Строительный стеновой блок и способ соединения блока со смежными блоками стены
CONSTRUCTION WALL BLOCK AND METHOD OF CONNECTING THE BLOCK TO ADJACENT WALL BLOCKS

Данное изобретение относится к области строительства и производства строительных материалов, в частности к таким конструкциям стеновых строительных блоков, которые позволяют осуществлять способы кладки из блоков стен строений без использования цементного раствора для соединения блоков.
Изобретение предназначено для его использования в области возведения строений, отвечающих повышенным требованиям их сопротивляемости к сейсмическим нагрузкам.
В описании данного изобретения представлен стеновой строительный блок и способ возведения из стеновых блоков стен строений с повышенной сейсмостойкостью.
Из публикаций в сети Интернет известны конструктивно не раскрытые: Армирование газобетонных блоков. Особенности армирования газобетонной кладки. Армирование газобетонных блоков: нужно ли армировать кладку и как это сделать. Стеновой блок для армирования стены. Блок с продольными канавками для арматуры. Блоки, соединяемые монтажной пеной. Блок с вертикальными отверстиями, продольными канавками и выступами на боковых сторонах. Блок с замоноличенной в нем каркасной объемной арматурой. Блок с продольной канавкой и поперечно расположенным ей отверстием для арматуры (Яндекс. Дата осмотра - 12.06.2019).
Также известна кладка керамзитовых стеновых блоков с использованием в их соединениях арматурных стержней, при этом каждый блок известной кладки имеет две пары отверстий, симметрично расположенных в середине блока, в которые в процесс кладки забивают арматурные стержни (Технология РБ Хаус, Youtube com, 31.08.2017).
При забивке стержней в указанной безрастворной кладке нарушается структура керамзитового промежуточного слоя блока, особенно если блоки имеют погрешности в параллельности нижней и верхней плоскостей стыкуемых блоков, при этом от ударов при забивке прочность соединения блоков, соответственно, снижается, поскольку возможны от ударов трещины в блоках.
Известна также строительная система, содержащая отдельные строительные элементы, причем каждый элемент имеет верхнюю и нижнюю поверхность, которые, по существу, параллельны друг другу, и содержит, по меньшей мере, одно отверстие, простирающееся от верхней поверхности к нижней поверхности, при этом строительные элементы выполнены с возможностью их установки один поверх другого так, что отверстия разных элементов расположены соосно относительно друг друга, причем соединительный элемент расположен в каждом отверстии, посредством чего первый строительный элемент, принадлежащий к ней, прижат ко второму строительному элементу, расположенному непосредственно под первым строительным элементом, при этом соединительный элемент каждого первого строительного элемента воздействует на верхнюю поверхность этого первого строительного элемента и присоединен к соединительному элементу, принадлежащему ко второму строительному элементу, отличающаяся тем, что между нижней поверхностью первого строительного элемента и соединительным элементом второго строительного элемента установлен деформируемый элемент, который деформируется первой заданной силой, таким образом создавая напряжение в соединительном элементе первого строительного элемента, причем эта сила является существенно меньшей, чем вторая заданная сила, посредством которой каждый первый строительный элемент прижат со второй заданной силой ко второму строительному элементу. Соединительный элемент содержит стержень, прикрепленный одним концом, нижним концом, к непосредственно нижерасположенному строительному элементу, причем его второй конец, верхний конец, снабжен расширенной частью, прижимающейся к верхней поверхности строительного элемента. Верхний конец каждого стержня имеет расширенную часть, снабженную отверстием с резьбой, для ввода нижнего конца резьбового стержня наложенного строительного элемента.
Каждое отверстие в строительном элементе вблизи верхней поверхности и/или нижней поверхности снабжено вырезом для ввода расширенной части верхнего конца стержня. Вырез в верхней и/или нижней поверхности расположен таким образом, что через расширенную часть может быть получена правильная установка строительных элементов относительно друг друга. Расширенная часть и соединительный элемент образует единый блок.
Строительная система предусматривает, что в верхней и/или нижней поверхности выполнены желоба, заканчивающиеся в боковых стенах, причем эти желоба снабжены резьбой, причем стержни с резьбой установлены в соответствующие желоба соседних строительных элементов для образования горизонтального соединения (RU 2175702 C2, 10.11.2001).
Из патентной документации известны строительные стеновые блоки, выполненные с элементами, обеспечивающими возможность армирования кладки стены из соединяемых друг с другом блоков в процессе возведения стены, в частности известен стеновой блок, имеющий две симметрично расположенные канавки для укладки горизонтальной арматуры, а также окно овальной формы расположенной в середине блока для размещения вертикальной арматуры. Каждый блок имеет также овальные боковые торцевые выемки и расположенные с лицевой стороны верхние выступы и нижние ответные выемки (WO 2001018317, 15.03.2001).
Известен стеновой блок имеющий замкнутые канаваки для размещения верктикальных стержней и вертикльные овальные отверстия, расположенные в углах блока для пропуска вертикальной арматуры (JP4119946B2, 20.02.2004). Также возможен вариант, в котором данный блок имеет два вертикальных сквозных отверстия для пропуска арматуры (JP 4119946 В2 16.07.2008).
