ТЕРМОБЛОК, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК E04C1/00 B28B7/22 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении сборных элементов и устройстве ограждающих конструкций зданий с требуемым термическим сопротивлением для различных условий эксплуатации.

Известен блок из легкого бетона с заполнителем из ячеистого стекла и шлака [Франция (FR), 2682413, Е 04 С 1/40, 930416 N 15, Изобретения стран мира, выпуск 60, МКИ Е 04, N 4, М. 1994., наземное строительство]. Предложенный блок из легкого бетона имеет плотность не более 600 кг/м³ и содержит заполнитель из ячеистого стекла и шлака каменного угля. Блок имеет пластинчатую структуру с тремя или пятью рядами воздушных прослоек. Средние открытые воздушные прослойки имеют большие размеры, чем другие глухие воздушные прослойки.

Термическое сопротивление такого блока складывается из соответствующих характеристик материала блока и воздушных прослоек.

Недостатками блока являются
открытые воздушные прослойки, препятствующие устройству растворных швов в горизонтальных рядах кладки стен;
недостаточная прочность материала и конструкции блока, обусловленные относительно низкой плотностью легкого бетона (600 кг/м³) и развитостью внутренней структуры блока;
недостаточное сопротивление теплопередаче воздушных прослоек, незначительно отличающееся в зависимости от их толщины;
наличие "мостиков холода" в зоне дна глухих воздушных прослоек.

Известен "Строительный камень" (А. с. СССР N 131065, кл. Е 04 С 1/06, 1960), включающий теплоизоляционные продольные слои, разделенные бетонными перемычками, где каждый последующий теплоизоляционный слой в обе стороны от среднего слоя имеет тепловую инерцию, увеличенную на величину тепловой инерции среднего теплоизоляционного слоя, а величина тепловой инерции бетонных перемычек находится в обратной зависимости при соотношении коэффициентов теплопроводности теплоизоляционных слоев и материала камня в пределах 1:5-1: 20.

Недостатками известного технического решения являются
высокая трудоемкость изготовления и укладки строительного камня, состоящая в необходимости раздельного изготовления бетонного структурного элемента, заполнения пустот жидким теплоизолирующим материалом и выдерживанием во времени для его отверждения, укладке в горизонтальные швы изолирующей пластины, устройстве с помощью прямоугольной рамки выемок на верхней части камня, заполнении выемок раствором и последующей расшивке наружных швов;
недостаточная прочность сопряжений камней в горизонтальных рядах, что существенно ограничивает область их применения;
наличие "мостиков холода" в зонах вертикального и горизонтального сопряжения смежных блоков в кладке.

Близким по функциональному назначению к заявляемому решению является "Стеновой камень" (А.с. СССР N 1294946, кл. Е 04 С 1/18, 1987), включающий несущие гипсобетонные слои, разделенные вкладышами из кремнепора, образующими сплошной теплозащитный экран в ограждающих конструкциях зданий.

Существенными недостатками известного технического решения являются
недостаточная прочность комплексной конструкции, содержащей разнородные конструктивные слои с различными прочностными показателями;
наличие в качестве несущей и ограждающей конструкции гипсового камня с пониженными характеристиками прочности и атмосферостойкости;
высокая трудоемкость изготовления камней, включающая раздельное приготовление дефицитных плитных термовкладышей из кремнепора, индивидуальный характер процесса изготовления камней;
недостаточно аргументированная обоснованность возможности изготовления стеновых камней по экструзионной технологии, в том числе при необходимости замены материала или толщины теплоизолирующих плит;
отсутствие решений по сопряжению стеновых камней в вертикальной плоскости.

Близким к заявляемому способу и устройству является установка для изготовления пустотелых бетонных изделий (А.с. СССР N 1256968, кл. В 28 В 7/22, 1986, бюлл. N 34), включающая виброблок с закрепленным на нем блоком пустотообразователей, съемный поддон с продольной разделительной перегородкой и проемами в днище для пропуска пустотообразователей, бортоснастку, устройство для подъема и опускания пригруза с вибратором, механизм распалубки свежеотформованных изделий и силовой привод.

