СТРОИТЕЛЬНЫЙ КАМЕНЬ

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к строительным камням и может быть использована при возведении наружных и внутренних стен зданий и сооружений.
Известен строительный камень с продольными и торцевыми стенками и открытыми снизу полостями. См.п. 2148694, RU, Е 04 С 1/00, заявленный 22.06.98.
Указанный камень содержит несколько щелевидных отделенных друг от друга пустот, расположенных рядами по всему объему камня. Указанный камень имеет множество перемычек, отделяющих пустоты. Данные перемычки образуют «мостики холода», хорошо проводящие тепловой поток, что приводит к снижению термического сопротивления камня. Следовательно, для надежной теплоизоляции зданий, построенных из предлагаемого камня, необходимо возводить более толстые стены, что увеличивает стоимость строительства.
При возведении зданий и сооружений камни скрепляют друг с другом строительным раствором, что снижает скорость строительства и повышает его стоимость. Известен также строительный камень с продольными и торцевыми стенками и с открытой снизу полостью, наиболее близкий к заявляемому по технической сущности (прототип). См. а.с. СССР №50276, Е 04 С 1/06, заявл. 15.03.34. Такой кирпич при размере пустоты, соответствующей большой части его внутреннего объема кирпича, имеет хорошее термическое сопротивление, однако он достаточно хрупкий, т.к. изготовлен из глины и, под действием прикладываемых нагрузок, подвергается опасности сколов, трещинообразования, пролома его тонких стенок и т.п.
К тому же при возведении из кирпича стенок зданий и сооружений кирпичи между собой связываются строительными растворами, что увеличивает трудоемкость работ. При этом образуется множество вертикальных и горизонтальных сквозных швов, воспринимающих изгибающие моменты и весовые нагрузки, что снижает прочность кладки.
Следует отметить, что несмотря на более высокую теплопроводность (по сравнению, с камнями без пустот) для надежной теплоизоляции зданий необходимо возводить стены толщиной 800 мм, что дополнительно повышает трудоемкость кладки и ее стоимость. Следует отметить также, что известный камень со временем разрушается под действием перепадов температур, атмосферных осадков и т.п.
Задачей полезной модели является создание строительных камней с повышенными прочностными и теплоизоляционными свойствами, при использовании которых значительно снижается трудоемкость возведения зданий и сооружений и стоимость строительства.
Указанная задача решается тем, что в известном строительном камне с продольными и торцевыми стенками и открытой снизу полостью, согласно полезной модели,, полость выполнена сквозной и имеет, по меньшей мере одну вертикальную разделительную стенку, делящую полость на отдельные части, камень дополнительно снабжен элементами для скрепления его с другими камнями при кладке, при этом камень выполнен из термопластичного композиционного материала при следующем соотношении компонентов. (вес.%):
полимер
20,0-30,0
минеральный наполнитель
65,0-75,0
стабилизирующие добавки
2,0-5,0
Задача решается также тем, что:
- элементы для скрепления камней выполнены в виде выступа, по крайней мере, на одной стенке и соответствующего ему паза на противоположной стенке и нескольких вертикальных глухих крепежных отверстий, расположенных в стенках соосно и навстречу друг другу;
- пазы выступы выполнены по всей высоте стенок;
- толщина его стенок и разделительной перегородки составляет 8-15 мм;
- в стенках выполнено 3-4 пары упомянутых глухих отверстий;
- диаметр глухих отверстий составляет 5-6 мм;
- торцевые стенки угловых камней выполнены на смежных сторонах и перпендикулярны друг другу;
- в качестве полимера использован по меньшей мере один полимер из группы, включающей: полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефтолат, полистирол, полиамиды, полиолефины;
- в качестве полимера может быть использовано вторичное сырье;
- в качестве минерального наполнителя использован, по меньшей мере, один из следующих материалов: кварцевый песок, глина, тальк, щебенчатый отсев фракции 1-3 мм;
- камень дополнительно содержит неорганический красящий пигмент и средство для придания огнестойкости - антипирин, при следующем соотношении компонентов, (вес%):
полимер
20,0-30,0
минеральный наполнитель
65,0-75,0
стабилизирующие добавки
2,0-5,0
неорганический красящий пигмент
!,0-2,0
средство для придания огнестойкости
1,0-5,0
- в качестве стабилизирующих добавок используют средства для повышения прочности, например, шунгитовый концентрат и средства против «старения» полимера, преимущественно, поглотитель ультрафиолета на основе титана;
- в качестве неорганического красящего пигмента могут быть использованы пигменты желтого, красного, синего, голубого, черного, сиреневого, зеленого и других цветов, выбранные из группы: включающей:
железоокисный желтый, охру, железооксный красный, железный сурик, железную лазурь, пигмент хрома и т.п.
