БЛОК СТРОИТЕЛЬНЫЙ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве верхнего слоя покрытия автомобильных, велосипедных и пешеходных дорог, тротуаров, дворовых территорий, автозаправочных станций, посадочных площадок общественного транспорта, покрытий на обочинах трамвайных путей, в рельсовой колее и междупутье, в качестве фундаментов под трансформаторами.
Известен блок строительный, состоящий из полимерной оболочки и наполнителя, при этом оболочка выполнена герметизированной из эластичного материала, а в качестве наполнителя использованы жидкость или сыпучий материал. Стенки оболочки выполнены с выступами и/или пазами, расположенными по не менее чем трем попарно непараллельным осям блока для соединения со смежными блоками при возведении конструкций (патент РФ №2076181 на изобретение «Блок строительный», приоритет от 1992.01.28, опубликован 1997.03.27). Данный блок имеет малую материалоемкость, но использование его возможно только для подводных и подземных сооружений, где блок находится в условиях всестороннего равномерного сжатия.
Для наземного строительства, например, в качестве фундаментов трансформаторов или покрытий дорог, тротуаров и т.п., известный блок строительный не пригоден, так как обладает недостаточными показателями прочности и упругости.
Известен также блок строительный, описанный в авт.св. СССР N 645607 на изобретение «Строительный блок» с приоритетом от 1975.12.16, опубликованный 1979.01.30 и выбранный в качестве прототипа.
Данный блок строительный состоит из полимерной оболочки и наполнителя, при этом оболочка выполнена герметичной из полихлорвинила, а в качестве наполнителя использован гипс.
Невозможность использования данного блока в качестве фундамента трансформатора или для покрытий дорог, тротуаров и т.п. связаны с его низкой эксплуатационной надежностью и долговечностью. Данный недостаток известного блока объясняется тем, что блок сохраняет свои механические свойства только при неповрежденной оболочке, которая защищает наполнитель (гипс) от повышенной влажности, приводящей к разрушению гипса, а, значит, и всего блока. Гипсовый наполнитель, определяющий основные свойства блока, не обладает упругими свойствами, достаточными для использования блоков в качестве фундаментов трансформаторов или покрытий дорог, тротуаров и т.п.
Кроме того, производство данного конструктивно простого блока имеет свои сложности, связанные с необходимость точного соблюдения температурных режимов сушки наполнителя: при неравномерном высыхании отливки из гипса подвергаются короблению, что является браком, а при длительной сушке при температуре выше 60-70° гипс теряет кристаллизационную воду, что понижает его прочность, а, значит, и прочность блока в целом.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание блока строительного технологически простого и обладающего необходимыми показателями прочности и упругости, позволяющими использовать заявляемый блок в условиях повышенных статических и динамических нагрузок, например, в качестве верхнего слоя покрытия автомобильных, велосипедных и пешеходных дорог, тротуаров, дворовых территорий, автозаправочных станций, посадочных площадок общественного транспорта, покрытий на обочинах трамвайных путей, в рельсовой колее и междупутье, в качестве фундаментов под трансформаторами.
Решением данной задачи является заявляемый блок строительный состоящий из полимерной оболочки и наполнителя, новым в котором является то, что в качестве упругого наполнителя используется смесь неорганического вяжущего материала, инертного материала, комплексной полимерной добавки полифункционального действия и воды, при этом блок в целом имеет модуль упругости от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей.
В строительном блоке оболочка может быть выполнена полой.
В качестве неорганического вяжущего материала может быть использован цемент, а в качестве инертного материала могут быть использованы земля и/или песок и/или гравий и/или щебень и/или керамзит и/или асфальтовая крошка и/или бой кирпича и/или отходы ферросплавного производства. Используемая полимерная добавка может быть выполнена на основе латекса, а количество полимерной добавки может быть равно 5-50% от массы неорганического вяжущего материала.
Известно, что с увеличением упругих свойств бетона (в данном случае - наполнителя) прочностные свойства бетона уменьшаются. Для надежной работы заявляемого блока в условиях повышенных статических и динамических нагрузок определяющим является модуль упругости (от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей) строительного блока в целом. При этом прочностные свойства блока строительного для работы в условиях повышенных нагрузок, регламентируются нормативными документами для каждого конкретного случая. Упругость блока строительного обеспечивается оболочкой, выполненной, например, из полиэтилена, и, связанного с ней, наполнителя, упругие и прочностные свойства которого являются определяющими и оптимизируются комплексной полимерной добавкой полифункционального действия (комплексный модификатор бетона), количество которой (5-50% от массы неорганического вяжущего материала - цемента) выбирается в зависимости от вида и свойств используемого инертного материала. Полимерная добавка одновременно с увеличением упругости наполнителя, увеличивает и его прочность, в частности за счет повышения водонепроницаемости и стойкости к образованию трещин, уменьшения усадочных деформаций. Полимерная добавка полифункционального действия выбирается из числа известных добавок, например, комплексный модификатор бетона по патенту РФ №2288197, или добавка «Ренолит», выполненная на основе латекса, выполняющего роль вяжущего материала в дополнение к неорганическому вяжущему материалу (цементу). Использование добавки на основе латекса позволяет для достижения заданных упругих свойств наполнителя уменьшить долю добавки. Так при использовании в качестве инертного материала песка, доля полимерной добавки составляет 5-8%, а для жестких инертных материалов (щебень) - 10-40%. Данная пропорция получена эмпирическим путем.
