СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК И СПОСОБ СБОРКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ БЛОКОВ
BUILDING BLOCK AND BUILDING BLOCKS ASSEMBLY METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к строительству, в частности к строительным блокам для возведения зданий, строений и малых архитектурных форм, а также к способу сборки строительных блоков.
Изобретение может быть использовано для возведения кладки без использования раствора.
Предшествующий уровень техники
Использование традиционных строительных блоков, кирпичей, растворов и конструкций приводит к известным ограничениям. Прежде всего это потребность в квалифицированной рабочей силе для получения качественной кладки и достижения постоянного, воспроизводимого результата.
Кроме того, возведение кладки с использованием раствора приводит увеличению сроков строительства, поскольку ограничивающим фактором становятся требования к времени отверждения раствора, а также ограничения несущей способности конструкции в связи с изменением жесткости между строительными блоками и раствором.
Использование бетонных сборных панелей получило широкое распространение, в частности, для нивелирования некоторых из этих ограничений. Применение таких панелей имеет свои ограничения и недостатки, в том числе: использование специальной техники для доставки панелей, использование подъемных кранов для погрузки, разгрузки и установки панелей, а также применения квалифицированной рабочей силы.
Альтернативой традиционным системам строительства с использованием строительных блоков и кирпичной кладки стали строительные блоки, которые являются взаимно сцепляющимися.
В качестве примера можно рассмотреть блок, раскрытый в патенте US 3888060 A.
Блоки предназначены для сборки продольными рядами в шахматном порядке. Блоки плоские на нижней стороне и включают в себя углубления с блокирующими выступами на верхней стороне. При сборке выступы взаимодействуют с углублениями на нижней стороне соседних рядов блоков, чтобы располагать и удерживать блоки в нужном положении. Предусмотрены также угловые блоки и концевые блоки, так что при возведении стенок не требуется обычных соединений посредством раствора. Выступы скошены и имеют пазы, обеспечивающие прием выступов, имеющих увеличенные размеры, т.е. для компенсации производственных допусков. Готовая стена может быть залита цементным раствором через соединительные полости в полых блоках для обеспечения дополнительной прочности.
Указанные строительные блоки имеют следующие недостатки, в частности, кладку угла стены необходимо выполнять с применением нового типа блока, блоки не обеспечивают возможность скреплять вновь возводимые стены с существующими, при возведении стены необходимо применять специальные концевые блоки, и, наконец, отсутствует скрепление между боковыми поверхностями блока.
Известен также строительный кирпич с верхней и нижней гранями (см., например, патент US 4124961 A).
Верхняя поверхность указанного кирпича имеет пару продольно вытянутых треугольных в сечении гребней вдоль каждой из продольных сторон, причем каждый гребень имеет узкую плоскую верхнюю поверхность. Нижняя поверхность кирпича имеет пару углублений, образованных центральной продольно проходящей вертикальной частью на высоте, меньшей высоты гребней, так что, когда кирпичи входят в зацепление, их впадины и выступы сцепляются, чтобы выровнять их видимые поверхности и ограничить движение кирпичей в поперечном направлении, оставляя зазор шириной не менее 0,3 см и толщиной, равной по меньшей мере 40% от ширины каждого кирпича, между соседними рядами кирпичей, для связующего материала, и с верхним кирпичом, лежащим на верхней поверхности гребней под ним. Аналогичное вертикальное пространство предусмотрено между торцевыми поверхностями кирпичей, так что стену можно собирать без раствора, а затем ее можно залить раствором, налив тонкий слой раствора в одно или несколько вертикальных полостей.
Указанный строительный кирпич имеет следующие недостатки, в частности, кладку угла стены необходимо выполнять с применением нового типа кирпича, кирпичи не обеспечивают возможность скреплять вновь возводимые стены с существующими, при возведении стены необходимо применять специальные концевые кирпичи, отсутствует скрепление между боковыми поверхностями блока и, наконец, система соединения «паз-гребень», не позволяет позиционировать блоки и не предотвращает смещения блоков вдоль продольной оси кладки.
В качестве ближайшего технического решения рассматривается строительный блок, раскрытый в патенте GB 2269606 A.
Строительный блок (10ʹʹ) (фиг. 1) выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда и имеет три пары противоположных поверхностей, причем каждая поверхность из двух противоположных поверхностей снабжена одной или несколькими идентичными парами блокирующихся образований (24 и 26). Образования на любой заданной поверхности одинаковы. Каждая пара блокирующихся образований является симметричной относительно оси вращения на 90°. При сборке два таких строительных блока могут быть размещены так, что одна поверхность первого блока входит в зацепление с одной из любых трех пар противоположных поверхностей другого блока. Два таких строительных блока могут быть размещены так, что одна из пар противоположных поверхностей первого из блоков находится в блокирующем взаимодействии с одной любой из трех пар противоположных поверхностей другого из блоков.
