Патент на изобретение №2311514

(54) ДВУХСЛОЙНЫЙ ОБЛИЦОВОЧНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству, в частности к производству двухслойных облицовочных строительных элементов, обладающих как строительными, так и многовариантными декоративными свойствами, отвечающими современным требованиям архитектурных решений к декоративной внешней облицовке объектов гражданского и промышленного строительства. Технический результат: расширение арсенала двухслойных облицовочных строительных элементов путем создания двух вариантов этих изделий, характеризующихся высокими эксплуатационными и качественными характеристиками. В двухслойном облицовочном строительном элементе в виде бетонного стенового монолитного тела с облицовочным слоем, имеющим правильную или неправильную геометрическую форму, смеси для материалов обоих слоев применены в полусухом фазовом состоянии, в качестве мелкого заполнителя для материала строительного слоя использован песок кварцевый и песок керамзитовый с модулем крупности от 1,1 до 2,8, в качестве крупного заполнителя – дробленный керамзитовый гравий фракции 5-10 мм, в составе облицовочного слоя присутствует портландцемент М 500, при следующем соотношении компонентов, мас.%: состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии: портландцемент 20-35; песок керамзитовый 5-37; песок кварцевый 0-37; дробленный керамзитовый гравий 5-45, вода остальное; состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии: портландцемент М 500 15-30; песок 60-75, вода остальное. Охарактеризован второй вариант двухслойного облицовочного строительного элемента. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к строительству, в частности к производству двухслойных облицовочных строительных элементов, обладающих как строительными, так и многовариантными декоративными свойствами, отвечающими современным требованиям архитектурных решений к декоративной внешней облицовке объектов гражданского и промышленного строительства.

Из технического уровня известен «Декоративный облицовочный строительный камень», состоящий из строительного и декоративно-облицовочных слоев. Декоративно- облицовочный слой выполнен из смеси гидравлического связующего, наполнителя и пигмента, а в качестве строительного слоя используют кирпич силикатный или керамический, при этом выдерживают заданное соотношение толщины отделочного и строительного слоев [П №2131006].

Недостатком этого облицовочного строительного камня является то, что он не обладает достаточными теплоизолирующими свойствами, а отделочный слой не позволяет получить разнообразную фактуру отделки.

Из технического уровня известен также двухслойный бетонный строительный камень, включающий облицовочный слой, выполненный из смеси цемента, керамзита, песка и воды в следующем соотношении 2,4:2,2:5,4:1,0 с добавлением в смесь 10% пластификатора и необходимого количества красящего пигмента. Строительный слой выполнен из пенобетона или керамзитопенобетона, содержащего смесь цемента, керамзита, песка и воды в соотношении 3,1:3,4:1,9:0,15 с добавлением пенообразователя. Соотношение по толщине между строительным слоем и отделочным слоем составляет 2,3:0,7 [П RU №2208102, 2003.07.10]. Использование керамзита в составе строительного и облицовочного слоев позволяет повысить теплоизолирующие свойства строительного камня, но увеличивает толщину отделочного слоя.

Известно также, что для повышения качества строительного слоя в мелкозернистый (песчаный) бетон вводят маложесткий по отношению к кварцевому керамзитовый песок, который способствует ветвлению трещин, тормозит их рост, снижает концентрацию напряжений в зоне контактов компонентов бетона, что обуславливает повышение ударной вязкости бетона [AC SU 887518, БИ №45 07.12.81].

Известен стеновой бетонный облицовочный строительный элемент, составленный из основного (строительного) слоя и облицовочного (защитно-декоративного) слоя. Декоративный облицовочный слой выполняют толщиной 10-30 мм, а в качестве смеси для его изготовления используют следующие ингредиенты при соотношении, мас. %: гранит 0-33, мрамор 0-33, туф 0-33, портландцемент марки М400 33-34, вода остальное. Основной строительный слой также приготовлен на основе вяжущего, в качестве которого использован портландцемент марки 400 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: вулканический пепел 33-78, керамзит 0-44, топливный (котельный шлак 0-44), портландцемент марки М 400 11-12, вода – остальное. При этом в строительном элементе отделочный слой выполнен из смеси, содержащей портландцемент марки М 400 – белый или цветной [П RU 2166037, публ. 2001.09.10].

