Ячеистые блоки автоклавного твердения: Блоки из ячеистого бетона автоклавного твердения: виды

Автор

Содержание

Блоки из ячеистого бетона автоклавного твердения: виды

Автоклавный бетон – строительный материал, содержащий в себе все положительные оценки и современные достижения, которых обычно добиваются сочетанием различных материалов. Автоклавирование увеличивает прочность и надежность блоков, что разрешает достичь высоты постройки не менее трех этажей. Используется в стеновых конструкциях, перекрытиях и в различных перегородках.  Ячеистая структура дает отличную звукоизоляцию помещений и создает улучшенную теплоизоляцию.

Газобетон автоклавного твердения состоит из цемента, извести, воды и песка, что делает материал нетоксичным, негорючим, невозможным для образования плесени и различных грибков, а пористая структура помогает сохранить комфортный микроклимат в помещениях.

Что собой представляют?

Газобетон или как его еще называют автоклавный ячеистый бетон, обладает надежностью, качественностью и долголетием. Прочность этого строительного материала проверена временем. Применение автоклавных ячеистых элементов актуально при строительстве различных зданий и сооружений. Благодаря им возводятся стеновые перегородки, несущие конструкции и другие внутренние части домов.

Основным преимуществом ячеистого блока является его способность сохранять тепло, а также выделяют следующие достоинства присущие автоклавному бетону:

  • Пожаробезопасность. Благодаря пористой структуре материала, осуществляется барьер для распространения огня.
  • Звукоизоляция. Ячеисто-пористая структура, которой обладают автоклавные изделия, улучшают звукоизоляцию материала.
  • Теплоизоляция. Воздух в порах, который присущий автоклавным блокам, позволяет сохранять тепло, обеспечивать комфортное проживание в помещениях и сокращать расходы на отопительных приборах.
  • Легкость обработки. Ячеистые блоки с легкостью поддаются распилу, сверлению, строганию.
  • Экономичность. Благодаря этому материалу осуществляется экономия на постройку, например, стеновые конструкции из газобетона обойдутся в разы дешевле кирпичных стеновых элементов.
  • Точность геометрических размеров и ровная поверхность позволяет сэкономить на отделке стен.
  • Скорость монтажа при работе с ячеистым бетоном.

К недостаткам материала относят:

  • Низкая прочность в ячеистой структуре приводит к растрескиванию стен.
  • Влагопоглощение. Это свойство требует установки вентиляционного зазора в блоках.
  • Обязательное применение крепежного анкера «бабочка».
Крепежный анкер «бабочка».

За счет большого объема пор в материале, снижается его плотность. Производство ячеистого бетона бывает автоклавным и неавтоклавным. Твердение по автоклавной технологии осуществляется под давлением и при высокой температуре в печах-автоклавах. Неавтоклавное производство подразумевает естественное твердение с применением теплового воздействия атмосферного давления.

Вернуться к оглавлению

Виды и характеристики

Используя различные технологические процессы, различают пенобетон и газобетон. Они имеют одинаковые свойства, но различаются по технологии изготовления. Бетон автоклавного твердения подразделяется на типы в зависимости от своей объемной массы:

  • Тяжелые бетоны. Применяются для надежных опор или несущих конструкций.
  • Легкие бетоны. Используются в постройках, где требуется легкость материала и теплоизоляционные характеристики.
  • Средние бетоны. С помощью их возводятся ограждающие элементы и малоэтажные постройки.
Вернуться к оглавлению

Газобетон

Разновидностью ячеистого бетона является газобетон, который представляет собой искусственный камень с равномерно распределенными по всему объему порами. Производится автоклавный газобетон на заводе и не содержит в себе химических добавок.

В состав газобетона входят: песок, цемент, известь, вода, гипс и алюминиевая паста. Образование пор происходит за счет выделения водорода. После твердения газобетон делят на блоки, соблюдая одинаково ровные размеры. Геометрия газобетонных элементов предотвращает зазоры при их укладке. Автоклавный газобетон достигает максимальных прочностных характеристик в автоклаве, где на него действуют высокие температуры и давление. Газобетон обладает стабильностью качества, прочность, экологичностью, водопоглощением и теплоизоляцией.

Вернуться к оглавлению

Газосиликат

Газосиликатные блоки являются разновидностью ячеистого материала, в состав которых входят известь, песок мелкой фракции, вода и порообразующие добавки. Изготавливаются газосиликаты по государственным стандартам, используя автоклавную технологию.

Процесс приготовления газосиликатной смеси состоит в замешивании компонентов в определенных пропорциях и порядке. Смешивают ингредиенты до  образования густой массы, которую потом разливают в подготовленные емкости. Твердение происходит благодаря химической реакции извести и алюминиевой пудры, в результате которой образуется пористая структура изделия.

Следующим этапом является резка изделий на блоки нужного предназначения. После нарезки строительных элементов их погружают в автоклав для обработки паром и высоким давлением. Далее газосиликатные изделия оставляют для застывания и упаковки.

Вернуться к оглавлению

Области применения

Благодаря ячеистому бетону возможно создание армированных плит для стеновых элементов, а именно: перекрытий, перегородок, несущих конструкций. Также пористая структура в бетоне обеспечивает теплоизоляцию помещений. Газобетонные изделия применяются в местах с повышенной сейсмичностью. Их зачастую применяют в районах с постоянными природными катастрофами. Легкость материала и относительно высокая прочность уменьшает нагрузку на фундамент зданий и сооружений.

Применяются газобетоны при строительстве домов, где важно учитывать преимущество блоков, а именно их способность поддаваться различным видам обработки: распилу, строганию, сверлению. Используются газосиликатные изделия для построек с большим сроком службы, ведь материал обладает способностью увеличивать со временем свои прочностные характеристики.

Вернуться к оглавлению

Технология производства

Загрузка газобетонных блоков в автоклав.

Технологический процесс заключается в отливке изделий в различные емкости. Смесь состоит из сухих компонентов и воды. Изготовление газобетона не возможно без песчаного шлама и вяжущих компонентов. Придерживаясь определенных пропорций, сухие ингредиенты погружают в бетономешалку для тщательного перемешивания. Для соединения компонентов требуется около пяти минут, после чего смесь вливают в воду с добавлением алюминиевой пудры. Смесь перемешивается и заливается в металлические емкости.

Важно разлить раствор на половину формы, так как он в процессе застывания способен увеличиться в размере.