Имеется также уголковый блок (100), предназначенный для использования со строительным блоком (10''), угловой блок (100) снабжен одной или несколькими формациями (118) на каждой из его поверхностей (102-116), посредством чего он может быть расположен в зацеплении с одной из по меньшей мере одной из каждой пары противоположных поверхностей (12 и 14, 16 и 18 или 20 и 22) строительного блока (10'').
Указанный тип блоков нельзя соединять любыми боковыми поверхностями между собой. При сборке это создает необходимость ориентации каждого блока в месте его установки. Для выполнения углового соединения блоков в конструкции необходимо наличие отдельного типа блока. Также угловые блоки не могут быть соединены между собой при выполнении угловой кладки, т.е. стены должны быть скреплены между собой посредством раствора.
Краткое изложение существа изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания строительного блока, который при возведении строительной конструкции занимает требуемое положение без вспомогательных усилий и приспособлений, не требует использования строительного раствора, позволяет возводить здания и сооружения без использования высококвалифицированной рабочей силы, привлечения механизации и при этом сократить время строительства, а также обеспечивает возведение строительной конструкции без использования углового бока специальной формы.
В основу настоящего изобретения поставлена также задача создания способа сборки строительных блоков, который при возведении строительной конструкции не требует использования строительного раствора, позволяет возводить здания и сооружения без использования высококвалифицированной рабочей силы, привлечения механизации и при этом сократить время строительства, а также обеспечивает возведение строительной конструкции без использования углового бока специальной формы.
Поставленная задача решена путем создания строительного блока, выполненного в виде параллелепипеда и содержащего
три пары противоположных граней, включающих четыре боковых грани и две грани, являющиеся верхним и нижним основаниями, каждая из граней содержит множество элементов, образующих выступы и углубления, причем каждый элемент имеет форму правильной пирамиды со скругленными ребрами, и угол при вершине пирамиды между двумя противоположными гранями находится в пределах от 90 до 179,9 град., предпочтительно от 90 до 150, более предпочтительно от 90 до 120 и наиболее предпочтительно под углом 90 град.,
выступы и углубления расположены в рядах и столбцах, причем на каждой грани параллелепипеда основания пирамид расположены в одной плоскости, являющейся гранью параллелепипеда, а соответствующие стороны оснований пирамид параллельны граням параллелепипеда, причем стороны основания пирамиды, образующей выступ, примыкают к соответствующим сторонам оснований смежных пирамид, образующих углубления,
при этом на боковых гранях параллелепипеда количество выступов в рядах и столбцах равно количеству углублений и их сумма в рядах и столбцах равна четному числу, так что соблюдается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на боковых гранях,
при этом на верхнем и нижнем основаниях параллелепипеда основания пирамид в рядах и столбцах, смежных со сторонами верхнего и нижнего оснований, расположены на расстоянии от ребра параллелепипеда для образования плоского участка поверхности по периметру верхнего и нижнего оснований параллелепипеда,
при этом на верхнем и нижнем основаниях параллелепипеда ряды и столбцы расположены взаимно перпендикулярно, причем количество выступов в рядах и столбцах не равно количеству углублений и их сумма равна нечетному числу, причем сумма количества выступов и углублений в рядах равна сумме количества выступов и углублений в столбцах, так что обеспечивается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на основаниях параллелепипеда,
при этом строительный блок сконфигурирован так, что в состоянии совмещения двух блоков друг с другом их боковыми гранями выступы на боковой грани одного блока размещаются в углублениях боковой грани другого блока, а в состоянии совмещения друг с другом двух блоков их основаниями выступы и углубления на нижнем основании одного блока размещаются в углублениях и выступах, соответственно, верхнего основания другого блока,
при этом выступы и углубления на гранях блока обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
Предпочтительно в основании правильной пирамиды лежит многоугольник, выбранный из группы, состоящей из квадрата, восьмиугольника и шестнадцатиугольник.
Предпочтительно, чтобы параллелепипед имел равные грани и представлял собой куб.
Предпочтительно также, чтобы параллелепипед представлял собой прямоугольный параллелепипед.
Предпочтительно, чтобы строительный блок дополнительно содержал по меньшей мере один канал, проходящий перпендикулярно основанию параллелепипеда и предназначенный для размещения по меньшей мере одного элемента для скрепления блоков при их совмещении верхними и нижними основаниями, причем каналы были изолированы друг от друга.
Предпочтительно, чтобы строительный блок дополнительно содержал по меньшей мере один канал, проходящий параллельно основанию параллелепипеда и предназначенный для размещения по меньшей мере одного элемента для скрепления блоков при их совмещении верхним и нижним основаниями, причем каналы изолированы друг от друга.
Предпочтительно форма сечения канала, перпендикулярного его оси, в любой точке на оси канала выбрана из группы, состоящей из круга, овала, квадрата, прямоугольника, треугольника или их сочетаний.
Предпочтительно, чтобы строительный блок был выполнен в виде множества строительных блоков, соединенных между собой и образующих единое целое.