Известен строительный стеновой блок для кладки стен строений, при этом блоки образуют стену, включающую первую армирующую сетку и вторую армирующую сетку, причем первая армирующая сетка и вторая армирующая сетка соответственно содержат поперечное ребро и продольное ребро, причем поперечное ребро и продольное ребро сшиты вертикально поперечно с образованием армирующей сетки с прямоугольной сеткой, первая армирующая сетка и вторая армирующая сетка параллельны и соответствуют прямоугольной сетке. Между полостями образован изолирующий блок, и две стороны, а также верхняя и нижняя поверхности изолирующего блока соответственно снабжены дугообразными канавками, а дуговые канавки соединены с первой армирующей сеткой и второй армирующей сеткой (CN 109208780 A, 05.01.2019).
Известны армированные блоки и армированные стены строений, арматура которых расположена в блоках и между блоками (RU2688696C2, 17.09.2018. RU 2557275 C1, 20.07.2015. US 2006260256, 23.11.2006. RU 2529534 C1, 27.09.2014. RU 125598 U1, 10.03.2013. RU 2634136 C1, 24.10.2017. RU 150788 U1, 27.02.2015. RU 119772 U1, 27.08.2012. RU 2402660 C1, 20.03.2010. RU 2402661 C2, 27.10.2010. RU 2634139 C1, 24.10.2017. RU 2011112603 A, 10.10.2012. RU 123036 U1, 20.12.2012. RU 2229570 C2, 20.10.2003. RU 93074 U1, 20.04.2010. RU 53329 U1, 10.05.2006. RU 234243 C2, 20.01.2009).
Из патента RU 2640527 C2 известен способ сооружения стеновой конструкции, заключающийся в укладке строительных блоков, имеющих форму параллелепипеда с не менее чем двумя сквозными отверстиями, расположенными симметрично от краев строительного блока, рядами один на другой с последовательным смещением каждого последующего ряда на величину, необходимую для соосного расположения отверстий предыдущего и последующего рядов, с дальнейшим размещением в отверстиях крепежных элементов, причем крепежные элементы, имеющие длину, большую, чем высота строительного блока, устанавливают в отверстия через одно и надежно фиксируют, при этом в каждый последующий ряд строительных блоков крепежные элементы устанавливают в отверстия, свободные от крепежных элементов предыдущего ряда, образуя при этом шахматное расположение крепежных элементов в стеновой конструкции. В строительные блоки предварительно устанавливают закладные элементы, размещенные в местах расположения сквозных отверстий и имеющие высоту, равную высоте строительного блока, а ширину и глубину - большую, чем диаметр сквозного отверстия, при этом сквозные отверстия выполнены в закладных элементах. Между рядами строительных блоков и между строительными блоками одного ряда размещают утеплитель. В строительных блоках выполняют проточки для размещения утеплителя (RU 2640527 C2, 09.01.2018).
Существенным недостатком способа и блока по патенту RU 2640527 C2 является то, что описанное выше соединение не отвечает требованиям его прочности на разрыв от сил, действующих в вертикальных направлениях. Данные силы действуют на строения, как в условиях сейсмичности местности, так и в других условиях в результате колебаний грунта, воздушных ударных волн, ветровых нагрузок, подтоплений и наводнений. В случае больших знакопеременных нагрузок в вертикальных направлениях соединения блоков разрушаются.
При этом, как отмечалось выше, при забивке арматурных стержней в блоки нарушается структура наиболее уязвимого керамзитового промежуточного слоя блока, особенно если блоки имеют погрешности в параллельности нижней и верхней плоскостей стыкуемых блоков и погрешности в плотном прилегании верхнего блока к нижнему блоку. В последнем случае прочность соединения блоков от ударов при забивке арматуры снижается. Как правило, в блоках появляются разрастающиеся впоследствии микротрещины, а зачастую верхний и нижний блоки от ударов раскалываются, вследствие не плотного прилегания друг к другу при забивке. При этом забивка по торцу арматурного стержня с целью поджатая блоков друг к другу и повышения прочности соединения блоков связана с увеличением несущей способности стержня и увеличения его диаметра. В случае недостаточного сопротивления на изгиб, диаметр стержня увеличивают, при этом повышается расход металла, а в случае уменьшения диаметра арматурного стержня он при забивке в отверстие нижерасположенного блока изгибается и разрушает стенку отверстия блока. При этом применить стержни из композитной арматуры в способе по патенту RU 2640527 C2 невозможно, так как при забивке таких стержней по их торцам они проявляют свою упругость, гасят ударные нагрузки, изгибаются и теряют устойчивость, при этом торцы стержней из композитной арматуры размочаливаются.
Таким образом, как показывает практика, а также достигнутый технический уровень в области армирования блочных стен строений вертикальными арматурными стержнями, - известное армирование малоэффективно в указанных условиях эксплуатации строений, особенно в условиях сейсмичности.