Наиболее близким по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков для заявляемого двухслойного облицовочного строительного элемента является строительный элемент по п.№2173374. Строительный элемент по прототипу имеет правильную или неправильную геометрическую форму в виде пространственного многогранника, а состав его строительного слоя в мас. % включает наполнитель в виде вулканического пепла 5-32, перлитовый песок 0-32, керамзит 45-75, а также портландцемент М 400 – 10 и воду. Облицовочный слой также состоит, мас. % из портландцемента М 400 любого цвета 30, воды и наполнителя в виде крошки мраморной, и/или гранитной, и/или туфовой, и/или щебня, и/или базальта, и/или известняка, и/или диабаза, и/или сиенита, и/или диорита, и/или лабродорита, и/или песчаника, и/или кварцита, и/или боя стекла, и/или керамического или силикатного кирпича, и/или метлахской или глазурованной плитки, и/или фарфоровых изделий 0-50 и имеет толщину порядка 5-45 мм.

Строительный элемент по прототипу позволяет обеспечить изготовление стеновых бетонных камней с применением различных вариантов сырьевых материалов и совмещение в этих камнях отделочного и строительного слоев в монолитном изделии при высокой точности получения заданных размеров и формы.

Задачей изобретения является расширение арсенала двухслойных облицовочных строительных элементов путем создания двух вариантов этих изделий, характеризующихся высокими эксплуатационными и качественными характеристиками.

Техническими результатами, которые могут быть получены при реализации заявляемых вариантов изобретения, являются:

– возможность реализации назначения нового монолитного двухслойного облицовочного строительного элемента,

– повышение прочности двухслойного облицовочного строительного элемента.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных технических результатов для изделия по первому варианту стало возможным благодаря тому, что в двухслойном облицовочном строительном элементе в виде бетонного стенового монолитного тела с отделочным слоем, имеющим правильную или неправильную геометрическую форму, в котором материалом для строительного слоя является смесь, включающая мелкий и крупный заполнитель, портландцемент не ниже М 400 и воду, а материалом для облицовочного слоя является смесь, включающая портландцемент любого цвета, заполнитель в виде песка и воду, смеси для материалов обоих слоев применены в полусухом фазовом состоянии, в качестве мелкого заполнителя для материала строительного слоя использован песок кварцевый и/или песок керамзитовый с модулем крупности от 1,1 до 2,8, а в качестве крупного заполнителя – дробленный керамзитовый гравий фракции 5-10 мм, а в составе облицовочного слоя присутствует портландцемент М 500 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии:

Состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии:

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных технических результатов для изделия по второму варианту стало возможным благодаря тому, что в двухслойном облицовочном строительном элементе в виде бетонного стенового монолитного тела с облицовочным слоем, имеющим правильную или неправильную геометрическую форму, в котором материалом для строительного слоя является смесь, включающая мелкий и крупный заполнитель, портландцемент не ниже М 400 и воду, а материалом для облицовочного слоя является смесь, включающая портландцемент любого цвета, заполнитель в виде песка и воду, смеси для материалов обоих слоев применены в полусухом фазовом состоянии, в качестве мелкого заполнителя для материала строительного слоя использован песок кварцевый и/или песок керамзитовый с модулем крупности от 1,1 до 2,8, в качестве крупного заполнителя – гравий и/или щебень плотных пород, а в составе облицовочного слоя присутствует портландцемент М 500 при следующем сортношении компонентов, мас. %:

Состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии:

Состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии:

В примере частного выполнения строительного облицовочного элемента в состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии включен дополнительно не менее чем один пигмент в количестве 0,5-10% от массы портландцемента.

Использование в составе заявляемого материала по первому варианту для строительного слоя дробленного керамзитового гравия фракции 5-10 мм в сочетании с кварцевым и керамзитовым песком с модулем крупности от 1,1 до 2,8 обеспечивает получение изделия равномерной псевдопористой структурой с плотностью до 1350 кг/м.

