Самофіксуючий стіновий блок

Винахід відноситься до стінових виробів і матеріалів. Відомі стінові блоки, що виготовлені із ніздрюватого бетону, перлітобетону, легкого бетону, гіпсового в'яжучого або іншого стінового матеріалу [1, cтop. 37-160]. Але іх недоліком є наявність в них отворів, що змешують реальну площу, яка забезпечує за допомогою будівельного розчину зчеплення між блоками. Для ліквідації цього недоліку застосовують товстий шар (0,8-1,2см) будівельного розчину між цими блоками. Відомий стіновий блок [2], що має тіло з конструкційно-теплоізоляційного матеріалу, в якому є елементи зчеплення, що входять один в одний при поєднанні двох блоків у стінову конструкцію. Ці елементи виконані у вигляді пазогребневої системи. Але його недоліками є неможливість створення жорсткої стінової конструкції в горизонтальному напрямку вздовж стіни, вздовж паза може проходити повітря або волога, створюючи "містки холоду" або зволоження стіни; пази мають тонкі стінки, що руйнуються при транспортуванні блоків або при їх установленні в проектне положення; така стіна потребує нанесення штукатурного шару для отримання рівної вертикальної поверхні. Відомий стіновий блок [3], що має тіло, довжина (а) якого відноситься до ширини (в) згідно з виразом: в=(а-с)/2, де с - величина проміжка між блоками у стіновій конструкції, який заповнюється будівельним розчином. Причому тіло має множину перших та других елементів зчеплення, що входять один в одний при поєднанні блоків у стінову конструкцію, і перші елементи зчеплення виконані у вигляді циліндричних виступів, виконаних на верхній площині блока, а другі - порперечних пазів. Виступи розташовані з утворенням поздовжніх і поперечних рядів, які розташовані із кроком d=(a+c)/k, де k - кількість поперечних пазів чи поперечних рядів виступів. Цьому блоку властиві неможливість створення жорсткої стінової конструкції в горизонтальному напрямку впоперек стінової конструкції та інші недоліки, що зазначені для попередніх аналогів. Відомий стіновий блок [4], що має тіло, довжина якого співвідноситься до ширини, як, приблизно, 2:1. Причому тіло має, переважно, по вісім циліндричних гнізд та виступів, що входять в гнізда при поєднанні блоків у стінову конструкцію без використання будівельного розчину. Причому виступи, як правило, виконані на верхній площині блока, а гнізда - на нижній. Виступи/гнізда розташовані з утворенням двох поздовжніх і чотирьох поперечних рядів, які розташовані із кроком для забезпечення зміщення блоків у суміжних рядах стінової конструкції на 1/4, 1/2, 3/4 чи одну довжину блока. Ці блоки пристосовані для поєднанні їх у стінову конструкцію (без використання будівельного розчину) шляхом утворення клейового з'єднання між верхніми і нижніми постільними поверхнями тіл блоків. Суттєвим недоліком цього блока є те, що геометричні параметри гнізд і виступів не забезпечують утворення клейового з'єднання між зверненими одна до одної поверхнями виступу і гнізда при поєднанні блоків у стінову конструкцію. Внаслідок цього із збільшенням діаметру виступів для підвищення їх міцності суттєво знижується вертикальне навантаження, яке може сприймати блок. Іншим суттєвим недоліком цього блока є те, що циліндрична форма виступів і гнізд не є оптимальною для забезпечення легкого, без пошкодження, витягання блока із форми. Крім того, для забезпечення достатньо простого входження циліндричних виступів у відповідні гнізда необхідно забезпечити достатньо великі