СТРОИТЕЛЬНЫЙ СЕНДВИЧ-ТЕПЛОЭКО-БЛОК

Достижение коротких сроков возведения и высоких технологических свойств в сочетании с экологичностью и невысокой ценой строительных конструкций является важной задачей современного малоэтажного строительства. Создание строительных блоков и панелей типа «сендвич» является одним из кардинальных путей решения данной задачи. Предлагаемый в данной заявке четырехслойный строительный сендвич-теплоэко-блок (далее по тексту «сендвич-теплоэко-блок») рекомендуется использовать при быстром возведении жилых малоэтажных зданий, особенно, для индивидуального строительства.
Сокращение сроков строительства, снижение стоимости блоков и процесса строительства путем ликвидации отделочных работ, увеличение выхода готовой продукции диктуют повышенные требования к эксплуатационным свойствам строительных сендвич-блоков, определяемым количеством и толщиной слоев, их компонентным составом, геометрической конструкцией, герметичностью и надежностью соединений.
Полезная модель относится к малоэтажному индивидуальному строительству и может быть использована при возведении жилых малоэтажных зданий и коттеджей, эксплуатируемых в разных климатических зонах в широком диапазоне температур (-60°C до 70°C), а также при повышенном воздействии неблагоприятных атмосферных факторов: дождевых и снежных осадков, запыленности и влажности.
В качестве прототипа полезной модели выбраны стеновой строительный блок, разработанный финской фирмой «Mecmetal" [1], содержащий лицевой и внутренний бетонные слои, между которыми установлен фигурный слой утеплителя. Блок является трехслойным изделием типа «сэндвич», у которого внутренний слой является несущим.
Недостатком стенового блока-прототипа является низкая когезионная прочность, так как соединение лицевого и внутреннего несущего слоев осуществляется только за счет сцепления с теплоизоляционным слоем без использования дополнительных крепежных элементов.
Задачей данной полезной модели являются: улучшение технологичности стенового сендвич-блока, снижение стоимости строительства путем ликвидации фасадных и сопутствующих работ, увеличение проектных и дизайнерских возможностей при высоких показателях механической прочности и теплотехнических свойств блока.
Базовым условием обеспечения требуемых теплотехнических характеристик строительного сендвич-теплоэко-блока является модернизация его конструкции и улучшение компонентного состава, представляющего собой сочетание четырех функциональных слоев: 1-ый слой - внешний декоративный и защитный слой на основе бетона; 2-ой слой - рабочий несущий и теплозащитный слой на основе керамзитобетона; 3-ий слой - внутренний теплоизоляционный слой из экструдированного пенополистирола (ГОСТ 15588-86 [2]); 4-ый слой - несущий и теплоизоляционный слой на основе керамзитобетона, обеспечивающий повышение адгезионной и когезионной прочности функциональных слоев за счет использования композитной арматуры (ГОСТ 31938-2012 [3]), а также улучшение герметичности и повышение надежности соединений и сокращение срока сборки за счет введения в их конструкцию монтажных пазо-гребневых элементов (позиции 5, 6 на фиг. 1б, 2а) по сравнению с комбинированным строительным блоком (см. патент РФ на полезную модель №90817, Е04С «Комбинированный строительный блок» [4]) и возможности дополнительного заполнения вертикальных швов строительной смесью.
Строительный сендвич-теплоэко-блок выполнен методом формовочного литья с последующей обработкой на вибростоле. Технологический процесс заявляемого строительного сендвич-теплоэко-блока отличается быстротой и экологичностью. При его изготовлении материал рабочего слоя содержит компоненты, смешанные в определенной оптимальной пропорции (керамзит - 30%, песок - 30%, бетон - 40%), обеспечивающей высокую скорость затвердевания при разведении данной смеси водой. Подобранная пропорция исходных компонентов обеспечивает требуемые значения термического сопротивления и механической прочности несущего рабочего слоя. Для увеличения прочности 1, 2, 4-го слоев добавляется стеклофибра щелочестойкого вида. Стекловолокна имеют высокие показатели предела прочности при растяжении (в 3 раза выше по сравнению со сталью) и модуля упругости (в 15 раз выше по сравнению полипропиленовым волокном). Сочетание этих свойств обеспечивает повышенную трещиностойкость бетона при пластической усадке. Фиброармирование стекловолокном позволяет уменьшить величину деформации усадки и улучшить эксплуатационные свойства: водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление к истиранию, ударную прочность матрицы на основе бетона.
3
Строительный сендвич-теплоэко-блок характеризуется расширенными технологическими возможностями. 2-4-ый слои блока могут быть изготовлены как из стеклофиброкерамзита, так и из стеклофиброарболита. Арболит (деревобетон) - уникальный строительный материал, состоящий из обработанной древесной щепы, скрепленной цементом и совмещающий в себе свойства камня и дерева (ГОСТ 19222-84 [5]). Он состоит из 80-90% щепы, 20-10% цемента и песка, остальное - присадки. Характеристики арболита: плотность 600 кг/м, теплопроводность 0,08-0,17 Вт/м°C (в 4-5 раз меньше по сравнению с кирпичом).
