СТРОИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к производству керамических штучных строительных материалов, в частности, к производству строительных изделий в виде керамических пустотелых кирпичей (КПК) и керамических пустотелых камней (блоков) (КПБ).
Известны форматы КПК и КПБ, рекомендуемые ГОСТ 530-2007, содержащие между постельными гранями системы сквозных цилиндрических, квадратных или щелевидных пустот. Также известны форматы КПК, содержащие в себе многопараметрические пустоты, например кирпич «Ализарин» производства ОАО «Керма». Существенный признак, объединяющий указанные форматы КПК и КПБ заключается в том, что сквозные пустоты содержащиеся между двух постельных граней по своей длине имеют постоянную площадь поперечного сечения.
Недостатки указанных форматов КПК и КПБ заключаются в том, что сквозные вертикальные пустоты, открытые на постельных гранях, позволяют кладочному раствору проникать в проходное сечение пустот и частично заполнять их, тем самым повышая теплопроводность керамического изделия и выводя теплотехнические характеристики кладки за пределы, заявленные производителем. Недостатком кладки из штучных строительных КПК и КПБ также является перерасход кладочного раствора.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели в части конструкции является принятый прототип, имеющий вертикальные сквозные пустоты переменного сечения между двумя постельными гранями (см. Патент RU 2 378 462). КПК, имеющий внутреннюю конструкционную структуру вертикальных сквозных пустот, содержащих в себе, по крайней мере, два участка, на каждом из которых площадь проходного сечения пустоты по длине участка уменьшается до величины минимальной площади проходного сечения пустоты на этом участке, а затем увеличивается до величины максимальной площади проходного сечения пустоты на этом участке.
В части способа изготовления КПК (Патент RU 2 378 462) для образования пустот переменного по своей длине сечения используется метод пластического формования. Керамическая масса подается через формующую часть пресса, где пустотообразователи, представляющие собой полые трубки с эластичными наконечниками, создают сквозные пустоты переменного сечения за счет изменения своей формы.
Недостатки указанного технического решения в части конструкции и технической сущности заключаются в том, что конструкционная структура вертикальных сквозных пустот не решает основной проблемы КПК: заполнения сквозных пустот кладочным раствором. Структура пустоты по своей длине содержит участки, где площадь поперечного сечения отличается от максимальной менее чем на 20÷30%, что незначительно снижает количество проникающего кладочного раствора. Кроме того, участки минимальной площади поперечного сечения создают в КПК «мостики холода».
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в снижении теплопроводности ограждающих и несущих конструкций из КПК и КПБ за счет уменьшения количества кладочного раствора, проникающего в пустоты, и расхода кладочного раствора.
Поставленная задача решается тем, что строительное изделие в виде КПК и КПБ (далее - изделие, либо КПК и КПБ) выполняют со сквозными вертикальными пустотами переменной площади поперечного сечения с локальным сужением на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях, что приводит к уменьшению количества кладочного раствора проникающего в пустоты и снижению теплопроводности изделия.
КПК и КПБ, изготавливают со сквозными вертикальными пустотами переменной площади поперечного сечения так, что пустоты выполняются с локальным сужением на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях. Локальное сужение состоит из расположенных на постельной грани изделия несквозных пустот и участков глиняной массы, частично перекрывающих собой проходное сечение сквозной вертикальной пустоты, тем самым уменьшая площадь ее поперечного сечения, непосредственно у постельной грани изделия, на 40÷60% относительно остальной части пустоты.
В части конструкции полезная модель отличается от прототипа тем, что сквозные вертикальные пустоты изделия имеют постоянную площадь поперечного сечения, исключая участки локального сужения, выполненные непосредственно у постельной грани изделия. А также края локального сужения, образующие проходное сечение пустоты у постельной грани, могут иметь вид сложной геометрической фигуры (в отличие от круга, овала или эллипса, предложенных в прототипе), что значительно затруднит проникновение кладочного раствора.
Предложенные КПК и КПБ, в виде вариантных решений в части конструкции, представлены на фиг.1 и фиг.2, где: 1 - локальное сужение; 2 - сквозная вертикальная пустота постоянного сечения.
