Конструкційно-теплоізоляційний будівельний блок і стіна із таких блоків

1 Конструкційно-теплоізоляційний будівельний блок, що має форму паралелепіпеда, вміщує розташований симетрично вздовж і поперек блока вантажонесучий елемент з розміщеним на його боковій СТІНЦІ симетрично по довжині і висоті прорізом, та утеплювач, який відрізняється тим, що вантажонесучий елемент виконано в формі прямокутного паралелепіпеда висотою рівною або більшою від висоти, довжиною меншою від довжини а шириною меншою від ширини блока 2 Конструкційно-теплоізоляційний блок за п 1 , який відрізняється тим, що він виконаний з шириною меншою половини його довжини, а висотою не більшою довжини 3 Конструкційно-теплоізоляційний будівельний блок за пп 1,2, який відрізняється тим, що ванта жонесучий елемент на торцевих стінках має принаймні один горизонтальний паз для установки та фіксації арматури 4 Конструкційно-теплоізоляційний будівельний блок за пп 1-3, який відрізняється тим, що вантажонесучий елемент виконано із важкого, а утеплювач - із ніздрюватого бетону 5 Конструкційно-теплоізоляційний будівельний блок за пп 1-4, який відрізняється тим, що об'єм ніздрюватого бетону армується стальною або органічною арматурою, а його поверхні насичені або покриті зміцнювальним водонепроникним органічним або мінеральним матеріалом 6 Стіна із конструкційно-теплоізоляційних будівельних блоків, що виконана із укладених по висоті горизонтальними рядами на мінеральному в'яжучому із взаємною перев'язкою вздовж і поперек конструкційно-теплоізоляційних блоків, має товщину рівну довжині блока, яка відрізняється тим, що блоки кожного поперечного ряду попарно перев'язуються двома блоками верхнього поздовжнього ряду, а блоки другого поздовжнього ряду зміщені по відношенню до блоків однозначного нижнього ряду на половину своєї довжини 00 Винахід відноситься до будівельних бетонних блоків дрібноштучних для спорудження стін будівель Дрібноштучні будівельні блоки широко використовуються у ВІТЧИЗНЯНІЙ і зарубіжній практиці для спорудження / мурування / ЗОВНІШНІХ І внутрішніх стін житлово - цивільних, промислових і господарських будівель Розрізняються блоки ПОВНОТІЛІ і порожнисті з наскрізними і ненаскрізними порожнинами, що виготовляються вібраційним, вібропресовим або іншими способами із легкого та важкого бетонів на цементному або іншому в'яжучому Порожнини в блоках можуть заповнюватися органічними або мінеральними теплоізоляційними матеріалами [1] ВІДОМІ ПОВНОТІЛІ дрібноштучні блоки з ніздрю ватих бетонів, що застосовуються для несучих і огороджувальних конструкцій житлових, громадських та виробничих будівель [2] Для несучих конс трукцій використовуються блоки із конструкційно теплоізоляційних бетонів Вантажонесучими, елементами повнотілих блоків є власна мінеральна структура матеріалу на основі цементного каменю Основними недоліками таких блоків є їх велика вага при низьких теплоізоляційних якостях Відомим Є блок [3], який використовують для спорудження несучих ЗОВНІШНІХ стін з підвищеною теплоізоляцією Блок включає вкладиш із теплоізоляційного матеріалу до якого зовні примикають бокові плити, які утворюють ЗОВНІШНІЙ та внутрішній шари споруджуваної стіни Блок має розташовані на всю його ширину кінцеві елементи із легкого теплоізоляційного бетону в яких легко можуть бути пророблені отвори для електричного кабелю, труб та інших інженерних комунікацій Вкладиш та кінцеві елементи утворюють теплоізоляційний та вогнестійкий екран будівельного бло ю 41518 ка Бокові ПЛИТИ блока виготовлені з важкого чи іншого твердого матеріалу Блок вирішує проблему теплоізоляції як між зовнішньою і внутрішньою поверхнями стін так і по довжині стіни між окремими блоками Основним недоліком цього блока є те, що вантажонесучі елементи його ненадійно з'єднані між собою, що порушує жорсткість конструкції блока у поперечному напрямку Блок фактично роз'єднаний на два блоки і потребує улаштування конструкції поперечної зв'язки Це не