Раствор, вышедший за края емкости, срезают проволочной струной. Чтобы ускорить схватывание и твердение раствора, в процессе изготовления смеси используют подогретую воду до сорока градусов. После разливки раствора, заполненные емкости оставляют в покое до полного их схватывания.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Здания и сооружения из ячеистого бетона автоклавного твердения обладают легкостью, прочностью и огнеупорностью, которые присущи натуральному камню. Газоблоки обеспечивают постройки устойчивостью к различным атмосферным явлениям, ветровым порывам и высоким температурам. За счет теплоизоляционных свойств материала в домах создается уют и комфортность проживания, отсутствует возможность скапливания конденсата внутри помещений.

Постройки из автоклавного бетона обладают естественной вентиляцией и способны препятствовать образованию грибка и плесени.

Блоки из ячеистого бетона автоклавного твердения: состав, производство

Для постройки современных теплых строений используются блоки из ячеистого бетона автоклавного твердения, другое название — газобетон или газосиликат. Это универсальное средство, которое вобрало в себя положительные качества различных строительных материалов. Благодаря этим качествам, он применяется при строительстве разных объектов и конструкций, чем снискал большую популярность как среди строительных организаций, так и среди владельцев новостроек.

Состав блоков

Ячеистая структура газобетона обусловлена его составом смеси, из которой он изготовлен: кварцевый песок — 60%, цемент — 20%, известь — 20%, вода. Алюминиевая паста, добавленная в этот вязкий раствор, вызывает вспенивание, а возникшие воздушные пузыри равномерно образуют ячейки по всему объему материала. При добавлении негашеной извести в результате взаимодействия с алюминиевыми частицами образуется водород — так получают газосиликат.

Разновидности

Стеновые блоки из газобетона классифицируются по разным признакам:

  • определенный показатель;
  • сфера применения;
  • особенность состава;
  • способ производства.

Разновидности ячеистых автоклавных блоков

Признак классификацииВиды
Вяжущий компонентШлаковые
Цементные
Известковые
Зольные
Смешанные
Вид кремнеземистого компонентаИз кварцевого песка
С добавлением вторичных продуктов промышленности
Сфера примененияТеплоизоляционные (плотность 400 кг/м3)
Конструкционные (плотность 700 кг/м3)
Смешанные (плотность 500—600 кг/м3)
Прочность блокаD350
D400
D500
D600
Объемная массаТяжелые
Легкие
Средние

Производство автоклавного бетона

Производство автоклавного бетона в домашних условиях невозможно: его делают на промышленной основе в специальном оборудовании.

Производство ячеистого бетона происходит только на промышленной основе на заводских мощностях при значительных финансовых вложениях в оборудование. Изготовить его в домашних условиях невозможно. Поэтому результатом работы такого предприятия будет продукция высокого качества и соответствие параметрам сертификации по ГОСТ 31359–2007.

Производственная линия включает в себя такое оборудование:

  • дозатор для распределения компонентов;
  • смеситель бетона;
  • формы для блоков;
  • склады;
  • водяной дозатор;
  • комплекс для резки;
  • автоклав.

Технология заключается в отливке материала в специальных емкостях. Сухую смесь загружают в бетономешалку, где ее перемешивают. Для реакции взаимодействия нужно 5 мин., после чего в сырье добавляют воду и алюминиевую пудру. Все это перемещают в другие сосуды. Формы наполняются раствором наполовину, так как он при застывании увеличивается в объеме. Для ускорения процессов схватывания и затвердения, используют подогретую до +40 С воду. После распределения массы в формы ее оставляют для застывания.

Для придачи строительному материалу уникальных качеств, его после застывания отправляют в специальную автоклавную печь. Там разогревают воздух до +190 С и создают избыточное давление. В таких экстремальных условиях возникает активное газовыделении, кроме того, образуется другое минеральное вещество с особыми характеристиками.

Новый материал очень прочный — через 12 часов после пребывания в автоклаве газобетон выдерживает давление до 5 МПа.

Где применяют?

Благодаря сравнительно небольшому весу и прочности, строительный материал применяется в зонах с сейсмической активностью.

Автоклавный газобетон используется при изготовлении армированных плит перекрытия, несущих стен, межкомнатных перегородок, в качестве средства теплоизоляции здания. В районах с повышенной сейсмической активностью этот материал применяется в строительстве — ячеистая, пористая структура обеспечивает устойчивость для сооружений. Сравнительно малый вес и высокая прочность снижают нагрузки, которые испытывают строения под воздействием землетрясения.

Газобетонный материал поддается дополнительной обработке — его можно распилить, при подгонке элементов его строгают, в него с легкостью забиваются гвозди или монтажные скобы. При использовании таких блоков нужно знать, что со временем они становятся более тверже. Благодаря высокому уровню кристаллизации, сооружения из автоклавного бетона дают малую усадку. Срок использования газосиликата — более 100 лет.

Плюсы и минусы

К положительным качествам материала относят:

  • Экологическая чистота. Бетон нетоксичен и безопасен.
  • Пожаробезопасность. Материал не горит, с него делают огнеупорные перегородки.
  • При больших размерах строительные элементы имеют небольшой вес. Они легко перемещаются, дополнительно обрабатываются, шлифуются, строгаются, поэтому ускоряется строительство объектов.
  • Твердость и низкая плотность блоков. Такая способность позволяет строить 3-х этажные с допустимыми техническими характеристиками.
  • Паропропускаемость материала. Обеспечивает высокий уровень комфортности помещений.
  • Теплоизоляционные свойства. Позволяют обеспечить экономию тепловой энергии, кроме того, можно не проводить теплоизоляцию дома.
  • Ячеистые блоки представлены в продаже в широкой номенклатуре. Поэтому будущим домовладельцам легко выбрать с такими стройматериалами нужные параметры усадьбы — толщину стен, уровень теплоизоляции.
  • Высокая морозостойкость вещества по сравнению с другими материалами. Показатель характеризуется количеством пройденных циклов заморозки и оттаивания, для таких блоков он колеблется в пределах 35—150.
  • Антибактериальные свойства. Конструкции не подвержены заражению плесенью, грибком.
  • Идеальная геометрия. Благодаря особым условиям производственного процесса блоки изготовлены с особой точностью при минимальных отклонениях.

К отрицательным характеристикам автоклавного бетона относится высокое влагопоглощение. Водяные пары, проникая в ячеистую структуру вещества, кристаллизируются под воздействием низких температур. разрушая материал. Также блоки хрупкие — они колются, ломаются, их трудно транспортировать. Для крепления блоков необходимо использовать специальный анкер — «бабочку».

