САМООРИЕНТИРУЮЩИЙСЯ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ С ОПОРНЫМИ ВКЛАДЫШАМИ "ЛЕГКОСТРОЙ"

Полезная модель относится к области наземного строительства, а именно к строительным элементам в виде блоков, и может быть использована для кладки несущих и самонесущих стен зданий и сооружений.
Известны строительные блоки, имеющие сквозные пустоты различной формы и размеров, в которых расположены элементы (вкладыши) из теплоизоляционного материала.
Так, известен строительный стеновой блок, состоящий из наливной пенобетонной оболочки в виде прямоугольной полой призмы, в которой перед формованием блока размещен вкладыш из пенополистирольного бруска (см. патент RU 84035, МПК E04C 1/40, опубл. 27.06.2009). Такой строительный блок повышает прочностные и теплозащитные характеристики изделия, снижает трудоемкость при изготовлении.
Известен также строительный блок, который содержит тело блока, как минимум, с одним сквозным отверстием и расположенный в этом отверстии теплоизолирующий элемент, выполненный из пенополимера. Тело блока выполнено из материала на основе глины и соответствует по прочности (т.е. по несущей способности), размерам и рекомендуемой форме, стандартным изделиям по ГОСТ 530-2007 (см. патент RU 92884, МПК E04C 1/41, опубл. 10.04.2010). Изготовление тела блока из прочного материала повышает несущую способность строительного блока, а технологичность формирования теплоизолирующего элемента обеспечивает прочность его соединения с поверхностью отверстия тела блока и упрощает процесс изготовления.
Известные строительные блоки при использовании в процессе кладки стен требуют применения мокрых процессов (строительного раствора), что влечет значительный расход раствора и ограничивает производство работ в холодное время года. Кроме того, ввиду применения традиционной технологии кладки имеется потребность в вертикальном контроле стены, в привлечении квалифицированной рабочей силы.
Известен строительный замковый блок, имеющий на постельных плоскостях соответственно две выемки и два выступа для стыкования и симметрично вписанные в основание выемок сквозные вертикальные пустоты (см., например, сайты компаний «Блок замок» (http://blokzamok.ru/cgi-bin/blokzamok/index.pl?text=page&i=9, “Kanon Строй” http://www.kanonstroy.ru/content/3/). Данный строительный блок принят за наиболее близкий аналог предлагаемой полезной модели. Наличие выступов и выемок, предназначенных для совмещения при кладке стен, позволяет точно ориентировать блоки друг относительно друга, усиливает жесткость сопряжений, повышает технологичность работ. Выполнение блока с двумя выступами и выемками обеспечивает возможность кладки стен не только прямолинейной, но и сложной криволинейной конфигурации. Высокая точность блоков, достигаемая при их изготовлении, позволяет обходиться без раствора, применяя при кладке стен строительные клеи и пенные герметики, что исключает мокрые процессы. Герметичные замкнутые воздушные полости, образуемые совмещаемыми при кладке стен пустотами всех рядов блоков, могут заполняться эффективными утеплительными материалами, что задает высокие звукоизолирующие и морозоустойчивые параметры. Либо в пустотах могут быть организованы монолитные железобетонные сердечники, сопрягающиеся с монолитными сейсмопоясами, что позволяет достичь сейсмоустойчивости зданий до 10 баллов по шкале Рихтера. В числе преимуществ также исключение наружных отделочных работ и минимальный расход материалов при отделке внутренних поверхностей; герметичность наружных ограждающих конструкций и высокие звукоизолирующие и морозоустойчивые параметры.
Однако, известный строительный замковый блок, наряду с названными преимуществами, не лишен недостатков, к которым можно отнести необходимость проведения дополнительных работ для придания стенам свойств, не присущих блоку изначально. Так, для усиления теплоизоляции требуются работы по заполнению пустот утеплительными материалами, а для придания стенам дополнительной несущей способности - заливка бетонной смеси и установка арматуры в сквозные вертикальные каналы-пустоты для образования несущих колонн. Кроме того, при использовании известных блоков отсутствует возможность горизонтального армирования кладки.
