Керамзитобетонный блок Российский патент 2022 года по МПК E04C1/40 

Изобретение относится к области строительства и может найти применение при изготовлении облегченных стеновых изделий.

Известен строительный блок, содержащий боковые продольные стенки, соединенные перегородками с образованием полостей для размещения конструктивного или теплоизоляционного вкладыша (RU №2660690, E04B 2/08. 2018).

К недостаткам относятся сложность конструкции блока, высокая трудоемкость изготовления блока, большой вес, что увеличивает трудозатраты и затраты на транспортировку к месту строительства.

Известны технические решения по применению пластиковых пустотелых элементов для снижения массы изделий, например, строительная панель пустотного настила, содержащая арматурный каркас (сетки), пластиковые пустотелыеые шаровые элементы, напряженную арматуру и бетон омоноличивания согласно технологии BubbleDeck (pobetony.ru>bloki-i-perekrytiya/babldek/).

Недостатком является высокая стоимость пластиковых пустотелых шаровых элементов за счет сложности их изготовления.

Известно также применение труб в виде неизвлекаемых картонно-полиэтиленовых пустотообразователей в производстве плит перекрытий с круглыми пустотами (RU, №2715401, В28В 1/44, 27.02.2020).

Однако применение полимерных труб в качестве дискретных пустотообразователей при производстве керамзитобетонных блоков не найдено.

Известно применение магнитов при формовании изделий для фиксации опалубки на поддоне (Электронный ресурс: https://kafmt.ru/primenenie/magnity-dlya-opalubki-zhbi-primenenie-konstruktivnye-osobennosti.html: Бетон Строй. Магниты для опалубки ЖБИ: конструктивные особенности).

Известно также применение дисковых неодимовых магнитов в различных отраслях, например, в текстильной промышленности (Мир Магнитов: https:mirmagnitov.ru/catalog/postoyannye-magnity/neodimavie-magnity/?roistat=directl_search_3237474563_дисковые%20магниты&roistat_referrer=none&roistat_pos=premium_1).

Однако применение магнитов в качестве фиксаторов полимерных композитных сеток в форме не обнаружено.

Известно применение полимерных композитных сеток для армирования бетонных изделий. Сутью полезной модели является применение в качестве материала для формования тела арматуры стекловолокна, пропитанного термореактивными смолами с добавлением углеродного нанопорошка, и формования объемной структуры плетения с клеевой фиксацией каждого пересечения прутов или лент. (RU №177233, МПК: Е04С 5/07. 2018).

Однако применение полимерных композитных сеток в качестве подложек для крепления и распределения пустотообразователей в объеме блока не обнаружено.

Наиболее близким техническим решением является керамзитобетонный блок, состоящий из цементобетонной матрицы, в которой включены зерна керамзитового гравия, и пустот, образуемые пустотообразователями в процессе формования (ГОСТ 33126-2014 Блоки керамзитобетонные стеновые: п. 3.2 пустотелый блок: Блок со сквозными и несквозными вертикальными пустотами, получаемыми в процессе формования для придания изделию необходимых эксплуатационных свойств).

Недостатком данного керамзитобетонного блока является пониженная трещиностойкость за счет того, что имеются единичные пустоты большого объема, которые понижают структурную прочность блока и создает при приложении нагрузки - при работе блока не равномерно распределенное напряженное состояние, снижая тем самым прочность и долговечность его работы.

Также недостатком данного керамзитобетонного блока является сложность изготовления за счет необходимости иметь специальные пуансоны или специальную форму для образования пустот, а также выполнять дополнительную операцию по их подготовке: чистку и смазку, что снижает эффективность его изготовления.

Технической задачей изобретения является повышение прочности керамзитобетонного блока за счет более рационального распределения пустот в объеме, снижении материалоемкости и трудоемкости за счет отказа от необходимости согласования размера пустот блока с размерами пустотообразователя.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в создании более простой конструкции керамзитобетонного блока с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что керамзитобетонный блок содержит бетонную матрицу с распределенными в ней зернами керамзитового гравия и пустотами, образованными слоями из сборных подложек, состоящих из герметичных пластиковых дискретных трубок, которые закреплены скотчем на полимерных композитных сетках, причем один из торцов крайних трубок, уложенных в каждом слое, контактирует с соответствующей гранью блока. Кроме того, указанные торцы крайних пластиковых дискретных трубок снабжены магнитами.