Блоки стеновые из автоклавного ячеистого бетона БСМ-0,75 (600х75х250) ЭКО (1 м3)

Описание

Ячеистый бетон автоклавного твердения – это надежный, проверенный временем строительный материал. Он используется для возведения несущих и ненесущих стен, а также для утепления, изготовления армированных плит перекрытий и покрытий. 

Безусловное достоинство стен из блоков ячеистого бетона  «ЭКО» - высокая устойчивость к любым атмосферным воздействиям: дождю, снегу, сильным порывам ветра. Такой стене не страшны грибок, плесень и микроорганизмы.

Звукоизоляционные свойства блоков

Газобетонные блоки надежно защищают от шумов. Особенно хорошо блоки из ячеистого бетона поглощают низкие шумовые частоты. Газобетон благодаря мелкопористой ячеистой структуре, звукоизоляция в 10 раз выше, чем у кирпичной кладки. При наличии воздушного зазора между слоями газобетона или при отделке поверхности стен более плотными материалами, обеспечивается звукоизоляция в 45-50 дБ.

Быстрота и экономичность

При строительстве из газобетона быстрота и экономичность достигаются за счет относительно больших габаритов (600*(50-500)*250) газобетонного блока и его малого веса. При этом существенно (по некоторым оценкам в 4 раза) возрастает скорость строительства и, соответственно, меньше становятся трудозатраты. В торцах блока сформированы пазы и гребни, захватные карманы для рук.

Теплоизоляционные свойства блоков ячеистого бетона

Теплоизоляционные свойства блоков ячеистого бетона обусловлены опять же пористой структурой, воздушные пузырьки, которые занимают  около 80% материала, обеспечивают газобетону высокую теплоизоляционную способность. Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций из блоков в 3 раза лучше, чем из керамического кирпича и в 8 раз, чем из тяжелого бетона. Зимой газобетонные блоки предотвращают значительные потери тепла, а летом позволяют избежать слишком высоких температур, то есть создают благоприятный микроклимат. В процессе эксплуатации таких конструкций энергозатраты уменьшаются на 25-30%. Коэффициент теплопроводности газобетона в сухом состоянии - 0,12 Вт/м С, при влажности 12% - 0,145 Вт/м С.

Прочность блоков из ячеистого бетона

При низкой объемной массе - 500 кг/м3 - ЭКО-БЛОК толщиной 400мм, имеет достаточно высокую прочность на сжатие - 28-40 кгс/см3 за счет автоклавной обработки (для сравнения: пенобетон - 10-15 кгс/см3). Конструктивная прочность блоков- класс В3,5, а значит, их можно использовать в качестве несущих стен при строительстве 3 этажных объектов с пустотными плитами перекрытия, а при каркасном и каркасно- монолитном строительстве (ненесущие стены) возводить здания без ограничения этажности.

Легкость

Объемный вес меньше, чем у кирпича в 4 раза, что сокращает затраты на монтаж и уменьшает время строительства. Для подъема газобетонных блоков не нужен кран: достаточно усилий нескольких человек. Легкость ячеистого бетона позволяет снизить транспортно-монтажные работы и затраты на устройство фундаментов.

Морозостойкость блоков

Морозостойкость ячеистого бетона – способность сохранять физико-механические свойства при многократном переменном полном замораживании и оттаивании. Высокая морозостойкость блоков объясняется наличием резервных пор, в которые вытесняется при замерзании лед и вода. Сам материал при этом не разрушается. При соблюдении технологии строительства из газобетона морозостойкость материала составляет 25-50 циклов. Не нужно  10-15 мм раствора в кладке, достаточно слоя клея в 3-5мм, который наносится зубчатой кельмой, чтобы надежно закрепить блоки. Чем меньше соединительный слой. тем меньше мостики холода в стене, тем теплее дом.

Пожаробезопасность блоков ячеистого бетона

Ячеистый бетон - огнестойкий, негорючий материал, в отличие от дерева, и соответствует первой степени огнестойкости. Может использоваться для теплоизоляции при температуре изолируемой поверхности до +400 С. Предел огнестойкости составляет REI = 150мин. Выдерживает одностороннее воздействие огня в течение 3-7 часов.

Экологичность блоков

Ячеистый бетон имеет низкое содержание естественных нуклидов, не содержат радиоактивных и канцерогенных веществ, тяжелых металлов и прочих вредных веществ, что подтверждено соответствующим санитарно-эпидемиологическим заключением . Коэффициент экологичности ячеистого бетона составляет 2.0; у дерева 1.0; данный коэффициент у керамического кирпича составляет 10.0, а у керамзитобетона 22.0.

Газобетон ЭКО-БЛОК представляет собой экономичный и эффективный строительный материал, свойства которого позволяют в сжатые сроки сооружать здания различного назначения. Блоки выпускаются двух видов: стеновые и перегородочные. Все они сертифицированы по ГОСТ 31360-2007 и ГОСТ 31359-2007.

отзывы владельцев домов, характеристики, плюсы и минусы, цены

Один из самых популярных ячеистых бетонов – автоклавный – недаром получает хорошие отзывы от профессиональных строителей и хозяев новеньких домов. Он удобен в работе, достаточно прочен и обладает действительно уникальными характеристиками. При таком количестве плюсов его минусы весьма незначительны. Так что, если есть на нашем рынке стройматериал, приближающийся к идеалу, так это автоклавный газобетон.

Оглавление:

  1. Особенности и состав
  2. Технические характеристики
  3. Отзывы застройщиков
  4. Плюсы и минусы газобетона
  5. Цена изделий разных марок

Что же он из себя представляет?

По составу бетон автоклавного твердения похож на обычный ЦП раствор, в который введены порообразователи на основе алюминия. Они заставляют еще вязкую смесь вспениваться, наполняясь многочисленными воздушными пузырьками.

По окончании процесса твердения образовавшиеся поры займут порядка 80% от общего объема и равномерно распределятся по всему телу автоклавного газобетона, сделают его легче и из обычного строительного материала превратят в теплоизолирующий. Поэтому строительство домов из газобетона автоклавного производства так популярно в холодных климатических регионах и собирает там урожай благодарных отзывов.

Отличные характеристики обнаруживают пористые бетоны, в состав которых вводится не только цемент, но и еще один вяжущий компонент – известь. При помещении такого раствора в печь она вступает в реакцию с алюминиевым порообразователем, выделяя водород. Так получают разновидность автоклавного бетона – газосиликат.

