Строительный элемент, способ его изготовления и способ его использования

Изобретение относится к области строительства и предназначено преимущественно для изготовления строительных изделий с использованием вяжущего и органических наполнителей, и может быть использовано при изготовлении таких конструктивных строительных элементов, как блоки, перегородки, стенки и т.д. с использованием измельченного органического наполнителя в виде целлюлозосодержащих отходов растениеводства, а именно - костры конопли. Технический результат состоит в упрощении состава исходной смеси, а также упрощении технологии изготовления и использования строительного элемента. Строительный элемент представляет собой однородную прессованную массу, состоящую из конопляной костры, кальцийсодержащего компонента и воды. В качестве кальцийсодержащего компонента использована гашеная известь, при этом однородная прессованная смесь помещена в раму. 5 пр. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 пр.

 

Изобретение относится к области строительства и предназначено преимущественно для изготовления строительных изделий с использованием вяжущего и органических наполнителей и может быть использовано при изготовлении таких конструктивных строительных элементов, как блоки, перегородки, стенки и т.д. с использованием измельченного органического наполнителя в виде целлюлозосодержащих отходов растениеводства, а именно - костры конопли.

Известен (CN, патент 103420644, опубл. 12.04.2013) строительный элемент, содержащий измельченные отходы сельскохозяйственных культур, смешанные с вяжущим. Смесь обработана экологически чистыми клеями и обработана горячей штамповкой с образованием строительного элемента.

Недостатком известного технического решения следует признать сложность технологии производства и использование достаточно малоиспользуемого экологически чистого клея.

Известен (RU, заявка 92000575, опубл. 27.03.1997) состав арболитовой смеси. Состав содержит песок, цемент, органический наполнитель, химическую добавку, воду. В качестве наполнителя он содержит целлюлозосодержащие отходы растениеводства и деревообрабатывающей промышленности, в качестве химической добавки - раствор хлористого калия или кальция, или сернокислого алюминия, или хлористого алюминия, или сернокислого натрия, или хлористого магния, или аммиачной селитры и дополнительно порообразующую добавку, в качестве которой используют смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекаюшую. В качестве целлюлозосодержащих отходов состав содержит костру льна или конопли, или в дробленом виде солому злаковых культур, или камыш, или стебли подсолнечника. Состав обеспечивает изготовление как теплоизоляционного строительного материала, так и конструкционного, а именно арболита, причем последний создает осушающий режим внутри помещений и превосходит керамзитобетон и другие легкие бетоны в теплотехнических характеристиках.

Недостатками известного состава следует признать его сложность, а также сложность технологии изготовления арболитовых изделий из этого состава.

Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать (RU, патент 2447044, опубл. 27.10.2011) строительный материал, получаемый формованием однородной смеси из измельченного органического наполнителя в виде целлюлозосодержащих отходов растениеводства, в том числе и костры конопли, и/или деревообрабатывающей промышленности, воды, электролита, кальцийсодержащих материалов, с воздействием постоянным знакопеременным током и выдержкой изделия до конструкционной прочности. В качестве целлюлозосодержащих отходов растениеводства используют одеревеневшие части растений, измельченные до частиц с длиной не более 30 мм и высушенные до влажности не более 10%, в качестве отходов деревообрабатывающей промышленности используют промышленную древесную стружку толщиной не более 1 мм, в качестве электролита используют жидкое стекло (Na₂SiO₃), которое используют в виде 1,5-1,75%-ного водного раствора, в качестве кальцийсодержащих материалов используют обезвоженные и измельченные до фракции порошка отходы цементного производства и/или кальцит, причем формуемая смесь дополнительно содержит замедлитель химической реакции гидратации окиси кальция в виде пластификатора дибутилфталата или поликарбоксилата в количестве от 0,3% до 1% от массы кальцийсодержащих материалов.

Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (RU, патент 2447044, опубл 27.10.2011) способ изготовления изделий из строительного материала, включающий получение исходной смеси путем замачивания измельченного органического наполнителя, последующее смешивание его с водой, электролитом и кальцийсодержащими материалами, формовку изделия из полученной смеси ее прессованием, воздействие постоянным знакопеременным током и выдержку изделия до конструкционной прочности. Для получения исходной смеси сначала производят замачивание измельченного органического наполнителя в предварительно приготовленном водном растворе электролита, куда дополнительно добавляют замедлитель химической реакции гидратации окиси кальция и массу перемешивают, причем в качестве органического наполнителя используют целлюлозосодержащие отходы растениеводства в виде одеревеневших частей растений, которые предварительно измельчают до частиц с длиной не более 30 мм и высушивают до влажности не более 10%, и/или отходы деревообрабатывающей промышленности в виде промышленной древесной стружки толщиной не более 1 мм, в качестве электролита используют жидкое стекло (Na₂SiCO₃), которое используют в виде 1,5-1,75%-ного водного раствора, в качестве замедлителя химической реакции гидратации кальция используют пластификатор дибутилфталат или поликарбоксилат в количестве от 0,3% до 1% от массы кальцийсодержащих материалов, затем в замоченный органический наполнитель добавляют кальцийсодержащие материалы, причем в качестве кальцийсодержащих материалов используют обезвоженные и измельченные до фракции порошка: отходы цементного производства и/или кальцит, после чего полученную смесь при указанном ранее соотношении смешиваемых компонентов для получения формуемой смеси в расчете на 1 м строительного материала перемешивают, закладывают в формы, уплотняют прессованием, воздействуют на нее в течение 54-66 мин постоянным током плотностью 50-100 А/м², с периодической сменой полярности без перерывов через равные промежутки времени не реже, чем через 10 мин, после чего в течение 2-12 ч проводят выдержку изделия до конструкционной прочности.

Недостатком известного технического решения как относительно строительного материала, так и способа его получения следует признать их сложность, а также длительность.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в разработке строительного элемента, заменяющего традиционные строительные элементы, выполненные из бетона с минеральным наполнителем.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в упрощении состава исходной смеси, а также упрощении технологии изготовления и использования строительного элемента.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный строительный элемент. Строительный элемент разработанной конструкции представляет собой однородную прессованную массу, состоящую из конопляной костры, кальцийсодержащего компонента и воды, причем он содержит в качестве кальцийсодержащего компонента гашеную известь, при этом однородная прессованная смесь помещена в раму.

Сравнение строительного элемента, выбранного в качестве ближайшего аналога, и строительного элемента разработанной конструкции однозначно показывают упрощение исходного состава, а также технологии его изготовления. Наличие рамы, в которой сформирован строительный элемент, упрощает его установку в здании на месте потребления, поскольку использование рамы необходимых формы и размеров упрощает установку и закрепление строительного элемента на месте потребления.

Элемент может содержать от 25 до 40% конопляной костры от массы элемента, а также от 60 до 75% гашеной извести от массы элемента.

Обычно размер частиц конопляной костры составляет от 5 до 30 мм.

Элемент может быть выполнен плоским или изогнутым, вплоть до образования трубчатых форм.

В раме сформированного элемента могут быть выполнены элементы крепления.

Рама может быть разделена на отдельные элементы.

Рама может дополнительно содержать упрочняющие конструкцию строительного элемента детали.

Для достижения указанного технического результата может быть использован разработанный способ изготовления разработанного строительного элемента. Согласно разработанному способу проводят смешивание в заданных количествах костры конопли, кальцийсодержащего компонента и воды, помещение смеси в форму с последующим прессованием, причем в качестве кальцийсодержащего компонента используют гашеную известь, при этом использованная форма является составной частью готового строительного элемента.

Сравнение разработанного способа со способом, используемым в качестве ближайшего аналога, однозначно показывает достижение ранее указанного технического результата - упрощении состава исходной смеси, а также технологии изготовления и использования строительного элемента.

Обычно при реализации разработанного способа используют смесь, содержащую конопляную костру в количестве от 25 до 40%, а также гашеную известь в количестве от 60 до 75% от массы готового элемента.

Предпочтительно используют частицы конопляной костры размером от 5 до 30 мм. Выделение необходимой фракции частичек конопляной костры проводят любым известным в технике способом. При необходимости проводят дополнительное измельчение частиц костры конопли с использованием оборудования типа автоматизированной компакт-линии сушки-измельчения «МИКРОКСИЛЕМА-ДМ» или аналогичной.

Обычно прессование строительного элемента поводят с усилием прессования от 3 до 5 кг/см².

Предпочтительно после прессования полученный строительный элемент подвергают дополнительной сушке при комнатной температуре. Время дополнительной сушки составляет в зависимости от множества причин до двух месяцев.

