СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Настоящая полезная модель относится к промышленности строительных материалов и касается строительных элементов, а именно двухслойных конструкционных и теплоизоляционных строительных блоков или плит, которые могут найти применение при возведении различных зданий и сооружений.
Известен многослойный бетонный строительный блок, содержащий лицевой слой, бетонные строительные слои и расположенный между ними теплоизоляционный слой. Указанные строительные слои соединены перемычками, пронизывающими теплоизоляционный слой и выполненными в виде металлических и пластмассовых прутков, а по периметру лицевого слоя выполнена фаска. Лицевой слой выполнен из смеси цемента, керамзита, песка и воды с добавлением в смесь пластификатора и красящего пигмента, а строительные слои выполнены из пенобетона или керамзитопенобетона, содержащего смесь цемента, керамзита, песка, воды с добавлением пенообразователя, а теплоизоляционный слой - из пенополистирола (патент RU 2208102 С1, дата подачи 17.12.2001 г., опубликовано 10.07.2003 г. ).
К недостаткам известного многослойного строительного блока можно отнести сложность процесса изготовления блока, связанную с поэтапной заливкой слоев, и возможностью допуска при этом технологических ошибок (в момент приготовления смесей, заливки, сушки). Кроме того, лицевая поверхность известного блока требует дополнительной доработки (выполнение фаски, нанесение финишного цвета).
Известен также многослойный строительный блок, включающий лицевой слой, бетонные строительные слои и расположенный между ними теплоизоляционный слой. При этом бетонные строительные слои соединены стержнями, пронизывающими теплоизоляционный слой и выполненными в виде стеклопластиковых стержней, при этом лицевой слой выполнен из смеси серого или белого цемента, керамзита, песка и воды с добавлением в смесь пластификатора и красящего пигмента, а по периметру лицевого слоя выполнена фаска (патент RU 2208101 С1, дата подачи 17.12.2001 г., опубликовано 10.03.2003 г. ).
Особенностью технологии изготовления известного строительного блока является использование четырех слоев материалов с весьма различными тепловыми, гигроскопичными, тепло и звукоизоляционными свойствами. Данные слои в различных температурных режимах при эксплуатации ведут себя сообразно физическим характеристикам составляющих материалов (сжатие, расширение, вязкость), «конфликтуя» друг с другом, поэтому в процессе производства сложно отследить толщину, плотность и сцепление всех заливаемых слоев смеси, что, как следствие, приводит к неудовлетворительным прочностным характеристикам.
Известен двухслойный облицовочный строительный элемент в виде бетонного стенового монолитного тела с облицовочным слоем, при этом в качестве мелкого заполнителя для материала строительного слоя использован песок кварцевый и песок керамзитовый, в качестве крупного заполнителя - дробленный керамзитовый гравий, причем в состав облицовочного слоя входит портландцемент и вода (патент RU 2311514 С2, дата подачи 31.06.2006 г., опубликовано 27.11.2007 г. ).
Недостатком известного двухслойного облицовочного строительного элемента является низкие прочностные характеристики получаемого строительного элемента, обусловленные входящими в его состав компонентами.
В качестве наиболее близкого технического решения выбран двухслойный строительный стеновой элемент, содержащий наружный лицевой слой из армированного керамзитобетона и внутренний слой из неармированного конструкционно-теплоизоляционного пенобетона (заявка на изобретение RU 2000121324 А, дата подачи 08.08.2000 г., опубликовано 20.07.2002 г. ).
Основным недостатком ближайшего аналога, как и известных двухслойных бетонных строительных элементов, является низкие прочностные характеристики, обусловленные отсутствием армирования несущего слоя, приводящим к образованию немонолитного строительного элемента, неустойчивого к различным нагрузкам.
Задачей настоящей полезной модели является создание двухслойного строительного элемента с облицовкой, в котором совмещается лицевой (отделочный, наружный, облицовочный, декоративный) слой и несущий (строительный, внутренний) слой в монолитное изделие при высокой точности получения заданных размеров и формы.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается заявляемой полезной моделью, является создание нового строительного элемента, обеспечивающего высокую надежность и длительный срок эксплуатации строительного элемента.
Технический результат, получаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в повышении прочности строительного элемента.
Технический результат достигается тем, что строительный элемент, сформированный из двух слоев, один из которых является лицевым слоем и выполнен из керамзитобетона, а второй - несущим слоем и выполнен из пенобетона, согласно полезной модели лицевой слой выполнен из керамзитобетона, содержащего смесь цемента, керамзита, песка, воды с добавлением пластификатора и красящего пигмента, а несущий слой выполнен из армированного пенобетона, содержащего смесь цемента, песка, воды с добавлением пенообразователя, пластификатора и волокон фибры.
Техническая проблема была решена разработкой слоистого строительного элемента, сформированного из двух слоев бетона - лицевого и несущего. При этом лицевой слой выполнен из керамзитобетона, который не армируется, а несущий слой выполнен из армированного пенобетона, содержащего волокна фибры в качестве армирующего материала. Повышение прочностных характеристик обеспечивается найденным экспериментальным путем сочетанием в строительном элементе (блоке, плите и т.п.) двух бетонов, образующих композиционный монолитный элемент, что обеспечивает его прочность (устойчивость к различным нагрузкам).