Согласно второму варианту выполнения, поставленная задача решена путем создания строительного блока, выполненного в виде параллелепипеда, содержащего
три пары противоположных граней, включающих четыре боковых грани и две грани, являющиеся верхним и нижним основаниями, каждая из граней содержит множество элементов, образующих выступы и углубления, причем каждый элемент имеет форму равносторонней пирамиды со скругленными ребрами, и угол при вершине пирамиды между двумя противоположными гранями находится в пределах от 90 до 179,9 град., предпочтительно от 90 до 150, более предпочтительно от 90 до 120 и наиболее предпочтительно под углом 90 град.,
выступы и углубления расположены в рядах и столбцах, причем на каждой грани параллелепипеда основания пирамид расположены в одной плоскости, а соответствующие стороны оснований пирамид параллельны граням параллелепипеда, причем стороны основания пирамид, образующих выступы, примыкают к соответствующим сторонам смежных пирамид, образующих углубления,
при этом на верхнем и нижнем основаниях параллелепипеда ряды и столбцы расположены взаимно перпендикулярно, причем количество выступов в рядах и столбцах не равно количеству углублений и равно нечетному числу, причем сумма количества выступов и углублений в рядах равна сумме количества выступов и углублений в столбцах, так что обеспечивается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на основаниях параллелепипеда,
при этом на боковых гранях параллелепипеда основания пирамид в рядах и столбцах, смежных со сторонами боковой грани, расположены на расстоянии от ребра боковой грани для образования плоского участка поверхности на каждой боковой грани по периметру,
при этом на боковых гранях параллелепипеда количество выступов в рядах и столбцах равно количеству углублений и их сумма в рядах и столбцах равна четному числу, так что соблюдается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на боковых гранях параллелепипеда, и
при этом строительный блок сконфигурирован так, что в состоянии совмещения двух блоков друг с другом их боковыми гранями выступы на боковой грани одного блока размещаются в углублениях боковой грани другого блока, а в состоянии совмещения друг с другом двух блоков их основаниями выступы и углубления на нижнем основании одного блока размещаются в углублениях и выступах, соответственно, верхнего основания другого блока,
при этом выступы и углубления на гранях блока обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
Предпочтительно ребра параллелепипеда выполнены с фасками.
Предпочтительно в основании правильной пирамиды лежит многоугольник, выбранный из группы, состоящей из квадрата, восьмиугольника и шестнадцатиугольника.
Предпочтительно параллелепипед имеет равные грани и представляет собой куб.
Предпочтительно параллелепипед представляет собой прямоугольный параллелепипед.
Предпочтительно строительный блок дополнительно содержит по меньшей мере один канал, проходящий перпендикулярно основанию параллелепипеда и предназначенный для размещения по меньшей мере одного элемента для скрепления блоков при их совмещении верхними и нижними основаниями, причем каналы изолированы друг от друга.
Предпочтительно строительный блок дополнительно содержит один и более каналов, проходящих параллельно основанию параллелепипеда и предназначенных для размещения по меньшей мере одного элемента для скрепления блоков при их совмещении боковыми гранями.
Предпочтительно форма сечения канала, перпендикулярного его оси, в любой точке на оси канала выбрана из группы, состоящей из круга, овала, квадрата, прямоугольника, треугольника или их сочетаний.
Предпочтительно строительный блок выполнен в виде множества строительных блоков, соединенных между собой и образующих единое целое.
Поставленная задача решена также путем создания способа сборки строительных блоков, заявленных по п. 1, содержащий этапы, на которых
устанавливают первый ряд блоков на фундамент, при этом
устанавливают последовательно первый, второй и последующие блоки на фундамент, при установке совмещают боковую грань каждого последующего блока в горизонтальном ряду с боковой гранью предыдущего блока, при этом выступы устанавливаемого блока размещаются во впадинах предыдущего установленного в ряду блока без зазора с соблюдением одинаковой ориентации верхнего и нижнего оснований устанавливаемого блока с ориентацией таких же оснований установленных блоков,
при формировании второго и последующих рядов устанавливают последовательно первый, второй и последующие блоки на блоки предыдущего ряда, при установке совмещают боковую грань каждого последующего блока в горизонтальном ряду с боковой гранью предыдущего блока, при этом выступы устанавливаемого блока размещаются во впадинах предыдущего установленного в ряду блока,
при этом совмещают выступы и углубления на нижнем основании блока последующего ряда с углублениями и выступами, соответственно, верхнего основания блока предыдущего ряда,
обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
Поставленная задача решена также путем создания способа сборки строительных блоков, заявленных по п. 5 или 6, содержащего этапы, на которых
устанавливают первый ряд блоков на фундамент, в который заделаны элементы, проходящие перпендикулярно фундаменту и предназначенные для размещения в каналах соединяемых блоков и скрепления блоков между собой в вертикальном ряду, для чего
пропускают через вертикальный канал первого блока соединительный элемент,
устанавливают последовательно второй и последующие блоки на фундамент, при установке совмещают боковую грань каждого последующего блока в горизонтальном ряду с гранью предыдущего блока, при этом выступы устанавливаемого блока размещают во впадинах предыдущего установленного в ряду блока без зазора с соблюдением одинаковой ориентации верхнего и нижнего оснований устанавливаемого блока с ориентацией таких же оснований установленных блоков, при этом
соединительные элементы, закрепленные в фундаменте, размещают в каналах присоединяемых блоков, и скрепляют блоки между собой,
при формировании второго и последующих рядов устанавливают последовательно первый, второй и последующие блоки на блоки предыдущего ряда, при установке совмещают боковую грань каждого последующего блока в горизонтальном ряду с боковой гранью предыдущего блока, при этом выступы устанавливаемого блока размещают во впадинах предыдущего установленного в ряду блока,
при этом совмещают выступы и углубления на нижнем основании блока последующего ряда с углублениями и выступами, соответственно, верхнего основания блока предыдущего ряда,
соединительные элементы, закрепленные в каналах предыдущего ряда, соединяют с соединительными элементами, размещенными в соответствующих каналах присоединяемых блоков,
обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
Предпочтительно, чтобы при завершении сборки каждого ряда блоков в горизонтальных каналах по меньшей мере четного или нечетного ряда блоков размещали элементы для соединения блоков.