Недостатками известной установки являются
возможность формования одного вида изделий с ограниченными параметрами сопротивления теплопередаче, достигаемыми посредством образования при формовке воздушных пустот заданного профиля;
наличие неустранимых "мостиков холода" в зонах вертикального и горизонтального сопряжения смежных блоков в кладке.

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков, присущих известным техническим решениям-прототипам, путем создания универсального комплексного конструктивно-ограждающего строительного элемента " ТЕРМОБЛОК ", способа и устройства для его изготовления, отвечающих требованиям теплофизических, физико-механических, экономических характеристик и технологических свойств, и обеспечивается в заявляемом техническом решении следующим образом:
1. Предложена комплексная термозащищенная пространственная структура " Термоблок " (фиг.1), включающая матрицу (1) в виде объемного несущего элемента, например, из конструкционно- теплоизоляционного бетона; термодиафрагму (2), например, из эффективного плитного теплоизолирующего материала (пенополистирол, минераловатная плита, пеностекло, арболит и др.), жестко защемленную в теле матрицы; четверти для термовкладышей (3), а также пазы (4) для сопряжения термоблоков в рядах кладки стен, причем пазы размещают по высоте матрицы таким образом, что крайние занимают до 2/3 ее высоты, считая снизу, совмещаясь в верхней трети с полостью четверти (3), а центральный паз располагают в пределах верхней трети высоты матрицы, при этом его высота совпадает с высотой выреза термодиафрагмы (фиг.2 и фиг.3).

Заполнение монтажным раствором полостей пазов, образованных смежными термоблоками при их построечной сборке, производят в следующем порядке: крайние полости заполняют на высоту до низа термовкладышей, а полости центральных пазов - на их полную высоту.

Термодиафрагма (2) встроена в термоблок таким образом, что значительная часть ее периметра (68-70%) выходит в плоскости швов сопряжения, обеспечивая тем самым тепловую изоляцию как самого термоблока, так и швов сопряжения по его периметру.

Вырезы в верхней части термодиафрагмы предусмотрены для обеспечения прочности и конструктивной жесткости матрицы (1), а термовкладыши (фиг.7, поз. 9) предназначены для блокирования теплопотерь через вырезы термодиафрагмы.

Конструктивное решение " ТЕРМОБЛОК " используют также для ликвидации трудноустранимых теплопотерь ("мостиков холода") в пролетных строениях ограждающих конструкций, например в конструкциях перемычек над оконными и дверными проемами. Технический результат достигают армированием, изготовлением несущего элемента пролетных строений требуемой длины и его использованием в перевернутом на 180^o положении.

2. Предложен способ изготовления термоблоков, который реализуется в заявляемом техническом решении путем встраивания расчетной термодиафрагмы одновременно с процессом формования матрицы термоблока.

Цель достигается в заявляемом решении посредством фиксации термодиафрагмы от горизонтальных перемещений в конструкции пуансона-пустотообразователя (фиг. 4, поз. 6), а от вертикальных перемещений (всплытия) под воздействием вибрации при формовании - конструкцией перегородки-диафрагмы (фиг.6) и вибропригруза, при этом периметральные участки термодиафрагмы после формования изделия и отверждения бетона жестко защемляются в матрице.

3. Предложено устройство для изготовления термоблоков, включающее формовочную полость, образуемую поверхностью откидных бортов, сменного ⊥ - образного поддона с проемами в днище, оснащенных накладными фигурными элементами и пазами в стенках, вибропригруза; виброблок с жестко закрепленным на нем пакетом пуансонов-пустотообразователей, представляющих собой каждый в отдельности разрезную конструкцию из двух продольных частей и заключенную между ними воздушную полость, открытую с трех сторон (фиг. 5), предназначенную для установки и фиксации в ней от смещения термодиафрагмы; механизм распалубки, предназначенный для отделения пуансонов от отформованных термоблоков; силовой привод; комплект съемных перегородок-диафрагм, предназначенных для поперечного разделения формовочной полости при получении изделий различной длины, придания поверхностям термоблока заданной формы и удержания термодиафрагмы от всплытия при виброобработке.

