Строительное изделие

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к производству керамических штучных строительных материалов, в частности, к производству строительных изделий в виде керамических пустотелых кирпичей или керамических пустотелых камней (блоков).

Строительное изделие (далее - изделие), изготавливается в виде керамических пустотелых кирпичей или камней (блоков), выполненных со сквозными вертикальными пустотами переменной площади поперечного сечения так, что пустоты выполнены с локальным сужением на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях, полученным путем оттеснения глиняной массы от краев пустот к их центру и уменьшения их площади на 40÷60%. Локальное сужение пустот выполняется таким образом, чтобы минимизировать площадь открытых пустот на постельной грани изделия при максимальной сохранности его технологической вентилируемости.

Техническим результатом полезной модели является снижение теплопроводности ограждающих конструкций за счет уменьшения количества кладочного раствора, проникающего в пустоты изделия, и снижение расхода кладочного раствора. Технический результат достигается за счет локального уменьшения площади открытых пустот на постельных гранях изделия, путем оттеснения глиняной массы изделия-сырца от краев сквозных пустот к их центрам с помощью дополнительного штампования.

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к производству керамических штучных строительных материалов, в частности, к производству строительных изделий в виде керамических пустотелых кирпичей (КПК) и керамических пустотелых камней (блоков) (КПБ).

Известны форматы КПК и КПБ, рекомендуемые ГОСТ 530-2007, содержащие между постельными гранями системы сквозных цилиндрических, квадратных или щелевидных пустот. Также известны форматы КПК, содержащие в себе многопараметрические пустоты, например кирпич «Ализарин» производства ОАО «Керма». Существенный признак, объединяющий указанные форматы КПК и КПБ заключается в том, что сквозные пустоты содержащиеся между двух постельных граней по своей длине имеют постоянную площадь поперечного сечения.

Недостатки указанных форматов КПК и КПБ заключаются в том, что сквозные вертикальные пустоты, открытые на постельных гранях, позволяют кладочному раствору проникать в проходное сечение пустот и частично заполнять их, тем самым повышая теплопроводность керамического изделия и выводя теплотехнические характеристики кладки за пределы, заявленные производителем. Недостатком кладки из штучных строительных КПК и КПБ также является перерасход кладочного раствора.

Наиболее близким техническим решением к полезной модели в части конструкции является принятый прототип, имеющий вертикальные сквозные пустоты переменного сечения между двумя постельными гранями (см. Патент RU 2 378 462). КПК, имеющий внутреннюю конструкционную структуру вертикальных сквозных пустот, содержащих в себе, по крайней мере, два участка, на каждом из которых площадь проходного сечения пустоты по длине участка уменьшается до величины минимальной площади проходного сечения пустоты на этом участке, а затем увеличивается до величины максимальной площади проходного сечения пустоты на этом участке.

В части способа изготовления КПК (Патент RU 2 378 462) для образования пустот переменного по своей длине сечения используется метод пластического формования. Керамическая масса подается через формующую часть пресса, где пустотообразователи, представляющие собой полые трубки с эластичными наконечниками, создают сквозные пустоты переменного сечения за счет изменения своей формы.

Недостатки указанного технического решения в части конструкции и технической сущности заключаются в том, что конструкционная структура вертикальных сквозных пустот не решает основной проблемы КПК: заполнения сквозных пустот кладочным раствором. Структура пустоты по своей длине содержит участки, где площадь поперечного сечения отличается от максимальной менее чем на 20÷30%, что незначительно снижает количество проникающего кладочного раствора. Кроме того, участки минимальной площади поперечного сечения создают в КПК «мостики холода».

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в снижении теплопроводности ограждающих и несущих конструкций из КПК и КПБ за счет уменьшения количества кладочного раствора, проникающего в пустоты, и расхода кладочного раствора.

Поставленная задача решается тем, что строительное изделие в виде КПК и КПБ (далее - изделие, либо КПК и КПБ) выполняют со сквозными вертикальными пустотами переменной площади поперечного сечения с локальным сужением на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях, что приводит к уменьшению количества кладочного раствора проникающего в пустоты и снижению теплопроводности изделия.

КПК и КПБ, изготавливают со сквозными вертикальными пустотами переменной площади поперечного сечения так, что пустоты выполняются с локальным сужением на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях. Локальное сужение состоит из расположенных на постельной грани изделия несквозных пустот и участков глиняной массы, частично перекрывающих собой проходное сечение сквозной вертикальной пустоты, тем самым уменьшая площадь ее поперечного сечения, непосредственно у постельной грани изделия, на 40÷60% относительно остальной части пустоты.

В части конструкции полезная модель отличается от прототипа тем, что сквозные вертикальные пустоты изделия имеют постоянную площадь поперечного сечения, исключая участки локального сужения, выполненные непосредственно у постельной грани изделия. А также края локального сужения, образующие проходное сечение пустоты у постельной грани, могут иметь вид сложной геометрической фигуры (в отличие от круга, овала или эллипса, предложенных в прототипе), что значительно затруднит проникновение кладочного раствора.