Согласно третьему варианту выполнения, поставленная задача решена путем создания строительного блока, выполненного в виде параллелепипеда, содержащего
три пары противоположных граней, включающих четыре боковых грани и две грани, являющиеся верхним и нижним основаниями, при этом по меньшей мере одна боковая грань или по меньшей мере одна грань основания содержит множество элементов, образующих выступы и углубления, причем каждый элемент имеет форму правильной пирамиды со скругленными ребрами, и угол при вершине пирамиды между двумя противоположными гранями находится в пределах от 90 до 179,9 град., предпочтительно от 90 до 150, более предпочтительно от 90 до 120 и наиболее предпочтительно под углом 90 град.,
выступы и углубления расположены в рядах и столбцах, причем основания пирамид расположены в одной плоскости, являющейся гранью параллелепипеда, а соответствующие стороны оснований пирамид параллельны граням параллелепипеда, причем стороны основания пирамиды, образующей выступ, примыкают к соответствующим сторонам оснований смежных пирамид, образующих углубления,
при этом по меньшей мере одна боковая грань содержит поверхность, которая реплицирует структуру строительного материала,
при этом на упомянутом по меньшей мере одном основании параллелепипеда ряды и столбцы расположены взаимно перпендикулярно, причем количество выступов в рядах и столбцах не равно количеству углублений и их сумма равна нечетному числу, причем сумма количества выступов и углублений в рядах равна сумме количества выступов и углублений в столбцах, так что обеспечивается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на основаниях параллелепипеда,
при этом строительный блок сконфигурирован так, что в состоянии совмещения двух блоков друг с другом их боковыми гранями выступы на боковой грани одного блока размещаются в углублениях боковой грани другого блока, а в состоянии совмещения друг с другом двух блоков их основаниями выступы и углубления на нижнем основании одного блока размещаются в углублениях и выступах, соответственно, верхнего основания другого блока.
Предпочтительно по меньшей мере одна грань основания содержит поверхность, которая реплицирует структуру строительного материала.
Конструкция заявленного блока обеспечивает технический результат, который заключается в обеспечении возведения кладки без использования строительного раствора и только посредством замкового соединения строительных блоков с дополнительным механическим креплением строительных блоков между собой, если необходимо, что позволяет отказаться от применения дорогостоящего производства, доставки и технологии применения цементно-бетонных растворов, позволяет возводить здания и сооружения без использования высококвалифицированной рабочей силы, привлечения механизации, при этом обеспечивается сокращение сроков строительства зданий и сооружений при одновременном повышении производительности труда и качества возведения кладки.