В оболочке, выполненной с донной частью, наполнитель находится в тесном контакте с ее стенками и дном, а при выполнении оболочки полой - обеспечивается дополнительная связь наполнителя непосредственно с основанием (грунтом), на которое уложен блок, что, за счет перераспределения действующей вертикальной нагрузки на горизонтальное основание, увеличивает прочность покрытия, выполненного из заявляемых блоков. Толщина блока определяется путем расчета его на прочность для конкретных условий эксплуатации.
Для изготовления заявляемого блока не требуется специального оборудования, а технология не требует специальных режимов.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежом, где схематично изображен блок строительный в сборе (оболочка с донной частью).
Блок строительный состоит из полимерной оболочки 1 заполненной упругим наполнителем 2. В качестве упругого наполнителя 2 используется смесь неорганического вяжущего материала, инертного материала, комплексной полимерной добавки полифункционального действия и воды. Готовый блок строительный в целом имеет модуль упругости от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей.
Высота оболочки 1 соответствует желаемой толщине изготавливаемого блока, а толщина стенок оболочки 1 выбирается исходя из конкретных условий эксплуатации и свойств наполнителя и может быть равна 1,5-10 мм.
Заявляемый блок изготавливают следующим образом:
- составляют смесь (наполнитель) из неорганического вяжущего материала, инертного материала, полимерной добавки и воды;
- перемешивают в миксере;
- заполняют оболочку 1 подготовленным наполнителем 2;
- уплотняют.
После высыхания наполнителя блок считается готовым к применению.
Для придания блоку необходимых упругих свойств (модуль упругости от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей) и сохранения прочностных свойств (для различных условий эксплуатации предел прочности блока к механическому разрушению может быть равен 2,5-20 мега паскалей) определяют количество каждого из компонентов наполнителя исходя из типа выбранного инертного материала.
Пример 1. Оболочка 1 выполнена из полиэтилена высокого давления с толщиной стенки 1,5 мм. При использовании в качестве неорганического вяжущего материала цемента, в качестве инертного материала - песка, в качестве комплексной полимерной добавки - добавки на основе латекса «Ренолит», количественное соотношение компонентов будет следующим: цемент - 8-10% от веса песка, «Ренолит» - 5% от веса цемента, вода - 12% от веса песка. Изготовленный с данным наполнителем блок имеет модуль упругости 6500 мега паскалей и может быть использован для покрытия пешеходных дорожек, тротуаров и т.п.
Пример 2. Оболочка 1 выполнена из полиэтилена высокого давления с толщиной стенки 5 мм. При использовании в качестве неорганического вяжущего материала цемента, в качестве инертного материала - щебеня мелкой или средней фракции, в качестве полимерной добавки - добавку на основе латекса «Ренолит», количественное соотношение компонентов будет следующим: цемент - 10-16% от веса щебня, «Ренолит» - 10% от веса цемента, вода - 5% от веса щебня. Изготовленный с данным наполнителем блок имеет модуль упругости 9000 мега паскалей и может быть использован в качестве фундамента под трансформатор.
Метод выбора конкретных соотношений компонентов наполнителя является авторским и основан на личных знаниях и опыте работы авторов.
Готовые блоки привозят к месту применения и последовательно укладывают их непосредственно на подготовленное основание (например, на уплотненный грунт) или на герметизирующую прослойку вплотную друг к другу. Для исключения «расползания» покрытие по бокам ограничено бордюрами. После укладки блоков образуется единая конструкция, пригодная к эксплуатации и не требующая дополнительного поверхностного защитного покрытия. Пространство между блоками может быть заполнено, например, дресвой.
Блоки, контактирующие между собой, распределяют действующие на них статические и динамические нагрузки на большие поверхности основания, в результате чего снижается величина вертикального напряжения на основание, то есть снижается вероятность его разрушения, а, значит, увеличиваются надежность и долговечность покрытия. Благодаря упругим свойствам блока происходит демпфирование упругих колебаний (например, на обочинах трамвайных путей, в рельсовой колее и междупутье), что позволяет сохранить ровность покрытия и уменьшить вероятность разрушения блоков от действия упругих колебаний (вибрации).
Таким образом, предлагаемый блок строительный конструктивно и технологически прост, имеет малую себестоимость и обладает необходимыми показателями прочности и упругости, позволяющими использование заявляемого строительного элемента без защитного покрытия в условиях повышенных статических и динамических нагрузок. Благодаря тому, что используемый в заявляемом блоке наполнитель при высыхании не коробится (не меняет свою форму), готовые блоки имеют точные геометрические размеры и форму, определяемые размерами и формой оболочки, и, как следствие, стыковочные швы имеют минимальную толщину.