Силикатный пустотно-утепленный блок

Полезная модель относится к области производства строительных материалов, а именно к конструкциям силикатных пустотно-утепленных блоков (СПУБ), применяемых при кладке наружных стен зданий.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является строительное изделие с низкой приведенной теплопроводностью, позволяющей изготавливать экономичные конструкции ограждающих стен, и весом блока, приемлемым для ручной кладки.

Указанный технический результат достигается тем, что СПУБ в виде прямоугольного параллелепипеда с призматической полостью, заполняемой утеплителем, и малыми щелевыми пустотами, симметричные относительно центральной плоскости, перпендикулярной внешней грани, отличающийся тем, что малые пустоты выполнены в виде эллиптических цилиндров, ориентированных большой осью, превышающей не менее чем в три раза малую ось, параллельно внешней грани блока, расположенных в шахматном порядке, отделенных друг от друга перемычками переменной толщины, полость и малые пустоты несквозные, при этом полость для утеплителя смещена к наружной грани блока.

СПУБ может быть изготовлен на любом специализирующемся в данной отрасли предприятии. Такой блок может быть широко использован при строительстве объектов промышленного и гражданского назначения, т.е. является промышленно применяемым.

Полезная модель относится к области производства строительных материалов, а именно к конструкциям силикатных пустотно-утепленных блоков (СПУБ), применяемых при кладке наружных стен зданий.

Известны силикатные кирпичи и блоки (камни) с системой круговых цилиндрических пустот (КЦП) с прямоугольной или шахматной системой их положения [ГОСТ 379-95].

Недостатком таких форм является то, что использование круговых цилиндрических пустот для силикатных материалов, имеющих высокую теплопроводность (_С0,7 Вт/(м·°C)), целесообразно только с позиций производства (экономия материала) - с точки зрения теплофизики КЦП не имеют смысла [Ильинский В.М. Строительная теплофизика. - М.: Высшая школа, 1974. - С.42].

Известен строительный блок (Патент RU 2020214 по кл. E04B 2/14, заявл. 06.05.1991 г.) с системой сквозных прямоугольных малых и одной большой пустот.

Недостатки такой конструкции заключаются в том, что система пустот позволяет иметь широкие «мостики» холода по основному материалу и по большой призматической пустоте; невозможно найти параметры системы отверстий и размеров блока, обеспечивающих необходимые тепловое сопротивление и малый вес блока для ручной кладки.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению, достигаемому теплотехническому эффекту и выбранный в качестве прототипа является строительный сендвич-блок (ССБ) (Патент RU 90817 по кл. E04C 1/00, заявл. 13.05.2009 г.) с системой овально-вытянутых сквозных щелевых пустот, расположенных симметрично относительно продольной оси в шахматном порядке относительно утеплителя, и круглых отверстий, расположенных на поперечной оси на одной линии с овально-вытянутыми пустотами.

Недостаток такой формы заключается в том, что ССБ по условиям прочности имеет достаточно широкие поперечные перемычки и весьма протяженные щелевые пустоты, расположенные в два ряда, которые не позволяют изготавливать блок малых размеров и не обеспечивают требование норм по тепловому сопротивлению.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является строительное изделие с низкой приведенной теплопроводностью, позволяющей изготавливать экономичные конструкции ограждающих стен, и малый вес блока, приемлемый для ручной кладки.

Указанный технический результат достигается тем, что в силикатном пустотно-утепленном блоке в виде прямоугольного параллелепипеда с несквозной призматической полостью, заполняемой утеплителем, и несквозными малыми щелевыми пустотами, симметричные относительно центральной плоскости, перпендикулярной внешней грани, имеет малые щелевые пустоты, выполненные в виде эллиптических цилиндров, ориентированные большой осью параллельно внешней грани блока, превышающей не менее чем в три раза малую ось, расположенных в шахматном порядке и отделенных друг от друга перемычками переменной толщины, при этом полость для утеплителя смещена к наружной грани блока.

Положения призматической полости и эллиптических цилиндрических пустот (ЭЦП) в блоке обеспечивают совместимость пустот по смежным по высоте рядам кладки и смещение центра тяжести горизонтального сечения блока к его внутренней грани.

Высокая пустотность и габаритные размеры блоков обеспечивают вес, приемлемый для ручной кладки.

На фиг.1 представлен силикатный пустотно-утепленный блок, где: 1 - несквозная призматическая полость для утеплителя; 2 - ЭЦП основного размера 2а·2b (при а/b >3); 3 - большая и 4 - малая доборные ЭЦП размерами 2a _c·2b и 2a₀·2 b; 5 - направление теплового потока; 6 - «мостик холода» по материалу СПУБ.