зазори між бічними поверхнями виступів і гнізд, що погіршує точність орієнтування блоків один відносно іншого у стіновій конструкції і внаслідок зміщення блоків поверхня стінової конструкції недостатньо рівна. Найбільш близький до запропонованого самофіксуючого стінового блока є відомий стіновий блок [5], що має тіло з конструкційного чи конструкційно-теплоізоляційного матеріалу, довжина якого співвідноситься до ширини, як, приблизно, 2:1. Причому тіло має по два конусоподібних гнізда та відповідних виступи, що входять в зазначені гнізда при поєднанні блоків у стінову конструкцію із використанням будівельного розчину. Виступи виконані на верхній площині блока, а гнізда - на нижній. Виступи/гнізда розташовані із кроком для забезпечення зміщення блоків у суміжних рядах стінової конструкції на половину чи повну довжину блока. Оскільки ці блоки пристосовані для мурування із використанням будівельного розчину, то зазори між постільними та торцевими поверхнями тіл блоків, а також між поверхнями виступів і гнізд не можуть бути меншими від 5-10мм. Із цього цілком очевидно, що із цих блоків практично неможливо вимурувати стіну із достатньо рівною поверхнею, яку непотрібно штукатурити. Крім того, відносно товстий шар будівельного розчину суттєво знижує теплоізоляційні властивості стінової конструкції та її міцність порівняно із відповідними властивостями матеріалу блока. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення самофіксуючого стінового блоку шляхом раціонального вибору його геометричних параметрів для забезпечення одночасно із простотою і зручністю поєднання блоків у стінову конструкцію одержання підвищених теплоізоляційних і міцнісних властивостей стінової конструкції за рахунок склеювання більшості поверхонь тіл блоків тонким шаром клею (переважно до 1мм) і збільшення діаметру виступів без зниження вертикального навантаження, яке може сприймати стінова конструкція. Забезпечити точну орієнтацію блоків і отримання рівної вертикальної стінової поверхні без нанесення штукатурного шару за рахунок малих зазорів між відповідними поверхнями блоків. Практично виключити руйнування виступів при транспортуванні або встановленні блоків у проектне положення за рахунок відносно великого діаметру виступів. Ця задача вирішена тим, що у самофіксуючому стіновому блоці, що має тіло з конструкційного чи конструкційно-теплоізоляційного матеріалу, яке має елементи зчеплення, що виконані у вигляді конусоподібних гнізд та конусоподібних виступів, які пристосовані для розміщення в зазначених гніздах при поєднанні блоків у стінову конструкцію, відповідно до винаходу геометричні параметри тіла блока вибрані із умови утворення при поєднанні блоків у стінову конструкцію зон, у яких зазори між постільними і торцевими поверхнями тіла блока та між зверненими одна до одної поверхнями виступу і гнізда не виходять за межі допуску на зазор клейового з'єднання, гнізда і виступи виконані, щонайменше, двохсхідчастими причому діаметр (dmax2) більшої основи та висота (h2) віддаленої від постільної поверхні сходини виступу дорівнює 0,3-0,7 відповідно діаметру (dmax1) більшої основи та висоти (h1) суміжної сходини виступ у. Конічна форма виступів і гнізд забезпечує просте і зручне введення виступів у гнізда при поєднання блоків у стінову конструкцію при незначних радіальних зазорах між бічними конічними поверхнями виступів і гнізд, що дозволяє одержувати клейове з'єднання між цими поверхнями та точну орієнтацію