Предложенные КПК и КПБ, в виде вариантных решений в части конструкции, представлены на фиг.1 и фиг.2, где: 1 - локальное сужение; 2 - сквозная вертикальная пустота постоянного сечения.

По способу изготовления полезная модель отличается от прототипа тем, что локальное сужение пустот производится после формования изделия-сырца. Сущность процесса локального сужения пустот заключается в том, что сужение осуществляется путем дополнительного финишного прессования отформованного сырца - это приводит к уменьшению площади поперечного сечения пустот непосредственно у постельной грани изделия.

Первоначально пустотообразователи формируют между двумя постельными гранями изделия-сырца вертикальные сквозные пустоты постоянного сечения, затем выполняется локальное сужение пустот на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях изделия-сырца.

Финишное прессование осуществляет устройство локального сужения, внедряемое в постельную грань изделия-сырца и формирующее несквозные пустоты, (далее - отпечаток пустотообразователей) - тем самым, оттесняя глиняную массу от краев сквозных вертикальных пустот к их центру.

Параметры пустотообразователей подбирают таким образом, чтобы минимизировать площадь открытых пустот на постельной грани изделия при максимальной сохранности его технологической вентилируемости для последующей сушки и обжига изделия. Параметры пустотообразователей определяются формой пустообразователей устройства локального сужения, выполненного, например, в виде набора пирамид, призм или зубцов формовочного валика (см. Патент RU 14 436), а также способом их внедрения в постельную грань изделия-сырца.

Первый способ - внедрение пустотообразователей для локального сужения в стенки между смежными пустотами или стенки между пустотами и боковыми гранями изделия-сырца. Локальное сужение осуществляется путем оттеснения глиняной массы от краев пустот изделия-сырца к их центру. Пустотообразователи для финишного прессования изделия-сырца могут быть выполнены, например, в виде набора пирамид, призм устройства локального сужения или зубцов формовочного валика.

Вариантное решение в части способа финишного прессования на примере КПК-сырца, содержащего в себе квадратные пустоты, представлено на фиг.3 и фиг.4. На фиг.3а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными пустотами постоянного квадратного сечения со стороной a, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент первоначального изделия-сырца; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; P₁ , P₂, P₃ и Р₄ - точки внедрения пустотообразователей.

Кривая, задающая контур локального сужения (см. фиг.3б), может быть выражена формулой:

где: х находится в интервале от 0 до a;

a и - параметры, определяющие линейные размеры проходного сечения первоначальной пустоты и локального сужения соответственно;

k и µ - коэффициенты, определяющие форму участка контура локального сужения сквозной пустоты (значения a , , k, µ см. в табл.1).

На фиг.3б: a - линейный размер первоначальной сквозной пустоты; - линейный размер локального сужения; en - симметричный участок контура локального сужения пустоты, задаваемый (1); АВ, CD, eg и fh - оси симметрии поперечного сечения пустоты. Зеркальное отражение участка en относительно оси симметрии CD позволяет получить контур одной из сторон модифицированного сквозного отверстия - enh. Контуры других сторон (ekf, flg, и gmh) могут быть заданы с помощью (1), либо путем зеркального отражения сторон, заданных ранее, относительно осей симметрии.

КПК-сырец с квадратными пустотами, подвергаемый финишному прессованию представлен на фиг.4, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователей; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.

Вариантное решение в части способа финишного прессования на примерах КПК-сырца и КПБ-сырца, содержащих в себе щелевидные пустоты, представлены на фиг.5, фиг.6 и фиг.7. При этом осуществляется расклинивание стенок между смежными пустотами или стенок между пустотами и боковыми гранями изделия-сырца. Локального сужение пустот для захвата при кладке зависит от параметров пустотообразователей, используемых для сужения щелевидных пустот.

На фиг.5а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными щелевидными пустотами постоянного сечения с большей стороной b и меньшей стороной a, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент первоначального изделия-сырца; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; P₁P₂ и Р₃ Р₄ - линии внедрения пустотообразователей.

Контур локального сужения быть выражен в виде двух отрезков прямой и двух полуэллипсов (см. фиг.5б, где: и b - линейные размеры первоначальной сквозной пустоты; АВ и CD - оси симметрии; efgh - первоначальная сквозная пустота; e₁f₁g₁h₁ - контур локального сужения; e₁h₁ и f₁ g₁ - отрезки прямой; e₁f₁ и g₁h₁ - полуэллипсы с межфокусным расстоянием F и радиусами t₁q, f₂p). Значение параметров a, b, F, t₁q и t₂q - см. в табл.1.

КПК-сырец с щелевидными пустотами, подвергаемый финишному прессованию, представлен на фиг.6, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.