Технический результат достигается за счет того, что при возведении кладки из блоков многогранной формы с выступами и впадинами блоки состыковываются между собой так, что геометрически замыкают взаимодействующие поверхности граней выступов и углублений одного блока с поверхностями граней выступов и углублений другого блока с образованием беззазорного соединения блоков в замок. Оси центров схождения выступов и углублений стыкуемых блоков совмещают попарно в общее для каждой пары соединение, укладывают блоки относительно оси центра кладки по одному из направлений их совмещения и наращивают без смещения, последовательно соединяя.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает известные типы строительных блоков;
Фиг. 2 изображает общий вид строительного блока, первый вариант выполнения, в котором строительный блок представляет собой куб, согласно изобретению;
α
Фиг. 3 изображает схематично общий вид боковой грани строительного блока (частичный вырыв), где показан угол  между гранями пирамиды;
Фиг. 4 изображает схему сборки строительных блоков, согласно изобретению;
Фиг. 5 изображает вариант выполнения, в котором параллелепипед представляет собой прямоугольный параллелепипед;
Фиг. 6 изображает варианты выполнения строительного блока в виде множества кубов или параллелепипедов, или их комбинации, соединенных между собой и образующих единое целое, согласно изобретению;
Фиг. 7 изображает общий вид строительного блока, когда строительный блок дополнительно содержит канал, проходящий перпендикулярно основанию блока или канал, проходящий параллельно основанию блока, согласно изобретению;
Фиг. 8 изображает форму каналов, согласно изобретению;
Фиг. 9 изображает общий вид строительного блока, когда строительный блок содержит четыре канала, проходящих перпендикулярно основанию блока, и четыре канала, проходящих параллельно основанию блока, согласно изобретению;
Фиг. 10 изображает вариант сборки углового замыкающего блока, согласно изобретению;
Фиг. 11 изображает общий вид строительного блока, второй вариант выполнения, в котором строительный блок представляет собой куб, согласно изобретению;
Фиг. 12 изображает схему сборки строительных блоков второго варианта выполнения, согласно изобретению;
Фиг. 13 изображает вариант выполнения, в котором блок выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда;
Фиг. 14 изображает варианты выполнения строительного блока в виде множества кубов или параллелепипедов, или их комбинации, соединенных между собой и образующих единое целое, согласно изобретению;
Фиг. 15 изображает общий вид строительного блока, когда строительный блок дополнительно содержит канал, проходящий перпендикулярно основанию блока, или канал, проходящий параллельно основанию блока, согласно изобретению;
Фиг. 16 изображает общий вид строительного блока, когда строительный блок содержит четыре канала, проходящих перпендикулярно основанию блока и четыре канала, проходящих параллельно основанию блока, согласно изобретению;
Фиг. 17 изображает вариант сборки конструкции с использованием соединительных элементов, согласно изобретению;
Фиг. 18 изображает схему сборки первого ряда конструкции, содержащей внутреннюю стенку, где первый ряд блоков представляет собой фундамент;
Фиг. 19 изображает вариант сборки конструкции на фундаменте с использованием соединительных элементов, согласно изобретению;
Фиг. 20 изображает общий вид строительного блока, в котором одна боковая грань и одна грань основания содержат поверхность, которая реплицирует структуру строительного материала.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
α
Согласно изобретению, предлагается строительный блок 1 (фиг. 2), выполненный в виде параллелепипеда. Далее описан куб, как частный случай параллелепипеда, согласно первому варианту выполнения заявленного изобретения. Строительный блок 1 содержит три пары противоположных граней 2, 3, 4, включающих четыре боковых грани 2, 2ʹ, 3, 3ʹ и две грани 4, 4ʹ, являющиеся верхним и нижним основаниями 5, 6 блока 1. Каждая из граней 2, 3, 4 содержит множество элементов 7, 8, образующих выступы 9 и углубления 10. Каждый элемент 7, 8 (фиг. 3) имеет форму равносторонней пирамиды со скругленными ребрами, и угол  при вершине пирамиды между двумя противоположными граняминаходится в пределах от 90 до 179,9 град., предпочтительно от 90 до 150, более предпочтительно от 90 до 120. В наиболее предпочтительном варианте указанный угол составляет 90 град. Форма выступов 9 повторяет форму углублений 10.
Выступы 9 и углубления 10 (фиг. 2) расположены в рядах и столбцах, причем на каждой грани 2, 3, 4 куба основания пирамид расположены в одной плоскости, а соответствующие стороны a,b (фиг. 3) оснований пирамид параллельны граням куба, причем стороны основания пирамиды, образующей выступ 9, примыкают к соответствующим сторонам смежных пирамид, образующих углубления 10.
На боковых гранях 2, 3 куба 1 (фиг. 2) количество выступов 9 в рядах и столбцах равно количеству углублений 10 и равно четному числу, так что соблюдается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на всех боковых гранях.
На верхнем и нижнем основаниях 5, 6 куба основания пирамид в рядах и столбцах, смежных со сторонами верхнего и нижнего оснований, расположены на расстоянии d от ребра куба, равном, например, половине длины стороны основания пирамиды, для образования плоского участка 11 поверхности по периметру верхнего и нижнего оснований 5, 6 строительного блока 1.
При этом на верхнем и нижнем основаниях 5, 6 куба ряды и столбцы расположены взаимно перпендикулярно, причем количество выступов 9 в рядах и столбцах не равно количеству углублений 10 и равно нечетному числу, причем сумма количества выступов и углублений в рядах равна сумме количества выступов и углублений в столбцах, так что обеспечивается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на основаниях строительного блока. Конструкция строительного блока 1 сконфигурирована так, что в состоянии совмещения двух блоков друг с другом их боковыми гранями выступы на боковой грани одного блока размещаются в углублениях боковой грани другого блока, а в состоянии совмещения друг с другом двух блоков их основаниями выступы и углубления на нижнем основании одного блока размещаются в углублениях и выступах, соответственно, верхнего основания другого блока.