блоків і, як наслідок цього, рівну вертикальну стінову поверхню без нанесення штукатурного шару. Тонкий шар клею (переважно до 1мм) не погіршує теплоізоляційні та міцнісні властивості стінової конструкції. Склеювання між собою поверхонь виступів та гнізд виключає зниження вертикального навантаження, яке може сприймати стінова конструкція, при збільшенні діаметру виступів. При цьому збільшення діаметру виступів підвищує їх внесок у забезпечення міцності стінової конструкції та практично виключає руйнування виступів при транспортуванні або встановленні блоків у проектне положення. Відповідно до винаходу діаметр (Dmax1, Dmax2) гнізда та діаметр (dmax1, dmax2) виступ у вибрані таким чином, що сумарний радіальний зазор (δd) між відповідними бічними поверхнями, щонайменше, однієї сходини гнізда та однієї сходини виступу у напрямку вздовж прямої лінії, яка перетинає поздовжню вісь виступу чи гнізда і паралельна постільній поверхні блока, дорівнює 0,1-2,0мм за умови відсутності зазору, щонайменше, між частинами відповідних верхніх і нижніх постільних поверхонь цих блоків, поєднаних між собою. Крім того, зазначений сумарний радіальний зазор (δd) дорівнює 0,1-0,8мм. Глибина гнізда та висота виступу вибрані таким чином, що аксіальний зазор (δh) між відповідними поверхнями дна і торця, щонайменше, однієї сходини гнізда та однієї сходини виступу у напрямку поздовжньої осі виступу чи гнізда дорівнює 0,1-2,0мм за умови відсутності зазору, щонайменше, між частинами відповідних верхніх і нижніх постільних поверхонь цих блоків, поєднаних між собою. Зазначений аксіальний зазор (δh) дорівнює 0,1-0,8мм. Кут (a) між твірною конічної бічної поверхні, щонайменше, однієї сходини гнізда і виступ у і поздовжньою віссю виступу чи гнізда дорівнює 2-20 кутових градусів. Зазначений кут (a) дорівнює 10 кутови х градусів. Висота (h) виступу дорівнює 10-45мм. Висота (h) виступ у дорівнює 25мм. Діаметр (dmax1) більшої основи, розташованої з боку постільної поверхні сходини виступу, дорівнює 0,15-0,43 ширини (В) блока. Зазначений діаметр (dmax1) дорівнює 0,375 ширини (В) блока. Донні поверхні будь-якої сходини гнізда і торцеві поверхні будь-якої сходини виступу мають плоску форму. Відстань (t) між поздовжніми осями суміжних гнізд чи виступів визначається виразом t=Lc/n + 0,5×δL, де: Lc - середня довжина тіла блока; n - кількість гнізд чи виступів, розташованих на одній прямій лінії вздовж тіла блока; δL - допустима різниця між найбільшою і найменшою довжиною тіла блока, яка визначається виразом δL=δmax+δd, де: δmax - найбільший допустимий зазор між торцями блоків у одному ряду стінової конструкції, який вибирають у межах до 2мм; δd - сумарний радіальний зазор (δd) між відповідними конічними бічними поверхнями гнізда та виступ у. Тіло блока має по чотири виступи і гнізда, а довжина (L) тіла блока, по суті, дорівнює його ширині (В). Ширина (В) тіла блока дорівнює товщині стінової конструкції. Винахід пояснюється кресленнями, на яких на фіг.1 зображений перший варіант виконання стінового блока, вид збоку; на фіг.2 - те саме, вид зверху; на фіг.3 - др угий варіант виконання самофіксуючого стінового блока, вид збоку; на фіг.4 - те саме, вид зверху; на фіг.5, 6 - вузол зчепленя блоків (відповідно перший і другий варіанти) у стіновій конструкції. Самофіксуючий стіновий блок має тіло 1 з конструкційного чи конструкційно-теплоізоляційного матеріалу, яке виконане у вигляді паралелепіпеда і має елементи зчеплення, що