СТРОИТЕЛЬНЫЙ СТЕНОВОЙ ЭЛЕМЕНТ ИЗ ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА

Полезная модель относится к строительным элементам (блокам), используемым для устройства наружных стен зданий с повышенными теплозащитными свойствами.
Известен строительный блок из полистиролбетона в виде замкнутой оболочки, содержащей продольные и поперечные перемычки, которые образуют тело со сквозными каналами прямоугольного сечения, при этом на боковых сторонах-гранях поперечных перемычек расположены дистанционирующие выступы, а на верхних гранях поперечных перемычек выполнен продольный паз, ось которого совпадает с продольной осью блока при следующих соотношениях геометрических параметров: L=(4,5-5,5)В; Н=(1,8-2,0)В, где L - длина блока; В - ширина блока; Н - высота блока, а сам блок содержит два симметрично расположенных относительно продольной и поперечной осей блока сквозных канала, ширина которых составляет 1/3 ширины блока [1].
Известен строительный блок из полистиролбетона в виде замкнутой оболочки, содержащей продольные и поперечные перемычки, которые образуют тело со сквозным каналом или каналами прямоугольного сечения, имеющий, по крайней мере, на одной стороне-грани поперечной перемычки дистанционирующие выступы, а на верхних гранях поперечных перемычек продольный паз, расстояние от оси которого до наружной грани боковой продольной перемычки составляет 0,3 от ширины блока, при этом длина блока кратна кратна ширине блока, а высота составляет 0,7-0,8 от ширины блока, а в теле замкнутой оболочки дополнительно выполнен, по крайней мере, один глухой канал [2].
Недостатками известных строительных блоков из полистиролбетона являются их нетехнологичность в изготовлении и пониженное термическое сопротивление из-за значительных размеров внутренних пазов и каналов, предопределяющих высокие потери тепла на конвекцию и теплоизлучение. Кроме того, указанные строительные блоки не имеют повышенной заводской готовности, так как не предусматривают отделочных фактурных слоев, в т.ч. фасадных.
3
Известны стеновые строительные элементы по ГОСТ 6133-84 [3], представляющие собой укладываемые на растворе камни стеновые полнотелые и пустотелые, рядовые и лицевые из легких и тяжелых бетонов на цементном, известковом, шлаковом или гипсовом вяжущих, плотностью не менее 750 кг/м, имеющие форму прямоугольных параллепипедов с максимальными габаритными размерами (длина х толщина х высота)
390(410×190(200)×188(200) мм или 288×288×138 мм массой до 31,0 кг с допусками по основным размерам ±(3-4) мм.
Известные стеновые строительные элементы по ГОСТ 530-95 и ГОСТ 7484-78 [4, 5], представляющие собой керамические камни (блоки), в т.ч. лицевые, имеющие форму прямоугольных параллепипедов с внутренними пустотами максимальных габаритных размеров 250(380)×250(255)×188 мм с допусками ±(4-7) мм.
3
Известны стеновые строительные элементы по ГОСТ 6428-83 [6], представляющие собой плиты (блоки) гипсовые для перегородок, в т.ч. из поргипса плотностью не менее 800 кг/м, имеющие форму прямоугольных параллепипедов с максимальными габаритными размерами (600-900)×(80-100)×300 мм с допусками 1-2 мм, при этом на торцевых поверхностях имеются пазы и гребни, повышающие механическую устойчивость стены. Однако, эти элементы не могут быть использованы для наружных стен, так как не обладают необходимой влаго- и морозостойкостью.
3
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели являются стеновые блоки из ячеистых бетонов по ГОСТ 21520-89 [7], представляющие собой сплошнотелые строительные элементы, в т.ч. укладываемые на клею, имеющие форму прямоугольных параллелепипедов плотностью не менее 500 кг/м с максимальными габаритными размерами 598×295×298 мм с допусками не менее 1-2 мм.