Эллиптические цилиндрические пустоты (фиг.1) размещены с чередованием m рядов так, что один из рядов (основной ряд) содержит n пустот основной длины, а другой (доборный ряд) - одну доборную пустоту на оси симметрии и n-2 пустоты основной длины между двух пустот доборной длины.

Призматическая полость под утеплитель и эллиптические цилиндрические пустоты выполняются открытыми снизу.

Пустоты 2-4 (фиг.1) расположены рядами поперек пересекающего блок направления теплового потока показанного на чертеже стрелками 5. Пустоты 2-4 отделены друг от друга по длине ряда стенками переменной толщины. Пустоты в смежных рядах смещены относительно друг друга с таким расчетом, чтобы «мостик холода» 6 имел максимально возможную длину.

Толщина стенок между эллипсами в основных рядах на оси симметрии подобрана таким образом, чтобы при многорядной кладке происходило перекрывание всех пустот 1 основных рядов и большей части пустот доборных рядов - это позволяет рационально, с минимальной концентрацией напряжений, «передавать» нагрузки с верхних рядов на нижние ряды. На фиг.2 представлен разрез многорядной кладки, показывающий перекрытие пустот.

Геометрические параметры блока связаны следующими зависимостями (см. фиг.1, фиг.2):

;

где L, В, Н - габаритные размеры (длина, ширина и высота) блока;

а , а_с, а₀ - полуоси основных и доборных эллипсов;

₁, ₅ - толщины стенок у внутренней и наружной граней блока;

₁, ₄, ₂, ₃ - минимальные толщины стенок между эллипсами, торцевыми гранями и полостью с утеплителем у торцов блока, в рядах и в основных рядах на оси симметрии;

₂ - расстояние между рядами эллипсов;

₃ - минимальная толщина стенки между рядами эллипсов и полостью с утеплителем;

₄ - толщина утеплителя в плоскости СПУБ;

_в, _г - толщины вертикального и горизонтального швов между СПУБ;

m₁, m₂, m - число рядов ЭЦП во внутренней и внешней частях СПУБ и общее число рядов ЭЦП m=m₁+m₂.

Блок может быть изготовлен на любом специализирующемся в данной отрасли предприятии. Такой блок может быть широко использован при строительстве объектов промышленного и гражданского назначения, т.е. является промышленно применяемым.

Размещение пустот в СПУБ заявляемым образом позволяет:

- оптимально распределить пустоты по всему объему блока;

- уменьшить местные напряжения, возникающие в нем от внешних нагрузок;

- сместить центр тяжести сечения к внутренней плоскости блока и уменьшить эксцентриситет нагрузки от перекрытий этажей сооружения;

- обеспечить максимальную длину «мостика холода» 6 (фиг.1) при минимальной его ширине, т.е. наилучшим образом воспрепятствовать прохождению теплового потока от наружной грани блока к его внутренней грани.

Кроме того, тепловое сопротивление ЭЦП оказывается значительным при соотношении l/>3 (l=2a - длина и =·b/2 - приведенная к расчетному прямоугольному сечению толщина) - в этом случае пустоты считаются воздушными прослойками (ВП) [Ильинский В.М. Строительная теплофизика (Ограждающие конструкции и микроклимат зданий). - М: Высшая школа, 1974. - С.42].

Структурные, геометрические и физико-механические характеристики СПУБ определяются по формулам:

k_п=A_п/(L·B);

;

где k_п, k^*_п - пустотность (макропустотность) по поперечному сечению и объему СПУБ;

- конструктивный коэффициент: для закрытых пор -=0,95±0,97;

_M, _y - теплопроводности матрицы изделия (силиката) и утеплителя;

M_j - число ВП на j-м участке СПУБ длиной l_j по направлению осей рядов ВП;

- приведенная к расчетному прямоугольному сечению толщина ВП: =·b/2;

К - число расчетных участков с одинаковыми топологическими условиями прохождения теплового потока через СПУБ;

_пp, ^*_пр, R_пр, R^*_пр - приведенные теплопроводности и тепловые сопротивления, соответственно, в плоскости СПУБ и его объему.

Некоторые геометрические и теплотехнические характеристики отдельных вариантов силикатных пустотно-утепленных блоков формата B·L=380·258 мм и трех размеров высоты Н представлены в табл.1. На фиг.4 и фиг.5 представлены два варианта блоков формата B·L=380·258 мм с утеплителем и шахматной системой ЭЦП.

Некоторые геометрические и теплотехнические характеристики отдельных вариантов силикатных пустотно-утепленных блоков формата B·L=250·388 мм и трех размеров высоты Н представлены в табл.2. На фиг.6 и фиг.7 представлены два варианта блоков формата B·L=250·388 мм с утеплителем и шахматной системой ЭЦП.