Отличительной особенностью заявляемого устройства является возможность получения за один цикл формования различных изделий - термоблоков - , составляющих набор элементов домостроительной системы: рядовой, простеночной, угловой левый, угловой правый, перемычечный, индивидуальный, для пролетных строений.

Технический результат в заявляемом устройстве достигается установкой или удалением при формовании термоблоков перегородок-диафрагм, сменных ⊥-образных поддонов с проемами в днище и накладных формообразующих элементов соответствующей конфигурации.

Содержание предлагаемого изобретения в заявляемом техническом решении реализуется следующим образом.

Для получения изделий "ТЕРМОБЛОК ", представляющих собой бетонный элемент со встроенной в него в процессе формования термодиафрагмой, предназначенных для ограждающих конструкций зданий с высокой степенью тепловой защиты при эксплуатации в широком диапазоне климатических условий, используется в качестве прототипа установка по а.с. СССР N 1256968, кл. В 28 В 7/22, 1986 г., бюлл. N 34, в которой формовочную полость разделяют съемными поперечными перегородками-диафрагмами на ряд отсеков, пуансоны-пустотообразователи выполняют разрезными из 2-х продольных частей, образующих между собой щель для установки в нее термодиафрагмы, откидные борта, а также стенки сменных ⊥ -образных поддонов имеют вертикальные прорези для фиксации перегородок, а стенки поддонов и подвижные борта, кроме того, оснащают фигурными накладными элементами для получения термоблоков различной конфигурации.

Технологический процесс образования изделий "ТЕРМОБЛОК" состоит из следующих операций:
1. В устройство устанавливают сменный ⊥ -образный поддон, откидные борта приводят в вертикальное положение, а механизм распалубки приводят в нижнее положение.

2. В щели пуансона-пустотообразователя вкладывают заранее подготовленные термодиафрагмы с вмонтированными в них анкерными связями, предназначенными для повышения пространственной жесткости и прочности будущей матрицы изделия, а при изготовлении несущих элементов пролетных строений производят соответствующее армирование.

3. В пазы формовочной полости устанавливают перегородки-диафрагмы и накладные фигурные элементы, которые в процессе формообразования одновременно фиксируют термодиафрагмы в вертикальном положении.

4. В формовочную полость загружают бетон, предварительно уплотняют и выравнивают его поверхность.

5. Опускают вибропригруз и изделие подвергают вибровоздействию.

6. После завершения формования поднимают в верхнее положение вибропригруз.

7. Включением механизма распалубки отделяют отформованный пакет изделий от пуансонов-пустотообразователей, извлекают перегородки-диафрагмы и накладные фигурные элементы, отводят откидные борта.

8. Извлекают из устройства сменный ⊥ -образный поддон с отформованными изделиями и направляют его на выдержку и тепловую обработку, свободный поддон устанавливают в формовочное устройство, после чего цикл формования повторяется.

