Строительный элемент-термоблок

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов м может быть использована в производстве строительных блоков для ограждений с теплозащитными свойствами. Сущность полезной модели. Строительный элемент-термоблок включает оболочку из плотного и сердцевину из поризованного материала. Объем вовлеченного воздуха в сердцевине 97-85%, а соотношение плотностей оболочки и сердцевины составляет 32-7,5:1. При этом оболочка выполнена с объемом вовлеченного воздуха от 0-10% толщиной стенок, равной 0,06-0,45 толщины сердцевины. 1 з.п.ф., 1 илл.

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов может быть использована в производстве строительных блоков для ограждений с теплозащитными свойствами.

Известен стеновой строительный элемент, представляющий собой бетонный блок с отверстиями или углублениями, заполненными введенной карбамидоформальдегидной смолой до и после отверждения бетона (заявка Великобритании №1525238, кл. Е 04 С 1/06, опубл. 1978 г.).

Ближайшим техническим решением данной полезной модели является строительный элемент, включающий оболочку из плотного и сердцевину из поризованного бетона, в котором оболочка и сердцевина строительного элемента выполнены из мелкозернистого бетона, причем оболочка имеет толщину стенок, равную 0,1-0,33 толщины сердцевины, а соотношение плотностей оболочки и сердцевины составляет 7-2:1 при объемах вовлеченного воздуха в них 1-8% и 55-85%, соответственно, (патент РФ №2030527, кл. Е 04 С 3/30, опубл. 10.03.1995 г.).

Недостатками известного технического решения является невысокая несущая способность строительного элемента, а также его невысокие теплотехнические характеристики.

Задачей данной полезной модели является повышение теплозащитных свойств строительного элемента-термоблока.

Указанная задача решается тем, что в строительном элементе-термоблоке, включающем оболочку из плотного и сердцевину из поризованного бетона, сердцевина выполнена с объемом вовлеченного воздуха 85-97%.

А также тем, что соотношение плотностей оболочки и сердцевины составляет 32-7,5:1, при этом оболочка выполнена с объемом вовлеченного воздуха от 0-10% и толщиной стенок, равной 0,06-0,45 толщины сердцевины.

На чертеже схематично изображен строительный элемент-термоблок. Строительный элемент включает оболочку 1 и сердцевину 2. Минимальная толщина оболочки 1 строительного элемента-термоблока, которая может быть изготовлена в соответствии со СниП, составляет _сб=15 мм, а максимальная толщина строительного элемента-термоблока, рассчитанная для условий Норильска, составляет 270 мм, тогда толщина сердцевины

_C=270-2)5=240 мм.

Следовательно, соотношение толщины сердцевины и оболочки:

При изготовлении оболочки по традиционной технологии из керамзитобетона с =40 мм достигается надежное уплотнение оболочки. Толщина строительного элемента-термоблока для «теплых» регионов Российской Федерации (Краснодарский край) составляет 170 мм. Тогда, минимальная толщина сердцевины:

_с=170-2)40=90 мм.

Следовательно, соотношение толщины сердцевины и оболочки будет следующее:

Таким образом, использование для сердцевины пенобетона с высокими теплозащитными свойствами расширяет соотношение толщин оболочки и сердцевины от 0,06-0,45, что позволяет также повысить несущую способность строительного элемента.

Максимально возможная плотность оболочки из тяжелого бетона 2500 кг/м ³.

Минимально возможная плотность сердцевины для используемого бетон - 80 кг/м³. Отсюда получаем коэффициент соотношения плотностей оболочки и сердцевины.

При использовании для оболочки поризованного мелкозернистого бетона объемной массой 2250 кг/м3 (объем вовлеченного воздуха 10%) и для сердцевины-пенобетона с максимально приемлемой плотностью для обеспечения теплозащиты - 300 кг/м3.

В результате полученное соотношение плотностей оболочки и сердцевины в созданном строительном элементе-термоблоке будет составлять 32-7,5:1, в отличие от прототипа, где это соотношение составляет 7-2:1.

В сердцевине из пенобетона объемной массой 300-80 кг/м3 содержится от 85 до 97% вовлеченного воздуха, что способствует значительному повышению его теплозащитных характеристик.

При изготовлении стенок оболочки из плотного бетона минимальный объем вовлеченного воздуха составляет 0%, а при изготовлении стенок оболочки из поризованного керамзитобетона максимальный объем вовлеченного воздуха - 10%.

Расширение диапазона соотношения стенок и сердцевины, а также диапазона их плотностей позволяет увеличить теплозащитные свойства строительного элемента-термоблока за счет изготовления из материалов с необходимыми свойствами.

Теплотехнический расчет стены из термоблоков толщиной 380 мм

Расчет произведен в соответствии со СНиП П-3-79* "Строительная теплофизика".

Характеристики материалов:

1. Песчаный бетон	=2200 кг/м3
	Б=0,99 Вт/м °С
2. Пенобетон	=300 кг/м3
	Б=0,08 Вт/м °С
3. Цементно-песчаный раствор
Б=0,93 Вт/м °С

Принимаем в запас по теплозащите коэффициент теплопроводности цементно-песчаного раствора равным _Б=0,99.