По способу изготовления полезная модель отличается от прототипа тем, что локальное сужение пустот производится после формования изделия-сырца. Сущность процесса локального сужения пустот заключается в том, что сужение осуществляется путем дополнительного финишного прессования отформованного сырца - это приводит к уменьшению площади поперечного сечения пустот непосредственно у постельной грани изделия.
Первоначально пустотообразователи формируют между двумя постельными гранями изделия-сырца вертикальные сквозные пустоты постоянного сечения, затем выполняется локальное сужение пустот на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях изделия-сырца.
Финишное прессование осуществляет устройство локального сужения, внедряемое в постельную грань изделия-сырца и формирующее несквозные пустоты, (далее - отпечаток пустотообразователей) - тем самым, оттесняя глиняную массу от краев сквозных вертикальных пустот к их центру.
Параметры пустотообразователей подбирают таким образом, чтобы минимизировать площадь открытых пустот на постельной грани изделия при максимальной сохранности его технологической вентилируемости для последующей сушки и обжига изделия. Параметры пустотообразователей определяются формой пустообразователей устройства локального сужения, выполненного, например, в виде набора пирамид, призм или зубцов формовочного валика (см. Патент RU 14 436), а также способом их внедрения в постельную грань изделия-сырца.
Первый способ - внедрение пустотообразователей для локального сужения в стенки между смежными пустотами или стенки между пустотами и боковыми гранями изделия-сырца. Локальное сужение осуществляется путем оттеснения глиняной массы от краев пустот изделия-сырца к их центру. Пустотообразователи для финишного прессования изделия-сырца могут быть выполнены, например, в виде набора пирамид, призм устройства локального сужения или зубцов формовочного валика.
a
1
2
3
4
Вариантное решение в части способа финишного прессования на примере КПК-сырца, содержащего в себе квадратные пустоты, представлено на фиг.3 и фиг.4. На фиг.3а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными пустотами постоянного квадратного сечения со стороной , где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент первоначального изделия-сырца; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; P, P, P и Р - точки внедрения пустотообразователей.
Кривая, задающая контур локального сужения (см. фиг.3б), может быть выражена формулой:
a
где: х находится в интервале от 0 до ;
a
и δ - параметры, определяющие линейные размеры проходного сечения первоначальной пустоты и локального сужения соответственно;
a
k и µ - коэффициенты, определяющие форму участка контура локального сужения сквозной пустоты (значения , δ, k, µ см. в табл.1).
a
На фиг.3б:  - линейный размер первоначальной сквозной пустоты; δ - линейный размер локального сужения; en - симметричный участок контура локального сужения пустоты, задаваемый (1); АВ, CD, eg и fh - оси симметрии поперечного сечения пустоты. Зеркальное отражение участка en относительно оси симметрии CD позволяет получить контур одной из сторон модифицированного сквозного отверстия - enh. Контуры других сторон (ekf, flg, и gmh) могут быть заданы с помощью (1), либо путем зеркального отражения сторон, заданных ранее, относительно осей симметрии.
КПК-сырец с квадратными пустотами, подвергаемый финишному прессованию представлен на фиг.4, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователей; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.
Вариантное решение в части способа финишного прессования на примерах КПК-сырца и КПБ-сырца, содержащих в себе щелевидные пустоты, представлены на фиг.5, фиг.6 и фиг.7. При этом осуществляется расклинивание стенок между смежными пустотами или стенок между пустотами и боковыми гранями изделия-сырца. Локального сужение пустот для захвата при кладке зависит от параметров пустотообразователей, используемых для сужения щелевидных пустот.
a
1
2
3
4
На фиг.5а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными щелевидными пустотами постоянного сечения с большей стороной b и меньшей стороной , где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент первоначального изделия-сырца; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; PP и РР - линии внедрения пустотообразователей.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
a
Контур локального сужения быть выражен в виде двух отрезков прямой и двух полуэллипсов (см. фиг.5б, где: α и b - линейные размеры первоначальной сквозной пустоты; АВ и CD - оси симметрии; efgh - первоначальная сквозная пустота; efgh - контур локального сужения; eh и fg - отрезки прямой; ef и gh - полуэллипсы с межфокусным расстоянием F и радиусами tq, fp). Значение параметров , b, F, tq и tq - см. в табл.1.
КПК-сырец с щелевидными пустотами, подвергаемый финишному прессованию, представлен на фиг.6, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.
