МНОГОСЛОЙНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА
MULTILAYER CONSTRUCTION BLOCK AND METHOD OF ITS MANUFACTURE

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству теплоэффективных многослойных блоков (теплоблоков), предназначенных для возведения наружных ограждающих конструкций жилых, общественных, отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий.
2
Известен строительный блок (Патент на полезную модель РФ 88705, опубл. 20.11.2009), который содержит несущий, лицевой слои и расположенный между ними теплоизоляционный слой. Согласно полезной модели теплоизоляционный слой выполнен из пенополиуретана с кажущейся плотностью 40-80 кг/м, а несущий и лицевой слой зафиксированы относительно друг друга за счет адгезивных свойств пенополиуретана, при этом прочность адгезионного соединения составляет 1,0-3,0 кг/см. Одним из недостатков данного блока является то, что залитый в форму с декоративными и несущими слоями пенополиуретан должен твердеть не менее 20 мин, что приводит к медленному процессу или производству большого количества форм. Также после заливки пенополиуретан в течение первых 24 часов дает усадку, что приводит к нарушению формы и размера блока. Отсутствие же стержней может привести к разлому блока при падении или при различных нагрузках.
Известен многослойный строительный блок (Патент на полезную модель РФ 78833, опубл. 10.12.2008), имеющий несущий, теплоизоляционный и наружный слои, связанные тремя базальтопластиковыми арматурными стержнями, расположенными под прямым углом к поверхности блока таким образом, что в плане образуют равнобедренный треугольник, а в теле блока образуют пространственную структуру призматической формы, при этом в продольном и поперечном сечении расстояния «а» между проекциями стержней и боковыми гранями в продольной плоскости равны между собой, а расстояние между стержнями и боковыми гранями в поперечной плоскости равно половине расстояния «а». Теплоизоляционный слой выполнен с поверхностной перфорацией обеих сторон либо круглой, либо овальной, либо иной формы. Недостатком данного блока является применение в качестве утеплителя пенополистирола и сложность соблюдения размеров при размещении стержней.
Известен многослойный строительный стеновой блок (Патент на полезную модель РФ 117471, опубл. 27.06.2012), включающий лицевой, теплоизоляционный и несущий слои, стянутые армированием, при этом слои соединены четырьмя арматурными связями, проходящими через теплоизоляционный слой, образуя собой боковые ребра усеченной четырехгранной пирамиды, ориентированной вершиной в сторону лицевого или несущего слоя, заглубленными в лицевой и несущий слои на 30-40 мм, выполненными из рифленой арматуры. К недостаткам данного блока можно отнести следующее:
- малое количество стержней,
- железная арматура образует ржавчину,
- коэффициент расширения у железной арматуры и бетона различны и, следовательно, послабление жесткости, а может даже и растрескивание бетонных слоев;
- применение математических фигур и следование им осложняет процесс изготовления;
- небольшая глубина заделки стержней 40 мм в несущий слой уменьшает прочность;
- применение пенополистирола.
Наиболее близким аналогом является способ производства встречным вибропрессованием теплоблока для возведения ограждающих конструкций, зданий и сооружений (Патент РФ 2534208, опубл. 27.11.2014). Способ производства встречным вибропрессованием теплоблока с плоским, формованным или облицованным бетонным фасадным камнем, теплоизолирующим слоем и бетонным внутренним камнем, объединенными в единое целое арматурными связями, включает загрузку в форму дозированного количества бетона фасадного камня, загрузку теплоизолирующего слоя с арматурными связями, загрузку дозированного количества бетона внутреннего камня. При этом уплотняют бетоны путем прессования и вибрации расположенных перпендикулярно оси прессования бетонов фасадного и внутреннего камней через находящийся между ними теплоизолирующий слой. Недостатком данного способа является то, что шахта загрузки имеет форму параллелепипеда, что приводит к отклонению от размеров лицевого слоя от несущего - при строительстве постоянно приходится контролировать горизонтальность кладки, что приводит к потере времени и раствора на выравнивание, а также применение пенополистирола в качестве утеплителя, который является горючим, недолговечным и впитывающим влагу (точка росы).
Задачей изобретения является изготовление многослойного строительного блока, обеспечивающего высокие эксплуатационные показатели, такие как тепло- и звукоизоляция, прочность, долговечность, а также является экологически чистым и безопасным. Еще одной задачей изобретения является разработка способа производства многослойных строительных блоков, который обеспечит изготовление блоков, обладающих высокой прочностью, а также при котором не нарушаются размеры самого блока. При этом сам процесс производства минимизирован различными математическими фигурами при использовании стержней, а процесс кладки блоков при возведении стен минимизирован при вертикальном и горизонтальном ориентировании, что позволяет в обоих случаях использование работников любого образования и минимальные потери времени на процессы.
Технический результат достигается тем, что многослойный строительный блок состоит из внутреннего несущего, теплоизоляционного и наружного облицовочного слоев, соединенных между собой базальтопластиковыми стержнями, при этом теплоизоляционный слой изготавливается из жестковспененного пенополиуретана и дополнительно имеет поверхностную перфорацию для лучшего соединения с другими слоями, а облицовочный слой состоит в свою очередь из декоративной плитки и несущей части.
Другой технический результат достигается тем, что многослойный строительный блок изготавливается методом вибропрессования.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен многослойный строительный блок в аксонометрии, на фиг. 2 изображен многослойный строительный блок в разрезе, где 1 - лицевой фактурный слой, 2 - бетон, 3 - пенополиуретан, 4 - базальтопластиковые стержни, 5 - перфорация.
Многослойный строительный блок состоит из наружного, теплоизоляционного и внутреннего слоев, соединенных между собой 4-6 базальтопластиковыми стержнями.