Исполнение бетонной матрицы с пустотами, образованными слоями из сборных подложек, состоящих из герметичных пластиковых дискретных трубок, которые закреплены скотчем на полимерных композитных сетках (подложках), причем крайние трубки устанавливаются с учетом их контактирования со стенками формы, уложенных в каждом слое, что позволяет, во-первых, в отличие от применения в аналогах сфер, которые сложно изготавливать, дискретные трубки проще изготавливать даже в условиях небольших мастерских - просто нарезать из обычных полимерных труб и сеток, широко применяемых в различных отраслях народного хозяйства, причем требуемого диаметра трубок и размера отверстий сеток, при этом возможно использование отходов производства трубок и сеток, во-вторых, крайние трубки, контактируя со стенками формы, выполняют функцию фиксаторов, предотвращая сдвиг сетки при укладке смеси и формовании, оставаясь в натянутом состоянии, в-третьих, используя сборные подложки, в виде полуфабриката, который изготавливаемый заранее - перед формованием, что упрощает технологический процесс установки пустотообразователей в матрице бетона, а также повышается структурная прочность бетона за счет эффекта армирования сеткой, в-четвертых, такая простая конструкция блока позволяет выполнять формование более технологично - отпадает необходимость в использовании сложной формы для формирования пустот. При этом, использование дискретных трубок позволяет образовывать пустоты, которые будут более равномерно распределены в объеме бетонной матрицы в отличие от прототипа, где имеются единичные большого объема пустоты, что повышает структурную прочность блока и создает при приложении нагрузки - при работе блока более равномерно распределенное напряженное состояние, повышая тем самым прочность и долговечность его работы.

Кроме этого в случае исполнения блока, в торцах крайних пластиковых дискретных трубок которых со стороны грани блока установлены магниты, например, дискообразной формы, сетчатая подложка фиксируется более прочнее - прижимаясь за счет магнитов к стенке стальной формы, оставаясь в заданном проектном положении и напряженном (натянутом) состоянии, и не смещаясь в случае возникновения повышенных нагрузок или более интенсивных режимов формования, что, в целом, повышает трещиностойкость и, соответственно, прочность блока.

Керамзитобетонный блок поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображена конструктивная схема пустотелого керамзитобетонного блока с пластиковыми дискретными трубками, выдвинутыми на грани блока, на фигуре 2 - Вид I.

На фигуре 1 и фигуре 2 обозначено: 1 - бетонная матрица; 2 - зерна керамзитового гравия; 3 - пластиковые дискретные трубки; 4 - пленка, закрывающая торцы пластиковых дискретных трубок, 5 - полимерные композитные сетчатые подложки; 6 - крепление пластиковых дискретных трубок; 7 - крайние пластиковые дискретные трубки, 8 - магнит.

Керамзитобетонный блок состоит из бетонной матрицы 1 с включением зерен керамзитового гравия 2, внутри которой установлены послойно пластиковые дискретные трубки 3, торцы которых закрыты пленкой 4, например скотчем, закрепленные на полимерных композитных сетчатых подложках 5 с помощью скотча 6, причем крайние пластиковые дискретные трубки 7 выдвинуты на грани блока (фиг. 1).

Кроме этого керамзитобетонный блок может быть выполнен с крайними пластиковыми дискретными трубками 7, на торцах которых, со стороны грани блока, на пленке 4 закреплены магниты 8 (фиг. 2).

Керамзитобетонный блок изготавливается и работает следующим образом.

Сначала нарезают требуемое количество пластиковых дискретных трубок 3 заданного диаметра и длины, а также полимерная композитная сетка 5 требуемой длины и количества. Заклеивают торцы пластиковых дискретных трубок 3 полимерной пленкой в виде скотча 4. Закрепляют подготовленные пластиковые дискретные трубки 3 на полимерной композитной сетке 5 с помощью, например, скотча 6 согласно заданному на ней расположению. После этого приготавливают облегченную бетонную смесь для формирования матрицы 1 с включением зерен керамзитового гравия 2 по известным технологиям (фиг. 1, фиг. 2).

Затем в форме, предназначенной для изготовления целикового керамзитобетонного блока без пустот, укладывают первый слой из приготовленной керамзитобетонной смеси.

После этого для получения облегченного керамзитобетонного блока создают в нем пустотность, для чего укладывают на поверхности первого слоя бетона сборную подложку - полимерную композитную сетку 5 с закрепленными на ней пластиковыми дискретными трубками 3, так, чтобы крайние пластиковые дискретные трубки 7 касались внутренних стенок формы. После чего, если необходимо, операции по установке пластиковых дискретных трубок на сборных подложках повторяют.

Количество слоев с пластиковыми дискретными трубками на сборных подложках задают из условия достижения необходимой пустотности керамзитобетонного блока.

После формования изделия, например на виброплощадке, выполняют тепловую обработку до достижения керамзитобетонного блока распалубочной прочности. Готовые керамзитобетонные блоки укладывают на стройплощадке согласно техническим нормам.

