СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ-ТЕРМОБЛОК

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов может быть использована в производстве строительных блоков для ограждений с теплозащитными свойствами.
Известен стеновой строительный элемент, представляющий собой бетонный блок с отверстиями или углублениями, заполненными введенной карбамидоформальдегидной смолой до и после отверждения бетона (заявка Великобритании №1525238, кл. Е 04 С 1/06, опубл. 1978 г.).
Ближайшим техническим решением данной полезной модели является строительный элемент, включающий оболочку из плотного и сердцевину из поризованного бетона, в котором оболочка и сердцевина строительного элемента выполнены из мелкозернистого бетона, причем оболочка имеет толщину стенок, равную 0,1-0,33 толщины сердцевины, а соотношение плотностей оболочки и сердцевины составляет 7-2:1 при объемах вовлеченного воздуха в них 1-8% и 55-85%, соответственно, (патент РФ №2030527, кл. Е 04 С 3/30, опубл. 10.03.1995 г.).
Недостатками известного технического решения является невысокая несущая способность строительного элемента, а также его невысокие теплотехнические характеристики.
Задачей данной полезной модели является повышение теплозащитных свойств строительного элемента-термоблока.
Указанная задача решается тем, что в строительном элементе-термоблоке, включающем оболочку из плотного и сердцевину из поризованного бетона, сердцевина выполнена с объемом вовлеченного воздуха 85-97%.
А также тем, что соотношение плотностей оболочки и сердцевины составляет 32-7,5:1, при этом оболочка выполнена с объемом вовлеченного воздуха от 0-10% и толщиной стенок, равной 0,06-0,45 толщины сердцевины.
сб
На чертеже схематично изображен строительный элемент-термоблок. Строительный элемент включает оболочку 1 и сердцевину 2. Минимальная толщина оболочки 1 строительного элемента-термоблока, которая может быть изготовлена в соответствии со СниП, составляет δ=15 мм, а максимальная толщина строительного элемента-термоблока, рассчитанная для условий Норильска, составляет 270 мм, тогда толщина сердцевины
C
δ=270-2)5=240 мм.
Следовательно, соотношение толщины сердцевины и оболочки:
При изготовлении оболочки по традиционной технологии из керамзитобетона с δ=40 мм достигается надежное уплотнение оболочки. Толщина строительного элемента-термоблока для «теплых» регионов Российской Федерации (Краснодарский край) составляет 170 мм. Тогда, минимальная толщина сердцевины:
с
δ=170-2)40=90 мм.
Следовательно, соотношение толщины сердцевины и оболочки будет следующее:
Таким образом, использование для сердцевины пенобетона с высокими теплозащитными свойствами расширяет соотношение толщин оболочки и сердцевины от 0,06-0,45, что позволяет также повысить несущую способность строительного элемента.
3
Максимально возможная плотность оболочки из тяжелого бетона 2500 кг/м.
3
Минимально возможная плотность сердцевины для используемого бетон - 80 кг/м. Отсюда получаем коэффициент соотношения плотностей оболочки и сердцевины.
При использовании для оболочки поризованного мелкозернистого бетона объемной массой 2250 кг/м3 (объем вовлеченного воздуха 10%) и для сердцевины-пенобетона с максимально приемлемой плотностью для обеспечения теплозащиты - 300 кг/м3.
В результате полученное соотношение плотностей оболочки и сердцевины в созданном строительном элементе-термоблоке будет составлять 32-7,5:1, в отличие от прототипа, где это соотношение составляет 7-2:1.
В сердцевине из пенобетона объемной массой 300-80 кг/м3 содержится от 85 до 97% вовлеченного воздуха, что способствует значительному повышению его теплозащитных характеристик.
При изготовлении стенок оболочки из плотного бетона минимальный объем вовлеченного воздуха составляет 0%, а при изготовлении стенок оболочки из поризованного керамзитобетона максимальный объем вовлеченного воздуха - 10%.
Расширение диапазона соотношения стенок и сердцевины, а также диапазона их плотностей позволяет увеличить теплозащитные свойства строительного элемента-термоблока за счет изготовления из материалов с необходимыми свойствами.
Теплотехнический расчет стены из термоблоков толщиной 380 мм
Расчет произведен в соответствии со СНиП П-3-79* "Строительная теплофизика".
Характеристики материалов:
1. Песчаный бетон
γ=2200 кг/м<sup>3</sup>
λ<sub>Б</sub>=0,99 Вт/м °С
2. Пенобетон
γ=300 кг/м<sup>3</sup>
λ<sub>Б</sub>=0,08 Вт/м °С
3. Цементно-песчаный раствор
λ<sub>Б</sub>=0,93 Вт/м °С
Б
Принимаем в запас по теплозащите коэффициент теплопроводности цементно-песчаного раствора равным λ=0,99.
