Способ получения двухслойного газобетонного строительного блока
METHOD FOR OBTAINING A TWO-LAYER GAS-CONCRETE BUILDING BLOCK

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для строительства гражданских и промышленных объектов в качестве несущих и ограждающих конструкций.
Известен способ изготовления многослойных строительных блоков, раскрытый в патенте РФ на полезную модель №169317, Е04С 1/40, 2017, заключающийся в склеивании слоев отвержденного бетона различной плотности и теплопроводности в блок по принципу паз-гребень.
Недостатком известного способа является невозможность контролировать прочность клеевого соединения по всей поверхности слоев бетона в блоке. Кроме того, применение дополнительного компонента в виде клея повышает трудоемкость и материалоемкость процесса изготовления строительных блоков.
Известен способ изготовления стеновых блоков по патенту РФ на изобретение №2465415, Е04С 1/40,. Способ заключается в последовательной заливке в форму слоев отверждаемой строительной смеси с различными характеристиками плотности и теплопроводности. Состав строительной смеси некоторых слоев включат компоненты крупных фракций.
Недостаток известного способа заключается в недостаточной прочности сцепления слоев стенового блока. Компоненты крупных фракций не образуют достаточно развитую поверхность для создания высокой прочности сцепления слоев в блоке. Применение дополнительных компонентов увеличивает материалоемкость и трудоемкость процесса изготовления строительного блока.
Известен способ изготовления многослойного строительного блока по патенту РФ на изобретение №2208102, Е04С 1/40, 2003, выбранный в качестве ближайшего аналога, заключающийся в выполнении лицевого слоя с заданными характеристиками плотности, укладке на лицевой слой теплоизоляционного слоя, содержащего металлические и пластмассовые прутки, расположенные под углом, заливке последующих строительных слоев.
Недостатком ближайшего аналога является наличие дополнительных компонентов, которые увеличивают трудоемкость и материалоемкость изготовления строительного блока. Применение металлических элементов снижает прочность строительного блока в процессе эксплуатации, так как металлическая арматура подвергается коррозии, что приводит к более раннему процессу разрушения материла. Использование дополнительных компонентов увеличивает массу строительного блока. Кроме того, металлические элементы являются дополнительными мостиками холода, что снижает сопротивляемость теплопередаче строительного блока.
Технический результат заключается в повышении прочности и сопротивляемости теплопередаче двухслойного газобетонного блока, снижению трудоемкости и материалоемкости его изготовления.
Технический результат достигается тем, что в способе получения двухслойного газобетонного строительного блока, заключающемся в последовательной заливке в опалубочную форму слоев отверждаемой газобетонной смеси, имеющих после отверждения разную плотность, согласно изобретению, выполняют опалубочную форму для заливки первого слоя, готовят первую отверждаемую газобетонную смесь и заливают ее в опалубочную форму, выдерживают до образования массива минимальной прочности, на поверхности массива создают рельеф в виде впадин и выступов, подготавливают опалубочную форму для заливки второго слоя, готовят вторую отверждаемую газобетонную смесь с меньшей плотностью после отверждения по сравнению с первым слоем и заливают на поверхность массива с выполненным рельефом, выдерживают до набора окончательной прочности.
Технический результат обеспечивается за счет того, что первый слой газобетонной смеси отверждают до получения массива с минимальной прочностью и на поверхность массива наносят рельеф в виде впадин и выступов. Нанесение рельефа увеличивает площадь соприкосновения слоев. На рельефную поверхность первого слоя заливают следующий слой газобетонной смеси, который после отверждения имеет меньшую плотность по сравнению с первым. Жидкая газобетонная смесь для второго слоя заполняет все неровности рельефа предыдущего слоя, за счет чего увеличивается площадь соприкосновения слоев газобетонной смеси и, соответственно, повышается прочность их сцепления в строительном блоке после окончательного отверждения и прочность газобетонного блока в целом. Подготовка опалубочной формы отдельно для каждого слоя обеспечивает удобство нанесения рельефа по всей поверхности массива и беспрепятственное удаление излишней газобетонной смеси после нанесения рельефа. Это позволяет получить рельефную поверхность с максимальной площадью, а следовательно, способствует повышению прочности сцепления слоев и, соответственно, повышению прочности самого газобетонного блока. При выполнении одной опалубочной формы, предусмотренной для заливки двух слоев, высокие стенки могут препятствовать доступу инструмента для нанесения рельефа к участкам возле стенок опалубки, что снижает прочность сцепления слоев в готовом блоке на этих участках. Отсутствие скрепляющих элементов из металла или другого материала с высокой теплопроводностью, являющихся мостиками холода, позволяет повысить сопротивление теплопередаче газобетонного строительного блока по сравнению с ближайшим аналогом. Исключение использования дополнительных компонентов при изготовлении двухслойного газобетонного строительного блока снижает трудоемкость и материалоемкость процесса изготовления.
На фигуре 1 изображен двухслойный газобетонный строительный блок.
На фигуре 2 изображены виды выполняемого рельефа.
Готовый двухслойный газобетонный строительный блок включает первый слой газобетона высокой плотности 1, второй слой газобетона с меньшей плотностью 2, рельеф 3, в виде выступов и впадин, нанесенный на поверхность слоя 1.
Способ получения двухслойного газобетонного строительного блока осуществляется следующим образом.
