Способ изготовления трехслойных строительных изделий
Владельцы патента RU 2444435:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (ГОУ ВПО МГСУ) (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления трехслойных строительных изделий, например стеновых блоков или панелей со средним теплоизоляционным слоем из пенополистирола. Изобретение позволит ускорить процесс производства изделий, повысить надежность соединения их отдельных слоев и сокращения энергозатрат в процессе производства. Способ изготовления трехслойных строительных изделий со средним слоем из пенополистирола, включающий последовательное заполнение формы внутренним конструкционным слоем из бетона, теплоизоляционным слоем и наружным конструкционным слоем из бетона, выдержку, пропаривание и распалубку изделия. В качестве теплоизоляционного слоя используются зерна предварительно подвспененного в течение 5-12 мин полистирола фракции 1,2-5 мм со средней плотностью 15-35 кг/м3, после заполнения формы в течение 15-20 мин проводится электропрогрев изделий до температуры 80-95°С через электроды током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-200 В с последующей выдержкой изделий в форме в течение 10-15 мин. После распалубки изделие с температурой 80°С подается в пропарочную камеру на поддоне. 2 пр., 1 табл.
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления трехслойных строительных изделий, например стеновых блоков или панелей со средним теплоизоляционным слоем из пенополистирола.
Известен способ изготовления трехслойных стеновых панелей, заключающийся в объединении с помощью металлических связей или монолитных (сборных) бетонных шпонок в единой конструкции двух несущих слоев и располагаемого между ними теплоизоляционного небетонного материала - полистирольного пенопласта (Морозов Н.В. и др. Трехслойные стеновые панели для промышленных и общественных зданий. - Бетон и железобетон, 1977, №10, с.7-9).
Указанный способ изготовления трехслойных панелей неэффективен, т.к. сопровождается большими материальными и трудовыми затратами: для соединения слоев между собой используются дефицитные и дорогостоящие легированные стали и обычные стали с металлизированными соединительными элементами. Кроме того, низкое значение имеет коэффициент теплотехнической однородности конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описанному изобретению является способ производства трехслойной панели, состоящей из двух наружных бетонных слоев и заключенного между ними теплоизоляционного слоя из полистиролбетона (Чиненков Ю.В., Король Е.А. Трехслойные панели ленточной разрезки с утеплителем из полистиролбетона. - Бетон и железобетон. - М.: Стройиздат, 1997, №4, с.2-5).
Недостатками этого способа является большая длительность технологического процесса и низкая прочность граничного сцепления между слоями панели, вызванная резким изменением свойств бетона на поверхности раздела между бетоном несущих слоев и теплоизоляционным бетоном.
Целью изобретения является ускорение процесса производства изделий, повышение надежности соединения их отдельных слоев и сокращение энергозатрат в процессе производства.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления трехслойных строительных изделий со средним слоем из пенополистирола, включающем последовательное заполнение формы внутренним конструкционным слоем из бетона, теплоизоляционным слоем и наружным конструкционным слоем из бетона, выдержку, пропаривание и распалубку изделия, согласно изобретению в качестве теплоизоляционного слоя используются зерна предварительно подвспененного в течение 5-12 мин полистирола фракции 1,2-5 мм со средней плотностью 15-35 кг/м3, после заполнения формы в течение 15-20 мин проводится электропрогрев изделия через электроды током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-200 В, а после распалубки изделие с температурой 80°С подается в пропарочную камеру на поддоне.
Заявленный технический результат обеспечивается:
1. Использованием в качестве теплоизоляционного слоя зерен предварительно подвспененного в течение 5-12 мин полистирола фракции 1,2-5 мм средней плотностью 15-35 кг/м3, который при нагреве увеличивается в объеме и внедряется в наружные слои, создавая тем самым переходные зоны и способствуя увеличению прочности изделия на границах слоев.
2. Применением электропрогрева формовочных масс током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-200 В в течение 15-20 мин через электроды, расположенные на боковых гранях формы.
3. Последующим пропариванием расформованного изделия, уже нагретого до температуры 80°С, находящегося на одном поддоне.
Способ осуществляется следующим образом.
В специальную жесткую форму, перфорированную по двум противоположным граням, заливается слой бетона, после этого на него засыпаются зерна предварительно подвспененного в течение 5-12 мин полистирола фракции 1,2-5 мм. Затем укладывается наружный слой из бетона. Далее закрывают форму крышкой, создавая замкнутый объем. Форму подключают к сети переменного тока через электроды, расположенные на боковых гранях, и масса подвергается электропрогреву током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-200 В в течение 15-20 мин. После электрообработки изделие выдерживается в течение 10-15 мин для снятия температурных напряжений и набора структурной прочности. Затем следует распалубка, после чего изделие на поддоне поступает на дальнейшую тепловую обработку, где пропаривается при температуре 80°С в течение 6 часов.