Из другого патента RU 2175702 C2 известна строительная система, содержащая отдельные строительные элементы, причем каждый элемент имеет верхнюю и нижнюю поверхность, которые, по существу, параллельны друг другу, и содержит, по меньшей мере, одно отверстие, простирающееся от верхней поверхности к нижней поверхности, при этом строительные элементы выполнены с возможностью их установки один поверх другого так, что отверстия разных элементов расположены соосно относительно друг друга, причем соединительный элемент расположен в каждом отверстии, посредством чего первый строительный элемент, принадлежащий к ней, прижат ко второму строительному элементу, расположенному непосредственно под первым строительным элементом, при этом соединительный элемент каждого первого строительного элемента воздействует на верхнюю поверхность этого первого строительного элемента и присоединен к соединительному элементу, принадлежащему ко второму строительному элементу. Система отличается тем, что между нижней поверхностью первого строительного элемента и соединительным элементом второго строительного элемента установлен деформируемый элемент, который деформируется первой заданной силой, таким образом создавая напряжение в соединительном элементе первого строительного элемента, причем эта сила является существенно меньшей, чем вторая заданная сила, посредством которой каждый первый строительный элемент прижат со второй заданной силой ко второму строительному элементу. Соединительный элемент содержит стержень, прикрепленный одним концом, нижним концом, к непосредственно нижерасположенному строительному элементу, причем его второй конец, верхний конец, снабжен расширенной частью, прижимающейся к верхней поверхности строительного элемента. По меньшей мере, нижний конец стержня снабжен резьбой. Верхний конец каждого стержня имеет расширенную часть, снабженную отверстием с резьбой, для ввода нижнего конца резьбового стержня наложенного строительного элемента. Каждое отверстие в строительном элементе вблизи верхней поверхности и/или нижней поверхности снабжено вырезом для ввода расширенной части верхнего конца стержня. Вырез в верхней и/или нижней поверхности расположен таким образом, что через расширенную часть может быть получена правильная установка строительных элементов относительно друг друга. Расширенная часть и соединительный элемент образует единый блок. Деформируемый элемент выполнен в виде кольца, имеющего конический корпус. В верхней и/или нижней поверхности выполнены желоба, заканчивающиеся в боковых стенах, причем эти желоба снабжены резьбой, причем стержни с резьбой установлены в соответствующие желоба соседних строительных элементов для образования горизонтального соединения (RU 2175702 C2, 10.11.2001). В этом решении использованы резьбовые соединения вертикальных армирующих элементов друг с другом, что существенно усложняет конструкцию стен строений.
Известен стеновой блок и его варианты, первый из которых характеризуется тем, что он выполнен в виде граненой конструкции из отвержденного материала, имеющей расположенную с наружной лицевой стороны блока лицевую поверхность, расположенную с внутренней стороны блока внутреннюю поверхность, нижнюю, верхнюю и боковые поверхности, при этом блок содержит последовательно расположенные по его ширине лицевой слой, промежуточный слой и внутренний слой, причем лицевой слой имеет толщину s1, которая меньше толщины s2 промежуточного слоя, а толщина s3 внутреннего слоя меньше толщины s1 лицевого слоя, последний содержит цемент, пластификатор и дробленый керамзит с фракциями в пределах от 1 до 5 мм, промежуточный слой блока содержит цемент, пластификатор и керамзит с фракциями в пределах от 5 до 20 мм, внутренний слой блока содержит песок, цемент и пластификатор, указанные толщины слоев блока выбраны в зависимости от ширины S блока и находятся в соотношении s1:s2:s3=(0,10-0,17)S:(0,89-0,79)S:(0,007-0,037)S, блок содержит выполненный в лицевом слое и охватывающий его с двух смежных боковой и нижней сторон Г-образный гребень, а также выполненное в лицевом слое и охватывающее с двух других смежных боковой и верхней сторон блока Г-образное углубление, гребень и углубление расположены в одной плоскости, параллельной лицевой поверхности блока, поверхности гребня и углубления, лицевая и внутренняя поверхности выполнены сплошными и гладкими, а нижняя, верхняя и боковые поверхности блока, расположенные между лицевым и внутренним слоями, выполнены шероховатыми с простирающимися внутрь блока углублениями от 0,1 мм до 20 мм между фракциями, при этом длина L блока с его лицевой стороны выбрана в зависимости от ширины S блока в пределах L=(0,99-1,01)S, длина Lвн блока с его внутренней стороны выбрана равной длине блока с его лицевой стороны, лицевая поверхность блока расположена на расстоянии s4 от оси гребня, внутренняя поверхность блока расположена от оси гребня на расстоянии s5 большем, чем расстояние s4, при этом s4 и s5 находятся в соотношении s4=(0,08-0,16)s5. Высота h гребня равна глубине h1 углубления, h=(0,05-0,12)Н, где Н - высота блока, гребень выполнен заодно с блоком методом его формовки в форме при изготовлении блока, гребень имеет скошенные поверхности относительно его продольной оси, углубление выполнено в массиве блока, простирается к его середине и имеет скошенные поверхности относительно продольной оси, углубление имеет в поперечном сечении ответную форму по отношению к форме гребня в его поперечном сечении, причем длина гребня равна длине углубления (RU 2465415 С1, 28.10.2012).