КПБ-сырец, подвергаемый финишному прессованию с помощью формовочного валика, представлен на фиг.7, где 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.

Второй способ - внедрение пустотообразователей для локального сужения в узлы решетки, образуемой стенками сквозных вертикальных отверстий или стенками между пустотами и боковыми гранями изделия. Локальное сужение осуществляется путем оттеснения глиняной массы из узлов решетки пустот изделия-сырца к их центру. Пустотообразователи устройства для локального сужения могут быть выполнены, например, в виде набора пирамид или призм.

Вариантное решение в части способа финишного прессования (для второго способа) на примере КПК-сырца, содержащего в себе квадратные пустоты, представлено на фиг.8 и фиг.9.

На фиг.8а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными пустотами постоянного квадратного сечения со стороной a, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент первоначального изделия-сырца; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; Р₁, Р ₂, P₃ и P₄ - точки внедрения пустотообразователей.

Кривая, задающая контур локального сужения (см. фиг.8б), может быть выражена формулой:

где: х находится в интервале от 0 до квадратного корня из 0,5 умноженного на а;

и - параметры, определяющие линейные размеры проходного сечения первоначальной пустоты и локального сужения соответственно;

m - коэффициент, определяющий форму участка контура локального сужения сквозной пустоты (значения , , m см. в табл.1).

На. фиг.8б: - линейный размер первоначальной сквозной пустоты; efgh - первоначальный контур сквозной пустоты; e₁qh ₁ - контур локального сужения пустоты, задаваемый (2); АВ, CD, eg и fh - оси симметрии поперечного сечения пустоты. Контуры других сторон (e₁rf₁, f₁ sg₁ и g₁th₁) могут быть заданы с помощью (2), либо путем зеркального отражения сторон, заданных ранее, относительно осей симметрии. Также контуры локального сужения могут быть выражены отрезками: e₁f₁ , f₁g₁, g₁h₁, h ₁e₁.

КПК-сырец с квадратными пустотами, подвергаемый финишному прессованию, представлен на фиг.9, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.

Вариантное решение в части способа финишного прессования (для второго способа) на примере КПК-сырца, содержащего в себе цилиндрические (круглые) пустоты, представлено на фиг.10, фиг.11 и фиг.12.

На фиг.10а представлен фрагмент изделия-сырца, подвергаемый финишному прессованию, с первоначальными пустотами постоянного сечения диаметром D где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 3 - фрагмент постельной грани первоначального кирпича-сырца; 4 - отпечаток призмы для локального сужения; 5 - оттесненная глиняная масса; 6 - фрагмент пустотообразователя устройства локального сужения; 7 - контур локального сужения; P₁, Р ₂, Р₃ и Р₄ - точки внедрения пустотообразователей.

Контур локального сужения пустоты может быть выражен в виде дуги (см. фиг.10б, где: D - диаметр первоначальной цилиндрической пустоты с центром в точке О; радиус r с центром в точке o ₁, образующий контур локального сужения в виде дуги; L - расстояние между центрами О и о₁). Значения параметров D, L, и r см. в табл.1.

КПК-сырец с цилиндрическими пустотами, подвергаемый финишному прессованию, представлен на фиг.11, где: 2 - сквозная вертикальная пустота; 4 - отпечаток пустотообразователей; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.

КПК-сырец с цилиндрическими и многопараметрическими пустотами, расположенные в шахматном порядке, представлен на фиг.12, где: 2 - сквозные вертикальные пустоты; 4 - отпечаток пустотообразователя; 5 - оттесненная глиняная масса, образующая контур локального сужения; 8 - изделие-сырец до локального сужения пустот; 9 - изделие-сырец после локального сужения.

Керамические пустотелые кирпичи и камни со сквозными пустотами, имеющими локальное сужение у постельных граней, могут быть изготовлены на любом специализирующемся в данной отрасли предприятии. Локальное сужение пустот изделия обеспечивает уменьшение проникновения кладочного раствора, что приводит к снижению теплопроводности несущих и ограждающих конструкций. Такие КПК и КПБ могут быть широко использованы при строительстве объектов промышленного и гражданского назначения, т.е. являются промышленно применимыми.

Таблица 1
Значения параметров , b, D, F, r, t1q, t2q, , и коэффициентов k, m, µ для вариантного решения изготовления КПК и КПБ
Параметр мм	Минимальное значение	Максимальное значение
	5	50
b	5	60
D	5	45
F	3	40
L	8	30
r	6	24
t1q	1	45
t 2q	1	45
	2	30
	3	1250
Параметр	Минимальное значение	Максимальное значение
k	0,15	3
m	4	100
µ	3,5	4,5

Строительное изделие, изготовленное в виде керамического пустотелого кирпича или камня, выполненного со сквозными вертикальными пустотами переменной площади поперечного сечения, отличающееся тем, что пустоты выполнены с локальным сужением на одной (верхней) или верхней и нижней постельных гранях.