RU2157875C2

RU2157875C2 - Heat-insulating block, method and device for its manufacture

Info

Publication number: RU2157875C2
Application number: RU98119835/03A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Добровольский
Original assignee: Добровольский Валерий Николаевич
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2000-10-20

Abstract

FIELD: construction engineering, prefabrication of building components and arrangement of shielding structures for buildings. SUBSTANCE: heat-insulating block is comprehensive spatial structure incorporating three- dimensional concrete bearing member and thermal diaphragm built into the latter and made of effective heat-insulating slabs. Thermal diaphragm has slits arranged so that 68-70% of thermal diaphragm perimeter occur in plane of mating joints. Bearing element has rabbets in its body to receive heat-insulating inserts that function to eliminate heat loss in the course of erection of heat-insulating blocks. Heat-insulating block is turned through 180 deg. When used to cover spaces over openings of buildings; rated reinforcement is introduced to strengthen the structure. Heat-insulating block is molded with aid of split void-forming punch and diaphragm-type partitions used to shape the product and to lock thermal diaphragm on special-purpose fixture that has vibration exciter mounting split void-forming punches rigidly fixed in position, hinged sides, vibrating cantledge, changeable pan with openings to pass punches to bottom, form removal mechanism, and power drive. Heat-insulating block makes it possible to obtain unified heat-insulating items for building engineering, in particular for low-rise buildings and prefabricated constructions using single size heat-insulating blocks for comprehensive range of climatic conditions; proposed method ensures high precision assembly of components without slants on external surfaces. EFFECT: enlarged functional capabilities, improved quality, reduced cost of construction and building maintenance charges, reduced material input and labor consumption. 9 cl, 7 dwg

Description

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. The invention relates to construction and can be used in the manufacture of prefabricated elements and the device of building envelopes with the required thermal resistance for various operating conditions.

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.Known block of lightweight concrete with aggregate of cellular glass and slag [France (FR), 2682413, E 04 C 1/40, 930416 N 15, Inventions of the world, issue 60, MKI E 04, N 4, M. 1994., ground construction]. The proposed block of lightweight concrete has a density of not more than 600 kg / m ³ and contains aggregate of cellular glass and coal slag. The block has a plate structure with three or five rows of air spaces. Medium open air spaces are larger than other blank air spaces.

Термическое сопротивление такого блока складывается из соответствующих характеристик материала блока и воздушных прослоек. The thermal resistance of such a unit is composed of the corresponding characteristics of the material of the block and air gaps.

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.The disadvantages of the block are
open air gaps that impede the installation of mortar joints in horizontal rows of masonry walls;
insufficient strength of the material and construction of the block, due to the relatively low density of lightweight concrete (600 kg / m ³ ) and the development of the internal structure of the block;
insufficient resistance to heat transfer of the air layers, slightly different depending on their thickness;
the presence of "cold bridges" in the bottom zone of deaf air layers.

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. The well-known "Building stone" (A. S. USSR N 131065, class E 04 C 1/06, 1960), including heat-insulating longitudinal layers separated by concrete bridges, where each subsequent heat-insulating layer on both sides of the middle layer has thermal inertia, increased by the thermal inertia of the middle heat-insulating layer, and the thermal inertia of the concrete lintels is inversely related when the ratio of the thermal conductivity of the thermal insulation layers and the stone material is in the range 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.The disadvantages of the known technical solutions are
the high complexity of the manufacture and laying of building stone, consisting in the need for separate production of a concrete structural element, filling voids with a liquid heat-insulating material and keeping it in time for its curing, laying in horizontal seams of an insulating plate, using a rectangular frame of recesses on the top of the stone, filling in the recesses solution and subsequent jointing of external seams;
insufficient strength of the pairings of stones in horizontal rows, which significantly limits the scope of their application;
the presence of "cold bridges" in the zones of vertical and horizontal conjugation of adjacent blocks in the masonry.

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. Closest in functionality to the claimed solution is the "Wall Stone" (A.S. USSR N 1294946, class E 04 C 1/18, 1987), which includes bearing gypsum concrete layers, separated by flintlock inserts, forming a continuous heat shield in enclosing structures buildings.

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.Significant disadvantages of the known technical solutions are
insufficient strength of the complex structure containing heterogeneous structural layers with different strength indicators;
the presence of a gypsum stone as a supporting and enclosing structure with reduced characteristics of strength and weather resistance;
the high complexity of the manufacture of stones, including the separate preparation of scarce plate thermal liners from flint, the individual nature of the process of manufacturing stones;
insufficiently substantiated validity of the possibility of manufacturing wall stones by extrusion technology, including, if necessary, the replacement of material or thickness of insulating boards;
lack of solutions for pairing wall stones in a vertical plane.

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. Close to the claimed method and device is an installation for the manufacture of hollow concrete products (A.S. USSR N 1256968, class B 28 V 7/22, 1986, bull. N 34), including a vibrating unit with a block of hollow formers mounted on it, a removable pallet with a longitudinal dividing wall and openings in the bottom for the passage of hollow formers, on-board equipment, a device for raising and lowering the weights with a vibrator, a mechanism for stripping freshly formed products and a power drive.