Известно соединение строительных стеновых блоков расположенной между блоками монтажной пеной, обладающей свойствами склеивания, расширения при отверждении и проращивания в поры блока, при этом каждый блок содержит пару крайних слоев и один средний слой, каждый крайний слой блока имеет гладкие торцовые поверхности, стыкованные с гладкими поверхностями крайнего слоя смежного блока, в каждом среднем слое блока выполнены выемки и пустоты, простирающиеся в глубину этого слоя, отвержденная композиция расположена между средними стыкованными между собой слоями блоков так, что она пророщена в выемки и пустоты средних слоев соединенных блоков, композиция расположена по стыкуемым поверхностям средних слоев блоков в виде лентообразных дорожек, каждая из которых расположена на крае среднего слоя, примыкающего к крайнему слою, при этом соединенные блоки выполнены с гребнями, расположенными в углублениях смежных блоков. Соединение строительных стеновых блоков характеризуется тем, что в качестве отвержденной композиции использована монтажная пена. Соединение строительных стеновых блоков характеризуется тем, что в качестве отвержденной композиции использован вяжущий раствор, увеличивающийся в объеме при отверждении (RU 134556 U1, 20.11.2013).
В качестве близкого аналога представленного в данном описании блока принят строительный стеновой блок, который характеризуется тем, что он выполнен в виде граненой конструкции из отвержденного материала, имеющей расположенную с наружной лицевой стороны блока лицевую поверхность, расположенную с внутренней стороны блока внутреннюю поверхность, нижнюю, верхнюю и боковые поверхности, при этом блок содержит последовательно расположенные по его ширине лицевой, промежуточный и задний слои (RU 2465415 C1, 28.10.2012).
В качестве второго близкого аналога, представленного в данном описании блока, принят строительный стеновой блок, который характеризуется тем, что строительный блок, имеющий форму параллелепипеда с не менее чем двумя сквозными отверстиями, расположенными симметрично от краев строительного блока, при этом отверстия блока предназначены для расположения в них крепежных элементов. В строительные блоки предварительно устанавливают закладные элементы, размещенные в местах расположения сквозных отверстий и имеющие высоту, равную высоте строительного блока, а ширину и глубину - большую, чем диаметр сквозного отверстия, при этом сквозные отверстия выполнены в закладных элементах. Между рядами строительных блоков и между строительными блоками одного ряда размещают утеплитель. В строительных блоках выполняют проточки для размещения утеплителя (RU 2640527 C2, 09.01.2018).
Общими признаками представленного в данном описании блока и близких аналогов являются такие признаки, что каждый из них относится к строительным стеновым блокам, и каждый такой блок имеет форму параллелепипеда, при этом блоки имеют отверстия под армирующие элементы.
В качестве прототипа способа соединения блока со смежными блоками стены принят способ соединения блока со смежными блоками, характеризующийся тем, что блоки соединены расположенной между ними отвержденной композицией, отвержденная композиция расположена между стыкованными между собой блоками так, что она пророщена в пустоты соединенных блоков, композицию располагают по стыкуемым поверхностям средних слоев блоков в виде лентообразных дорожек, каждую из которых располагают на крае среднего слоя, а в качестве отвержденной композиции использована монтажная пена или может быть использован вяжущий раствор, увеличивающийся в объеме при отверждении (RU 134556 U1, 20.11.2013 - прототип способа).
Общими признаками аналога способа и представленного в данном описании способа являются такие признаки, что каждый способ соединения строительного стенового блока со смежными блоками стены характеризуется тем, что используют блоки с пористой структурой для их соединения с аналогичными смежными блоками клеевой композицией, обладающей свойствами ее прорастания в порах соединяемых блоков и схватывания блоков, при этом сначала укладывают нижний ряд блоков стены, далее на блоки нижнего ряда наносят клеевую композицию и на нее укладывают блоки верхнего ряда.
Как показала практика, существенным недостатком прототипа способа является ограниченное применение известных блоков и способа, которые возможно применять лишь в ограниченном объеме для кладки стен строений в сейсмических зонах.
Техническим результатом изобретения является повышение сейсмостойкости блоков и изготовленных из них строений.
Технический результат получен строительным стеновым блоком, характеризующимся тем, что он содержит лицевой и задний слои, между которыми расположен промежуточный слой, паз и гребень в лицевом слое блока на противоположных нижней и верхних сторонах, слои блока имеют пористые структуры и монолитно соединены между собой, в промежуточном слое блока, имеющем поры больше пор лицевого и заднего слоев блока, выполнены сообщенные с порами промежуточного слоя продольные и вертикальные канавки, продольные канавки выполнены под располагаемую в них текучую клеевую композицию, при этом продольные канавки сообщены с вертикальными канавками в местах их схождения на углах блока, вертикальные канавки расположены на боковых сторонах блока, продольные канавки расположены на нижней и верхней сторонах блока и предназначены для свободного расположения в них продольных армирующих элементов и клеевой композиции, вертикальные канавки выполнены для образования между смежными блоками полостей под располагаемую в них клеевую композицию, соединяющую боковые стороны смежных блоков, причем по высоте блока в его промежуточном слое выполнены сообщенные с порами промежуточного слоя вертикальные отверстия под свободно располагаемую в них клеевую композицию и располагаемые в ней вертикальные армирующие элементы, отверстия расположены симметрично по отношению к продольной и поперечной плоскостям симметрии блока, при этом ширина каждой канавки и диаметр каждого отверстия находятся в пределах 8,0-26,0 мм, а глубина каждой канавки находится в пределах 4,0-13,0 мм.