При этом выступы и углубления на гранях блока обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
В основании правильной пирамиды лежит многоугольник, выбранный из группы, состоящей из квадрата, восьмиугольника и шестнадцатиугольника. На фиг. 3 показана пирамида, в основании которой лежит квадрат.
На фиг. 2 и 4 показан строительный блок 1, в котором параллелепипед имеет равные грани и представляет собой куб.
Возможен вариант выполнения, в котором параллелепипед представляет собой прямоугольный параллелепипед 12 (фиг. 5), в котором на боковых гранях количество выступов 9 в рядах и столбцах равно количеству углублений 10 и равно четному числу, так что соблюдается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на всех боковых гранях..
Строительный блок может быть выполнен в виде множества кубов или параллелепипедов, или их комбинации, соединенных между собой и образующих единое целое. На фиг. 6А, 6В, 6С показаны варианты соединения кубов и/или параллелепипедов, жестко связанных между собой и образующих единое целое. На фиг. 6А показан строительный блок 13 в виде длинного параллелепипеда. Кубы могут быть соединены между собой с образованием Т-образной конструкции 14 (фиг. 6В) или Г-образной конструкции 15 (фиг. 6С), которая составлена путем объединения прямоугольного параллелепипеда и куба.
Возможен вариант выполнения, когда строительный блок дополнительно содержит один канал 16 (фиг. 7), проходящий перпендикулярно основанию 6. Канал 16 предназначен для размещения по меньшей мере одного элемента (не показан) для скрепления блоков при их совмещении верхним и нижним основаниями.
Форма сечения канала, перпендикулярного оси канала, в любой точке на оси канала выбрана из группы, состоящей из круга, овала, квадрата, прямоугольника, треугольника или их сочетаний (фиг. 8).
Возможен вариант выполнения, в котором строительный блок 1 дополнительно содержит несколько каналов 17, проходящих параллельно основанию, и предназначенных для размещения элементов 7 для скрепления блоков при их совмещении боковыми гранями, причем каналы изолированы друг от друга.
На фиг. 9 показан вариант выполнения, когда строительный блок содержит один канал 16, проходящий перпендикулярно основанию 6, четыре канала 17, проходящих параллельно основанию 6 и перпендикулярно двум боковым граням 3, 3', и четыре канала 17ʹ, проходящих параллельно основанию 6 и перпендикулярно двум другим боковым граням 2, 2ʹ, для размещения элементов для скрепления блоков при их совмещении верхними и нижними основаниями, каналы изолированы друг от друга, причем оси одних четырех каналов перпендикулярны осям других четырех каналов и пересекаются с ними.
На фиг. 10 показаны три блока, имеющих попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам. Совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
α
Согласно второму варианту выполнения строительный блок 19 (фиг. 11), выполненный в виде куба, содержит три пары противоположных граней 20, 21, 22 включающих четыре боковых грани 20, 20ʹ, 21, 21ʹ и две грани 22, 22ʹ, являющиеся верхним и нижним основаниями 23, 24. Каждая из граней 20, 21, 22 содержит множество элементов 25, 26, аналогичных элементам первого варианта выполнения, образующих выступы 27 и углубления 28, причем каждый элемент имеет форму равносторонней пирамиды со скругленными ребрами, и угол  при вершине пирамиды между двумя противоположными гранями находится в пределах от 90 до 179,9 град., предпочтительно от 90 до 150 град., более предпочтительно от 90 до 120 град. В наиболее предпочтительном варианте указанный угол составляет 90 град.
Выступы 27 и углубления 28 расположены в рядах и столбцах, аналогично первому варианту выполнения, причем на каждой грани куба основания a, b пирамид расположены в одной плоскости, а соответствующие стороны оснований пирамид параллельны граням куба, причем стороны основания пирамид, образующих выступы 27, примыкают к соответствующим сторонам смежных пирамид, образующих углубления 28.
Во втором варианте выполнения на верхнем и нижнем основаниях 23, 24 блока 19 ряды и столбцы расположены взаимно перпендикулярно. Причем количество выступов 27 в рядах и столбцах не равно количеству углублений 28 и равно нечетному числу, причем сумма количества выступов и углублений в рядах равна сумме количества выступов и углублений в столбцах, так что обеспечивается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на основаниях параллелепипеда.
Во втором варианте выполнения строительного блока 19 (фиг. 11) на боковых гранях 20, 20ʹ, 21, 21ʹ основания пирамид в рядах и столбцах, смежных со сторонами боковой грани, расположены, например, на расстоянии 2d от ребра боковой грани, равном длине основания пирамиды, для образования плоского участка 29 поверхности на каждой боковой грани по периметру.
При этом на боковых гранях 20,21 количество выступов 27 в рядах и столбцах равно количеству углублений 28 и их сумма в рядах и столбцах равна четному числу, так что соблюдается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на боковых гранях параллелепипеда (фиг. 12).