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.The disadvantages of the known installation are
the possibility of molding one type of product with limited parameters of heat transfer resistance, achieved through the formation during molding of air voids of a given profile;
the presence of unavoidable "cold bridges" in the zones of vertical and horizontal conjugation of adjacent blocks in the masonry.

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).The aim of the invention is to eliminate the disadvantages inherent in the known technical solutions, prototypes, by creating a universal integrated structural and building block "TERMOBLOK", a method and device for its manufacture that meet the requirements of thermophysical, physico-mechanical, economic characteristics and technological properties, and is provided in the claimed technical solution as follows:
1. An integrated thermally protected spatial structure "Thermoblock" (Fig. 1) is proposed, including a matrix (1) in the form of a volume bearing element, for example, of structurally heat-insulating concrete; a thermal diaphragm (2), for example, from an effective plate heat-insulating material (polystyrene foam, mineral wool plate, foam glass, arbolite, etc.), rigidly pinched in the matrix body; quarters for thermal liners (3), as well as grooves (4) for interfacing thermoblocks in the rows of masonry walls, and the grooves are placed along the height of the matrix so that the extremes occupy up to 2/3 of its height, counting from the bottom, aligning in the upper third with the cavity of the quarter (3), and the central groove is located within the upper third of the matrix height, while its height coincides with the height of the cutout of the thermal diaphragm (Fig. 2 and Fig. 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. Filling the installation cavity with the grooves of the grooves formed by adjacent thermal blocks during their assembly assembly is carried out in the following order: the extreme cavities are filled to the bottom of the thermal liners to the bottom, and the cavities of the central grooves are filled to their full height.

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. The thermal diaphragm (2) is integrated into the thermal block in such a way that a significant part of its perimeter (68-70%) extends into the plane of the joint joints, thereby providing thermal insulation for both the thermal block and the joint joints along its perimeter.

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. Cutouts in the upper part of the thermal diaphragm are provided to ensure the strength and structural rigidity of the matrix (1), and thermal liners (Fig. 7, item 9) are designed to block heat loss through the cutouts of the thermal diaphragm.

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.The design solution "TERMOBLOK" is also used to eliminate hardly eliminated heat losses ("cold bridges") in the spans of building envelopes, for example, in the structures of jumpers above window and door openings. The technical result is achieved by reinforcing, manufacturing the supporting element of the spans of the required length and using it in an inverted position of 180 ^o .

2. Предложен способ изготовления термоблоков, который реализуется в заявляемом техническом решении путем встраивания расчетной термодиафрагмы одновременно с процессом формования матрицы термоблока. 2. A method for manufacturing thermoblocks is proposed, which is implemented in the claimed technical solution by embedding the calculated thermal diaphragm simultaneously with the process of forming the matrix of the thermoblock.

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. The goal is achieved in the claimed solution by fixing the thermal diaphragm from horizontal displacements in the design of the punch-hollow punch (Fig. 4, item 6), and from vertical displacements (ascent) under the influence of vibration during molding - the design of the diaphragm-partition (Fig.6) and vibropruss while the perimeter sections of the thermal diaphragm after forming the product and curing concrete are rigidly pinched in the matrix.

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. 3. A device for the manufacture of thermoblocks is proposed, including a molding cavity formed by the surface of the hinged sides, a removable ⊥-shaped tray with openings in the bottom, equipped with surface-shaped figures and grooves in the walls, vibropruss; a vibration unit with a package of hollow core punches rigidly fixed on it, each individually split structure of two longitudinal parts and an air cavity enclosed between them, open on three sides (Fig. 5), designed to be installed and fixed in it from the displacement of the thermal diaphragm; stripping mechanism designed to separate punches from molded fuser blocks; power drive; a set of removable diaphragm baffles designed for transverse separation of the molding cavity upon receipt of products of various lengths, giving the surfaces of the fuser a predetermined shape, and holding the thermal diaphragm from ascent during vibration processing.

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. A distinctive feature of the claimed device is the ability to obtain in one molding cycle of various products - thermal blocks - that make up a set of elements of the house-building system: ordinary, wall, corner left, corner right, lintel, individual, for spans.

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. The technical result in the inventive device is achieved by installing or removing when forming thermal blocks of diaphragm walls, removable ⊥-shaped pallets with openings in the bottom and overhead forming elements of the corresponding configuration.

Содержание предлагаемого изобретения в заявляемом техническом решении реализуется следующим образом. The content of the invention in the claimed technical solution is implemented as follows.

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. To obtain TERMOBLOK products, which are a concrete element with a thermal diaphragm built into it during molding, designed for building envelope structures with a high degree of thermal protection during operation in a wide range of climatic conditions, an AS installation is used as a prototype USSR N 1256968, class B 28 B 7/22, 1986, Bull. N 34, in which the molding cavity is divided by removable transverse baffles-diaphragms into a number of compartments, void-forming punches are cut from 2 longitudinal parts, forming a gap between them for installing a thermal diaphragm, folding sides, and also walls of removable ⊥-shaped pallets they have vertical slots for fixing partitions, and the walls of pallets and movable sides, in addition, are equipped with curly overhead elements for receiving thermoblocks of various configurations.