виконані у вигляді конусоподібних гнізд 2 та конусоподібних виступів 3, які пристосовані для розміщення в зазначених гніздах 2 при поєднанні блоків у стінову конструкцію. Гнізда 2, як показано на кресленнях, виконані на нижній постільній поверхні 4 тіла 1 блока, а виступи 3 - на його верхній постільній поверхні 5. При цьому блок може встановлюватись у стінову конструкцію також так, що виступи 2 розташовані знизу тіла 1 блока. Як показано на фіг.1, 2, гнізда 2 і виступи 3 виконані двохсхідчастими. Зокрема гніздо 2 має першу 6 та другу 7 сходинки, а виступ 3 - першу 8 та другу 9 сходини. Сходини гнізда 2 чи виступу 3 мають форму зрізаних конусів. Сходини 6, 7 гнізда 2 утворені бічними конічними поверхнями 10, 11 та плоскими донними поверхнями 12, 13, що утворюють східчасте дно гнізда 2. Сходини 8, 9 виступу 3 утворені бічними конічними поверхнями 14, 15 та плоскими торцевими поверхнями 16, 17, що утворюють східчастий торець виступу 3. Однак, в інших виконаннях (на кресленнях не зображено) донні поверхні 12, 13 і торцеві поверхні 16, 17 можуть мати конічну чи сферичну форми. Більш простий і достатньо ефективний варіант виконання виступів і гнізд показано на фіг.3, за якою гніздо 2 та виступ 3 мають тільки одну (першу) сходину, відповідно 6, 8. Для забезпечення високої міцності стінової конструкції та попередження руйнування виступів 3 та стінок гнізд 2 тіла 1 блока достатньо щоб діаметр (dmax1) більшої основи першої сходини 8 виступу дорівнював 0,15-0,43 ширини (В) блока. Доцільно щоб зазначений діаметр (dmax1) дорівнював 0,375 ширини (В) блока. Для ступінчатого виступ у діаметр (dmax2) більшої основи та висота (h2) другої сходини 9 може дорівнювати 0,3-0,7 відповідно діаметру (dmaxi) більшої основи та висоти (h1) суміжної сходини виступ у. У виконанні блока, для якого довжина (L) тіла 1 блока, по суті, дорівнює його ширині (В), тіло 1 блока має по чотири виступи 3 і гнізда 2. При цьому ширина (В) тіла 1 блока може дорівнювати товщині стінової конструкції. Відповідно до винаходу геометричні параметри тіла 1 блока вибирають із умови утворення при поєднанні блоків у стінову конструкцію зон, у яких зазори між , постільними 4, 5 і торцевими 17 поверхнями тіла 1 блока та між поверхнями 10, 11 і 12, 13 гнізда 2 та поверхнями 14, 15 і 16, 17 виступу 3 не виходять за межі допуску на зазор клейового з'єднання. Величина допуску на зазор для клейового з'єднання залежить від матеріалу тіла 1 блока, стану склеюваних поверхонь та типу клею. Зазначені нижче геометричні параметри тіла блока встановлені експериментально при дослідженні блоків, тіло яких виготовляли із неавтоклавного ніздрюватого бетону (піно- або газобетону), який відповідав вимогам ДСТУ Б В.2.7-45-96, мав середню густин у 600-900кг/м 3 та міцність на стиск М50-М100. Міцність на стиск визначалась по ДСТУ Б В.2.7-45-96. Як клей використовувались різні клейові композиції, зокрема, клей ПВА-К ТУ У 30784040.002-2001. Для одержання клейового з'єднання та забезпечення точної орієнтації блоків і, як наслідок цього, достатньо рівної вертикальної стінової поверхні без нанесення штукатурного шару необнідно щоб номінальні величини і допуски діаметрів (Dmax1) і (Dmax2) гнізда 2 та діаметрів (dmax1) і (dmax2) виступ у 3 вибирались таким чином, шо сумарний радіальний зазор (δd) між відповідними бічними поверхнями сходинок 6, 7 гнізда та сходинок 8, 9 виступу 3 у напрямку вздовж прямої лінії, яка перетинає поздовжню вісь 19 виступу 3 чи гнізда 