дозволяє використовувати блоки при будівництві багатоповерхових споруд Цей же недолік має блок [4] Найбільш близьким за призначенням, можливостями та сукупністю суттєвих ознак до заявленого є блок [5] Характерними ознаками його є та, що вантаженесучий елемент виконаний у вигляді рівнополичного двутавра висотою рівного висоті, довжиною меншою від довжини, а шириною меншою від ширини блока і розташованого симетрично вздовж і поперек блока Вантажонесучий елемент виконується із важкого бетону/ залізобетону/, а утеплювач із легкого, поризованого бетону Така конструкція блока дозволяє використовувати його для будівництва житлових будинків до 10 поверхів із забезпеченням опору теплопередачі конструкції зовнішньої стіни будинку в межах Ro = 2,2 м2оС/Вт Разом з тим, виготовлення вантажонесучий елементів у вигляді рівнополичного двутавра з бетонної суміші пов'язане із значними труднощами - складне і дороге технологічне обладнання, висока трудомісткість виготовлення, крім цього вони мають велику несучу здатність (в межах 50-70 тс на 1м довжини стіни) Використання цих блоків для будівництва 1 4 поверхових будинків стає економічно недоцільним із - за наявності перелічених факторів Задачею винаходу є покращення технології виготовлення блоків, зменшення їх вартості і маси Це досягається за рахунок спрощення форми вантажене сучого елемента (сердечника) - це і є результат, який досягається винаходом Поставлена задача вирішується тим, що у відомому будівельному блоці, що має форму паралелепіпеда і вміщує теплоізоляційний наповнювач /утеплювач/ та вантажене сучий елемент у формі рівнополичного двутавра, використовується вантажонесучий елемент іншої спрощеної форми - у вигляді прямокутного паралелепіпеда (плити), що розташовується симетрично вздовж і поперек блока Довжина вантажонесучого елемента менша від довжини, ширина менша від ширини, а висота більша або рівна висоті блока За рахунок такого рішення на кінцях блока розміщується утеплюючий матеріал певної товщини Таке виконання вантажене сучого елемента виключає можливість утворення мостів холоду та забезпечує необхідні теплотехнічні показники конструкції стіни, складеної із таких блоків Ширина запропонованого блока менша половини його довжини, а висота - не більша довжини Таке рішення дає можливість укладати блоки в конструкцію стіни із взаємною їх перев'язкою в поперечному і поздовжньому напрямках, що разом з обмеженням висоти блока (ВІДПОВІДНО - вантажонесучого сердечника) забезпечує необхідну її не сучу здатність і жорсткість Вантажонесучий елемент (сердечник) на боковій поверхні має проріз (отвір), розташований симетрично по висоті і довжині, який необхідний для монолітного з'єднання утеплювача, розташованого з обох сторін сердечника, а також для установки арматури 3 цією ж метою на торцевих стінках вантажене сучий сердечник мав по одному горизонтальному пазу У пропонованому блоці вантажонесучий елемент виконано із важкого, а утеплювач - із ніздрюватого бетонів Об'єм ніздрюватого бетону армується стальною або органічною арматурою, наприклад, волокнами сировини полімерної не об робленої, а його поверхня просічена або покрита зміцнювальним шаром із водостійкого матеріалу Конструктивні особливості блоку, маючи на увазі що площа контактів вантажонесучих елементів Цп може бути незначною, не дозволяють використати відомий традиційний спосіб спорудження стіни як, наприклад, із цегли або повнотілих дрібноштучних стінових блоків, згідно якому стінова конструкція створюється методом кладки на цементному розчині рядів стінових елементів (цеглин, блоків) з їх взаємною перев'язкою, яка досягається орієнтацією цих елементів вздовж і поперек стіни та відносним їх зміщенням по рядах кладки Запропоноване рішення відрізняється від відомого тим, що кожен ряд блоків, укладений поперек стіни (поперечний ряд) чергується з розташованими вище двома рядами блоків, укладених впродовж стіни (поздовжні ряди) так, що блоки кожного поперечного