Его состав:

  • 60 % кварцевого песка;
  • по 20 % портландцемента и негашеной извести;
  • до 1 % алюминиевой пасты или порошка.

Чтобы хрупкая пористая структура могла воспринимать необходимые нагрузки, газобетон отправляют твердеть в специальные печи – автоклавы. Там его температуру увеличивают до +190 °С при избыточном давлении. В результате в смеси не только происходит активное газообразование, но и формируется совершенно новый минерал. Он достаточно прочный, чтобы ячеистый бетон автоклавного твердения уже через 12 часов смог выдерживать нагрузку до 5 МПа.

Характеристики

Газоблоки выпускают с разным удельным весом (350-700 кг/м3), который определяется степенью их пористости. Чем больше содержание воздушных капсул в теле бетона, тем меньше будет его плотность и выше теплоизоляционные параметры. Хотя прочность упадет. О преимуществах и недостатках газобетона читайте тут.

Из-за этой зависимости автоклавный газобетон принято делить на три категории по применению:

1. Конструкционный газобетон автоклавного твердения (плотность – 700 кг/м3) обладает максимальной плотностью и прочностью, годится для возведения несущих конструкций, но требует дополнительного утепления.

2. Конструкционно-теплоизоляционный имеет средние показатели плотности (500-600 кг/м3) и оптимальное сочетание прочностных и теплоизоляционных характеристик. Таким образом, он сохраняет все плюсы пористого материала и частично избавляется от минусов.

3. Теплоизоляционный (до 400 кг/м3) недостаточно крепок, чтобы возводить из него наружные стены, поэтому может использоваться исключительно как утеплитель.

Технические характеристики газобетона, прошедшего быстрое твердение в автоклаве, во многом зависят от полученной плотности. Именно поэтому газоблоки маркируются в соответствии с удельным весом.

Марка плотности, кг/м3D350D400D500D600
Класс прочности, МПаВ0,75 – В1,5В1,5 – В2,0В2,5 – В3,0В3,5 – В5,0
Теплопроводность, Вт/м×°С0,090,110,120,14
Морозостойкость, цикловF15F25F35F35

Мнения людей о газоблоках

«У меня опыт небольшой, потому я на даче и не стал заводиться с кирпичом – строил дом из газобетона. Поначалу проштудировал форумы, почитал отзывы на сайтах производителей и пришел к выводу, что справлюсь. Для перестраховки сажал блоки на раствор, о чем теперь жалею. Побоялся, что не сделаю кладку на клею ровно. Первая зима показала, что придется немного утеплиться (толщину стен не подрассчитал). Хотя взял бы клей, хватило б и такой».

Андрей, Уфа.

«У нас из газосиликата полпоселка построено. Сосед снял со стен сайдинг и обклеил все плитами ППС под штукатурку. Теперь не знает куда кидаться – обои на одной стене отпадают, запах затхлый появился. Не учел, что газоблоки активно дышат. А дальше по улице люди просто штукатурили под сетку и не жалуются. Я на следующий год, пожалуй, тоже так сделаю, потому что пластик уже выцвел и надо бы поменять».

Алексей, Пермь.

«Нам дача досталась со всеми постройками: дом из газобетона, банька, гараж. Недавно переселились окончательно и ощутили всю «прелесть» этого материала. В доме не просто тепло – в нем душно. Котел выставили на минимум, но дышать практически нечем. Приходится открывать окна на проветривание. Может, родственники что-то напутали при строительстве, но находиться в доме тяжело».

Анна Климовская, Волгоград.

«Я не спорю, что автоклавный газобетон такой весь из себя легкий и теплый. Но вот что бесит во всякой рекламе – так это его якобы экономичность. Раствор для кладки использовать нельзя, нужно купить специальный клей (недешевый). Утеплитель не нужен, но стена должна быть минимум 45-50 см. Плюс ко всему без отделки такой бетон не жилец. Так что если строить нормальный дом по всем правилам, по деньгам ничего выгадать не удастся. Это как раз тот случай, когда цена всегда соответствует качеству».

Игорь, Москва.

Достоинства и недостатки

Читая отзывы, можно увидеть, что строители и владельцы домов видят в газобетоне свои плюсы и минусы. Первым однозначно нравится небольшой вес и скорость укладки крупных газоблоков, но не устраивают попутные расходы. Часто отмечают такие достоинства газосиликата:

  • точность геометрии;
  • удобство в монтаже;
  • легкость обработки и нарезки блоков.

Не столько минус материала, сколько предостережение от опытных строителей – если дом построен из газобетона, а фундамент под ним недостаточно жесткий, в стенах могут образоваться трещины. Блоки плохо держат изгибающие нагрузки и при малейших подвижках фундамента из-за пучения грунта разламываются.

А вот отзывы владельцев газобетонных домов не так единодушны. Это связано с тем, что газоблоки по-разному проявляют себя в зависимости от климатических условий в конкретном регионе и выбранной отделке.

Расценки

Каждый производитель блоков устанавливает свои цены на продукцию. В них учитываются габариты и сложность формы газобетона (наличие пазо-гребневого зацепления, ручки, U-образное сечение).

Стоимость блоков из газобетона разных марок, руб/м3:

ПроизводителиD400D500D600
Бетолекс3 5903 9504 480
Бетокам3 1503 2504 200
Ytong4 9304 8004 800
Костромской СЗ3 0203 0953 150

Автоклавный и неавтоклавный газобетон сильно отличаются друг от друга по цене (примерно на 1000 руб/м3). Однако для возведения действительно теплых и достаточно прочных стен подходят только блоки автоклавного твердения. И пусть они стоят дороже, это в полной мере компенсирует отказ от устройства дополнительной теплоизоляции по всему дому.

О материале — Cubi Block

Газобетонные блоки CUBIBLOCK – современный стеновой строительный материал, представляющий собой искусственный пористый камень высшей категории. Сочетает в себе высокую прочность, лёгкость, полностью экологичен и позволяет строить надёжные и долговечные здания.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ

Современный метод изготовления ячеистого бетона автоклавного твердения был разработан в тридцатых годах прошлого века в Швеции. На протяжении последних десятилетий технология производства газобетона серьезно улучшились, благодаря чему значительно повысились эксплуатационные свойства материала, такие как прочность, теплоизоляция, паропроницаемость, и многие другие.