2 і паралельна постільній поверхні 4, 5 тіла 1 блока, дорівнював 0,1-1-2,0мм за умови відсутності зазору, щонайменше, між частинами відповідних верхніх 5 і нижніх 4 постільних поверхонь цих блоків, поєднаних між собою. У кращих виконаннях номінальні розміри та їх допуски були вибрані так, що зазначений сумарний радіальний зазор (δd) дорівнював 0,1-0,8мм. Номінальні величини і допуски глибин (Н1) і (Н2) сходинок 6, 7 гнізда 2 та висот (h1) і (h2) сходинок 8, 9 виступу 3 вибирались таким чином, щоб аксіальний зазор (δh) між відповідними донними поверхнями 12, 13 сходинок 6, 7 гнізда 2 і торцевими поверхнями 16, 17 сходинок 8, 9 виступ у 3 у напрямку поздовжньої осі 19 виступу 3 чи гнізда 2 дорівнював 0,1-2,0мм за умови відсутності зазору, щонайменше, між частинами відповідних верхніх 5 і нижніх 4 постільних поверхонь цих блоків при їх поєднанні між собою. У кращих виконаннях номінальні розміри та їх допуски були вибрані так, що зазначений аксіальний зазор (δh) дорівнював 0,1-0,8мм. Кут (a 1) між твірною конічної бічної поверхні 10 першої сходини 6 гнізда чи твірною конічної бічної поверхні 14 першої сходини 8 виступу і поздовжньою віссю 19 вибирався рівним 2-20 кутових градусів. У кращих виконаннях блока зазначений кут (a 1) дорівнював 10 кутови х градусів. Кут (a 2) між твірною конічної бічної поверхні 11 другої сходини 7 гнізда чи твірною конічної бічної поверхні 15 другої сходини 9 виступу 3 і поздовжньою віссю 19 може бути рівним куту (a 1) між твірною конічної бічної поверхні 10 першої сходини 6 гнізда чи твірною конічної бічної поверхні 14 першої сходини 8 виступу і поздовжньою віссю 19. Однак, достатньо щоб один із зазначених кутів (a 1, a 2) вибирався рівним 2-20 кутових градусів. Висота (за фіг.1 h=h1+h2) виступу вибиралась у межах 10-45мм. У виконанні за фіг.1 висота (h1) першої сходини 8 дорівнювала 25мм, а висота (h2) др угої сходини 9 дорівнювала 12,5мм. У виконанні за фіг.3 висота (h=h1) виступ у дорівнювала 25мм. Відстань (t) між поздовжніми осями 11 суміжних гнізд 2 чи виступів 3 визначається виразом t=Lc/n+0,5×δL, де: Lc - середня довжина тіла 1 блока; n - кількість гнізд чи виступів, розташованих на одній прямій лінії вздовж тіла блока; δL - допустима різниця між найбільшою і найменшою довжиною тіла блока, яка визначається виразом δL = δmax+δd, де: δmax - найбільший допустимий зазор між торцями блоків у одному ряду стінової конструкції, який вибирають у межах до 2 мм; δd - сумарний радіальний зазор між відповідними конічними бічними поверхнями гнізда та виступу. Технологія виготовлення блоків передбачає формування блоків у формах, що мають відповідні виступи та заглиблення для утворення елементів зчеплення (конусоподібних гнізд 2 і виступів 3). Для виготовлення блоків можуть використовуватись різні матеріали, які звичайно використовують при виробництві стінових виробів, але найкращий результат може бути одержаний при виготоеленнні блоків із ніздрюватого бетону (піно- або газобетону), який відповідає вимогам ДСТУ Б В.2.7-45-96, має середню густину 600-900кг/м 3 та міцність на стиск М50-М100. Причому, завдяки наявності конусності бічних поверхонь 10, 11 і 14, 15 відповідно гнізд 2 і виступів 3 тіло 1 блока легко витягується із форми і на зазначених поверхнях не утворюються дефекти, що дуже важливо для одержання міцного клейового з'єднання цих поверхонь у стіновій конструкції. При муруванні стін із блоків, виготовлених за цим винаходом, блоки кладуть так, що