Задачей полезной модели является создание самоориентирующегося строительного модуля, обладающего совокупностью преимуществ наиболее близкого аналога и при этом лишенного его недостатков.
Технический результат, достигаемый от использования полезной модели, заключается в обеспечении строительному модулю совокупности свойств низкой теплопроводности и высокой несущей способности. Достигается также исключение нагрузки на тело блока, что дает возможность применения облегченного утеплителя; создание облегченных фундаментов за счет снижения общей массы стен без снижения прочности; экономия строительных материалов благодаря возможности создания максимально легкой конструкции блока. Кроме того, появляется возможность ведения строительства с использованием местного сырья.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в строительном замковом блоке, имеющем на постельных плоскостях соответственно два выступа и две выемки и симметрично вписанные в основание выемок сквозные вертикальные пустоты, согласно предлагаемой полезной модели, выступы и выемки образованы вкладышами, вмонтированными в тело блока со сдвигом по высоте от постельных плоскостей, при этом вкладыши выполнены из несущего строительного материала, тело блока выполнено из теплоизоляционного материала, а вдоль продольной оси симметрии тела блока со стороны, по меньшей мере, одной из постельных плоскостей, выполнен продольный паз для укладки арматуры. Вкладыши выполнены пустотелыми, например, в виде полых цилиндров. Несущим строительным материалом, из которого выполнены вкладыши, может быть материал с высокими прочностными свойствами, например, пескоцемент, пескополимер, мелкозернистый бетон, сталь, стекловолокно. Теплоизоляционным материалом, из которого выполнено тело блока, может быть строительный раствор с наполнителями, имеющий невысокие показатели теплопроводности и способный сохранять исходный объем без значительной усадки до момента набора прочности изделия, например, легкий пеногипсобетон.
Наличие вмонтированных в сквозные вертикальные пустоты строительного модуля вкладышей, которые выполнены из высокопрочного материала, в совокупности с выполнением тела блока из теплоизоляционного материала задает строительному модулю одновременно свойства и высокой несущей способности, и низкой теплопроводности. Предложенная конструкция представляет собой, по сути, блок, выполненный из легкого и непрочного теплошумоизолятора, армированный вкладышами, воспринимающими вертикальную нагрузку. Использование предлагаемой конструкции строительного модуля позволяет при сохранении высоких тепловлагозащитных свойств повысить его несущую способность.
Вследствие того, что модуль приобретает посредством вкладышей возможность воспринимать вертикальную нагрузку и передавать ее на фундамент, он становится пригодным для возведения несущих стен. При этом исключается необходимость бетонирования монолитных железобетонных внутренних колонн для придания жесткости конструкции; появляется возможность применения максимально эффективного, облегченного утеплителя по причине отсутствия нагрузки на тело модуля; благодаря максимально легкому телу модуля экономятся строительные материалы; за счет снижения общей массы стен, без снижения прочности, фундаменты получаются облегченными.
Выполнение продольного паза вдоль продольной оси симметрии тела модуля с одной из постельных плоскостей требуется для укладки арматуры, что служит повышению прочности кладки.
Выполнение вкладышей пустотелыми, например, в виде колец в сечении, работает на снижение веса строительного модуля, уменьшение расхода материала и повышение теплостойкости модуля.
Материалами для изготовления вкладышей могут быть различные несущие строительные материалы, имеющие показатели высокой прочности. Материалами для изготовления тела блока также могут быть различные растворы с тепло-влагозащитными свойствами и способностью сохранения исходного объема (без значительной усадки) до момента набора прочности модуля.
В результате выбора и применения того или иного материала вкладышей и тела блока на выходе получается строительный модуль, обладающий теми или иными расчетными характеристиками и предназначенный для использования в тех или иных требуемых условиях. Например, в случае, когда необходимо обеспечить выполнение требований к пожаростойкости конструкции, вспененная оболочка тела блока выполняет роль теплоизолятора для металлической колонны, составленной из стальных вкладышей.
