. Окна и двери крепят к монтажным пластинам при помощи обыкновенных шурупов с дюбелями, согласно фиг.10.
Для обработки внутренних поверхностей используют штукатурку или гипсокартонные листы. Слой штукатурки предпочтительно усиливают сварной арматурной сеткой с гальваническим покрытием или сеткой из нержавеющей стали. Арматурное усиление размещают во внешнем слое штукатурки. Арматурную сетку располагают также поверх соединений стеновых блоков, в нижнем слое штукатурного раствора. Таким образом, в местах соединения блоков производят двойное армирование. В случае использования гипсокартонных листов их приклеивают к стене гипсовым штукатурным раствором. Соединения между листами заполняют путем укладки слоя гипсовой штукатурки между блоками, изготовленными из древесной шерсти, и гипсокартонными листами вдоль всего соединения.
С внешней стороны обработка поверхности включает штукатурку, которую армируют таким же образом, как и внутренний слой штукатурки, или любой другой тип материала фасада. Верх стены и оконные проемы замазывают от воздействия ветра раствором штукатурки. Если используется воздухопроницаемый материал фасада типа деревянных панелей или фасадных кирпичей, внешняя сторона кирпичной кладки также должна быть замазана раствором штукатурки.
Электрические провода вставляют в кладку в выштрабленные каналы (что касается, например, легких бетонных стен). Крепеж для крепления к стене предметов малого веса, например картин, выполняют в слое штукатурки (либо в гипсокартонной плите) с использованием пластмассовых пробок, металлических дюбелей либо резиновых дюбелей. В случае более тяжелых предметов, например кухонных шкафов для посуды или настенных книжных полок, используют профили из листового металла, размещаемые в прорезанных/продолбленных в стене канавках. Как вариант могут использоваться резьбовые пробки или инжекционный алебастр.
Дополнительные детали строительной системы очевидны из описания чертежей, а также из формулы изобретения.
В следующем варианте выполнения изобретения для отливки цельных стеновых блоков из скрепленной цементным раствором древесной шерсти согласно фиг.2 используются предложенный способ изготовления и формы, показанные на фиг.1. Блоки отливают с пазами на боковых торцах, согласно фиг.3, для обеспечения бокового соединения блоков друг с другом. Блоки отливают с пазом на верхних торцах в соответствии с фиг.4 для обеспечения заливки обвязочной/кольцевой балки. Оконные проемы вырезают в уже отлитых блоках, см. фиг.5.
В предложенной строительной системе блоки из древесной шерсти размещают на фундаменте в соответствии с фиг.6, вдоль направляющей, изготовленной из перфорированного стального листа согласно фиг.7, на полосе штукатурки. Блоки соединяют в соответствии с фиг.8 посредством заливки бетонных колонн в соединениях между блоками. Обвязочную балку заливают из бетона наверху блока согласно фиг.9 таким образом, что эта балка усиливает стену совместно с бетонными колоннами. Окна и двери крепят в монтажных направляющих пластин при помощи обыкновенных шурупов согласно фиг.10. Стропила крепят к обвязочной балке согласно фиг.11.
Электропроводку вставляют в стеновые блоки согласно фиг.12. Внутренний и наружный слои штукатурки наносят в соответствии с фиг.13. Слой штукатурки должен быть усилен сварной арматурной сеткой с гальваническим покрытием или сеткой из нержавеющей стали.
Пример
В следующем варианте выполнения изобретения способ изготовления цельных стеновых строительных блоков включает следующее.
- Подготовку древесной шерсти; предпочтительно древесная шерсть должна иметь следующие характеристики: каждая полоска материала из хвойных пород имеет приблизительную толщину 0,3 мм, ширину 2,5 мм и длину 300 мм.
- Помещение древесной шерсти в ванну с водой для ее увлажнения.
- Прокатывание влажной древесной шерсти между обрезиненными вальцами, чем обеспечивается равномерное содержание воды в древесной шерсти. Предпочтительно содержание воды в древесной шерсти при смешивании с цементом составляет 24-26%, а более предпочтительно - 25% (по весу).
- Взвешивание древесной шерсти перед ее загрузкой в водяную ванну и после этой операции.
- Помещение взвешенного количества древесной шерсти после прокатки через обрезиненные вальцы в емкость для смешивания с сухим цементом. Указанное количество древесной шерсти может быть измерено, например, при помощи измерительных модулей загрузки (фирмы Siemens, Германия).
- Добавление сухого цемента в емкость для смешивания. Количество сухого цемента предпочтительно в 1,88-1,92 раза в весовом соотношении больше количества древесной шерсти с однородным содержанием воды. Предпочтительно использование какого-либо дозирующего устройства, например фирмы Thomal, для получения соответствующей дозы цемента. В качестве цемента предпочтительно использовать стандартный портландцемент. Соотношения масс древесной шерсти и цемента 1:1,90 или в интервале 1:1,895-1:1,905 обеспечивают хорошие свойства получаемых блоков.
- Перемешивание смеси компонентов. Во время испытаний использовалось устройство Van Elten (Голландия). Перемешивание продолжалось в течение 40-60 секунд.
- Заливку смеси в формы. Процесс может производиться при положительных температурах. Испытания выполнялись в закрытом помещении.