Электропрогрев массы осуществляется до 80-95°С. Полистирол, находящийся в центральном слое изделия, равномерно вспенивается. В результате развиваемых уплотняющихся усилий полистирола происходит создание внутреннего избыточного давления (до 5 атмосфер), выжимающего через перфорации формы механически связанную воду и уплотняющего изделие на эквивалентную отжатой влаге величину объема. Масса теплоизоляционного слоя внедряется в наружные слои бетона, создавая тем самым переходные зоны и образуя монолитное изделие.
Сочленение разноплотных слоев в поперечном разрезе представляет собой шероховатую волнообразную поверхность. В результате увеличивается площадь соприкосновения слоев, обеспечивая надежное сцепление и увеличение прочности материала с комбинированной структурой.
Механическое выжимание влаги при электропрогреве через перфорацию формы позволяет снизить время последующего пропаривания изделия без формы на поддоне, кроме того, изделие после электропрогрева имеет температуру около 90°С, что исключает необходимость нагрева его в пропарочной камере и также сокращает время тепловлажностной обработки и энергозатраты.
Применение данного способа позволяет ускорить технологический процесс производства трехслойных изделий за счет совмещения в одном технологическом переделе операций окончательного вспенивания полистирола, уплотнения и тепловой обработки изделия, вследствие чего отсутствует необходимость выдержки между укладкой слоев. Изготавливаемые этим способом за один технологический прием монолитно-слоистые изделия обладают переходным слоем, который способствует увеличению прочности, надежному сцеплению и хорошей совместной работе монолита. Способ создания трехслойных систем позволяет отказаться от виброуплотнения при формовании изделий. Создаваемая этим способом конструкция не ограничена в выборе конфигурации и объема.
Таким образом возможно изготовление крупноразмерных несущих и самонесущих стеновых ограждающих конструкций, а также многослойных блоков, что исключает необходимость их армирования.
Примеры осуществления способа
Пример 1. Готовят формовочную бетонную смесь внутреннего и наружного слоев следующего состава (расход на 1 м3): цемент - 200-264 кг, песок 756-800 кг, щебень - 1200 кг, вода - 120-160 л. Средняя плотность наружных слоев 2300-2500 кг/м3. Полученную массу укладывают в жесткую перфорированную форму, образуя внутренний несущий слой бетона. После этого засыпают зерна подвспененного полистирола фракции 1,2-5 мм, создавая теплоизоляционный слой, и следом укладывают наружный бетонный слой. Форму закрывают крышкой, подводят к пластинчатым электродам переменный ток 50 Гц и осуществляют электропрогрев в течение 15-20 мин при напряжении 50-200 В. Затем идет выдержка, распалубка и пропаривание на поддоне при температуре 80°С в течение 6 часов.
Пример 2. Технология по примеру 1, но зерна полистирола используют монофракционного состава.
| Таблица 1 | ||
| Сравнение свойств изделий | ||
| Свойства | Пример 1 | Известный |
| Средняя плотность, кг/м3 | ||
| теплоизоляционного слоя | 30-50 | 300-500 |
| плотных слоев | 2300-2500 | 2300-2500 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | ||
| теплоизоляционного слоя | 0,12-0,29 | 0,64-1,0 |
| плотных слоев | 25,3-35,5 | 21,1-29,6 |
| Теплопроводность, Вт/м °С | ||
| теплоизоляционного слоя | 0,036-0,04 | 0,082-0,131 |
| плотных слоев | 1,88-1,92 | 1,85-1,9 |
| Расход энергии на 1 м3 изделий, кг пара | 75 | 150 |
| Время технологического цикла, ч | 7 | 15 |
Способ изготовления трехслойных строительных изделий со средним слоем из пенополистирола, включающий последовательное заполнение формы внутренним конструкционным слоем из бетона, теплоизоляционным слоем и наружным конструкционным слоем из бетона, выдержку, пропаривание и распалубку изделия, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного слоя используются зерна предварительно подвспененного в течение 5-12 мин полистирола фракции 1,2-5 мм со средней плотностью 15-35 кг/м3, после заполнения формы в течении 15-20 мин проводится электропрогрев изделий до температуры 80-95°С через электроды током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-200 В, с последующей выдержкой изделий в форме в течении 10-15 мин, а после распалубки изделие с температурой 80°С подается в пропарочную камеру на поддоне.