Каждая продольная и вертикальная канавка имеет в поперечном сечении форму полуовала или полукруга, или форму прямоугольной выемки, или форму трапециевидной выемки, а каждый конец отверстия блока имеет расширяющийся наружу конический раструб, расположенный в промежуточном слое блока.
Канавки и вертикальные отверстия выполнены в промежуточном слое, содержащем керамзитовый гравий, гранулированное пеностекло, вермикулит, диспергированный фибропенобетон, которые пропитаны вяжущим материалом.
Длина L блока установлена в пределах 0,1-4,0 м, ширина S блока - в пределах 0,08-0,6 м, а высота Н блока - в пределах 0,1-0,6 м.
Способ соединения строительного стенового блока со смежными блоками стены, характеризующийся тем, что используют блоки с пористой структурой для их соединения с аналогичными смежными блоками клеевой композицией, обладающей свойствами ее прорастания в порах соединяемых блоков схватывания блоков и прижатия их друг другу при отверждении клеевой композиции, при этом сначала укладывают нижний ряд блоков стены, далее на блоки нижнего ряда наносят клеевую композицию и на нее укладывают блоки верхнего ряда, для кладки стены используют блоки с горизонтальными канавками на нижней и верхней сторонах блока, с вертикальными канавками на боковых сторонах блока и с, по меньшей мере, одной парой вертикальных отверстий в каждом блоке, далее блоки каждого ряда блоков стены стыкуют между собой боковыми сторонами без зазоров между ними и после стыковки в вертикальные каналы между смежными блоками, образовавшиеся после совмещения вертикальных канавок смежных блоков, вводят под давлением клеевую композицию, а в горизонтальных канавках верхнего ряда блоков располагают протяженные продольные армирующие элементы, которые закрывают дорожками клеевой композиции, далее укладывают на блоки нижнего ряда блоки верхнего ряда и при этом совмещают вертикальные отверстия блоков двух рядов, после чего заполняют сверху вниз под давлением клеевой композицией совмещенные вертикальные отверстия блоков и после этого в совмещенные отверстия блоков вводят вертикальные армирующие элементы до их полного или частичного погружения в отверстия соединяемых блоков и до момента расположения торца каждого армирующего элемента заподлицо с плоскостью верхнего блока, затем описанный цикл соединения смежных блоков повторяют.
Между продольными армирующими элементами размещают в виде полосы нетканое полотно, выполненное из пружинящих волокон.
Каждый вертикальный армирующий элемент выбирают с площадью поперечного сечения, которая равна или меньше площади поперечного сечения отверстия каждого блока верхнего и нижнего рядов блоков.
Каждый горизонтальный армирующий элемент выбирают с площадью поперечного сечения, которая равна или меньше площади поперечного сечения двух совмещенных продольных канавок верхнего и нижнего блоков.
В качестве армирующих элементов используют композитную арматуру на основе пропитанных эпоксидной смолой пучков стекловолокон.
На фиг. 1 показан стеновой блок в аксонометрии, вид спереди.
На фиг. 2 показаны соединяемые стеновые блоки первого ряда в аксонометрии.
На фиг. 3 - стеновой блок в аксонометрии с уложенными в его горизонтальных канавках горизонтальными арматурными элементами.
На фиг. 4 - стеновые блоки нижнего и верхнего рядов стены в процессе кладки.
На фиг. 5 - соединяемые вертикальными армирующими элементами блоки нижнего и верхнего рядов в процессе кладки стены.
На фиг. 6 - поперечное сечение двух соединенных блоков нижнего и верхнего рядов.
На фиг. 7 - вид блока, одно отверстие которого заполнено клей-пеной, а в другом отверстии, заполненном клей-пеной, расположен армирующий элемент.
На фиг. 8 - соединение блоков клей-пеной и расположенным в ней вертикальным армирующим элементом, расположенным в сквозном отверстии верхнего блока и в глухом отверстии нижнего блока. На фиг. 9 - соединение блоков клей-пеной и расположенными в ней двумя вертикальными армирующими элементами в сквозных отверстиях блоков с коническими раструбами на концах верхнего и нижнего блоков, с образованием муфты в зоне соединения из отвержденной клей-пены.
На фиг. 10 - соединение блоков клей-пеной и расположенным в ней вертикальным армирующим элементом, расположенным в сквозных отверстиях верхнего и нижнего блока. На фиг. 11 - соединение блоков клей-пеной и расположенным в ней вертикальным армирующим элементом в сквозном отверстии верхнего блока и глухом отверстии нижнего блока с коническими раструбами на концах отверстий.
Строительный стеновой блок 1 (фиг. 1) имеет форму параллелепипеда с гребнем 2 и пазом 3 на противоположных верхней стороне 4 и нижней стороне 5 блока. При этом блок состоит из трех монолитно соединенных между собой слоев: лицевого слоя 6, расположенного на передней стороне блока, заднего слоя 7, расположенного на задней стороне блока, а также промежуточного слоя 8, расположенного между лицевым и задним слоями. Промежуточный слой имеют пористую структуру. Паз 3 и гребень 2 расположены в лицевом слое 6 блока.