В состоянии совмещения двух блоков друг с другом их боковыми гранями выступы 27 на боковой грани одного блока размещаются в углублениях 28 боковой грани соседнего блока, а в состоянии совмещения друг с другом двух блоков их основаниями выступы и углубления на нижнем основании одного блока размещаются в углублениях и выступах, соответственно, верхнего основания другого блока.
Выступы и углубления на гранях блока обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
В описываемом варианте ребра блока 19 выполнены с фасками 30 (фиг. 11).
В основании правильной пирамиды лежит многоугольник, выбранный из группы, состоящей из квадрата, восьмиугольника и шестнадцатиугольника. На фиг. 3 показана пирамида, в основании которой лежит квадрат.
На фиг. 11, 12 показаны строительные блоки 19, где параллелепипед имеет равные грани и представляет собой куб.
Возможен вариант выполнения, в котором параллелепипед представляет собой прямоугольный параллелепипед 31 (фиг. 13), в котором количество выступов 27 в рядах и столбцах равно количеству углублений 28 и равно четному числу, так что соблюдается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на всех боковых гранях 20, 21, причем сумма количества выступов и углублений в рядах равна сумме количества выступов и углублений в столбцах, так что обеспечивается чередование выступов и углублений в рядах и столбцах на основаниях параллелепипеда.
Аналогично первому варианту выполнения, строительный блок 19 может быть выполнен в виде множества кубов, или параллелепипедов, или их комбинации. На фиг. 14А, 14В, 14С показаны варианты соединения кубов и/или параллелепипедов, жестко связанных между собой и образующих единое целое. На фиг. 14А показан строительный блок 32 Г-образной конструкции. Кубы могут быть соединены между собой с образованием Т-образной конструкции 33 (фиг. 14В). На фиг.14С показан строительный блок 34, состоящий из четырех кубов, соединенных между собой и образующих единое целое.
Возможен вариант выполнения, когда строительный блок 19 дополнительно содержит канал 35 (фиг. 15), проходящий перпендикулярно основанию 23, и предназначенный для размещения по меньшей мере одного элемента для скрепления блоков 19 при их совмещении верхними и нижними основаниями.
Форма сечения канала 35 аналогична форме сечения канала 16 первого варианта выполнения, показанного на фиг. 8.
Возможен вариант выполнения, в котором строительный блок 19 дополнительно содержит один канал 36, проходящий перпендикулярно основанию 23, для размещения элемента для скрепления блоков 19 при их совмещении верхними и нижними основаниями, причем каналы изолированы друг от друга.
Возможен вариант выполнения, в котором строительный блок 19 дополнительно содержит несколько каналов 36, проходящих параллельно основанию, и предназначенных для размещения элементов для скрепления блоков при их совмещении боковыми гранями, причем каналы изолированы друг от друга.
На фиг. 16 показан вариант выполнения, когда строительный блок 19 содержит один канал 35, проходящий перпендикулярно основанию 23, четыре канала 36, проходящих параллельно основанию 23 и перпендикулярно двум боковым граням 20, 20', и четыре канала 36ʹ, проходящих параллельно основанию 23 и перпендикулярно двум другим боковым граням 21, 21ʹ, для размещения элементов для скрепления блоков при их совмещении верхними и нижними основаниями, каналы изолированы друг от друга, причем оси одних четырех каналов перпендикулярны осям других четырех каналов и пересекаются с ними.
Сборка конструкции осуществляется следующим образом.
Способ сборки строительных блоков, согласно первому варианту осуществления изобретения, содержит следующие этапы.
Устанавливают первый ряд блоков на фундамент, для чего устанавливают последовательно первый, второй и последующие блоки 1 (фиг. 18) на фундамент 37, при установке совмещают боковую грань каждого последующего блока 1 в горизонтальном ряду с боковой гранью предыдущего блока, при этом выступы устанавливаемого блока размещаются во впадинах предыдущего установленного в ряду блока без зазора с соблюдением одинаковой ориентации верхнего и нижнего оснований 4 устанавливаемого блока с ориентацией таких же оснований 4 установленных блоков.
При формировании второго и последующих рядов устанавливают последовательно первый, второй и последующие блоки на блоки предыдущего ряда, при установке совмещают боковую грань каждого последующего блока в горизонтальном ряду с боковой гранью предыдущего блока, при этом выступы устанавливаемого блока размещаются во впадинах предыдущего установленного в ряду блока.
Как указано выше, строительный блок сконфигурирован так, что в состоянии совмещения друг с другом двух блоков их основаниями выступы и углубления на нижнем основании блока последующего ряда размещаются в углублениях и выступах, соответственно, верхнего основания блока предыдущего ряда.
Выкладку каждого ряда блоков осуществляют так, чтобы блок, замыкающий две смежные, расположенные под углом 90 град. стены в формируемом горизонтальном ряду блоков, был угловым.