Благодаря уникальным свойствам газобетона и его сравнительно низкой стоимости по сравнению с другими материалами, он стал пользоваться большим спросом как у профессиональных строителей, так и у частных застройщиков. Наибольшее распространение газобетонные блоки получили в странах Европы. Лидерами по объёмам строительства из газобетона являются Германия, Польша, а также страны Скандинавии. Активное применение газобетона в странах СНГ и Балтии началось в 70-х годах прошлого века и здесь лидерами стали балтийские страны. 

КЛАССИФИКАЦИЯ

Газобетонные блоки автоклавного твердения CUBIBLOCK входят в группу ячеистых бетонов автоклавного твердения. К сожалению, потребители не всегда понимают разницу между автоклавным газобетоном (газосиликатом) и пенобетоном. Важно понимать, что автоклавный газобетон — это автоклавный ячеистый бетон, прошедший специальную обработку паром в автоклавах при высокой температуре и давлении (около 12 атмосфер). Такой газобетон отличается высокой степенью прочности и теплоизоляции. В остальных случаях речь идет о пенобетоне, технолигия которого не подразумевает процесс автоклавирования.  Отличительная особенность газобетона — насыщенность порами, т.е. равномерно распределенными ячейками, которые обеспечивают снижение плотности, и соответственно, лёгкий вес изделий.  Как уже было сказано выше, ячеистые бетоны делятся на два основных типа: газобетон и пенобетон. Они отличаются технологией изготовления. Автоклавный газобетон производится только на крупных заводах и к потребителю попадает в виде готовых упакованных блоков. Технология производства пенобетона позволяет изготовлять его в частном порядке небольшими партиями в непосредственной близости от места строительства. Поэтому пенобетон производится небольшими предприятиями, их объёмы производства в десятки раз меньше, чем у заводов по производству газобетонных блоков.

Высокое качество продукции CUBIBLOCK является ее главным преимуществом. Строгий контроль на каждом производственном этапе и соблюдение ключевых традиций европейского производства позволяют обеспечивать покупателей уникальными газосиликатными блоками автоклавного твердения.

 

Прочность

В процессе воздействия на материал давления и высокой температуры, в автоклаве формируется прочность газоблоков. Образуются кристаллы гидросиликата кальция, они и дают материалу стабильную структуру и прочность.

Теплоизоляция

Этот показатель определяется коэффициентом теплопроводности, чем он ниже, тем выше теплоизоляционные свойства. Низкая теплопроводность не позволяет теплу выходить из помещения через ограждающие конструкции и не пропускает холод в зимнее время года, или горячий воздух – летом. Таким образом, формируется комфортный микроклимат в доме, где зимой тепло, а летом прохладно. Благодаря низкой теплопроводности экономятся средства на отопление и дополнительную теплоизоляцию.

Звукоизоляция

Структура газоблоков позволяет поглощать звуковые волны, поэтому такой материал имеет очень хорошую звукоизоляцию, которая соответствует всем строительным нормам.

Точность геометрических параметров

Технология производства газосиикатных блоков позволяет обеспечить очень точные размеры блоков. Достигается это благодаря нарезке полуфабриката и автоклавному обжигу. После такой обработки материал не дает усадки. Точность размера блока упрощает возведение конструкции нужных размеров. Отклонение размеров составляет ± 2 мм.

Огнестойкость

Газобетон CUBIBLOCK относится к негорючим строительным материалам. Он способен длительное время выдерживать воздействие открытого огня без разрушения стеновой конструкции. Газобетонные блоки CUBIBLOCK не разрушаются в течение 240 минут под непосредственным воздействием открытого пламени. По международной классификации это соответствует показателю REI 240. Помимо этого, газобетонные блоки CUBIBLOCK имеют класс пожарной опасности К0 (45), т.е. относятся к непожароопасным строительным материалам. По DIN 4102 ячеистый бетон относится к несгораемому строительному материалу класса А. Согласно ГОСТ 30244-94, ячеистый бетон CUBIBLOCK относится к классу НГ (негорючий материал) и может использоваться для теплоизоляции при температуре изолирующей поверхности до +400°C.

Экологичность

Газобетонные блоки CUBIBLOCK являются экологически безопасными строительными материалами. Это свойство обусловлено в первую очередь составом сырьевых компонентов – при производстве газобетона используются исключительно натуральные компоненты (песок, известь, цемент, гипс). Тщательный контроль сырья в собственной лаборатории гарантирует, что при производстве газобетонных блоков используются только компоненты, полностью соответствующие всем нормативным требованиям. Одним из свойств, определяющих высокую экологичность газобетона, является его высокая паропроницаемость. Также газобетонные блоки не гниют, не покрываются плесенью, не являются радиоактивными и не выделяют вредных веществ. Всё это делает газобетон одним из самых экологичных строительных материалов.

Дома из газобетона (блоки ячеистый бетон) Строительная компания СК Мастер

Газобетон – ячеистый бетон автоклавного твердения – это надежный, проверенный временем строительный материал. За свою более чем восьмидесятилетнюю историю газобетонные блоки нашли применение практически во всех типах конструктивных элементов зданий и сооружений самого различного назначения. Этот универсальный материал используется для возведения несущих и ненесущих стен, для изготовления армированных плит перекрытий и покрытий и в качестве теплоизоляции.
Характерные особенности ячеистого бетона – отличная теплоизоляция, пожаробезопасность, долговечность и экономичность – делают его весьма конкурентоспособным на современном рынке строительных материалов. Это, конечно, не означает, что всем необходимо строить дом именно из него. Просто в большом количестве случаев этот материал действительно оптимален для строительства.
Качество изделий из газоблоков напрямую зависит от используемого сырья, технологии изготовления и оборудования предприятия, и значительно отличается у разных производителей.
Что есть что?
Далеко не все четко представляют себе разницу между понятиями «ячеистый бетон», «газобетон», «пенобетон», «газосиликат», также попутно всплывающими терминами «автоклавный» и «неавтоклавный» бетон. Что это – пять разных материалов или одно и то же?
Оказывается, и не то, и не другое. Из всех перечисленных понятий главным и ключевым является «ячеистый бетон». Так называют целую группу материалов, имеющих одно общее свойство. Собственно, это свойство отражено уже в названии: толща материала насыщена порами – равномерно распределенными ячейками, которые обеспечивают снижение плотности бетона.
По сути, даже называть ячеистые бетоны бетонами не совсем корректно. Бетон – это смесь разноразмерных заполнителей, скрепленная неким вяжущим в единое целое (асфальтом, цементом, полимерами…). В случае с ячеистыми бетонами картина иная. Прочность структуры обеспечивается межпоровыми стенками. Роль заполнителей, если они и есть, незначительна.
Из-за того что поры занимают существенную часть объема материала, его плотность заметно меньше, чем у всем известной смеси цемента, песка и воды, называемой строительным раствором. Доля воздуха в ячеистых бетонах плотностью 300 – 800 кг/м3 составляет 90 – 70% по объему.
По способу образования пор все ячеистые бетоны делятся на два основных типа: газобетон и пенобетон. Друг от друга они отличаются технологией изготовления. При этом способ образования пор на свойства материала влияет мало.
Также в зависимости от технологии появляются и другие их названия-характеристики: автоклавный и неавтоклавный. Это разделение значительно более важно. Про ячеистые бетоны автоклавного твердения уже нельзя сказать, что они «состоят из цемента, песка и воды». В среде насыщенного пара, при давлении в 10 – 14 атмосфер, кварцевый песок, ведущий себя в других условиях как инертное вещество, вступает в реацию с оксидами кальция и алюминия (цемент), образуя новые стойкие минералы. Поэтому ячеистые бетоны автоклавного твердения – это искусственно синтезированный камень, а неавтоклавные бетоны – застывший в поризованном состоянии цементно-песчаный раствор.В обиходе пока бытует упрощенная связка: газобетон – это автоклавный ячеистый бетон, а пенобетон, соответственно, неавтоклавный ячеистый бетон. И, хотя по существу такое разделение не верно, оно неплохо отражает текущую ситуацию на рынке стройматериалов.