ряду попарно перекриваються (зв'язуються) двома блоками верхнього поздовжнього ряду, а блоки другого поздовжнього ряду зміщені по відношенню до блоків однозначного нижнього ряду на половину своєї довжини Така система укладки блоків на мінеральному в'яжучому, наприклад на пісчано-цементному розчині, забезпечує взаємну перевозку блоків у поперечному і у поздовжньому напрямках, створюючи цим МОНОЛІТНІСТЬ конструкції стіни При цьому товщина стіни дорівнює довжині стінового блока Передача зусиль на контактах блоків здійснюється по різному в залежності від висоти вантажонесучого сердечника у випадку, коли висота сердечника дорівнює висоті блока Н - через зв'язуючий, розчин товщиною t, у випадку, коли висота сердечника більша від висоти блока Н на товщину шва розчину t - через контакти сердечників безпосередньо, створюючи "сухий стик" Конструкція запропонованого блока та стіни, складеної із таких блоків показана на фіг 1-5 Фіг 1 - Загальний вигляд блока Фіг 2 - Поперечний перетин по А - А із фіг 1 Фіг 3 - Поздовжній перетин по Б - Б із фіг 1 Фіг 4 - Стіна із блоків (вид збоку) Фіг 5 - Перетин по Г - Г На фіг 1-5 зазначено, 1 - Утеплювач (пінобетон) 2 - Вантажонесучий елемент (сердечник) 3 - Проріз (отвір), який використовується для установки чи фіксації арматури та монолітного 41518 з'єднання частин утеплювача, розташованих з обох боків сердечника 4 - Шар декоративного атмосферостійкого покриття 5 - Пази для фіксації арматурної сітки 6 - Елементи арматурної сітки 7 - Площадки контактів між вантажонесучими елементами блоків 8,11 - Поперечні ряди блоків 9,10 - Поздовжні ряди блоків 12 - Мінеральне в'яжуче (цементно-пючаний розчин) Утеплювач 1 виготовляється із пінобетону неавтоклавного твердіння густиною 350 - 400 кг/м3. Вантажонесучий елемент (сердечник) 2 виготовляється із важкого бетону класу по МІЦНОСТІ не менше В 25, у поперечному перерізі має форму прямокутника Товщина його 5 менша від ширини блока В В пересіченні його центральних осей розміщено проріз (отвір) 3, а на торцевих площинах виконано поперечні пази 5 Вантажонесучий елемент у вигляді плити дозволяє формувати його без використання спеціального обладнання - преса Цим самим спрощується технологія виготовлення виробу Довжина вантажонесучого елемента менша від довжини блока І_б на величину 2п, де п - товщина утеплюючого матеріалу від його торців до краю блока Цим унеможливлюється поява мостів холоду у блоці при поздовжньому напрямку теплового потоку За рахунок того, що товщина вантажонесучого елемента менша від ширини блока на величину р з кожної його сторони унеможливлюється поява мостів холоду у поперечному напрямку теплового потоку По боковому периметру вантажонесучого сердечника утеплювач обволікає його таким чином, що в торцях і в місцях розміщення прорізу 3 залишається суцільним, а по решті бокової поверхні зв'язаний з ним жорстко за рахунок агдезм (зчеплення) Для покращення зв'язку між теплоізоляційним матеріалом (утеплювачем) і вантажонесучим елементом улаштовується легка армуюча сітка, яка закріплюється через отвір (проріз) 3 і в пазах 5 З метою підвищення морозостійкості і зменшення водопоглинання зовнішня поверхня утеплюючого матеріалу блока може бути просичена спеціальним зміцнювальним розчином і принаймі з двох сторін захищена декоративним, атмосферостійким матеріалом 4 Зусилля від ЗОВНІШНІХ навантажень передаються конструкцією стіни через площадки контактів 7 між вантажонесучими елементами блоків Кожний елемент поперечного ряду блоків має 4 опорні контакти з блоками поздовжнього ряду (два знизу і два зверху), а кожний елемент поздовжнього ряду мав два контакти поздовжніх, І_кд, і два поперечних, І_кп Площі контактів Акп і Акд обчислюються за формулами Для блоків поперечного ряду Акп = б 2 де 8 - товщина стінки вантажонесучого елемента Для блоків поздовжнього ряду Акд = Lc-2n-t 2 e 8 де - Lc - довжина вантажонесучого елемента, п - товщина захисного шару із утеплювача, t - товщина шва