Общими недостатками стеновых блоков из тяжелых, легких и ячеистых бетонов, а также керамики являются:
- высокая материалоемкость, вытекающая из относительно высокой плотности материала блоков, вызывающая их удорожание;
- недостаточная теплопроводность или приведенное термическое сопротивление элементов, что вызывает необходимость для выполнения действующих норм по теплозащите (СНиП 11-3-79*, изд. 1998 г.) [8]в устройстве наружных стен утолщенной и многорядной кладки, и следовательно повышается стоимость и трудоемкость, а также увеличиваются нагрузки на фундаменты зданий;
- относительно небольшие габаритные размеры (максимальный не более 410 мм) блоков, предопределяемые ограничениями по весу при ручном монтаже (не более 25-30 кг), повышают трудоемкость и стоимость монтажа стен;
- высокие допуски к основным габаритным размерам для блоков, укладываемых на растворе (3-4 мм) и относительно высокие допуски для блоков из ячеистых бетонов, укладываемых на клею (1-2 мм), предопределяют устройство утолщенных кладочных швов, в совокупности с небольшими размерами элементов, снижающих теплотехническую однородность стены и вызывающих необходимость в ее утолщении (для обеспечения теплозащитных норм), что ведет к повышению трудоемкости монтажа и стоимость стены;
3
- блоки из тяжелых и легких бетонов и из керамики практически не поддаются ручной механической обработке (пилению, штробовке), а для блоков из ячеистых бетонов плотностью порядка 500 кг/м такая обработка очень трудоемка;
- в блоках не предусматривается устройство специальных четвертей для фиксации оконных и дверных элементов, что вызывает необходимость в дополнительных трудоемких работах по их выпиливанию, а без их устройства ухудшаются теплозащитные свойства стены и устойчивость конструкции при ветровых воздействиях (отсосе);
- на торцевых поверхностях блока не предусматриваются пазы и гребни для устройства вертикальных ступенчатых швов, которые могли бы повысить устойчивость и теплотехническую однородность стены;
- блоки из легких и тяжелых бетонов на известковом, шлаковом и гипсовом вяжущем и из ячеистых бетонов не обладают повышенной заводской готовностью, так как не выпускаются с защитным отделочным слоем, например под окраску или из декоративного мелкозернистого бетона, или с рельефным рисунком.
3
Существенным недостатком прототипа является то, что для использования в наружных стенах зданий ячеистобетонные элементы (блоки) должны иметь плотность не менее 500 кг/м, т.к. согласно ГОСТ 25485-89 для меньших марок по плотности не гарантируется даже минимальная для наружных стен марка по морозостойкости - F15. В следствие этого для обеспечения требуемых теплозащитных свойств кладка из ячеистобетонных элементов (блоков) в наружных стенах имеет повышенные толщину, вес, трудоемкость и стоимость монтажа.
Задачей предлагаемого технического решения является создание строительного элемента для устройства наружных стен - блоков из конструктивно-теплоизоляционного полистиролбетона, обладающих повышенными теплотехническими характеристиками с необходимой прочностью и морозостойкостью, легкообрабатываемых, с конфигурацией, позволяющей устраивать стены с повышенной устойчивостью, в т.ч. на участках с проемами, обладающих повышенной заводской готовностью и обеспечивающих пониженную трудоемкость и стоимость стеновой конструкции.
3
Решение задачи достигается тем, что стеновой строительный элемент в виде прямоугольного параллелепипеда, монтируемый на клею, изготавливается по ГОСТ Р51263-99 [9] плотностью 200-500 кг/м с габаритными размерами (длина-L × толщина-В × высота-Н) - (0,3-1,2)×(0,08-0,5)×(0,2-0,5) м с допусками по основным размерам не более 0,5-1,0 мм.
2
Такое техническое решение обеспечивает (при соблюдении теплозащитных норм) пониженную материалоемкость, трудоемкость монтажа и стоимость 1 м наружной стены здания за счет сниженной плотности материала, укрупненных размеров блоков и кладочных клеевых швов минимальной толщины при необходимой прочностью и морозостойкостью.
При этом стеновой строительный элемент из полистиролбетона может иметь одну или две четверти для фиксации оконных и дверных проемов, в результате чего отпадает необходимость по их выпиливанию, улучшаются теплозащитные свойства стены и ее устойчивость при ветровых воздействиях (отсосе).
Заявляемый строительный стеновой элемент из полистиролбетона может иметь с одной боковой (торцевой) стороны паз, а с противоположной - гребень с размерами по толщине, обеспечивающими устройство ступенчатых вертикальных швов толщиной не более 2 мм, что повышает устойчивость и теплотехническую однородность стены.