Промежуточный слой блока в своем составе содержит наполнители с малой насыпной плотностью - керамзитовый гравий, гранулированное пеностекло, вермикулит, перлит и/или диспергированный фибропенобетон и связующее - в разных сочетаниях и соотношениях указанных компонентов При этом промежуточный слой блока имеет поры - пустоты и раковины в пределах 1,0-5,0 мм и более в зависимости от габаритов блока.
Лицевой слой блока содержит кварцевый и/или керамзитовый и/или пеностекольный песок, гранитную и/или каменную крошку, цемент, пластификатор, фиброволокна, стеклофибробетон, пластины из натурального или искусственного камня или керамогранита, дробленный керамзит, гипсовые смеси, красители, минеральные и/или синтетические добавки, при этом паз и гребень блока расположены в лицевом слое блока, гиперпрессованную плиту, прокрашенный в массе пескобетон, гипсовые смеси, красители и другие минеральные и/или синтетические добавки - в разных сочетаниях и соотношениях указанных компонентов.
Задний слой 7 по составу содержит наполнители: песок, цемент, пластификатор. Поверхность заднего слоя выполнена условно гладкой, с порами под отделку, она обращена в сторону помещения строения.
Длина L блока имеет пределы от 0,1-4,0 м, ширина S блока имеет пределы 0,08-0,60 м, а высота Н имеет пределы 0,1-0,60 м. Размеры связаны с несущей способностью каждого блока.
При изготовлении блоков в состав смесей всех слоев блока введены такие армирующие элементы как фиброволокна 9 для предотвращения трещин в блоке.
Блок имеет параллельно и симметрично расположенные горизонтальные канавки 10 и 11, расположенные на верхней и/или нижней сторонах блока на одинаковом расстоянии от продольной плоскости симметрии промежуточного слоя блока. На боковых сторонах блока выполнены вертикальные канавки 12 и 13, сообщенные на углах блока с горизонтальными канавками 10 и 11. Вертикальные канавки 12 и 13 расположены симметрично на одинаковом расстоянии от продольной плоскости симметрии блока. Каждая упомянутая канавка сообщена с порами промежуточного слоя блока.
Канавки 12 и 13 образуют при соединении по горизонтали двух смежных блоков каналы 14 (фиг. 2), заполняемые такой клеевой композицией, как клей-пена, со свойствами ее расширения и прорастания в порах промежуточного слоя блока при отверждении. Клеевая композиция кроме функций склеивания обладает свойствами герметизации вертикальных и горизонтальных швов между блоками.
Каждая продольная канавка расположена в одной плоскости с вертикальной канавкой, при этом каждая горизонтальная канавка сообщена на углах блока с соответствующей ей смежной вертикальной канавкой.
Каждая канавка блока имеет в поперечном сечении форму полуовала, полукруга, прямоугольного или трапециевидного лотка. Продольные канавки предназначены для размещения в них клеевой композиции и расположенных в ней продольных армирующих элементов.
В представленном примере исполнения способа использована в качестве указанной клеевой композиции клей-пена. В качестве указанной композиции могут также применяться любые другие жидкие смеси, обладающие свойствами расширения при их отверждении, прорастания в порах и пустотах структуры соединяемых блоков и сцепления с блоками. В качестве клеевой композиции может быть использована монтажная пена или текучая масса из связующего материала, обладающая свойствами сцепления блоков друг с другом за счет адгезионных свойств текучей массы, которая при сцеплении блоков расширяется в своем объеме и заполняет собой поры промежуточных слоев смежных блоков. Клеевая композиция, в частности клей-пена 15, условно показанная на фиг. 6 и других фигурах множеством точек.
Блок имеет, по меньшей мере, одну пару сквозных вертикальных отверстий 16 и 17 (фиг. 1), расположенных на продольной или поперечных линиях вдоль или поперек блока симметрично от центра промежуточного слоя блока. Отверстия расположены по высоте блока, симметрично от краев промежуточного слоя блока. В частном случае, представленном в данном описании, эти отверстия расположены на продольной оси 18 промежуточного слоя блока (фиг. 1). Центр каждого отверстия блока расположен на оси 18 на расстоянии от центра блока 0,25L, где L длина блока. Для обеспечения надежности соединения кладки при увеличении ширины S блока, количество сквозных отверстий может быть увеличено от двух до шести и более отверстий. Диаметр каждого отверстия блока находится в пределах 8,0-24,0 мм под располагаемые в них арматурные элементы, имеющие диаметры в пределах 6,0-22,0 мм.