розчину між блоками Система перев'язки блоків у поздовжньому і поперечному напрямках створює жорсткий каркас конструкції стіни, який сприймав вертикальні і горизонтальні навантаження Розрахунок МІЦНОСТІ вантажонесучих бетонних елементів виконується за СНиП 2 03 01-84 Бетонные и железобетонные конструкции Вирішальним є розрахунок на місцевий стиск (зминання) опорних площин вантажонесучого елемента МІЦНІСНІ розрахунки показують, що технічні МОЖЛИВОСТІ ЗОВНІШНЬОЇ СТІНИ ТОВЩИНОЮ 410 MM /без врахування опоряджувального і штукатурного шарів розчину / забезпечують будівництво малоповерхових будинків висотою до 4 поверхів Використання конструктивно-теплоізоляційних блоків у будівництві повністю виключає необхідність додаткового утеплення зовнішніх стін будівель як це широко практикується у конструкціях сучасних тришарових стін Утеплюючим матеріалом у конструкції блока може бути поризований мінеральний або органічний матеріал із ЩІЛЬНІСТЮ не більше Д 400 кг/м31 значенням коефіцієнта теплопровідності X в сухому стані не більше 0,1 Вт/м°С Це гарантовано забезпечує приведене значення опору теплопередачі огороджуючої конструкції Ro- не менше 2,0 м2оС/Вт, що відповідає його нормативному показнику блочних стін із ніздрюватих бетонів для першої температурної зони України При цьому загальна товщина зовнішньої стіни будинку не перевищує 440мм Маса блока з розмірами 410x200x188 мм становить 12кг - це робить його зручним у процесі мурування стін ЗОВНІШНІ поверхні блоку покриваються шаром атмосферостійкого матеріалу, а зсередини приміщення оштукатурюються традиційними матеріалами Заявлюваний як винахід конструкційнотеплоізоляційний блок за своїми технікоекономічними результатами перевершує всі ВІДОМІ аналоги Дрібноштучні блоки із ніздрюватих бетонів є одним із перспективних і ефективних будівельним матеріалом для цивільного будівництва Особливо зростає їх роль у зв'язку з введенням в Україні нових норм опору теплопередачі огороджуючих конструкцій будинків, а також ринковими факторами Дрібні блоки із ніздрюватих автоклавних і неавтоклавних бетонів мають ІСТОТНІ переваги у порівнянні із цеглою, керамзитобетоном та іншими будівельними матеріалами Порівняльний аналіз витрат умовного палива і питомі капіталовкладення на виробництво легких бетонів засвідчує високу ефективність Так витрати умовного палива зменшуються у порівнянні з цеглою - в 1,87 рази, з керамзитобетоном - в 1,53 рази, ВІДПОВІДНО питомі капіталовкладення - в 3,0 і 3,43 рази Як засвідчує А Філатов [7] в Україні створено потужності по виробництву легких бетонів біля 1,5 млн куб м в рік На сьогодні ці потужності використовуються менше ніж на 50% На багатьох підприємствах в Україні налагоджений випуск стінових блоків, зокрема Обухівським заводом 7 41518 пористих виробів Київської обл , освоєно випуск виробів із ніздрюватого автоклавного бетону з об'ємною масою 600кг/м3, класом бетону на стиск В 1,5. Основний блок із номенклатури виробів цього заводу взятий авторами винаходу аналогом для пропонованої розробки. У порівнянні з цегляними стіни із легкобетонних блоків 2 - 2,5 рази легші, а трудовитрати на їх мурування на 25-30% менші. В - Б Джерела інформації' 1.ДСТУБВ. 2 . 7 - 7 - 9 4 Вироби бетонні стінові дрібноштучні. Технічні умови. 2. ГОСТ 2 1 5 - 2 0 - 8 9 . Блоки ячеистобетонные стеновые мелкие. 3. МКИ Е04В2/14, США. Заявка 5245810, ИСМ 8. 4. МКИ 4 Е04С1/40, ЕПВ /ЕР/. Заявка 0 46529, Публікація 85.06.26. 5. Е04С1/41, Е04С22/00 Україна. Патент 22749 А Публікація 7.04.98. 6. А.К. Завойський, О.О. Полянська. Концепція будівельних систем зведення зовнішніх стін житлово-цивільних будинків з використанням не автоклавних пінобетонів. "Будівництво України". І. 1997, С 3 3 - 3 5 . 7. А. Філатов. Теплый1 дом из плавающих кирпичей. «Киевские новости» 6/204 9.02.19996 г. Фіг. З Фіг. 4 г -г ряди ФІГ. 1 А А Фіг. 5 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї'Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 tmmmmt