Термическое сопротивление по плоскостям, параллельным направлению теплового потока (Ra):
1
R=0,250/0,99+0,13/0,08=0,253+1,63=1,883
2
R=0,120/0,99+0,260/0,08=0,121+3,25=3,371
К
В предполагаемой конструкции стены, где установка следующего по высоте ряда блоков выполняется на клеевом составе на основе цемента, коэффициент теплотехнической однородности стены при толщине шва 3 мм составляет τ=0,94-0,96 (А.С.Семченков и др. "Прогрессивные ненесущие стеновые ограждения из строительных материалов на основе легких бетонов" ж. Технологии строительства №4, 2003).
B
H
0
B
H
0
Величина термического сопротивления стены "по глади" при R=0,133 и R=0,050:R=R+R+R=0,133+2,52·0,95+0,050=2,5,8 м °С/Вт
3
Б
Для стены той же толщины, выполненной из термоблоков, заполненных минерализованной пеной объемной массой γ=150 кг/м с λ=0,038 Вт/м °С, термическое сопротивление по плоскостям, параллельным направлению теплового потока (Ra):
1
R=0,250/0,99+0,13/0,038=0,253+3,42=3,673
2
R=0,120/0,99+0,260/0,038=0,121+6,84=6,961
B
H
0
2
Ro=R+R+R=0,133+5,04·0,95+0,050=4,97 м °С/Вт.
3
Это означает, что использование указанных выше минерализованных пен с объемной массой 150 кг/м3 вместо пенобетона объемной массой 300 кг/м приводит к повышению термического сопротивления стены в  раза.
Б
Для стены толщиной 38 см, выполненной из термоблоков, заполненных МП объемной массой λ=80 кг/м3 с γ=0,026 Вт/м °С, термическое сопротивление по плоскостям, параллельным направлению теплового потока (Ra)
1
R=0,25/0,99+0,13/0,026=0,253+5,0=5,253
2
R=0,12/0,99+0,26/0,026=0,121+10,0=10,121
0
R=0,133+7,26·0,95+0,05=7,08 °С/Вт.
Таким образом, использование пенобетона объемной массой 80 кг/м3, по сравнению с пенобетоном γ=300 кг/м3, приводит у повышению термического сопротивления стены в  раза.
3
Из приведенных расчетов видно, что автором получены пенобетоны с объемной массой до 80 кг/м, которые имеют высокую степень теплопроводности. Объемная масса пенобетона до 80 кг/м3 обеспечивается за счет объема вовлеченного воздуха. Достигнутый объем вовлеченного воздуха в пенобетоне при полученных объемных массах составляет 85-97%.
1. Экспериментальные работы по определению коэффициентов теплопроводности оссо легких пенобетонов дал следующие результаты:
(см. также В.А.Кинд «Строительные материалы» Госстройиздат. 1934).
2. Данные испытаний теплозащитных показателей рядового и углового участка стены толщиной 38 см, выполненной и термоблоков размерами 390×190×188 мм с толщиной стенок изделия 30 мм приведены таблице.
Температура испытаний:
1
t=20°С t=-18°С
4
t=20°C t=-29°C
5
t=20°C t=38°C
Таблица
№№ пп
Объемная масса ПБ, кг/м<sup>3</sup>
% вовлеченного воздуха
Коэффициент теплопроводности λ<sub>р</sub>, <img he="10" wi="8" file="00000012.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Рядовой участок
Угловой участок
Приведенное сопротивление теплопередаче <img he="12" wi="19" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Температура внутренней поверхности стен
Приведенное сопротивление теплопередач <img he="12" wi="19" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Температура внутренней поверхности стен
Средняя <img he="6" wi="6" file="00000014.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Минимальн. <img he="6" wi="9" file="00000015.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Средняя <img he="6" wi="6" file="00000014.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Минимальн. <img he="6" wi="9" file="00000015.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
1
330
85
0,130
2,15
19,1
16,9
1,84
17,9
16,0
2
280
87
0,097
2,57
19,0
17,2
2,09
18,5
16,6
3
220
90
0,065
3,18
18,9
16,9
2,53
18,4
16,2
4
150
95
0,038
4,02
18,8
16,6
3,21
18,1
15,9
5
80
97
0,026
5,46
19,0
17,7
4,42
18,6
16,4
n
n
n
3
3
3
3. Теплозащитные свойства стены из термоблоков, включающих заполнение из пенобетса γ=330 кг/м, позволяет строительство зданий без дополнительного утепления в районах Краснодарского края, и использовании в качества заполнения пенобетона γ=150 кг/м - в средней полосе России (Москва) и при γ=80 кг/м - в районах Восточной Сибири (Тюмень, Омск).