КПБ-сырец, подвергаемый финишному прессованию с помощью формовочного валика, представлен на фиг.7, где 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.
Второй способ - внедрение пустотообразователей для локального сужения в узлы решетки, образуемой стенками сквозных вертикальных отверстий или стенками между пустотами и боковыми гранями изделия. Локальное сужение осуществляется путем оттеснения глиняной массы из узлов решетки пустот изделия-сырца к их центру. Пустотообразователи устройства для локального сужения могут быть выполнены, например, в виде набора пирамид или призм.
Вариантное решение в части способа финишного прессования (для второго способа) на примере КПК-сырца, содержащего в себе квадратные пустоты, представлено на фиг.8 и фиг.9.
a
1
2
3
4
На фиг.8а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными пустотами постоянного квадратного сечения со стороной , где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент первоначального изделия-сырца; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; Р, Р, P и P - точки внедрения пустотообразователей.
Кривая, задающая контур локального сужения (см. фиг.8б), может быть выражена формулой:
где: х находится в интервале от 0 до квадратного корня из 0,5 умноженного на а;
и λ - параметры, определяющие линейные размеры проходного сечения первоначальной пустоты и локального сужения соответственно;
m - коэффициент, определяющий форму участка контура локального сужения сквозной пустоты (значения , λ, m см. в табл.1).
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
На. фиг.8б:  - линейный размер первоначальной сквозной пустоты; efgh - первоначальный контур сквозной пустоты; eqh - контур локального сужения пустоты, задаваемый (2); АВ, CD, eg и fh - оси симметрии поперечного сечения пустоты. Контуры других сторон (erf, fsg и gth) могут быть заданы с помощью (2), либо путем зеркального отражения сторон, заданных ранее, относительно осей симметрии. Также контуры локального сужения могут быть выражены отрезками: ef, fg, gh, he.
КПК-сырец с квадратными пустотами, подвергаемый финишному прессованию, представлен на фиг.9, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.
Вариантное решение в части способа финишного прессования (для второго способа) на примере КПК-сырца, содержащего в себе цилиндрические (круглые) пустоты, представлено на фиг.10, фиг.11 и фиг.12.
1
2
3
4
На фиг.10а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными пустотами постоянного сечения диаметром D где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент постельной грани первоначального кирпича-сырца; 4 - отпечаток призмы для локального сужения; 5 - оттесненная глиняная масса; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; P, Р, Р и Р - точки внедрения пустотообразователей.
1
1
Контур локального сужения пустоты может быть выражен в виде дуги (см. фиг.10б, где: D - диаметр первоначальной цилиндрической пустоты с центром в точке О; радиус r с центром в точке o, образующий контур локального сужения в виде дуги; L - расстояние между центрами О и о). Значения параметров D, L, и r см. в табл.1.
КПК-сырец с цилиндрическими пустотами, подвергаемый финишному прессованию, представлен на фиг.11, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователей; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.
КПК-сырец с цилиндрическими и многопараметрическими пустотами, расположенные в шахматном порядке, представлен на фиг.12, где: 2 - сквозные вертикальные пустоты; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.
Керамические пустотелые кирпичи и камни со сквозными пустотами, имеющими локальное сужение у постельных граней, могут быть изготовлены на любом специализирующемся в данной отрасли предприятии. Локальное сужение пустот изделия обеспечивает уменьшение проникновения кладочного раствора, что приводит к снижению теплопроводности несущих и ограждающих конструкций. Такие КПК и КПБ могут быть широко использованы при строительстве объектов промышленного и гражданского назначения, т.е. являются промышленно применимыми.
Таблица 1
Значения параметров <img file="00000007.tif" he="4" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />, b, D, F, r, t<sub>1</sub>q, t<sub>2</sub>q, δ, λ и коэффициентов k, m, µ для вариантного решения изготовления КПК и КПБ
Параметр мм
Минимальное значение
Максимальное значение
<img file="00000008.tif" he="4" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
5
50
b
5
60
D
5
45
F
3
40
L
8
30
r
6
24
t<sub>1</sub>q
1
45
t<sub>2</sub>q
1
45
δ
2
30
λ
3
√1250
Параметр
Минимальное значение
Максимальное значение
k
0,15
3
m
4
100
µ
3,5
4,5