Длина пластиковых дискретных трубок расстояние между ними t, толщина защитного слоя бетона δ, а также размеры блока и b, задают из условий работы керамзитобетонного блока, величины воспринимаемой нагрузки и из условия достижения необходимой его пустотности, а также на основании экспериментальных данных.

При приложении нагрузки на керамзитобетонный блок он работает по общей принятой схеме на сжатие. Однако, в отличие от обычного пустотелого керамзитобетонного блока, где имеются сквозные пустоты или каналы по его высоте, ослабляя в этих местах сечение от действия растягивающих напряжений, в предлагаемом керамзитобетонный блоке за счет расположения пустотообразователей в блоке дискретно и равномерно в объеме снижается величина действующих растягивающих напряжений, причем полимерная композитная сетка сборной подложки выполняет дополнительно армирующую функцию, за счет чего, в целом, существенно повышается несущая способность керамзитобетонного блока.

При этом пустоты, образованные пластиковыми дискретными трубками, остаются постоянно закрытыми, что не позволяет накапливать в них влагу, тем самым лучше сохраняя теплотехнические свойства керамзитобетонного блока в отличие от прототипа.

В случае исполнения блока, где в торцах крайних пластиковых дискретных трубок со стороны грани блока установлены магниты, например, дискообразной формы, чтобы лучше фиксировалась сборная подложка - (прижималась к стенке стальной формы), оставаясь в заданном проектном положении и в натянутом состоянии с сохранением защитного слоя бетона δ, повышая, тем самым, структурную прочность бетонной матрицы, и не смещаясь в случае повышенных нагрузок или более интенсивных режимов формования, повышается, в целом, трещиностойкость и, соответственно, прочность блока.

Эффективность работы керамзитобетонного блока во многом зависит от рационального размещения его основных пустотообразующих и армирующих элементов, оптимального количества этих элементов с учетом характера действия нагрузки.

Более равномерное распределение пустот достигается за счет возможности формирования структуры на двух этапах изготовления: на этапе приготовления бетонной смеси - для формирования облегченной матрицы и на этапе формования - для получения облегченного строительного керамзитобетонного блока.

На общей конструктивной схеме керамзитобетонного блока видно, что основные конструктивные элементы керамзитобетонного блока связаны между собой с учетом действия нагрузки и технологичности его изготовления за счет отказа от привязки пластиковых трубок, а также возможности их использования различного размера. Поэтому предлагаемый керамзитобетонный блок может работать более эффективно, чем известный керамзитобетонный блок со сквозными каналами или объемными пустотами, так как вся конструкция обеспечивает возможность регулирования степени распределения пустотелых элементов в объеме независимо от их формы и размера. При этом повышается технологичность выполнения основных операций по изготовлению керамзитобетонных блоков, сокращаются потери времени при выполнении отдельных операций за счет исключения из технологической цепочки операции по установке и закреплению пустотелых элементов в известных технических решениях, а также за счет использования более простых форм без пустотообразователей и менее трудоемкой операции по их подготовки.

Особенно эффективно использовать предлагаемое техническое решение в условиях производства на малых предприятиях.

Керамзитобетонный блок был изготовлен в виде модели в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ. Осмотр разрушенных модельных образцов после выполненных испытаний показал, что сборные подложки, а также пустотелые вкладыши - дискретные трубки располагались в заданном положении без смещений и разрушений, а их герметичность не была нарушена - пленка из скотча на их торцах оставалась целой и, соответственно, обеспечивалась заданная пустотность и прочность. В целом модельные испытания показали технологическую возможность производства предложенной конструкции керамзитобетонного блока в заводских условиях.

Изобретение относится к области строительства и может найти применение при изготовлении облегченных стеновых изделий. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в создании более простой конструкции керамзитобетонного блока с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами. Керамзитобетонный блок содержит бетонную матрицу с распределенными в ней зернами керамзитового гравия и пустотами, образованными слоями из сборных подложек, состоящих из герметичных пластиковых дискретных трубок, которые закреплены скотчем на полимерных композитных сетках, причем один из торцов крайних трубок, уложенных в каждом слое, контактирует с соответствующей гранью блока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Керамзитобетонный блок, содержащий бетонную матрицу с распределенными в ней зернами керамзитового гравия и пустотами, отличающийся тем, что пустоты образованы слоями из сборных подложек, состоящих из герметичных пластиковых дискретных трубок, которые закреплены скотчем на полимерных композитных сетках, причем один из торцов крайних трубок, уложенных в каждом слое, контактирует с соответствующей гранью блока.

2. Керамзитобетонный блок по п. 1, отличающийся тем, что указанные торцы крайних пластиковых дискретных трубок снабжены магнитами.