Компания Бонострой – официальный представитель Бонолит во Владимире. Всегда в наличии газобетонные блоки  БОНОЛИТ по ценам завода изготовителя .

Газосиликат

«Газосиликат» – строго по ГОСТу – это ячеистый бетон автоклавного твердения на кварцевом песке и известковом вяжущем. Такая штука в России практически не производится. И обычно эпитет «газосиликат» достается тому, что у нас традиционно называют «газобетоном». А по сути – 95% автоклавных ячеистых бетонов в России это «газобетоносиликаты» – ячеистые бетоны на смешанном (цементно-известковом или известково-цементном) вяжущем. Не надо забивать себе голову нюансами, доставшимися нам в наследство от эпохи узнавания и освоения производства ячеистых бетонов. Бетоны бывают автоклавного твердения и неавтоклавные. Остальные уточнения потребителю не дадут практической пользы.
Новые идеи – новые возможности
Cегодня найдется немного материалов, которые используются в строительстве в своем первозданном виде.
В Европейской России практически не осталось коренных лесов. Та древесина, которая выросла на местах довоенных рубок, заметно отличается характеристиками от древесины, предоставившей исходные данные для наших стереотипов о бревенчатых домах и занесенной в справочники.
Современный кирпич – это совсем не то, из чего построена дореволюционная Россия. Он, как правило, имеет улучшенные теплоизоляционные и прочностные характеристики, но значительно более хрупок.
Для дерева придумано множество химических препаратов, которые позволяют защитить дом от пожара и вредных насекомых, а саму древесину от коробления.
Но становясь трудносгораемой и биостойкой, древесина утрачивает первозданность, становясь, по сути, композитным материалом на основе дерева.
Важнейшим отличием ячеистого бетона от его традиционного тяжелого «собрата» является прекрасная теплоизоляционная способность первого. Такое свойство ячеистого бетона следует из элементарной физики и интуитивно понятно даже непрофессионалу: поры, содержащиеся внутри материала, наполнены воздухом, который, как известно, является очень хорошим теплоизолятором. В результате дом из ячеистого бетона плотностью до 600 кг/куб.м при прочих равных получается более теплым, чем деревянное или кирпичное строение. (Под «прочими равными» подразумеваем сравнимую толщину стены.)
Следует, однако, сделать шаг назад и вспомнить, что имеется в виду под выражением «теплый дом». Первейшее и базовое требование – чтобы при поддержании заданной температуры воздуха в помещении там был обеспечен субъективный комфорт для находящихся в нем людей. Даже в лютые морозы. Для этого требуется обеспечить минимальный перепад температур между внутренней поверхностью наружных стен и внутренним воздухом. А для этого необходимо обеспечить некое расчетное сопротивление наружной стены теплопередаче. Для большинства областей европейской части России это минимально требуемое по соображениям комфорта сопротивление теплопередаче составляет около 1,0 – 1,5 м2.оС/Вт. Такая величина обеспечивается 150 – 200 мм деревянного бруса, 150 мм ячеистого бетона плотностью 400-500 кг/м3 или 380 мм эффективного керамического кирпича. И именно таких стен достаточно для дачного дома, эксплуатируемого в холодное время года от случая к случаю.
Второе требование, предъявляемое из соображений тепловой защиты к домам для постоянного проживания, состоит в минимизации расхода энергии на поддержание требуемой температуры воздуха. Это требование предъявляется уже не просто к стенам дома, а ко всей совокупности его конструкций, включая системы вентиляции и отопления. Если исходить из тех величин, которые предлагаются нормами по тепловой защите, то толщина ячеистобетонной стены (плотность 400-500 кг/куб.м, на клеевом слое 1-3 мм) должна быть 300 – 400 мм, деревянной (брус на волокнистом уплотнителе) порядка 400 мм, керамической (из эффективных многопустотных камней) – примерно 640 мм.
Хотя дом, построенный из ячеистого бетона, классифицируется как каменное строение, микроклимат, который в нем создается, очень близок к климату деревянного дома. Благодаря тому, что он обладает способностью регулировать влажность воздуха в помещении, полностью исключается вероятность появления на нем каких-либо грибковых образований и плесени. Сам ячеистый бетон не гниет, так как производится из минерального сырья.
Cтоит добавить, что этот материал полностью экологически чист. Он не содержит вредных химических соединений и не требует какой-либо специальной обработки токсичными составами для увеличения срока эксплуатации строения.

Кому это надо?