Обычно используют раму, выполненную из дерева или металлического сплава (железо или алюминиевый сплав). Однородная спрессованная масса удерживается в раме за счет крепежных элементов, входящих одновременно и в раму, и в прессуемую массу или за счет паза в раме, выполненного в материале рамы без выхода к краям боковых поверхностей. Возможны и другие варианты крепления. Их выполнение может быть различным и зависит от характеристик сооружения, а также от назначения строительного элемента.

При приготовлении элемента предварительно выделяют предпочтительную для использования фракцию конопляной костры. Выделение может быть произведено любым известным способом с использованием стандартного оборудования. Гашеную известь приготавливают к использованию обычным образом. Смешение компонентов также происходит обычным образом. Полученную смесь помещают в раму, в которой предварительно выполняют элементы крепления строительного элемента в сооружаемую строительную конструкцию. Затем раму помещают в вибропресс любой конструкции и создают давление на загруженную в раму исходную смесь от от 3 до 5 кг/м² в зависимости от характеристик строительного элемента, используемого состава смеси, а также назначения строительного элемента. Время выдерживания заготовки строительного элемента под вибропрессом составляет от 1 мин до 5 мин. Затем сформированный строительный элемент извлекают из вибропресса, выдерживают при комнатной температуре до полного затвердевания и используют в строительстве.

Полученный строительный элемент не горюч, не подвержен гниению, имеет меньшую плотность по сравнению с аналогичными бетонными и асбоцементными элементами, механически достаточно прочен, особенно по сравнению с целлюлозными строительными элементами (дерево, фанера, оргалит и т.д.).

Указанный технический результат достигается также тем, что элемент, изготовленный в форме плиты, закрепляют в ранее установленных элементах строительной конструкции. Это применение характерно для создания ненесущих стен сооружаемого здания. Но возможно подобное применение и в случае использования разработанного строительного элемента для изготовления быстровозводимых каркасных сооружений. В этом случае разработанный строительный элемент может быть использован и в качестве наружной стеновой конструкции.

Также разработанный строительный элемент может быть вынут из рамы и использован в качестве ненесущего стенового элемента, в том числе и в быстровозводимых каркасных строениях. В этом случае одним из вариантов реализации является закрепление строительного элемента в ранее установленных элементах каркаса здания или крепежных элементах с использованием строительного раствора. Однако возможно использование и других вариантов крепления строительного элемента в форме плиты.

При использовании строительного элемента, закрепленного в раме, он может быть использован в качестве ненесущего элемента с креплением рамы к ранее установленным строительным элементам.

В том случае, когда строительный элемент изготавливают в виде строительного блока или кирпича, его предпочтительно соединяют со смежными строительными элементами с использованием строительного раствора.

Разработанное техническое решение в дальнейшем будет проиллюстрировано следующим примером реализации.

В бетономешалке емкостью 1 м³ смешали 90 кг костры конопли с размером частиц предпочтительно от 10 до 25 мм, 195 кг порошкообразной гашеной извести и 15 дм³ воды. Смешение проводили по получения однородной массы в течение 0,5 часа. Полученную однородную смесь поместили в ранее приготовленную раму, выполненную из дерева, причем на внутренней поверхности рамы выполнены стержни, входящие в отверждаемую смесь. Затем раму с однородной смесью поместили в вибропресс типа «РИФЕЙ» и обжали с усилием 4,0 кг/см². Полученный строительный элемент выдержали до достаточной прочности элемента. Сформированный строительный элемент был использован в качестве межкомнатной перегородки путем крепления рамы к ранее установленным кирпичным стенам.

В бетономешалке емкостью 1 м³ смешали 90 кг костры конопли с размером частиц предпочтительно от 20 до 30 мм, 190 кг порошкообразной гашеной извести и 20 дм³ воды. Смешение проводили по получения однородной массы в течение 0,6 часа. Полученную однородную смесь поместили в ранее приготовленную раму, выполненную из дерева, на внутренней поверхности которой выполнен сплошной паз глубиной 30 мм. Затем раму с однородной смесью поместили в вибропресс типа «РИФЕЙ» и обжали с усилием 4,5 кг/см². Полученный строительный элемент выдержали до достаточной прочности элемента. Сформированный строительный элемент был использован в качестве наружной стены каркасного быстровозводимого сооружения.