В одном из исполнений блока сквозные вертикальные отверстия 16 и 17 выполнены с коническими раструбами 19 на концах (фиг. 9, 11) для облегчения введения армирующих элементов в отверстия, а также для расположения в них отвержденной массы клей-пены 15, которая показана множеством точек на фиг. 6, 8-11. Клей пену вводят в канавки 10 и 11, каналы 14, раструбы 19 и в отверстия 16,17 монтажным пистолетом через удлиненное сопло 20, показанные на фиг. 2. Канавки 10 и 11 предназначены для расположения в них клей-пены и продольных армирующих элементов 21 в клей-пене (фиг. 4). При кладке стены и соединения между собой блоков используют нетканое полотно 22, выполненное из упругих волокон (фиг. 4). В случае введения в горизонтальные канавки клей-пены после расположения в них продольных армирующих элементов 21, их закрывают дорожками 23 клей-пены в процессе кладки стены. Блоки 1 в вертикальном положении соединены отвержденной клей-пеной и расположенными в ней вертикальными армирующими элементами 24 (фиг. 4).
На концах отверстий в раструбах 19 (фиг. 9, 11) отвержденная клеевая композиция при ее отверждении охватывает собой концы стыкованных между собой вертикальных армирующих элементов 24 и представляет собой в местах стыка соединительную муфту 25.
Отверстия 16 и 17 одних блоков могут быть выполнены глухими, а других соединяемых с ними блоков могут быть сквозными, также в одном блоке одно его отверстие может быть выполнено глухим, а другое отверстие может быть выполнено сквозным (фиг. 8). Указанные исполнения блоков связаны со схемами соединений блоков при кладке стен строений.
Способ соединения блока со смежными блоками стены предназначен исключительно для соединения блоков, конструкция каждого из которых идентична конструкции вышеописанного блока и блока, представленного в аналоге по патенту RU 2465415 C1, а также в аналоге способа, описанного в патенте RU 134556 U1, из которых следует, что промежуточный (теплоизолирующий) слой блока выполнен пористым с порами достаточными для прорастания в них клеевой композиции в процессе соединения блоков.
Способ поясняется последовательностью действий и применением такой клеевой композиции, как клей-пена с подобранным коэффициентом ее объемного расширения при отверждении.
При осуществлении способа сначала укладывают первый нижний ряд блоков 1 без зазоров между их боковыми сторонами (фиг. 4), при этом в процессе кладки первого ряда блоков их известным образом соединяют с фундаментом.
При совмещении вертикальных канавок 12 и 13 одного блока 1 с вертикальными канавками 12 и 13 другого аналогичного блока 1 образуются каналы 14 (фиг. 2) между соприкасающимися боковыми сторонами смежных блоков. Эти каналы 14 заполняют под давлением клеящей композицией, в частности клей-пеной 15 через сопло монтажного пистолета.
Далее заполняют клей-пеной горизонтальные канавки 10 и 11 блоков нижнего ряда, выбирают пару армирующих элементов 21, длина каждого из которых соответствует длине уложенного ряда блоков нижнего ряда, и располагают эти армирующие элементы 21 в горизонтальном положении в клей-пене, расположенной в горизонтальных канавках 10 и 11 нижнего ряда блоков (фиг. 3). В другом случае сначала укладывают в канавки блоков нижнего ряды арматурные элементы, а затем эти элементы закрывают дорожками 23 клей-пены (фиг. 4).
Каждый протяженный армирующий элемент 21 выбирают таким, чтобы он имел в поперечном сечении площадь меньшую или равную площади поперечного сечения одной горизонтальной канавки верхнего ряда блоков и площади поперечного сечения другой горизонтальной канавки блоков нижнего ряда.
Далее между горизонтальными армирующими элементами 21 по всей длине уложенного нижнего ряда блоков размещают нетканое полотно 22, выполненное из упругих волокон и после этого на блоки нижнего ряда укладывают блоки верхнего ряда со смещением на величину равную половине длины нижнего блока.
При кладке верхнего ряда блоков на нижнем ряде блоков вертикальные отверстия 16 и 17 блоков нижнего и верхнего рядов совмещаются благодаря тому, что каждое отверстие блока расположено на расстоянии от центра блока, равном 0,25L, где L длина блока.
По меньшей мере, в одно сквозное вертикальное отверстие блока верхнего ряда вводят под давлением клей-пену до момента полного заполнения ею отверстия блока верхнего ряда и до момента заполнения ею отверстия блока нижнего ряда. Затем погружают элемент 24 в находящуюся в отверстии верхнего ряда клей-пену. Вводят армирующий элемент 24 в клей-пену, находящуюся в отверстии нижнего блока до полного или частичного погружения элемента в клей-пену и до расположения верхнего торца армирующего элемента 24 заподлицо с плоскостью верхнего блока (фиг. 8).
В таком положении армирующий элемент 24 оказывается охваченным клей-пеной, которая начинает при затвердевании прорастать в поры промежуточных слоев соединяемых блоков. После отверждения клей-пены, она превращается в прочно надетую на армирующий элемент 24 затвердевшую трубку, схваченную с армирующим элементом 24 и массивами промежуточных слоев соединяемых блоков и при этом находящуюся в сжатом положении между блоками.
В другом случае в процессе соединения блоков вертикальными армирующими элементами 24 сначала элементы 24 вводят в отверстия верхнего и нижнего блоков, а после этого клей-пену вводят под давлением в зазоры между каждым вертикальным армирующим элементом 24 и стенкой каждого вертикального отверстия соединяемых блоков. Клей-пену вводят в указанные зазоры до момента полного заполнения зазоров клей-пеной.