При установке блока в угловую позицию между блоками упомянутых двух смежных стен обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
Способ сборки строительных блоков, согласно второму варианту осуществления изобретения, осуществляют следующим образом.
На предварительно подготовленный фундамент 37 (фиг. 19), в который заделаны элементы 18, проходящие перпендикулярно фундаменту 37 и предназначенные для размещения в каналах 35 соединяемых блоков 19, 32, 33, 34, при необходимости, и скрепления указанных блоков при сборке, размещают первый блок 19 так, что через каналы 35 блоков 19 проходят соединительные элементы 18. Следующий блок 19 устанавливают гранью основания 23 на фундамент 37 и совмещают боковые грани осей центров схождения выступов 27 и углублений 28 стыкуемых блоков 19.
Выступы 27 размещаются в углублениях 28 на боковых гранях 20 и 21, благодаря чему блоки 19 соединяются между собой без зазоров. Укладывают блоки 19 относительно продольной оси центра кладки по одному из направлений их совмещения и наращивают без смещения, последовательно соединяя. При необходимости соединительные элементы 18 размещают в канале 35 присоединяемого блока 19.
Возможен вариант, когда блоки 19 укладывают в два параллельных ряда, при этом, выступы размещаются в углублениях на боковых гранях 20, 21, благодаря чему блоки 19 также соединяются без зазора, причем ни в первом случае, ни во втором случае соединения блоки не могут сдвигаться друг относительно друга вдоль осей Х и У.
Соединительные поверхности, которые содержат множество элементов, образующих выступы и углубления, позволяют соединять блоки между собой при наращивании как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Блоки, которые необходимо соединить друг с другом, размещают так, чтобы соединяемые поверхности находились друг напротив друга, после чего совмещают эти поверхности, чтобы выступы и углубления на соединяемых поверхностях, а также каналы для установки соединительных элементов совпали. При необходимости блок может быть повернут вокруг вертикальной оси на 90 град.
На фиг. 19 показано взаимное закрепление горизонтальных блоков. Когда элементы входят во взаимный контакт, они оказываются взаимно закрепленными в вертикальном направлении, однако их все же можно разъединить, если сдвинуть с усилием блок в горизонтальном направлении в сторону, при условии, что фиксирующий элемент отсутствует. Для того чтобы этого не произошло, блоки можно зафиксировать при помощи фиксирующего элемента так, как это показано на фиг. 19. Для сохранения зацепления на боковую часть блока устанавливается фиксирующий элемент (не показан). Фиксирующий элемент может соединять блоки попарно. Возможен вариант, когда через все блоки 19 вдоль длины конструкции проходит один фиксирующий элемент 18 через каналы 36, проходящие вдоль оси Х. Разъединение блоков может быть осуществлено только в том случае, если фиксирующий элемент будет удален.
При установке блока 19 в угловую позицию между блоками упомянутых двух смежных стен обеспечивают совмещение четырех блоков, три из которых имеют попарно смежные грани, расположенные перпендикулярно друг другу и контактирующие по ребрам, а совмещение четвертого блока с указанными тремя осуществляется по линейной траектории, проходящей через точку соединения трех граней, под углом к каждой из боковых граней указанных трех блоков в диапазоне от 45 до 89,95 угловых град.
Для фиксации блоков между собой соединительный элемент устанавливается в канал для соединительных элементов, после чего блоки фиксируются.
Следует отметить, что для сборки строительной конструкции не требуется специального фундамента. В качестве фундамента может быть использована сборка, состоящая из блоков, образующих фундамент, показанная на фиг. 18. В этом случае крепление блоков к фундаменту осуществляют посредством соединительных элементов (не показаны), скрепляющих между собой блоки, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
Возможен еще один вариант выполнения строительного блока 38, показанный на Фиг. 20, в котором, например, одна боковая грань 39 и одна грань 40 основания содержат поверхность, которая реплицирует структуру строительного материала. В описываемом варианте на боковой грани 39 строительного блока поверхность реплицирует кирпичную кладку или структуру дерева, а на верхнем основании 40 поверхность реплицирует структуру дерева. Таким образом, если одна из боковых граней строительного блока 38 предназначена для формирования наружной стенки возводимой конструкции, то может сложится впечатление, что наружная стенка выложена из кирпича или выполнена из дерева после покраски в соответствующий цвет.
Промышленная применимость
Данное изобретение позволяет осуществлять возведение кладки без использования строительного раствора и только посредством замкового соединения строительных блоков с дополнительным механическим креплением строительных блоков, если необходимо, что позволяет отказаться от применения дорогостоящего производства, доставки и технологии применения цементно-бетонных растворов, позволяет возводить здания и сооружения без использования высококвалифицированной рабочей силы, привлечения механизации, при этом обеспечивается сокращение сроков строительства зданий и сооружений при одновременном повышении производительности труда и качества возведения кладки. При сборке конструкции не требуется специальный угловой блок.