- торцевые стенки угловых камней выполнены на смежных сторонах и перпендикулярны друг другу;
- толщина стенок и разделительной перегородки составляет 8-15 мм;
- число отверстий в стенках составляет 3-4 пары;
- диаметр крепежных отверстий составляет 5-6 мм.
В дальнейшем полезная модель поясняется кратким описанием ее конкретного выполнения и чертежами, где: на фиг.1 изображен вид камня со стороны продольной стенки, на фиг.2 - то же, вид снизу, на фиг.3 - угловой строительный камень (вид сверху).
Строительный камень содержит продольные 1 и торцевые 2 стенки, ограничивающие сквозную полость 3. В полости 3 имеется вертикальная разделительная перегородка 4, разделяющая указанную полость 3 на две части. Сверху и снизу в боковых (в данном примере) стенках 1 выполнено 3-4 пары (в зависимости от величины и конфигурации камня глухих крепежных отверстий 5 под штифты (на показано). Диаметр отверстий 5-6 мм, а глубина 20-25 мм, что выбрано из условия прочности стенок камня и прочности собранной стенки. На одной из торцевых стенок 2 каждого камня выполнен выступ 6, а на противоположной торцевой стенке - соответствующий ему паз 7, так, что при сборке выступ 6 одного камня входит в паз другого камня. В варианте пазы и выступы могут быть выполнены только на продольных 1 стенках или на продольных 1 и торцевых стенках. Пазы 7 и выступы 6 выполнены по всей высоте стенок. Ширина выступа 6 и, соответственно, паза 7 рассчитана известным образом, исходя из прочности соединения. В данном примере при ширине камня 200 мм ширина выступа и паза, соответственно, составила 60 и 62 мм. Толщина стенок и разделительной перегородки
8-15 мм. При меньшей толщине стенки камня могут изгибаться. При большей толщине запас прочности превышает нормируемый и неоправданно расходуется больше материала, что удорожает строительство.
Строительные камни изготавливают прессованием в прессформах соответствующей конфигурации под давлением не менее 100 т. Для изготовления камней используют термопластичный материал следующего состава, (вес.%):
полимер
20,0-30,0
минеральный наполнитель
65,0-75,0
стабилизирующие добавки
2,0-5,0
Смесь готовят по известной технологии.
При этом в качестве полимера при приготовлении смеси используют один или несколько полимеров из группы, включающей: полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефтолат, полистирол, полиамид, полиолефины.
При содержании полимера в смеси в количестве превышающем 30% смесь будет излишне вязкой, что снижает несущую способность изделий. При содержании полимера в смеси в количестве, меньшем 20%, наполнитель не будет связан полностью, материал после прессования будет излишне хрупким, что снижает его прочность.
Аналогичный эффект при содержании наполнителя, соответственно меньше 65% и больше 75%.
Количество стабилизирующих добавок выбрано известным образом, в соответствии с количеством полимера в смеси. В качестве полимера может быть использовано вторсырье (изделия из мягкого и твердого полимера: пленка, бутылки, ведра и т.п.). В качестве минерального наполнителя используют один или смесь следующих материалов: кварцевый песок, глина, тальк, щебенчатый отсев фракции 1-3 мм.
При необходимости в смесь может быть добавлено 1-5% по весу неорганического красящего пигмента, например, железоокисный желтый, охра, железооксный красный, железный сурик, железная лазурь, пигмент хрома, окиси хрома, пигмент фталоцианиновый, сажа, пиритные огарки, отходы марганцевой руды и т.п. Интенсивность окраски зависит от количества добавленного (в указанных пределах) пигмента. В больших количествах пигмент добавлять нецелесообразно.
В смесь добавляются стабилизирующие добавки в количестве 2-5%. Это шунгитовый концентрат для повышения прочности и средства против «старения» полимера, преимущественно, поглотитель ультрафиолета на основе титана (1-3%). Может быть введено средство для придания огнестойкости - антипирин до 5%. Количество добавок рассчитано по известным зависимостям.
ПРИМЕР 1.