Глядя на достоинства ячеистых бетонов, многие задаются естественным вопросом: если ячеистый бетон действительно так хорош, то почему же он до сих пор не вытеснил другие материалы и становится популярным только сегодня?
Корни этого вопроса в недостатке информированности.
Еще в 80-х годах, после долгих споров, экспериментальных проверок и всестороннего анализа, в СССР была принята программа по комплексному строительству жилых и гражданских зданий из ячеистых бетонов. В рамках этой программы планировалось за 10 лет – 1985-го по 1995-й увеличить выпуск ячеистых бетонов (автоклавного твердения) с тогдашних 6 млн.куб.м до 45 млн.куб.м/год – в 7,5 раз! Именно на них делалась ставка при разработке жилищной политики на период до 2000-го года. Но в силу известных нам причин программа так и не была реализована. Между тем ячеистые бетоны получили заслуженную популярность в странах Западной Европы. Да и сегодня в СНГ значительная часть газобетона делается на немецком оборудовании.

Важной характеристикой ячеистобетонной кладки является ее относительно низкая прочность на изгиб. Если дерево способно выдержать значительные подвижки основы, то каменная, и в частности ячеистобетонная кладка, имеет предельную деформативность в пределах 0,5-2 мм/м. Большие деформации основания кладки могут привести к ее растрескиванию. Поэтому при возведении ячеистобетонного здания необходимо предусматривать мероприятия, предотвращающие трещинообразование. В числе этих мероприятий: устройство сплошного фундамента (монолитная плита или лента, сборная лента с монолитной обвязкой по верхнему обрезу, кирпичная кладка с сетчатым армированием), конструктивное армирование ячеистобетонной кладки, устройство кольцевых обвязок в уровнях перекрытий и под стропильной системой.
В целом, можно сказать, что при устройстве фундамента для жилого дома ячеистый бетон не более требователен, чем другие материалы. Единственное ограничение – столбчатые фундаменты, используемые иногда для строительстве легких летних построек, нужно специально дооборудовать обвязочными балками для возведения на них летних же ячеистобетонных строений.
Ячеистые бетоны можно использовать в качестве наполнителя несущих стен при строительстве каркасного дома. В этом случае всю нагрузку берет на себя каркас. Однако каркасное домостроение с использованием ячеистых бетонов по большей части относится к области многоэтажного строительства и для частного застройщика не является актуальным.
Несущая способность кладки из автоклавных ячеистобетонных блоков в малоэтажном строительстве редко когда используется больше, чем на 20-40%. Наиболее распространенные блоки плотностью 400-500 кг/куб.м и с классом по прочности В2-2,5 позволяют возводить кладку, расчетные характеристики которой лишь в полтора раза уступают кладке из полнотелого силикатного кирпича.
При выборе толщины стены следует, как правило, руководствоваться не ограничениями по несущей способности, а соображениями тепловой защиты.
Так, если для строительства небольшого дачного дома достаточно толщины стен 200-250 мм (всех – как несущих, так и не нагружаемых), то для дома для постоянного проживания потребуются уже блоки толщиной 300-400 мм, в зависимости от плотности.

Найди десять отличий

Все рассказанное выше относится к ячеистому бетону вообще. Однако этот стеновой материал разделяется на два основных типа: газобетон и пенобетон, каждый из которых имеет свои особенности. Мы уже описывали различия между разновидностями ячеистых бетонов.
Газобетон (или «автоклавный ячеистый бетон») твердеет при большой температуре и повышенном давлении в специальной «скороварке» – автоклаве. Пенобетон (или «неавтоклавный ячеистый бетон») – это материал естественного твердения.

Газобетон

Автоклавный газобетон производится на крупных заводах и на стройплощадку попадает в виде готовых блоков. Изготовление этого материала на малом производстве невозможно.
Процесс производства ячеистого бетона напоминает выпекание хлеба: в смесителе замешивается вода, цемент, молотый кварцевый песок, тщательно размельченная известь и гипсовый камень, добавляется алюминиевая пудра в качестве газообразователя – и смесь ячеистого бетона готова. В теплой влажной камере смесь поднимается, как дрожжевой пирог, при этом образуется несчетное количество пор. Использование высокотехнологичного резательного оборудования позволяет разрезать полученный массив с высокой точностью на блоки и плиты. В автоклавной печи ячеистый бетон твердеет под давлением в атмосфере насыщенного пара при температуре около 184 ºС. Образовавшаяся уникальная кристаллическая структура придает блокам его превосходные свойства. Применяемая технология производства обеспечивает равномерную плотность массива и наилучшие, среди ячеистых бетонов, показатели прочности.
Весь газобетон заводского производства имеет сертификат качества, и застройщик, покупая такой материал, может быть уверен в том, что заявленные параметры соблюдены.
Возводить стену из газобетонных блоков очень просто. Блоки довольно большие, но при этом не настолько тяжелые, чтобы возникала необходимость нанимать специальную технику для их перемещения в пределах стройплощадки. Один блок, занимающий в кладке место 30 кирпичей, весит меньше 30 кг. В результате процесс постройки стены оказывается значительно менее трудоемким, чем из других каменных материалов, и все работы по возведению коробки будущего дома занимают относительно немного времени.
Очень важным параметром качества газобетонного блока является точность соблюдения его размеров. На всех современных заводах, построенных в России в постсоветское время, погрешность в размерах составляет не более 1 мм, что является очень высоким показателям и чрезвычайно удобно при строительстве. Растворные прослойки между блоками являются более теплопроводными, чем сами блоки, а значит, если блоки будут неровными и несовпадения размеров придется компенсировать за счет периодического утолщения слоя раствора, пострадают теплоизоляционные свойства всего дома. К тому же при облицовке такой стены придется увеличивать и слой штукатурки, чтобы сгладить неровности. При использовании блоков с точными размерами кладка может осуществляться на так называемый «клей». Он делается из сухой смеси путем добавления в нее воды непосредственно перед началом работ. При применении такого клея швы в кладке минимальны и стена получается практически монолитной. Если размеры блоков соблюдены, также точно выполнена стеновая кладка, облицовочная плитка может быть выложена непосредственно на стену без предварительного выравнивания слоем штукатурки.
Все предприятия производят газобетон с разными характеристиками, поэтому при выборе блоков для строительства нужно обращать внимание на наиболее значимые из них.
Самыми важными характеристиками являются плотность и прочность. (Усадку при высыхании и морозостойкость пока выключим из рассмотрения.)
Поскольку плотность с прочностью не связаны напрямую, выбирать более плотные блоки потому что они якобы «прочнее», нельзя. При выборе блоков внимание следует обращать на обе важнейшие характеристики: и на плотность, как меру теплопроводности, и на прочность, как меру несущей способности.