Настоящая полезная модель поясняется изображениями (фиг. 1-4), пример выполнения строительного элемента на которых, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрируют возможность достижения заявленного технического результата. При этом приведенные примеры выполнения заявленной полезной модели не ограничивают возможностей ее осуществления и не являются исчерпывающими. На фиг. 1 представлен строительный элемент в разрезе, на фиг. 2, 3 - фотографии вариантов готового изделия в виде стенового строительного блока с различной фактурой лицевых слоев, на фиг. 4 - вариант схемы кладки строительных блоков.
Согласно полезной модели строительный элемент сформирован из двух слоев бетона, один из которых является лицевым слоем 1, а второй несущим слоем 2 (фиг. 1-3). Лицевой слой 1 выполнен из керамзитобетона, содержащего смесь цемента, керамзита, песка, воды с добавлением пластификатора и красящего пигмента. Несущий слой 2 выполнен из армированного пенобетона, содержащего смесь цемента, песка, воды с добавлением пенообразователя, пластификатора и волокон фибры. При этом в качестве пластификатора может быть использован карбоксил, клей ПВА-МБ, дисперсия ПВА или дибутилфталат. В качестве пенообразователя может быть использован белковый (протеиновый) пенообразователь или синтетический пенообразователь.
При изготовлении слоев 1 и 2 может быть использован цемент марки В 32,5 (М 400), В 42,5 (М 500) или В52,5 (М 600). Размер частиц керамзита может быть 5-10 мм (М500 - М550) или 10-20 мм (М400 - М450). Толщина лицевого слоя может быть 5-50 мм, а толщина несущего слоя может быть 150-400 мм. При этом согласно полезной модели в качестве фибры может быть использована полипропиленовая фибра, полиамидная фибра или базальтовая фибра.
На фиг. 1 представлен один из вариантов выполнения строительного элемента, в соответствии с которым он представляет собой корпус (например, в форме параллелепипеда) из двух слоев 1 и 2. Лицевой слой 1 выполнен из керамзитобетона, содержащего смесь цемента, керамзита с размером фракции 5-10 мм, песка фракции 3-5 мм, воды с добавлением пластификатора карбоксила и красящего пигмента. Толщина слоя 1 - 20 мм.
Несущий слой 2 выполнен из армированного пенобетона, содержащего смесь цемента, песка фракции 3-5 мм, воды с добавлением пенообразователя белкового (протеинового), пластификатора дисперсии ПВА и волокон полипропиленовой фибры. Толщина слоя 2 - 400 мм. На фиг. 2 изображен строительный элемент, где армирующим элементом слоя 3 является базальтовая фибра, а на фиг. 3 - полиамидная фибра.
Заявляемый строительный элемент может быть изготовлен следующим образом.
На первом этапе изготавливают лицевой слой элемента (блока или плиты), так называемую «облицовку». Материалами форм для приготовления 5 лицевой части блока могут быть пластик, дерево, металл. Фактура «облицовки» по желанию заказчика может быть разнообразной: «природный камень», «кирпич» и т.п. (см. фиг. 2-4). Применение различных красящих пигментов дает большой выбор цветовых решений в облицовке (фиг. 2 и 3).
Процесс изготовления лицевого слоя элемента: форма устанавливается на вибростоле, заполняется приготовленной смесью. В составе смеси ингредиенты: цемент (используется белый/серый), вода, керамзит, песок (допустимо использование различной фракции), пластификатор (вяжущее вещество), цветовой пигмент.
В процессе вибрации происходит усадка «лицевой смеси». Для более качественного скрепления смеси несущего слоя с лицевой частью, в форме облицовки могут закрепляться различные анкеры.
Второй этап - в подготовленную опалубку насосом из бункера подается приготовленный фибропенобетон. Пену готовят в пеногенераторах путем соединения водного раствора и органических или минеральных пенообразователей. Для решения проблемы неоднородности структуры блоков, а в итоге, значительного улучшения качества готовой продукции, в состав пенобетонных изделий вводят специальные армирующие добавки -фибры (полипропиленовая; полиамидная; базальтовая).
Для застывания раствора необходимо определенное время, по истечении которого опалубка удаляется.
На заключительном этапе двухслойный теплый блок с облицовкой готовится к отгрузке потребителю (укладывается на поддоны, упаковывается, обвязывается)
После изготовления строительный элемент готов к монтажу на любой опорной поверхности, а также к началу его эксплуатации в любых погодных условиях.
Высокие прочностные характеристики заявленного строительного элемента могут быть подтверждены протоколом испытаний, которые приведены в Таблице. Испытания проведены на машине испытательной МС-1000, заводской №264.
Таблица.
Нормируемые характеристики прочности бетона
Характеристики образца
Результаты испытания
Фактическая прочностьбетона в партии, R<sub>m</sub> МПа
Проектный класс бетона
Требуемая прочность, R<sub>t</sub> МПа
Масса,г
Размеры, см
Разрушающая нагрузка, кН
Прочностьобразца, приведенная к базовому размеру, МПа
Единичное значение прочности в серии R<sub>i</sub> МПа
785
10*10*10
35
2,66
755
10*10*10
30
2,28
2,46
В 1,5
2,15
770
10*10*10
32
2.43
2,36
765
10*10*10
29
2,20
775
10*10*10
28
2,13
2,25
770
10*10*10
32
2,43
Таким образом, фактическая прочность бетона в партии Rm=2,36 МПа является выше требуемой прочности 2,15 МПа. Минимальное единичное значение прочности Rj=2,25 МПа, что более нормируемого класса бетона по прочности (1,5).