2
Для изготовления строительного камня измельчили полиэтилентерефтолат до фракции 10 мм, далее его экструдировали в известном экструдере с частотой вращения вала 10 об/мин, температура массы на выходе составила 200°С. После охлаждения полимер повторно раздробили до фракции 5 мм. Далее 30 кг раздробленного полимера смешали с 65 кг кварцевого песка и двумя кг шунгитового концентрата и 2 кг антипирина (в качестве стабилизирующей добавки), загрузили смесь в нагревательно-плавильный агрегат и при перемешивании посредством шнека нагрели смесь до 250°С. Полученную горячую массу подали на прессование, загрузив матрицу соответствующей формы и при давлении пуансона 120 кГ/см и выдержке 1 мин 30 сек изготовили пустотелый камень. Толщина боковых стенок и разделительной перегородки составила 10 мм. В каждой боковой стенке камня сверху и снизу соосно, навстречу друг другу выполнили во время прессования восьми отверстий (по четыре с каждой стороны) диаметром 6 мм и глубиной 25 мм под сборочные штифты. Пазы и выступы выполнили шириной, соответственно, 60 мм и 58 мм, глубина паза - 18 мм, высота выступа - 20 мм.
ПРИМЕР 2.
Технология аналогична примеру 1, только смесь для изготовления камня содержит 25 кг полипропилена, 70 кг кварцевого песка и два кг шунгитового концентрата, 2 кг средства против старения полимера и 1 кг антипирина.
ПРИМЕР 3.
Технология аналогична примеру 1, только при смешивании компонентов добавили 0,5 кг железного сурика, получили камни красного цвета.
ПРИМЕР 4.
Технология аналогична примеру 1, только в качестве полимера использовали вторичное сырье полиэтилена, (агломерат) в количестве 20 кг, как наполнитель использовали глину в количестве 75 кг, добавили стабилизатор (1 кг шунгитового концентрата), 1 кг средства против старения полимера и 5 кг антипирина.
ПРИМЕР 5.
Технология аналогична примеру 1, только в качестве полимера использовали 30 кг полистирола, в качестве наполнителя использовали 65 кг щебенчатого отсева, 2 кг
шунгитового концентрата, 2 кг средства против старения полимера и 3 кг антипирина и 0,6 кг пигмента хрома. Получили после прессования строительный камень светло-зеленого цвета.
ПРИМЕР 6.
Технология аналогична примеру 2, только добавили 0,15 кг пигмента фталоцианинового, получили строительный камень голубого цвета.
Проведенные испытания показали, что прочность камней составила 4,69 Мпа, по морозостойкости камни соответствуют марке F 200 (прочность камней после 200 циклов замораживания не изменилась, потери массы не выявлено). Кроме того, предлагаемые строительные камни имеют красивую поверхность, могут быть любого цвета. Они химически инертны, т.е. не разрушаются под действием кислот и щелочей при воздействии атмосферных осадков. Обладают очень высокими теплоизоляционными свойствами. Теплоизоляция стены одного ряда камней (200 мм толщиной) соответствует теплоизоляции стены толщиной 1200 мм из известных камней.
Стены из предлагаемых камней возводят следующим образом: камни скрепляют между собой по горизонтали посредством соединения паз - выступ, а по вертикали - посредством штифтов (не показано), входящих в отверстия верхней поверхности продольных стенок нижнего ряда и в отверстия нижней поверхности боковых стенок верхнего ряда. При этом не требуется скреплять камни раствором, что значительно снижает стоимость строительства и время возведения стен.
Следует отметить также, что использование вторичного полимерного сырья для изготовления строительных камней также значительно удешевляет строительство.
2
Камень работает следующим образом: передача тепла от внутренней поверхности отапливаемого помещения при понижении температуры наружного воздуха осуществляется через внутреннюю боковую стенку и воздушный промежуток на наружную боковую стенку. Передача тепла через воздушный слой осуществляется путем теплового излучения за счет теплопроводности воздуха и за счет его конвекции. При этом размеры полостей, обусловленные размерами камня и толщиной его стенок рассчитаны известным образом, так, чтобы тепловое сопротивление обеспечивало тепловой поток, в соответствии с последними нормативами, не более 15 Вт (мч).
Таким образом, выполнение камня со сквозными пустотами позволяет значительно снизить теплопроводность воздвигаемых стен.
Выполнение на торцевых или на всех стенках камней пазов и выступов, а внутри продольных (при необходимости и торцевых) стенок - отверстий, расположенных соосно и навстречу друг другу позволяет быстро «собирать» стену без использования скрепляющих растворов, что ускоряет и удешевляет строительство.
Выполнение строительных камней из термопластичного композиционного материала, состоящего из смеси полимера или отходов полимера, наполнителя (песка, глины, отсева щебня) и стабилизирующих добавок и красителей позволяет удешевить строительство по сравнению со строительством из наборных камней с отдельными пустотами, изготавливаемых из портландцемента. Изготовление камней прессованием без закрытия пустот упрощает процесс, особенно по сравнению с процессом изготовления наборных камней с пустотами, которые необходимо заделывать с открытой стороны, а части самих наборных камней скреплять между собой.