Приведенные в табл.1 и табл.2 варианты параметров призматической полости для утеплителя и эллиптических цилиндрических пустот позволяют выбрать СПУБ в зависимости от его назначения, технологических возможностей производства и необходимых потребительских характеристик - п/ж шрифтом выделены, по нашему мнению, наиболее перспективные (с потребительской точки зрения) варианты силикатных пустотно-утепленных блоков.

Силикатный пустотно-утепленный блок
Таблица 1
Геометрические, физико-механические и теплотехнические характеристики силикатного пустотно-утепленного блока 380×258 мм с 4=100 мм
Геометрические характеристики, мм	kп	Приведенные теплотехнические характеристики	Вес СПУБ Gб, кг
При высоте Н, мм
n	m	2	2а	2b	R*пр, м2·°С/Вт	*пр, Вт/(м·°С)	247	228	197
4	8	6	54	18	0,481	3,588	0,101	24,22	22,42	19,47
		4	54	20	0,509	3,583	0,101	22,98	21,27	18,49
6	56	18	0,491	3,644	0,099	23,81	22,04	19,14
4	56	20	0,519	3,638	0,099	22,52	20,85	18,12
4	10	7	54	14	0,475	3,818	0,095	24,53	22,70	19,72
5	54	16	0,509	3,811	0,095	22,98	21,27	18,48
3	54	18	0,544	3,803	0,095	21,44	19,84	17,25
7	56	14	0,484	3,880	0,093	24,13	22,33	19,40
5	56	16	0,519	3,872	0,093	22,52	20,85	18,12
3	56	18	0,555	3,865	0,093	20,92	19,37	16,84
6	10	7	34	14	0,461	3,758	0,096	25,13	23,26	20,19
5	34	16	0,494	3,751	0,096	23,67	21,91	19,03
7	36	14	0,475	3,845	0,094	24,53	22,70	19,72
5	36	16	0,509	3,837	0,094	22,98	21,27	18,48

Силикатный пустотно-утепленный блок
Таблица 2
Геометрические, физико-механические и теплотехнические характеристики силикатного пустотно-утепленного блока 250×388 мм с 4=50 мм
Геометрические характеристики, мм	kп	Приведенные теплотехнические характеристики	Вес СПУБ Gб, кг
При высоте Н, мм
n	m	2	2а	2b	R*пр, м2·°С/Вт	*пр, Вт/(м·°С)	247	228	197
		6	56	14	0,413	2,146	0,111	26,90	24,88	21,58
6	56	16	0,445	2,142	0,111	25,46	23,55	20,43
6	4	56	18	0,478	2,137	0,111	24,02	22,22	19,28
4	56	20	0,511	2,133	0,111	22,57	20,88	18,13
6		6	56	12	0,413	2,264	0,105	26,91	24,88	21,58
	7	5	56	14	0,451	2,259	0,105	25,22	23,33	20,24
	4	56	16	0,489	2,253	0,105	23,53	21,77	18,90
	6	56	10	0,402	2,383	0,099	27,39	25,33	21,96
8	5	56	12	0,445	2,377	0,099	25,46	23,55	20,43
	4	56	14	0,489	2,371	0,100	23,53	21,77	18,90
	7	6	42	12	0,413	2,370	0,105	26,91	24,88	21,58
5	42	14	0,451	2,264	0,105	25,22	23,33	20,24
8	8	6	42	10	0,402	2,388	0,099	27,38	25,33	21,96
4	42	14	0,489	2,376	0,100	23,53	21,77	18,90
ЯЗСК*)	СПБ 248×249×240	0,225*)	0,459**)	0,54*)	35,11	32,41	28,00
СППБ***) 248×249×240	0,397*)	0,590**)	0,42*)	27,29	25,19	21,77
*) Для силикатных пустотных блоков (СПБ) по данным рекламного проспекта Ярославского завода силикатного кирпича (ЯЗСК);**) По расчетам, приведенным к нашим размерам СПУБ;***)Силикатная матрица СПБ дополнительно содержит микропоры - силикатный поризованный пустотный блок (СППБ).

Силикатный пустотно-утепленный блок в виде прямоугольного параллелепипеда с призматической полостью, заполняемой утеплителем, и малыми щелевыми пустотами, симметричные относительно центральной плоскости, перпендикулярной внешней грани, отличающийся тем, что малые пустоты выполнены в виде эллиптических цилиндров, ориентированных большой осью, превышающей не менее чем в три раза малую ось, параллельно внешней грани блока, расположенных в шахматном порядке, отделенных друг от друга перемычками переменной толщины, полость и малые пустоты несквозные, при этом полость для утеплителя смещена к наружной грани блока.