виступи 3 розташовані зверху, а гнізда 2 - знизу тіла 1. Однак, не виключається і протилежна орієнтація блоків гнізда 2 зверху, а виступи 3 знизу тіла 1. У сіміжних рядах блоки кладуть зі зміщенням на 1/2 довжини (L) тіла 1 блока. Перед нанесенням клея відповідні поверхні тіла 1 блока за необхідності очищають від сміття. Клей наносять, щонайменше, на нижню постільну поверхню 4, одну торцеву поверхню 18 та поверхні 10, 11, 12, 13 гнізд 2 блока перед його встановленням у стінову конструкцію. Завдяки конусності бічних поверхонь 10, 11, 14, 15 виступи 3 легко входять у гнізда 2 і блок опускається до обпирання його нижньої постільної поверхні 4 на верхні постільні поверхні 5 двох блоків верхнього ряду мурування, як це зображено на фіг.5, 6. Щільне стискання зазначених поверхонь 4, 5 сприяє надійному їх склеюванню. Виступи 3 цьому не перешкоджають завдяки такому вибору номінальних значень та відхилень розмірів гнізд 2 і виступів 3, що між поверхнями гнізд 2 і виступів 3 є малі за величиною аксіальні (δh) та радіальні (δd) зазори. Оскількі, ці зазори не виходять за межі допуску на зазор клейового з'єднання 20, вони не перешкоджають достатньо надійному склеюванню між собою бічних 10, 11, 14, 15 та донних 12, 13 і торцевих 16, 17 поверхонь гнізд 2 і виступів 3. Внаслідок малої величини радіального зазору (δd) нерівності 6 зовнішніх чи внутрішні х вертикальних поверхонь 21 стінової конструкції також малі, а тому ці поверхні не потребують оштукатурювання. Нетрадиційно для таких виробів висока точність усіх розмірів тіла 1 блока критично важлива для досягнення високих те хнічних та естетичних властивостей мурування. Найкраще, коли ширина (В) тіла 1 блока дорівнює товщині стінової конструкції. Для внутрішніх перегородок можливо використовува ти блоки із розмірами 80x160ч 160мм, а для зовнішніх стін будинків 200x400x400мм. Технічний результат забезпечується тим, що елементи зчеплення запропонованої форми (конусоподібні виступи 3 та заглиблення 2) суміжних блоків у стіновій конструкції входять один в одний та створюють жорстку і міцну структур у. Завдяки відмові від застосування товстого шару будівельного розчину для створення зчеплення між різними блоками та використання для цих цілей клею реалізовані усі переваги високої точності розмірів блоків, зокрема, точне поєднання блоків між собою, що в свою чергу створює гладку і рівну вертикальну поверхню стіни, яка не буде потребувати нанесення штукатурного шару. Застосування самофіксуючих стінових блоків запропонованої конструкції дозволяє створити жорстку стінову конструкцію в горизонтальному напрямку вздовж стіни; не буде пазів, тому не буде проходити повітря або волога, створюючи "містки холоду" або зволоження стіни; не будуть руйнуватися стінки гнізд 2 та виступи 3 при транспортуванні блоків або при їх установленні в проектне положення; оскільки немає пазів, не буде потреби в нанесенні штукатурного шару для отримання рівної вертикальної поверхні; оскільки блоки будуть точно пригнані один до одного, то для їх поєднання буде застосовуватися клей. Джерела інформації: 1. Р. Ф. Рунова, Л. О. Шейніч, О. Г. Теревера, В. І. Гоц. Основи виробництва стінових та оздоблювальних матеріалів, Київ, ВАТ "Майстри", 2002. 2. ДСТУ Б В.2.7-ІІІ-2001 "Будівельні матеріали. Плити гіпсові для перегородок та внутрішнього облицювання стін. Технічні умови". 3. UA 50733; МПК: Е04С1/00, Е04В2/02; 2002. 4. GB 2113741;MПК: E04C1/10; 1983. 5. SU 1770532; МПК: Е04С1/00; 1992.