Термическое сопротивление по плоскостям, параллельным направлению теплового потока (Ra):

R₁=0,250/0,99+0,13/0,08=0,253+1,63=1,883

R₂=0,120/0,99+0,260/0,08=0,121+3,25=3,371

В предполагаемой конструкции стены, где установка следующего по высоте ряда блоков выполняется на клеевом составе на основе цемента, коэффициент теплотехнической однородности стены при толщине шва 3 мм составляет _К=0,94-0,96 (А.С.Семченков и др. "Прогрессивные ненесущие стеновые ограждения из строительных материалов на основе легких бетонов" ж. Технологии строительства №4, 2003).

Величина термического сопротивления стены "по глади" при R_B=0,133 и R _H=0,050:R₀=R_B +R⁰+R_H=0,133+2,52·0,95+0,050=2,5,8 м °С/Вт

Для стены той же толщины, выполненной из термоблоков, заполненных минерализованной пеной объемной массой =150 кг/м³ с _Б=0,038 Вт/м °С, термическое сопротивление по плоскостям, параллельным направлению теплового потока (Ra):

R₁=0,250/0,99+0,13/0,038=0,253+3,42=3,673

R₂=0,120/0,99+0,260/0,038=0,121+6,84=6,961

Ro=R_B+R ⁰+R_H=0,133+5,04·0,95+0,050=4,97 м² °С/Вт.

Это означает, что использование указанных выше минерализованных пен с объемной массой 150 кг/м3 вместо пенобетона объемной массой 300 кг/м ³ приводит к повышению термического сопротивления стены в раза.

Для стены толщиной 38 см, выполненной из термоблоков, заполненных МП объемной массой =80 кг/м3 с _Б=0,026 Вт/м °С, термическое сопротивление по плоскостям, параллельным направлению теплового потока (Ra)

R₁=0,25/0,99+0,13/0,026=0,253+5,0=5,253

R₂=0,12/0,99+0,26/0,026=0,121+10,0=10,121

R₀=0,133+7,26·0,95+0,05=7,08 °С/Вт.

Таким образом, использование пенобетона объемной массой 80 кг/м3, по сравнению с пенобетоном =300 кг/м3, приводит у повышению термического сопротивления стены в раза.

Из приведенных расчетов видно, что автором получены пенобетоны с объемной массой до 80 кг/м ³, которые имеют высокую степень теплопроводности. Объемная масса пенобетона до 80 кг/м3 обеспечивается за счет объема вовлеченного воздуха. Достигнутый объем вовлеченного воздуха в пенобетоне при полученных объемных массах составляет 85-97%.

1. Экспериментальные работы по определению коэффициентов теплопроводности оссо легких пенобетонов дал следующие результаты:

(см. также В.А.Кинд «Строительные материалы» Госстройиздат. 1934).

2. Данные испытаний теплозащитных показателей рядового и углового участка стены толщиной 38 см, выполненной и термоблоков размерами 390×190×188 мм с толщиной стенок изделия 30 мм приведены таблице.

Температура испытаний:

t=20°С t₁=-18°С

t=20°C t₄=-29°C

t=20°C t₅=38°C

Таблица
№№ пп	Объемная масса ПБ, кг/м 3	% вовлеченного воздуха	Коэффициент теплопроводности р,	Рядовой участок			Угловой участок
				Приведенное сопротивление теплопередаче	Температура внутренней поверхности стен		Приведенное сопротивление теплопередач	Температура внутренней поверхности стен
					Средняя	Минимальн.		Средняя	Минимальн.
1	330	85	0,130	2,15	19,1	16,9	1,84	17,9	16,0
2	280	87	0,097	2,57	19,0	17,2	2,09	18,5	16,6
3	220	90	0,065	3,18	18,9	16,9	2,53	18,4	16,2
4	150	95	0,038	4,02	18,8	16,6	3,21	18,1	15,9
5	80	97	0,026	5,46	19,0	17,7	4,42	18,6	16,4

3. Теплозащитные свойства стены из термоблоков, включающих заполнение из пенобетса _n=330 кг/м³ , позволяет строительство зданий без дополнительного утепления в районах Краснодарского края, и использовании в качества заполнения пенобетона _n=150 кг/м³ - в средней полосе России (Москва) и при _n=80 кг/м³ - в районах Восточной Сибири (Тюмень, Омск).

1. Строительный элемент-термоблок, включающий оболочку из плотного и сердцевину из поризованного материала, отличающийся тем, что сердцевина из поризованного материала выполнена с объемом вовлеченного воздуха 85-97%.

2. Строительный элемент-термоблок по п. 1, отличающийся тем, что соотношение плотностей оболочки и сердцевины составляет 32-7,5:1, при этом оболочка выполнена с объемом вовлеченного воздуха 0-10% и толщиной стенок, равной 0,06-0,45 толщины сердцевины.