Использование смесей в полужестком фазовом состоянии позволяет ускорить процесс производства за счет возможности немедленной распалубки, что уменьшает металлоемкость оснастки и повышает производительность, а также направлено на достижение таких высоких эксплуатационных и технических характеристик, как морозостойкость не менее 50 циклов, прочность на сжатие от М 75 до М 150 по первому варианту и от М 75 до М 300 по второму варианту.

Толщина облицовочного слоя коррелируется с крупностью заполнителя и находится в пределах от 2 до 10 мм.

При изготовлении облицовочного слоя в состав смеси могут быть введены серый, белый или цветной портландцемент марки 500, а также добавлены пигменты, процент введения которых составляет от 0,5 до 10% от массы портландцемента. При изготовлении строительного слоя применяется серый портландцемент марки не ниже М 400.

Заявляемый двухслойный облицовочный строительный элимент изготавливают следующим образом. Готовят параллельно состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состояний и состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии в бетоносмесителях принудительного действия и подают в отдельные бункера формовочной машины. Сначала производят засыпку смеси основного строительного слоя в один или несколько приемов с уплотнением и вибрированием. Затем немедленно засыпают смесь облицовочного слоя и производят окончательное виброуплотнение обоих слоев. Далее производят немедленную распалубку изделия и его выдержку с прогревом или без него до достижения отпускной прочности изделия.

В частных примерах выполнения в смесь для облицовочного слоя добавляют пигмент из расчета 0,5-10% от массы портландцемента в этой смеси.

Практическая применимость заявляемого двухслойного облицовочного строительного элемента показана на приведенных ниже примерах конкретного исполнения.

Пример 1 (первый вариант)

Готовят параллельно состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии и состав смеси отделочного слоя в полусухом фазовом состоянии в бетоносмесителях принудительного действия и подают в отдельные бункера формовочной машины. Сначала происходит засыпка смеси строительного слоя в несколько приемов с уплотнением и вибрированием. Затем немедленно засыпают смесь облицовочного слоя и производят окончательное виброуплотнение обоих слоев. Далее производят немедленную распалубку изделий и их выдержку с прогревом до достижения отпускной прочности изделия.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует минимальным значениям компонентов в заявляемых пределах для портландцемента и песка керамзитового и максимальному значению дробленного керамзитового гравия в смеси строительного слоя, а также минимальному значению портландцемента и максимальному – песка в смеси облицовочного слоя.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 2 (первый вариант)

По примеру 1, в смесь для лицевого слоя добавочно введен пигмент красного цвета в количестве 5% от массы портладцемента в этой смеси.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует среднему значению для песка керамзитового и максимальному – для дробленного керамзитового гравия в заявляемых пределах в смеси строительного слоя и средним значениям для портландцемента и песка в смеси облицовочного слоя. В составе смеси строительного слоя отсутствует песок кварцевый. Количество пигмента красного цвета соответствует значению, близкому к среднему в заявляемых пределах.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 3 (первый вариант)

По примеру 1, в смесь для лицевого слоя добавочно введен пигмент желтого цвета в количестве 0,5% от массы портладцемента в этой смеси. Выдержка с прогревом до достижения отпускной прочности изделия.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует максимальному значению для песка кварцевого, средним значениям для портландцемента и для песка керамзитового и минимальному значению дробленного керамзитового гравия в заявляемых пределах в смеси строительного слоя. Количество пигмента желтого цвета соответствует минимальному значению в заявляемых пределах.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 4 (первый вариант)

По примеру 1, в смеси для лицевого слоя добавочно введен пигмент красного цвета в количестве 5% от массы портладцемента в этой смеси.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует значению для портландцемента меньше минимального в заявляемых пределах, максимальному значению для песка керамзитового и характеризуется отсутствием кварцевого песка. Количество пигмента красного цвета соответствует значению, близкому к среднему в заявляемых пределах.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 5 (первый вариант).