9. После дозревания бетона термоблоки отделяют от поддона и складируют, а поддон направляют на пост чистки и смазки.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении сборных элементов и устройстве ограждающих конструкций зданий с требуемым термическим сопротивлением для различных условий эксплуатации. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в получении комплекта термозащищенных унифицированных изделий домостроительной системы, преимущественно для малоэтажного и сборно-монолитного строительства, с использованием единых типоразмеров термоблоков для широкого интервала климатических условий эксплуатации, повышение качества, снижение стоимости строительства и эксплуатации зданий за счет точности сборки изделий, отсутствия технологических уклонов на внешних поверхностях, высокой степени тепловой защиты, пониженной материалоемкости и трудоемкости. Предложенное техническое решение содержит комплексную пространственную структуру "ТЕРМОБЛОК", включающую матрицу в виде объемного несущего элемента из бетона, вмонтированную в него термодиафрагму из эффективного плитного теплоизоляционного материала. Термодиафрагма выполнена с конструктивными вырезами так, что на 67 - 70% периметра термодиафрагма выходит в плоскости швов сопряжения. В теле матрицы выполнены четверти для укладки устраняющих тепловые потери термовкладышей в процессе построечной сборки термоблоков. Для перекрытия пролетов над проемами здания термоблок применяют в перевернутом на 180^o положении, для усиления конструкции вводят расчетное армирование. Термоблок формуют с применением разрезного пуансона-пустотообразователя и перегородок-диафрагм, служащих для формообразования изделия и фиксации термодиафрагм на специальной установке, содержащей вибростол с жестко закрепленными на нем разрезными пуансонами-пустотообразователями, откидные борта, вибропригруз, сменный поддон с проемами для пропуска пуансонов в днище, механизм распалубки, силовой привод. 3 с. и 6 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Термоблок, содержащий жесткий пространственный конструктивный элемент - матрицу со встроенной в него термодиафрагмой, отличающийся тем, что термодиафрагма выполнена с конструктивными вырезами таким образом, что на 68 - 70% периметра термодиафрагма выходит в плоскости швов сопряжения, в теле матрицы выполнены четверти для укладки устраняющих тепловые потери термовкладышей в процессе построечной сборки термоблоков. 2. Термоблок по п.1, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях матрицы предусмотрены пазы со смещением их по вертикали в смежных рядах для заполнения монтажным раствором. 3. Термоблок по п.1 или 2, отличающийся тем, что он армирован для использования в качестве несущего элемента пролетного строения в перевернутом на 180^o положении. 4. Способ изготовления термоблоков, включающий установку сменного ⊥-образного поддона с проемами в днище, пуансонов-пустотообразователей, откидных бортов, вибропригруза, загрузку бетона, выравнивание поверхности, виброуплотнение под вибропригрузом, отделение пуансонов-пустотообразователей и последующее отделение от поддона, отличающийся тем, что при изготовлении термоблоков по пп.1 - 3 в щели пуансона-пустотообразователя вкладывают заранее приготовленную термодиафрагму с последующим защемлением ее бетоном матрицы, термодиафрагму удерживают от смещения фигурными выступами на перегородках-диафрагмах откидными бортами и конструкцией разрезного пуансона-пустотообразователя. 5. Способ изготовления термоблоков по п.4, отличающийся тем, что продольные стенки матрицы соединяют за пределами пуансонов-пустотообразователей анкерными связями, например, из арматурной стали, фиксатором которых при формовании служит термодиафрагма. 6. Способ для изготовления термоблоков по п.4 или 5, отличающийся тем, что при изготовлении несущих элементов пролетных строений перегородки-диафрагмы удаляют частично или полностью, а термодиафрагмы объединяют в сплошной термозащитный экран, при этом вырезы устраивают на концах термодиафрагмы, а для усиления конструкции вводят расчетное армирование. 7. Устройство для изготовления термоблоков, включающее формовочную полость, образованную плоскостями откидных бортов, сменного ⊥-образного поддона, вибропригруза, вибростол с жестко закрепленными на нем пуансонами-пустотообразователями, механизм распалубки, силовой привод, отличающееся тем, что при получении термоблоков по пп.1 - 3 пуансоны-пустотообразователи выполнены разрезными с центральной вертикальной полостью, открытой с трех сторон, для установки термодиафрагмы в объеме матрицы. 8. Устройство по пп.7, отличающееся тем, что формовочная полость разделена съемными перегородками на отдельные отсеки, при этом перегородки установлены в пазах откидных бортов и сменных поддонов, а фигурные элементы перегородок служат одновременно с формообразованием фиксаторами диафрагм. 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что откидные борта и стенки сменного поддона снабжены накладными формообразующими элементами.