В бункере-смесителе подготавливают газобетонную смесь для получения слоя 1 с плотностью, которая будет наибольшей в готовом строительном блоке. Выполняют опалубочную форму, глубина которой рассчитана на получение слоя 1 требуемой толщины. Заливают подготовленную газобетонную смесь в форму. Выдерживают смесь до набора минимальной прочности. На поверхности полученного массива любым механическим способом создают рельеф 3: резкой, фрезерованием, выдавливанием. При этом выступы и впадины в сечении могут иметь различную форму: треугольную, квадратную, трапециевидную, и т.п. Очищают поверхность первого слоя 1 от излишков газобетонной смеси, полученных при нарезании рельефа 3. Подготавливают опалубочную форму для заливки следующего слоя 2 газобетонной смеси. Для этого наращивают борта первой опалубочной формы или смещают эту опалубочную форму вверх для заливки следующего слоя 2 газобетонной смеси расчетной толщины. В зависимости от формы строительного блока для заливки второго слоя может быть выполнена опалубка другой формы по сравнению с опалубкой для первого слоя. В бункере-смесителе готовят газобетонную смесь для получения следующего слоя 2 газобетонного строительного материала с плотностью после отверждения, меньшей, чем плотность первого слоя материала. Полученную смесь заливают на рельефную поверхность предыдущего слоя 1. Выдерживают до набора необходимой прочности. Удаляют опалубочную форму и при необходимости разрезают массив на готовые блоки. Выдерживают полученные блоки до набора максимальной прочности.
Слой 1 с максимальной плотностью имеет более высокую прочность и теплопроводность, чем у бетона с меньшей плотностью, и является конструкционным, несущим нагрузку.  Слой 2 с минимальной плотностью имеет низкую прочность и низкую теплопроводность и является теплоизоляционным. При возведении стен зданий блоки располагают так, что конструкционный слой 1 находится с внутренней стороны стен, а теплоизоляционный слой 2 с их наружной стороны.
3
Оптимальные прочностные и теплоизоляционные характеристики, толщину конструкционного 1 и теплоизоляционного 2 слоев выбирают в зависимости от климатической зоны, а также типа и этажности возводимого здания. Например, в зависимости от требуемого термического сопротивления толщина теплоизоляционного слоя 2 может варьироваться от 8 см до 28 см. При 8 см сопротивление теплопередаче соответствует 3 (м²⋅°С)/Вт и подходит для теплых регионов страны, например, для Волгограда. При толщине теплоизоляционного слоя 28 см сопротивление теплопередаче соответствует 6.4 (м²⋅°С)/Вт и подходит для самых холодных регионов, например, для Якутска. В зависимости от нагрузки на конструкционный слой 1 плотность может варьироваться от 400 до 600 кг/м, а толщина – от 22 до 32 см.
В зависимости от типа газобетонного строительного материала и толщины конструкционного 1 и теплоизоляционного 2 слоев выбирается размер элементов рельефа 3. Глубина впадин может варьироваться от 2 до 4 см, расстояние между впадинами – от 4 до 10 см. Оптимальный выбор размера элементов рельефа 3 обусловлен тем, что при испытаниях на скол и отрыв разрушение должно проходить по слою с меньшей плотностью, т.е по теплоизоляционному слою 2. Оптимальный размер определяется на заводе производителе в зависимости от исходных материалов (марка цемента, песок и т.д.). Глубина впадин более 4 см может привести к снижению прочности конструкционного слоя.
Пример изготовления двухслойных газобетонных блоков для строительства одноэтажного здания в холодных климатических зонах.
3
3
3
3
В бункере-смесителе готовят газобетонную смесь для первого, конструкционного слоя 1 газобетона, содержащую в своем составе необходимые компоненты для получения газобетона плотностью 500 кг/м. Толщину конструкционного слоя 1 газобетона рассчитывают в зависимости от требуемых технических характеристик. Конструкционный слой 1 газобетона с плотностью 500 кг/м соответствует классу по прочности  В1,5. Оптимальная толщина слоя 1 при данных прочностных характеристиках составляет 22 см. Такая толщина достаточна для обеспечения прочности и устойчивости стены при необходимых теплоизоляционных характеристиках. После заливки первой смеси в опалубочную форму и образования массива минимальной прочности на поверхности производят нарезку рельефа 3. Фрезеровальным инструментом выполняют насечки глубиной 4 см  через промежутки 4 см. Поверхность первого слоя очищают от излишков строительной смеси. Наращивают борта первой опалубочной формы для заливки второго, теплоизоляционного, слоя 2 газобетона. В бункере-смесителе готовят вторую смесь, содержащую в своем составе необходимые компоненты для получения газобетона плотностью 200 кг/м, который соответствует классу бетона В0.5.  Далее производят заливку в опалубочную форму второй смеси и выдерживают ее в опалубке до набора необходимой прочности. Толщина теплоизоляционного слоя 2 составляет 12 см. Затем производят формование и нарезку массива на отдельные блоки.  После нарезанный массив отправляют в зону хранения либо в автоклав для набора требуемой прочности. После набора прочности блоки должны иметь внутренний слой 1 с плотностью 500 кг/м3 и прочностью, соответствующей классу бетона не менее В1,5 а наружный слой 2 с плотностью 200 кг/м и прочностью, соответствующей классу бетона не менее В0.5. При этом выполнение рельефа 3 на поверхности первого слоя газобетона и заливка второго слоя газобетона, имеющего меньшую плотность после отверждения, обеспечивает прочное сцепление двух слоев в готовом строительном блоке, а следовательно, и прочность самого блока. При испытаниях разрушающим методом полученного блока разрушение проходит по теплоизоляционному слою 2.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить сопротивление теплопередаче, при высоких прочностных характеристиках двухслойного строительного блока, а также снизить трудоемкость и материалоемкость его изготовления.