По примеру 1, в смеси для лицевого слоя добавочно введен пигмент красного цвета в количестве 10% от массы портладцемента в этой смеси.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует значениям компонентов выше максимальных для дробленного керамзитового гравия, максимальным – для портландцемента и минимальным – для песка керамзитового в смеси строительного слоя и значениям выше максимального для портландцемента и ниже минимальных для песка в смеси облицовочного слоя. Количество пигмента красного цвета соответствует значению максимальному в заявляемых пределах.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

При этом получен значительный перерасход цемента, повышение себестоимости и снижение качества по морозостойкости.

Пример 6 (вариант 1)

По примеру 1, в смесь для лицевого слоя добавочно введен пигмент красного цвета в количестве 0,3% от массы портладцемента в этой смеси.

Выдержка до достижения отпускной прочности изделия без прогрева.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя

Для облицовочного слоя:

что соответствует значениям выше максимальных для песка керамзитового и минимального для портландцемента и дробленного керамзитового гравия в заявляемых пределах для строительного слоя. Количество пигмента красного цвета соответствует значению меньше минимального относительно заявляемых пределов.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 7 (второй вариант)

Готовят раздельно состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии и состав смеси отделочного слоя в полусухом фазовом состоянии в бетоносмесителях принудительного действия и параллельно подают в отдельные бункера формовочной машины. Сначала происходит засыпка основного строительного слоя в несколько приемов с уплотнением и вибрированием. Затем немедленно засыпают облицовочный слой и производят окончательное виброуплотнение обоих слоев. Далее производят немедленную распалубку изделий и их выдержку с прогревом до достижения отпускной прочности изделия.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя

что соответствует минимальному значению для портландцемента, максимальному – для гравия и щебня плотных пород, близким к средним – для песка керамзитового и песка кварцевого в заявляемых пределах для смеси строительного слоя, а также минимальному значению для портландцемента облицовочного слоя.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 8 (второй вариант)

По примеру 7, в смесь облицовочного слоя дополнительно введен пигмент желтого цвета в количестве 14% от количества портландцемента в этой смеси.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует максимальному значению для гравия плотных пород, среднему значению для портландцемента, близко к среднему для песка керамзитового в заявляемых пределах смеси строительного слоя, а также средним значениям для портландцемента и песка в облицовочном слое. Количество пигмента желтого цвета соответствует значению выше максимального в заявляемых пределах.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 9 (второй вариант)

По примеру 7.

Выдержка без прогрева до достижения отпускной прочности изделия.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует максимальным значениям для портландцемента и щебня плотных пород, среднему значению для керамзитового песка в заявляемых пределах для смеси строительного слоя, а также максимальному значению для портландцемента и минимальному для песка в смеси лицевого слоя.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 10 (второй вариант)

По примеру 7, в смесь облицовочного слоя дополнительно введен пигмент желтого цвета в количестве 0,3 от количества портландцемента в этой смеси.

Выдержка до достижения отпускной прочности изделия без прогрева.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для отделочного слоя:

что соответствует значению портландцемента меньше минимального, песка керамзитового – максимальному значению для смеси строительного слоя, а также максимальному значению портландцемента и минимальному песка для смеси облицовочного слоя. Количество пигмента желтого цвета соответствует значению меньше минимального относительно заявляемых пределов от массы портландцемента. Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Пример 11 (второй вариант)

По примеру 7.

Выдержка до достижения отпускной прочности изделия с прогревом.

В качестве материала использована смесь в полусухом фазовом состоянии следующего состава, мас. %:

Для строительного слоя:

Для облицовочного слоя:

что соответствует значениям для портландцемента, песка керамзитового и гравия и щебня плотных пород выше максимальных значений компонентов в заявляемых пределах в смеси строительного слоя, а также значениям для портландцемента выше максимального и песка ниже минимального в смеси облицовочного слоя.