Для улучшения гидроизоляционных свойств и противогрибковой стойкости могут быть добавлены в состав жидкое натриевое или калиевое стекло. В качестве присадок можно использовать гипс-алибастр, соду пищевую и соль (в зависимости от температуры окружающей среды). Арболит обладает высокими теплоизоляционными свойствами, не горит и не гниет. Использование его в составе строительного сендвич-теплоэко-блока позволяет повысить эффективность теплоизоляции и снизить массу без потери экологичности.
Сравнение теплотехнических характеристик заявляемого строительного сендвич-теплоэко-блока с аналогичными характеристиками блока-прототипа подтверждает увеличение теплоизоляции ~ в 2-3 раза за счет используемого внутреннего слоя, надежность обеспечения которых в значительной мере определяется низкими показателями теплопроводности (~0,04 Вт/(м·К)) и водопоглощения (не более 2% по объему за 24 ч.) пенополистирола. В данном блоке теплоизоляционный слой смещен в двух направлениях по отношению к блоку, образуя таким образом на блоке два гребня и два паза. Данное смещение гарантирует стопроцентное примыкание теплоизоляционных слоев соседних блоков между собой. Конструктивное исполнение блоков гарантирует при возведении стен сооружения из них отсутствие мостов холода и сквозных щелей, промерзание, что способствует снижению теплопотерь и повышению звукоизоляции.
Простота в осуществлении технологического процесса, отсутствие в нем сложных технических устройств, невысокая стоимость и доступность расходных материалов обеспечивают экономическую эффективность.
Задача снижения стоимости строительных сендвич-теплоэко-блоков достигается также путем ликвидации отделочных работ (как наружных, так и внутренних) и отсутствия отходов при строительстве. При этом внешний декоративный слой может иметь разное цветовое решение и дизайн. Отсутствие в технологии изготовления химически агрессивных реагентов делает технологический процесс, изделие и жилище, построенное из заявляемого блока, экологически безопасным. При изготовлении строительного сендвич-теплоэко-блока имеется возможность применения различных фасадных отделочных материалов по желанию потребителя (керамогранитные плиты, алюминиевые композитные панели, стальные композитные панели и др.), что делает заявляемый блок универсальным в плане красоты и практичности фасадов.
Кроме того, технология изготовления строительного сендвич-теплоэко-блока допускает возможность расширения дизайнерских решений (при расширении ассортимента пресс-форм) при более низких энергозатратах и расходных материалов. Являясь сравнительно простым, этот технологический процесс позволяет снизить себестоимость строительства в 2-5 раз без снижения комфортности жилья, например, по сравнению с домом из бруса, а также увеличить безопасность и долговечность, так как в ней используются негорючие материалы.
Заявляемый строительный сендвич-теплоэко-блок обеспечивает ускорение кладки и герметичность горизонтальных и вертикальных швов кладки сооружения за счет четкой продуманности конфигурации блоков. Каждый блок имеет свою функциональность (цельный прямой, наружный угловой левый и правый, внутренний угловой левый или правый и т.п.), что обеспечивает отсутствие ограничений при проектировании планировки и сборке здания. На фиг. 1,2 показаны схематически различные конфигурации строительного сендвич-теплоэко-блока.
При достаточно небольшой толщине слоев (наружный декоративный слой - 1 см, первый рабочий слой - 10 см, теплоизоляционный слой - 10 см, второй рабочий несущий слой - 15 см) типовой блок имеет небольшие габариты (25×50×35 см) по сравнению с сендвич-панелями и массу ~20 кг, что упрощает и удешевляет процесс сборки строительного сооружения и позволяет не использовать сложные подъемные механизмы. Простота соединения блоков между собой позволяет самостоятельно осуществлять сборку строительного сооружения без профессиональной помощи и использования дополнительных крепежных элементов, что существенно (в 1,5-2 раза) понижает стоимость 1 квадратного метра стены и, как следствие, сооружения в целом.
Повышение эксплуатационных свойств заявляемого строительного сендвич-теплоэко-блока создает запас надежности для эксплуатации в разных климатических зонах и расширяет область применения при строительстве сооружений (дачи, бани, коттеджи, малоэтажные дома и др.).
Достигаемый технический результат: улучшение технологичности при высоких показателях механической прочности и теплоизолирующих свойств строительного сендвич-теплоэко-блока, снижение стоимости строительства путем ликвидации фасадных и сопутствующих работ, простота сборки и расширение проектных и дизайнерских возможностей.
ЛИТЕРАТУРА
1 - Термоблок / Строительные материалы, 1999, №2, с. 40.
2 - ГОСТ 15588-86 Плиты пенополистирольные. Технические условия.
3 - ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций.
4 - Федоров Е.М. Патент РФ на полезную модель №90817, Е04С «Комбинированный строительный блок», 20.01.2010.
5 - ГОСТ 19222-84 Арболит и изделия из него. Технические условия.