КАМЕНЬ КЕРАМИЧЕСКИЙ

Камень керамический относится к строительству, а именно к строительным элементам, и может быть использован при возведении несущих стен различных зданий и сооружений в один слой.
Известен «СТРОИТЕЛЬНЫЙ КАМЕНЬ» по патенту РФ №2331742 от 22.06.1998 опубл. 20.08.2008, с расположенными рядами поперек направления теплового потока щелевидными открытыми снизу пустотами, отделенными друг от друга по длине ряда перемычками, пустоты выполнены основной и доборной длины и размещены с чередованием рядов, один из которых содержит две пустоты основной длины, а другой - одну пустоту основной длины между двух пустот доборной длины, перемычки в смежных рядах смещены относительно друг друга на половину пустоты основной длины, отличающийся тем, что продольный размер пустоты основной длины составляет 0,398-0,456 размера камня вдоль пустотных рядов.
Наиболее близким по технической сути является камень керамический 3НФ, выпускаемый Кинель-Черкасским кирпичным заводом со следующими характеристиками:
Плотность керамического материала - 1554 кг/м3
Размер - 250×118×196 мм;
Средний вес одного камня - 6 кг;
Пустотность - 32,5%
Объемная плотность камня - 1050 кг/м3
Коэффициент теплопроводности керамического материала по справочным данным
- λ=0,58 Вт/(м.°С);
Коэффициент теплопроводности воздуха - λ=0,02 Вт/(м.°С)
Задачей предлагаемого технического решения является создание керамического камня стандартных габаритных размеров имеющего малую теплопроводность при этом соответствующего всем действующим строительным нормам.
Поставленная задача решена за счет того, что керамический камень, содержащий вертикальные сквозные пустоты, отделенные друг от друга перемычками, при этом перемычки между пустотами выполнены в виде косой решетки, а сами пустоты имеют преимущественно ромбовидную форму.
На фиг.1 изображен керамический камень вид сверху (постель), где керамический камень 1, центральные ромбовидные пустоты 2, ближние к ложку пустоты 3, ближние к тычку пустоты 4, угловые пустоты 5, перемычки 6, тычковая поверхность 7, ложковая поверхность 8.
Камень керамический выполнен следующим образом. В керамическом камне 1 перемычки 6 между сквозными пустотами 2, 3, 4 выполнены таким образом, что в проекции образуют косую решетку. Такое расположение перемычек 6 предает центральным пустотам 2 ромбовидную в плане форму, крайние 3 и угловые 4 пустоты сформированы перемычками 6, тыльными сторонами тычковых 7 и ложковых 8 поверхностей и имеют в проекции вид разновеликих треугольников с наибольшей гранью 32 мм. Теоретический расчет теплотехнических характеристик керамического камня 1 с диагональной решеткой показал, что оптимальная толщина перемычек 6 составляет 7 мм (диапазон нужен), размерность пустот в плане для ромбовидных пустот 2: длина грани 23 мм, наибольшая диагональ 32 мм. Применение в керамическом камне перемычек в виде диагональной решетки позволяет значительно сократить длину, так называемых «мостиков холода», т.е. участков камня керамического, где происходит повышенная теплоотдача.
Камень керамический имеет малую теплопроводность - 0,18 Вт/(м·°С). За счет теоретически просчитанного размера, формы и размещения пустот удалось значительно увеличить длину «мостиков холода» в теле кирпича, что обеспечило снижение теплопроводности. Это позволяет в свою очередь возводить стены домов меньшей толщины по сравнению со стенами из силикатного кирпича и полнотелого керамического кирпича (теплопроводность 0,6 Вт/(м·°С)), сохраняя требуемое тепловое сопротивление стены. За счет уменьшения толщины стены снижается расход стенового материала, это в свою очередь ведет к удешевлению 1 куб. метра кладки. Отпадает также необходимость в применении и монтаже дополнительных утепляющих слоев. При применении теплового камня для возведения домов стена получается легче, чем из силикатного кирпича, что позволяет значительно экономить на стадии строительства фундамента. Высокая марка М 175 позволяет возводить несущие стены из предлагаемого кирпича и камня этажностью до 18 этажей. Существующие на сегодня образцы керамического камня и кирпича с аналогичной теплопроводностью имеют максимальную марку М 125, что вводит большие ограничения по применению его в несущих стенах.
Кроме того, работы по возведению стен из «теплого кирпича» марки М 175 можно производить круглогодично, в то время как возведение стен с применением стенового утеплителя возможно только в теплое время года. Тепловой камень производится двух видов лицевой и рядовой и имеет габаритные размеры: 1НФ 250×120×65 мм; 3,6НФ 250×120×215 мм.
Теоретический расчет теплотехнических характеристик керамического камня пустотелого с диагональной решеткой.
Керамический камень с диагональной решеткой:
3
Плотность керамического материала 1554 кг/м;
Размер - 250×118×196% мм;
Средний вес одного камня - 5,2 кг;
Пустотность - 42%;
Объемная плотность камня - 900 кг/м;
Коэффициент теплопроводности керамического материала по справочным данным - λ=0,58 Вт/(м.°С);
Коэффициент теплопроводности воздуха - λ=0,02 Вт/(м.°С).
Сравнительный анализ расчета теплотехнических характеристик наиболее близкого по своей технической сути камня керамического 3НФ и заявляемого керамического камня пустотелого с диагональной решеткой приведен в приложении 1. Для расчета теплотехнических характеристик керамических камней использована стандартная методика сечения по характерным участкам в направлении параллельном и перпендикулярном тепловому потоку.
Совокупность признаков нова и позволяет создать керамический камень соответствующий всем действующим строительным нормам, за счет размера, формы и размещения пустот в теле камня, а так же значительно увеличить длину «мостиков холода», что обеспечивает значительное снижение теплопроводности при сохранении прочностных характеристик камня и его меньшей объемной плотности и материалоемкости.
Приложение 1
Керамический камень 3НФ
Определим термическое сопротивление каждого участка по формуле
;
;
;
и т.д.
;
Определим общее термическое сопротивление керамического камня в данном направлении
;
Керамический камень с диагональной решеткой
Определим термическое сопротивление каждого участка по формуле
;
;
;
;
Определим общее термическое сопротивление керамического камня в данном направлении
Определим термическое сопротивление слоев в направлении перпендикулярных тепловому потоку.
ср
Определим λ камня, для чего определим средние значение λ для участков 2, 3 и 4
ср
cр(2)
ср(3)
ср(4)
Определим λ с учетом колличества участков, соответствующих λ, λ и λ
пер-но(⊥)
Определим R
Определим расчетное термическое сопротивление
Таким образом, мы получили два значения коэффициента теплопроводности:
3нф
Керамический камень пустотелый 3НФ имеет теоретически определенный коэффициент теплопроводности для зоны А-λ=0,31 Вт/(м·°С), без учета кладочных швов.
камня
Керамический камень пустотелый с диагоналной решеткой, имеет коэффициент теплопроводности определенный теоретическим путем для зоны А-λ=0,18 Вт/(м·°С), без учета кладочных швов.
Из чего следует, что расчетный коэффициент теплопроводности керамического камня с диагональной решеткой имеет значение на 42% ниже значений расчетного коэффициента камня 3НФ и следовательно можно предполагать близкое к полученному повышение эффективности теплотехнических показателей, в частности термического сопротивления теплопередаче.