В бетономешалке емкостью 1 м³ смешали 85 кг костры конопли с размером частиц предпочтительно от 10 до 15 мм, 200 кг порошкообразной гашеной извести и 15 дм³ воды. Смешение проводили по получения однородной массы в течение 0,7 часа. Полученную однородную смесь поместили в ранее приготовленную раму, выполненную из дерева, при этом две противоположные стороны рамы были соединены с использованием стальных прутков диаметром 10 мм, расположенных на расстоянии 100-120 мм друг от друга. Затем раму с однородной смесью поместили в вибропресс типа «РИФЕЙ» и обжали с усилием 3,0 кг/см². Полученный строительный элемент выдержали до достаточной прочности элемента. Сформированный строительный элемент был использован в качестве межкомнатной перегородки.

В бетономешалке емкостью 1 м³ смешали 85 кг костры конопли с размером частиц предпочтительно от 10 до 30 мм, 200 кг порошкообразной гашеной извести и 15 дм³ воды. Смешение проводили по получения однородной массы в течение 0,5 часа. Полученную однородную смесь поместили в ранее приготовленную раму, выполненную из дерева. Затем раму с однородной смесью поместили в вибропресс типа «РИФЕЙ» и обжали с усилием 4,0 кг/см². Полученный строительный элемент выдержали до достаточной прочности элемента, а затем вынули из рамы. Сформированный строительный элемент был использован в качестве межкомнатной перегородки путем закрепления его с использованием строительного раствора на ранее установленных строительных элементах, образующих стены здания.

В бетономешалке емкостью 1 м³ смешали 90 кг костры конопли с размером частиц предпочтительно от 10 до 25 мм, 195 кг порошкообразной гашеной извести и 15 дм³ воды. Смешение проводили по получения однородной массы в течение 0,5 часа. Полученную однородную смесь поместили в ранее приготовленную раму, выполненную из дерева. Внутри рамы предварительно разместили дополнительную рамку, образующую оконный проем. На внутренней поверхности рамы и на внешней поверхности дополнительной рамки закрепили стержни, которые при заполнении внутреннего объема рамы окажутся внутри однородной смеси. Затем раму с однородной смесью поместили в вибропресс типа «РИФЕЙ» и обжали с усилием 4,0 кг/см². Полученный строительный элемент выдержали до достаточной прочности элемента. Сформированный строительный элемент был использован в качестве наружной стены каркасного быстровозводимого сооружения.

Разработанное техническое решение обеспечивает упрощение состава исходной смеси, а также упрощение технологии изготовления и использования строительного элемента.

1. Строительный элемент, отличающийся тем, что он представляет собой однородную прессованную массу, состоящую из конопляной костры, кальцийсодержащего компонента и воды, отличающийся тем, что он содержит в качестве кальцийсодержащего компонента гашеную известь, при этом однородная прессованная смесь помещена в раму.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что количество конопляной костры составляет от 25 до 40% от массы элемента.

3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что количество гашеной извести составляет от 60 до 75% от массы элемента.

4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что размер частиц конопляной костры составляет от 5 до 30 мм.

5. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен плоским.

6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен изогнутым.

7. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит элементы крепления.

8. Способ изготовления строительного элемента, включающий смешивание в заданных количествах костры конопли, кальцийсодержащего компонента и воды, помещение смеси в раму с последующим прессованием, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего компонента используют гашеную известь, при этом использованная рама является составной частью готового строительного элемента.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют смесь, содержащую конопляную костру в количестве от 25 до 40%.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют смесь, содержащую гашеную известь в количестве от 60 до 75%.

11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют частицы конопляной костры размером от 5 до 30 мм.

12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют усилие прессования от 3 до 5 кг/см².

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что после прессования полученный строительный элемент подвергают дополнительной сушке.

14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используют раму, выполненную из дерева или металлического сплава.

15. Способ применения строительного элемента по п. 1, характеризуемый тем, что элемент, изготовленный в форме плиты, закрепляют в ранее установленных элементах строительной конструкции.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что элемент закрепляют в ранее установленных строительных элементах путем закрепления рамы.

17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что строительный элемент изготавливают в виде строительного блока или кирпича и соединяют со смежными строительными элементами с использованием строительного раствора.