Вертикальные армирующие элементы 24 устанавливают в последующих рядах блоков в отверстия предыдущего ряда. Каждый вертикальный армирующий элемент 24 выбирают таким, чтобы он имел в поперечном сечении площадь равную или меньшую площади поперечного сечения отверстия каждого блока верхнего и нижнего рядов блоков.
В процессе отверждения клей-пена путем ее прорастания наиболее эффективно расширяется в порах керамзитовых промежуточных слоев блоков, в которых расположен армирующий элемент 24, при этом клей-пена схватывается с элементами 24 так, что создает неразъемные соединения верхнего и нижнего блоков.
Отверстия 16 и 17 блока и каналы 14 между блоками заполняют под давлением клей-пеной 15 посредством удлиненного сопла (фиг. 2) монтажного пистолета.
В случае, если отверстия блоков выполнены сквозными, то вертикальные армирующие элементы 24 устанавливают в последующих рядах блоков в отверстия предыдущего ряда так, чтобы смежные концы пары вертикальных армирующих элементов 24 располагались встык по отношению друг к другу так, как это показано на фиг. 9. При такой схеме стыковки отвержденная клей-пена плотно фиксирует концы армирующих элементов 24 в конических раструбах 19 блоков, при этом массив отвержденной клей-пены в раструбах отверстий блоков выполняет функции жесткой соединительной муфты 25, прочно соединяющей концы верхнего и нижнего армирующих элементов 24, имеющих арматурные винтообразные зацепы в виде навивок.
Клей-пену в отверстия 16 и 17 вводят через раструб каждого блока в зазор между вертикальным армирующим элементом 24 и стенкой каждого вертикального отверстия 16 и 17 блока в случае, когда в отверстиях 16 и 17 сначала располагают армирующие элементы 24. В этом случае клей-пену 15 вводят в зазор до момента полного заполнения указанного зазора клей-пеной.
При расположении армирующих элементов 24 встык по отношению друг к другу (фиг. 9) в раструбах отверстий блоков, расположенных на концах отверстий, концы элементов 24 оказываются зафиксированными в раструбах 19, заполненных отвержденной клей-пеной, и прочно охваченными ею в объеме двух стыкованных раструбов 19. В раструбах двух соединенных блоков по сути образовывается двухконусная муфта 25 из отвержденной клей-пены, имеющая расширение по линии стыка элементов 24 - наиболее нагруженному месту от нагрузок смещения или изгиба на соединенных блоках. В месте стыка двух армирующих элементов 24 муфта 25 предотвращает отрыв блоков друг от друга в вертикальном направлении. При отверждении клей-пены и после ее прорастания в порах промежуточных слоев соединенных блоков - муфта 25 в конических раструбах 19 находится в сжатом состоянии в замкнутом объеме раструбов.
В процессе отверждения клей-пена расширяется и прорастает в поры соединяемых блоков, при этом она охватывает армирующие элементы 24 и схватывается со спиральными зацепами элементов так, что создает неразъемные соединения армирующих элементов и армированных блоков.
В процессе кладки в качестве армирующих элементов используют преимущественно композитную арматуру на основе пучков стекловолокон пропитанных эпоксидной смолой, имеющих на наружной поверхности спиральные зацепы.
В случае если блоки нижнего ряда имеют глухие отверстия, имеющие глубину от 0,3-0,5Н, где Н-высота блока, а блоки верхнего ряда имеют сквозные отверстия, то длину D каждого арматурного стержня 24 для соединения блоков верхнего и нижнего рядов выбирают в зависимости от глубины отверстия каждого нижнего блока D=Н+(0,3-0,5) Н. В этом случае армирующие элементы между собой не стыкуются - они располагаются в блоках стены строения так, как это показано на фиг. 8. При этом отвержденная клей-пена в отверстиях блоков превращается в прочные трубки, существенно упрочняющие места стыков блоков нижнего и верхнего рядов.
Работает блок и его соединение со смежными блоками следующим образом. При восприятии стеной нагрузок изгиба, сдвига или отрыва в горизонтальных и вертикальных направлениях, нагрузки от соединенных между собой блоков передаются на арматурные элементы, которые воспринимают их и перераспределяют на смежные блоки. В результате устойчивость стены к указанным нагрузкам существенно повышается, а прочность строений типа домов и коттеджей с пониженной этажностью в зоне сейсмических воздействий возрастает.
Армирование стен строений имеет наибольший эффект, если стены строений армированы композитной арматурой, каждый стержень которой обладают свойствами существенной упругости - восстановления прямолинейности стержня в случае его изгиба. При этом клей-пена в сочетании с эпоксидной смолой композитной аоматуры имеет наибольшую прочность соединения с поверхностью композитной арматуры, покрытой слоем эпоксидной смолы. В случае армирования стен строений композитной арматурой, такие стены, имеющие упругие арматурные элементы, обладают свойствами упругости и, в случае изгиба стен от указанных нагрузок в установленных пределах, стены имеют возможность их самовосстановления в проектное положение. Использование представленных сейсмостойких блоков описанной конструкции и способа соединений блоков со смежными блоками позволяют использовать их в строительстве строений на территориях с повышенной сейсмичностью.