3
При этом строительный стеновой элемент из полистиролбетона может быть выполнен в виде монолитного сплошного тела или с пазами (пустотами) сквозными или несквозными толщиной до 20 мм, параллельными фасадной плоскости элемента, то есть перпендикулярными тепловому потоку в стене, что повышает теплозащитные свойства блока. При этом пазы (пустоты) могут заполняться материалом, имеющим более низкую теплопроводность, чем у полистиролбетона, например заливочным пенопластом типа "Юнипор" плотностью 20-30 кг/м, что дополнительно повышает термическое сопротивление блока, так как исключаются теплопотери от конвективной и лучистой составляющей.
На рис.1 приведен строительный стеновой элемент - блок из полистиролбетона в виде монолитного сплошного тела, представляющего прямоугольный параллелепипед.
На рис.2 показан вариант полистиролбетонного стенового блока с одной четвертью - 1, а на рис.3 с двумя четвертями - 1.
На рис.3 показан вариант полистиролбетонного стенового блока с пазом - 2 и гребнем - 3 на боковой (торцевой) поверхности.
На рис.5 показан вариант полистиролбетонного стенового блока с прямоугольными пазами (пустотами) - 4, которые параллельны фасадной плоскости элемента и перпендикулярны тепловому потоку в стене.
3
На рис.6 показан вариант полистиролбетонного стенового блока, у которого пазы (пустоты) заполнены заливочным пенопластом "Юнипор" - 5 плотностью 20-30 кг/м.
На рис.7-9 показаны варианты полистиролбетонного стенового блока повышенной заводской готовности:
- на рис.7 - вариант полистиролбетонного стенового блока с фактурным (фасадным) облицовочным слоем из мелкозернистого бетона (раствора), который может быть выполнен из обычного раствора с гладкой наружной поверхностью под окраску или быть декоративным (цветным);
- на рис.8 и 9 - варианты полистиролбетонного стенового блока с рельефным фактурным слоем из мелкозернистого бетона с вертикальными рустами - 7 и под "кирпич" - 8.
Сравнительные технико-экономические показатели предлагаемой полезной модели и прототипа приведены в таблицах 1 и 2.
Как видно из табл. 1 технические показатели и характеристики прототипа заметно уступают предлагаемой полезной модели, а примеры реализуемой полезной модели (табл.2) подтверждают обоснованность заявленных параметров по габаритным размерам, допускам и плотности, так как они при одинаковом термическом сопротивлении имеют преимущества по прочности, морозостойкости, теплопроводности, трудоемкости и стоимости.
Источники информации
1. Патент РФ 22489, 2001. Строительный блок. Полезная модель.
2. Патент РФ 22490, 2001. Строительный блок. Полезная модель.
3. ГОСТ 6133-84. Камни бетонные стеновые. Технические условия.
4. ГОСТ 530-95. Кирпич и камни керамические. Технические условия.
5. ГОСТ 7484-78. Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия.
6. ГОСТ 6428-83. Плиты гипсовые для перегородок. Технические условия.
7. ГОСТ 21520-89. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия (прототип).
8. СНиП 11-3-79 (изд. 1998 г.). Строительная теплотехника.
9. ГОСТ Р51263-99. Полистиролбетон. Технические условия.
10. ГОСТ 25485-89. Бетоны ячеистые. Технические условия.
11. ТУ 5741-159-00284807-96 (с изм. 1-4). Блоки из полистиролбетона стеновые сплошные.
12. ТУ 5760-00284807-96 (с изм. 1-2). Плиты полистиролбетонные теплоизоляционные.
Таблица 1
Показатели и характеристики
Предлагаемая полезная модель
Прототип
1. Основные характеристики материала
элементов(блоков):
1.1. Плотность, кг/м<sup>3</sup>
200-500
500-1200
1.2. Теплопроводность в сухом состоянии,
0,065-0,125
0,1-0,38
Вт/м °С
2. Показатели и характеристики элементов
(блоков):
2.1. Максимальные габаритные размеры, м:
- длина(L)
1,2
0,6
- толщина (В)
0,5
0,3
- высота (Н)
0,5
0,3
2.2. Минимальные допуски на габаритные
±(0,5-1)
±(1-2)
размеры, мм
2.3. Возможность изготовления с четвертями, пазами, гребнями, пустотами и фактурными слоями
предусматривается
не предусматривается
3. Показатели наружных стен на основе кладки из элементов (блоков):
3.1. Толщина клеевых швов в кладке, мм
2-4
4-7
3.2. Теплотехническая однородность
0,85-0,92
0,7-0,8
м<sup>2</sup>/Вт °С с фасадной кирпичной облицовкой
438
745
и внутренним оштукатуриванием, мм
3.4. Трудоемкость 1 м<sup>2</sup> стены по п.3.3, чел. час
2,9
3,8
3.5. Сметная стоимость 1 м<sup>2</sup> стены по п.3.3, %
100,0
130,9
Таблица 2
Параметры и характеристики
Ед.изм.