Предлагаемый строительный модуль прост конструктивно, а его изготовление не требует сложного оборудования и форм.
Конструкция самоориентирующегося строительного модуля представлена на чертежах, где изображены: на фиг. 1 - продольный разрез А-А строительного модуля, на фиг. 2 - вид сверху строительного модуля.
Строительный модуль (фиг. 1) состоит из тела блока 1, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда с геометрическими размерами L×B×H. В теле блока 1 выполнены две сквозные вертикальные пустоты. В пустотах блока 1 расположены армирующие пустотелые вкладыши 2, выполненные в поперечном сечении в форме колец с диаметрами - внутренним d и наружным D. Вкладыши 2 вмонтированы в вертикальные пустоты блока 1 со сдвигом по высоте относительно постельных плоскостей на величину h, с образованием выступов 3 и впадин 4. Вдоль продольной оси симметрии тела блока 1 со стороны одной из постельных плоскостей выполнен продольный паз 5 глубиной ΔH и шириной b.
Предлагаемый строительный модуль изготавливают следующим образом.
Для изготовления тела блока 1 перемешивают в однородную смесь компоненты теплоизоляционного материала и затворяют их водой в смесителе. В случае применения пеногипсобетона смешивают гипс, пуццолан и поверхностно активные добавки, и вспенивают их в турбулентно-эжекторной установке под давлением в 3 атм. В результате создается мелкодисперсная смесь с воздушными корпускулами величиной в несколько микрон, за счет чего снижается относительная масса тела блока 1 без потери его прочности. Такое агрегатное состояние приводит материал в легкое прочное состояние с одновременным уменьшением коэффициента теплопроводности.
Отдельно изготавливают вкладыши 2 (армирующие сердечники). Исходя из того, что они служат инструментом увеличения вертикально направленной мощности, выбирают материал, зависящий от назначения блока. Так, для домостроения до трех этажей достаточно прочности до 10-20 мПа; для строительства многоэтажных домов - не менее 30-40 мПа. Форма сечения вкладышей 2 может быть разной, например, круглой, треугольной, прямоугольной, однако для снижения себестоимости блока вкладыши 2 целесообразно изготовлять полыми.
Готовые вкладыши 2 устанавливают в форму, имеющую геометрические размеры, соответствующие требуемым размерам блока 1. При этом вкладыши 2 устанавливают в форме со сдвигом по высоте с целью образования стыковочных замков в верхней и нижней части блока в виде выступов 3 и впадин 4 по типу конструктора «ЛЕГО». В форму заливают подготовленную ранее вспененную смесь до заполнения всего объема формы. После остывания смесь плотно схватывается с наружной поверхностью вкладышей 2, тем самым обеспечивая прочность соединения.
Описанным образом формируют теплоизолирующий строительный блок 1 с одновременным обеспечением прочности его соединения с армирующими высокопрочными вкладышами 2.
Параметры строительного модуля могут иметь следующие соотношения, исходя из экспериментальных наработок. Отношение внутреннего и наружного диаметров вкладыша 2 составляет d=0,5…0.95D. Величина выступа 3 выбирается из соотношения h=0,05…0,75H. Глубина ΔH паза 5 в теле блока 1, а также его ширина b выбираются в зависимости от размеров укладываемой в паз 5 арматуры.
Используют предложенную полезную модель следующим образом.
В процессе кладки стен с перевязкой каждым из модулей каждого из последующих рядов перекрывают два смежных модуля уложенного ряда. При этом оба выступа 3 вновь укладываемого модуля совмещают с выемками 4 двух смежных модулей нижнего ряда, как при линейной кладке стен, так и при кладке углов здания. Благодаря наличию выступов 3, выемок 4 и точной геометрии, получаемой в процессе изготовления блоков 1 с вкладышами 2, модули самоориентируются и надежно фиксируются, что исключает надобность в причалках и вертикальном контроле возводимой стены. В пазы 5 укладывают арматуру и наносят клеящий состав, после чего производят укладку следующего ряда модулей, который накрывает паз 5 с уложенной в него арматурой.
В дальнейшем цикл повторяется.