Наружный (лицевой) слой блоков состоит в свою очередь из фактурного слоя, преимущественно из декоративной плитки, и несущего слоя, выполняемого преимущественно из керамзитобетона. Фактурная поверхность может быть выполнена рифленой или гладкой, из неокрашенной или цветной бетонной смеси с пигментами.
Теплоизоляционный слой изготавливается из жестковспененного пенополиуретана и дополнительно имеет с обеих сторон поверхностную перфорацию для лучшего соединения с бетоном.
Использование пенополиуретана для слоя утеплителя по всем показателям значительно превосходит использование пенополистирола и других видов утеплителей, что дает возможность применять толщину блока 300 мм, а это дает дополнительную внутреннюю площадь.
Среди материалов, применяемых для теплоизоляции, жестковспененный пенополиуретан обладает наименьшей теплопроводностью и соответственно является лучшим теплоизоляционным материалом. Слой из пенополиуретана толщиной всего 10 см по своей теплопроводности приравнивается к 60-80 см пенополистирола, широко применяемого в нынешнем строительстве как теплоизолятор и теплоизолирующий слой в остальных видах теплоблоков. Пенополиуретан не горюч, до 600°С не выделяет ничего, пенополистирол напротив при 50°С выделяет фенол. Пенополиуретан не подвержен гниению и образованию плесени.
Внутренний несущий слой изготавливается преимущественно из керамзитобетона.
Отдельные части блока соединены надежной базальтопластиковой арматурой, выдерживающей до 2000 кг на разрыв. Применяются базальтопластиковые стержни в количестве от 4 до 6 штук в зависимости от толщины внутреннего несущего слоя и этажности объектов. Базальтопластиковая арматура используется в основном диаметром 4 мм, длиной 250-300 мм в зависимости от размеров блока, арматура круглая с песчаным покрытием для лучшего соединения с бетоном.
Все слои по толщине находятся в диапазоне следующих размеров: лицевой слой - 50-70 мм, теплоизоляционный слой - 50-200 мм в зависимости от среднегодовых температур района застройки, несущий слой - 150 мм или более. Варьирование величин толщины определяется конкретными требованиями к несущей прочности и теплоизоляции конструкции.
Блоки производятся методом вибропрессования. При вибропрессовании блок гораздо плотнее и крепче, размеры не нарушаются, выходят блоки с отклонением 1 мм в отличие от вибролитья, при котором отклонение составляет 5 мм.
Способ производства многослойных блоков заключается в следующем.
Блок изготавливается в станке, в котором блок опускается в шахту-форму по мере изготовления и заполнения очередного слоя, при этом каждый слой подвергается вибрации для уплотнения и выхода воздуха. Согласно данному способу шахта-форма не расширяется и не сужается, что позволяет получать блоки с отклонениями по размерам 1 мм, это в свою очередь дает возможность применять кладочный шов 3 мм. Экономия кладочного клея, невозможность прохождения "точки росы" внутрь, привлекательный внешний вид строения из-за отсутствия толстых швов - все это является преимуществом перед другими способами производства теплоблоков.
Наружный фактурный слой изготавливается методом вибролитья, заливая в шахту-форму гранитно-бетонную окрашенную (или нет) смесь, что позволяет получить красивый и очень прочный вид будущего блока, далее заливается бетон. Теплоизоляционный слой (термовкладыш) из пенополиуретана изготавливается отдельно и вставляется после заполнения и вибрации несущего наружного слоя. После того как вставили и уплотнили теплоизоляционный слой, он протыкается базальтопластиковыми штырями-связями на глубину до фактурного слоя, проходя через слой бетона несущего наружного слоя. Штыри-связи вставляются под разными углами для крепости связи в количестве 4-6 штук (в зависимости от толщины несущего слоя и этажности объектов) на удалении 30 мм от края блока, равномерно распределяя их по плоскости блока. Далее блок опускается ниже в шахту и производится формирование последнего внутреннего несущего слоя посредством вибрации. После этого весь блок, находясь в жесткой форме-шахте, подвергается вибропрессованию. Штыри-связи в последний слой входят на глубину 100-120 мм в зависимости от толщины первых двух слоев. После вибропрессования последнего слоя и всего блока в целом блок посредством пневматики или гидравлики выталкивается вверх из шахты-формы. В результате применения сухой смеси бетона и встречного вибропрессования блок поднимается из шахты-формы уже без опалубки, не разваливаясь. Рабочий подхватывает блок специальным ухватом снизу и переносит на стеллаж для дальнейшего набора прочности.
При строительстве зданий из блоков, выполненных согласно изобретению, рекомендуется применять специальные клеевые смеси. Применение клеевого состава при слое раствора 2-3 мм, нанося его только на бетонные слои методом "гребенки" дает возможность отсечь прохождение "точки росы" внутрь здания, что дает дополнительно тепло, комфорт, отсутствие влаги и плесени на стенах. Внутренний несущий слой и слой утеплителя согласно изобретению можно изменять по толщине в зависимости от требований к зданию и климатическим условиям, что добавляет его потребность и унификацию.
Полученные блоки предназначены для возведения наружных ограждающих конструкций жилых, общественных, отапливаемых промышленных и сельскохозяйственных зданий с нормальным тепловлажностным режимом помещений согласно с требованиями СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». В помещениях с агрессивной средой стеновые блоки могут применяться при условии защиты внутренней поверхности стен от воздействия агрессивных факторов.
Данный способ позволяет получать любые по толщине блоки от 150 до 400 мм, а также вкладывать любые по толщине утепляющие слои в зависимости от потребностей и климатических условий, что придает данному способу унифицированность и востребованность.
Применение изобретения позволит повысить прочность стеновых конструкций и обеспечить долговечность и надежность строительных сооружений.