Прототип<sup>1)</sup>
Заявленные параметры
Запредельные
элементов (блоков)
параметры
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1. Габаритные размеры:
м
- длина
0,6
0,3
0,6
0,6
0,6
0,6
1,2
0,25
1,5
- ширина
0,3
0,3
0,08
0,3
0,3
0,5
0,25
0,07
0,65
- высота
0,3
0,5
0,5
0,375
0,5
0,2
0,2
0,5
0,6
2. Плотность без отделки
кг/м<sup>3</sup>
500
250
200
250
250
500
500
150
600
3. Вес в сухом состоянии
кг
27
9
4,8
1,7
23
30
30
1,1
216
4. Минимальные допуски по габаритным размерам
мм
±(1÷2)
±(0,5÷0,8)
±(0,5÷0,7)
±(0,5÷1,0)
±(0,5÷1,0)
±(0,6÷1,0)
±(0,6÷1,0)
±(0,5÷0,9)
±(0,7÷1,5)
5. Физико-механические характеристики бетона: сжатие<sup>3)</sup>
В0,75-В1,0
М2-М3,5
М2-М3,5
В0,35-В0,5
В0,35-В0,5
В1,5-В2,5
В1,5-В2,5
М2-М2,5
В2,0-В2,5
- марка по морозостойкости<sup>3)</sup>
F15-F35
F25
F25
F25-F35
F25-F35
F50-F100
F50-F100
F15
F75-F100
- теплопроводность при
Вт/
0,23
0,09
0,075
0,09
0,09
0,155
0,155
0,06
0,20
условиях эксплуатации
м(С
"Б"<sup>4)</sup>
6. Технико-экономические показатели 1 м<sup>2</sup> кладки с термическим сопротивлением R<sub>k</sub>≥3,2 м<sup>2</sup> °C/ВТ в наружной стене
- толщина
мм
0,75
0,3
0,24
0,3
0,3
0,5
0,5
0,21
1,3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
- количество элементов на шт. толщину
шт.
2,5
1
3
1
1
1
2
3
2
- общее количество элементов
шт.
14
7
10
4,5
3,3
8
8
23
2,5
- трудоемкость кладки (без приготовления и нанесения клея)
%
100,0
50,0
71,4
32,1
23,6
57,1
57,1
164,3
требуются механизмы
- стоимость монтажа^
%
100,0
92,3
86,1
76,9
73,4
84,4
84,4
109,2
99,2
Примечания:
1. Прототип - ячеистобетонные блоки по ГОСТ 21520-89 плотностью менее 500 кг/м<sup>3</sup> не могут использоваться в наружных стенах, так как не гарантируется минимальная марка по их морозостойкости - F15.2. Минимальные допуски по габаритным размерам приняты: для ячеистобетонных элементов согласно ГОСТ 21520-89 и для полистиролбетонных элементов согласно ТУ 5741-159-00284807-96 (с изм. 1-4) и ТУ 5760-160-00284807-96 (с изм. 1-2).3. Марки по прочности на сжатие и морозостойкости материала элементов приняты соответственно для ячеистобетонных элементов - по ГОСТ 25485-89 и для полистиролбетонных элементов - по ГОСТ Р 51263-99.4. Теплопроводность материала элементов принята для ячеистобетонных блоков по СНиП П-3-79* (изд. 1998 г.) и для полистиролбетонных элементов - по ГОСТ Р 51263-99.5. Стоимость монтажа, включающая стоимость элементов и затраты на их монтаж, подсчитана в нормах и ценах МТСН 81-98 с пересчетом на 01.01.04 г.