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.The technological process of product formation "TERMOBLOK" consists of the following operations:
1. A removable ⊥-shaped pallet is installed in the device, the hinged sides are brought upright, and the formwork mechanism is brought down.

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. 2. Pre-prepared thermal diaphragms with anchor links mounted in them, designed to increase the spatial stiffness and strength of the future matrix of the product, are inserted into the cracks of the punch-hollow punch, and in the manufacture of the supporting elements of the span structures, they make the corresponding reinforcement.

3. В пазы формовочной полости устанавливают перегородки-диафрагмы и накладные фигурные элементы, которые в процессе формообразования одновременно фиксируют термодиафрагмы в вертикальном положении. 3. In the grooves of the molding cavity, diaphragm baffles and surface shaped elements are installed, which simultaneously form the thermal diaphragms in the vertical position during forming.

4. В формовочную полость загружают бетон, предварительно уплотняют и выравнивают его поверхность. 4. Concrete is loaded into the molding cavity, pre-compacted and its surface is leveled.

5. Опускают вибропригруз и изделие подвергают вибровоздействию. 5. Lower the vibroload and the product is subjected to vibration.

6. После завершения формования поднимают в верхнее положение вибропригруз. 6. After molding is completed, the vibroload is raised to the upper position.

7. Включением механизма распалубки отделяют отформованный пакет изделий от пуансонов-пустотообразователей, извлекают перегородки-диафрагмы и накладные фигурные элементы, отводят откидные борта. 7. By turning on the formwork mechanism, the molded product package is separated from the punch-hollow punches, the diaphragm-baffles and patch-shaped elements are removed, and the folding sides are retracted.

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. 8. A removable ⊥-shaped tray with molded products is removed from the device and sent for exposure and heat treatment, a free tray is installed in the molding device, after which the molding cycle is repeated.

9. После дозревания бетона термоблоки отделяют от поддона и складируют, а поддон направляют на пост чистки и смазки. 9. After the ripening of concrete, the thermal blocks are separated from the pallet and stored, and the pallet is sent to the cleaning and lubrication station.

Claims

1. Thermoblock containing a rigid spatial structural element - a matrix with a built-in thermal diaphragm, characterized in that the thermal diaphragm is made with structural cutouts so that 68 - 70% of the perimeter of the thermal diaphragm extends in the plane of the joints, in the matrix body are made quarters for laying eliminating thermal loss of thermal liners in the process of building assembly of thermoblocks.

2. The fuser according to claim 1, characterized in that on the end surfaces of the matrix grooves are provided with their vertical displacement in adjacent rows for filling with mounting solution.

3. The fuser according to claim 1 or 2, characterized in that it is reinforced for use as a bearing element of the span in an inverted position 180 ^o .

4. A method of manufacturing thermoblocks, including the installation of a removable ⊥-shaped tray with openings in the bottom, punch-holders, flaps, vibropruss, concrete loading, surface leveling, vibration compaction under vibroload, separation of hollow-mold punches and subsequent separation from the pallet, characterized in that in the manufacture of thermoblocks according to claims 1 to 3, a pre-prepared thermal diaphragm is inserted into the slots of the punch-hollow forger with subsequent jamming of it with concrete matrix, thermal diaphragm ud rzhivayut the bias curly projections on the partition walls, diaphragms and flaps structure split punch-blockouts.

5. A method of manufacturing thermoblocks according to claim 4, characterized in that the longitudinal walls of the matrix are connected outside the punches-hollow formers by anchor ties, for example, of reinforcing steel, the clamp of which during molding is a thermal diaphragm.

6. A method for the manufacture of thermoblocks according to claim 4 or 5, characterized in that in the manufacture of the supporting elements of the spans, the diaphragm partitions are removed partially or completely, and the thermal diaphragms are combined into a continuous heat shield, while the cutouts are arranged at the ends of the thermal diaphragm, and for reinforcement Designs introduce design reinforcement.

7. A device for the manufacture of thermoblocks, including a molding cavity formed by the planes of the hinged flanges, a removable ⊥-shaped tray, vibroprigruz, vibrating table with void forks rigidly fixed on it, a stripping mechanism, a power drive, characterized in that upon receipt of thermoblocks according to paragraphs. 1 - 3 punch-forming punches are made split with a central vertical cavity open on three sides to install a thermal diaphragm in the matrix.

8. The device according to claim 7, characterized in that the molding cavity is divided by removable partitions into separate compartments, while the partitions are installed in the grooves of the hinged sides and removable pallets, and the shaped elements of the partitions serve simultaneously with the formation of the diaphragm retainers.

9. The device according to claim 7 or 8, characterized in that the hinged sides and walls of the removable pallet are provided with overhead forming elements.