Получен двухслойный облицовочный строительный элемент со следующими показателями:

Как видно из примеров 1-3 по первому варианту и 7-9 по второму варианту, заявляемая совокупность существенных признаков в виде приготовления материала составов для строительного и облицовочного слоев в полусухом фазовом состоянии и компонентов, входящих в состав материала, позволяет заявляемым вариантам двухслойного облицовочного строительного элемента выполнить поставленную задачу – расширение арсенала двухслойных облицовочных строительных элементов путем создания двух вариантов этих изделий, характеризующихся высокими эксплуатационными и качественными характеристиками, и реализовать свое назначение с высокими качественными характеристиками по прочности на сжатие от М75 до M150 для первого варианта и от М75 до М300 для второго варианта. Использование в составе строительного слоя дробленого керамзитового гравия 5-10 мм в сочетании с керамзитовым песком с модулем крупности от 1,1 до 2,8 позволяет создать псевдопористую структуру, обеспечивающую, с одной стороны, высокую плотность строительного слоя, с другой стороны, высокие теплоизолирующие свойства. Корреляция процентного содержания пигмента от массы портландцемента в облицовочном слое в пределах от 0,5 до 10% обеспечивает возможность получения для обоих вариантов требуемой окраски облицовочного слоя (примеры 2, 3, 4, 5). Снижение количества пигмента ниже заявляемого предела не обеспечивает окрашивание облицовочного слоя, превышение ведет к перерасходу пигмента (примеры 6 и 8).

Увеличение портландцемента в обоих вариантах повышает прочность на сжатие двухслойного строительного элемента (примеры 3, 5, 8). Снижение количества портландцемента ниже заявляемых пределов приводит к значительному снижению прочности (примеры 4, 9). Превышение заявляемых пределов приводит к перерасходу портландцемента (примеры 5, 11).

Увеличение содержания гравия и/или щебня плотных пород в строительной смеси для второго варианта повышает плотность и прочность на сжатие (примеры 9, 10).

Использование портландцемента М 500 в составе облицовочного слоя в обоих вариантах повышает прочность изделия и его качество.

Формула изобретения

1. Двухслойный облицовочный строительный элемент в виде бетонного стенового монолитного тела с облицовочным слоем, имеющим правильную или неправильную геометрическую форму, в котором материалом для строительного слоя является смесь, включающая мелкий и крупный заполнитель, портландцемент марки не ниже 400 и воду, а материалом для облицовочного слоя является смесь, включающая портландцемент любого цвета, заполнитель и воду, отличающийся тем, что смеси для материалов обоих слоев применены в полусухом фазовом состоянии, в качестве мелкого заполнителя для материала строительного слоя использован песок кварцевый и песок керамзитовый с модулем крупности от 1,1 до 2,8, в качестве крупного заполнителя – дробленый керамзитовый гравий фракции 5-10 мм, а в составе облицовочного слоя присутствует портландцемент М 500 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии:

состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии:

2. Двухслойный облицовочный строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что в состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии дополнительно включен не менее чем один пигмент в количестве 0,5-10% от массы портландцемента.

3. Двухслойный облицовочный строительный элемент в виде бетонного стенового монолитного тела с облицовочным слоем, имеющим правильную или неправильную геометрическую форму, в котором материалом для строительного слоя является смесь, включающая мелкий и крупный заполнитель, портландцемент не ниже М 400 и воду, а материалом для облицовочного слоя является смесь, включающая портландцемент любого цвета, заполнитель и воду, отличающийся тем, что смеси для материалов обоих слоев применены в полусухом фазовом состоянии, в качестве мелкого заполнителя для материала строительного слоя использован песок кварцевый и/или песок керамзитовый с модулем крупности от 1,1 до 2,8, в качестве крупного заполнителя – гравий и/или щебень плотных пород, а в составе облицовочного слоя присутствует портландцемент М 500 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

состав смеси строительного слоя в полусухом фазовом состоянии:

состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии:

4. Двухслойный облицовочный строительный элемент по п.2, отличающийся тем, что в состав смеси облицовочного слоя в полусухом фазовом состоянии дополнительно включен не менее чем один пигмент в количестве 0,5-10% от массы портландцемента.