Пенобетон

Технология производства пенобетона позволяет изготовлять его в частном порядке небольшими партиями в непосредственной близости от места строительства.
Сегодня на рынке представлено оборудование небольших мощностей и, соответственно, малых габаритов, рассчитанное на частного застройщика. Перед началом строительства нужно лишь приобрести небольшой агрегат, который позволит производить пенобетон. После завершения строительных работ оборудование можно (попытаться) продать или сдать в аренду. С помощью такой техники можно застраивать целые поселки, находящиеся в отдалении от крупных производителей стройматериалов. Небольшую установку по производству пенобетона легко перевозить места на место в прицепе легкового автомобиля. Так что пенобетон удобен прежде всего для тех, кто намерен строиться в глуши, вдали от нормальных дорог.
В условиях же нормальной транспортной доступности пенобетон низких плотностей целесообразен для утепления чердачных перекрытий и каркасных стен, пенобетон высокой (800 – 1200 кг/куб.м) плотности хорош для устройства выравнивающих стяжек и даже плит перектрытия.
Установка по производству пенобетона позволяет подавать готовую смесь на большую высоту без использования специального насоса. В зависимости от мощности оборудования готовую смесь можно поднять на высоту от 10 до 30 метров.
Благодаря тому, что оборудование по производству пенобетона может быть расположено на стройплощадке, с использованием этого строительного материала можно выполнять как монолитное, так и блочное домостроение. Возводить монолитные стены из пенобетона даже предпочтительнее, так как отдельные блоки с точным соблюдением всех параметров в условиях малого производства будет сделать почти невозможно. Если изготовлять пенобетон по резательной технологии, то отклонения линейных размеров у него будут зависеть от качества оборудования. А высококачественное оборудование, как известно, очень дорого стоит, что невыгодно при производстве материала малыми партиями. Можно делать пенобетонные блоки в опалубках, но в этом случае точность геометрии получаемых блоков зависит от качества форм.
По совокупности физико-механических свойств пенобетон (ячеистый бетон естественного твердения) значительно отличается от автоклавных ячеистых бетонов. В первую очередь это касается соотношения плотности и прочности. Пенобетон плотностью менее 600 кг/куб.м не следует использовать в конструкциях, подвергающихся каким-либо нагрузкам, поскольку его прочность, как правило, очень низка. Также у неавтоклавных бетонов очень значительна влажностная усадка.

ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия

ИЗДЕЛИЯ СТЕНОВЫЕ НЕАРМИРОВАННЫЕ ИЗ ЯЧЕИСТОГО

БЕТОНА АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ

ГОСТ 31360-2007

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 

 

ИЗДЕЛИЯ СТЕНОВЫЕ НЕАРМИРОВАННЫЕ ИЗ ЯЧЕИСТОГО

БЕТОНА АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ

Технические условия

ГОСТ 31360-2007

Дата введения: 01.01.2009

 

 

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

 

Настоящий стандарт распространяется на стеновые неармированные изделия, изготовленные из ячеистого конструкционно-теплоизоляционного бетона автоклавного твердения (далее - изделия), предназначенные для применения в качестве несущих и самонесущих элементов в наружных стенах зданий и сооружений с сухим, нормальным и влажным режимами эксплуатации при неагрессивной среде, а также для внутренних стен и перегородок в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 75% и неагрессивной средой. При относительной влажности воздуха более 75% внутренние поверхности наружных стен из изделий должны иметь пароизоляционное покрытие.

Настоящий стандарт устанавливает технические требования, методы испытаний и оценки соответствия качества изделий настоящему стандарту по результатам испытания.

Примечание. Армированные изделия из ячеистого бетона автоклавного твердения изготавливают в соответствии с ГОСТ 19010.

 

 

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

 

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 4.212-80. Система показателей качества продукции. Строительство. Бетоны. Номенклатура показателей
ГОСТ 3560-73. Лента стальная упаковочная. Технические условия
ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме
ГОСТ 7502-98. Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 10180-90. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Метод определения плотности
ГОСТ 13015-2003. Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения
ГОСТ 14192-96. Маркировка грузов
ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности
ГОСТ 18343-80. Поддоны для кирпича и керамических камней. Технические условия
ГОСТ 19010-82. Блоки стеновые бетонные и железобетонные для зданий. Общие технические условия
ГОСТ 21520-89. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия
ГОСТ 24104-2001. Весы лабораторные. Общие технические требования
ГОСТ 25485-86. Бетоны ячеистые. Технические условия
ГОСТ 25898-83. Материалы и изделия строительные. Методы определения сопротивления паропроницанию
ГОСТ 26433.1-89. Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления
ГОСТ 27005-86. Бетоны легкие и ячеистые. Правила контроля средней плотности
ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора состава
ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытания на горючесть
ГОСТ 30108-94. Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов
ГОСТ 31359-2007. Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия.

Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

 

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОСИЛИКАТНЫХ БЛОКОВ

 

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1. Блок: изделие с прямоугольным, как правило, поперечным сечением и толщиной, незначительно меньшей его ширины.
3.2. Плита: изделие с прямоугольным поперечным сечением, толщина которого существенно меньше других размеров и неизменна по всему изделию.
3.3. Блок U-образной формы: изделие с выемкой в постельной поверхности, проходящей параллельно большему линейному размеру изделия.
3.4. Карманы для захвата: несквозные углубления в торцевой поверхности изделий, предназначенные для ручной переноски изделий.
3.5. Технологическая пустота: отформованная или высверленная в изделии сквозная или несквозная полость.
3.6. Номинальный размер: нормируемый размер изделия, фактический размер которого соответствует границам допускаемых отклонений.

 

 

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

4.1. Газосиликатные блоки должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготавливаться по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.
 

4.2. Основные виды и размеры
4.2.1. Газосиликатные блоки изготавливают в виде блоков и плит. Блоки могут изготавливаться с пазогребневыми (замковыми) элементами и карманами для захвата, а также U-образной формы.
Блоки газосиликатные могут иметь технологические сквозные или несквозные пустоты. Форма и размеры технологических пустот должны соответствовать указанным в рабочей документации.
4.2.2. Газосиликатные блоки изготавливают максимальными размерами, приведенными в таблице 1.
 

Т а б л и ц а 1

В миллиметрах

Наименование размера Размеры
плиты блока
Длина 1500 625
Ширина 1000 500
Толщина 600
Высота 500

 

4. 2.3. В зависимости от предельных отклонений размеров, формы и показателей внешнего вида газосиликатные блоки подразделяют на две категории, требования к которым приведены в таблице 2.

 

Т а б л и ц а 2

В миллиметрах

Наименование показателя Значение показателя для изделий
категории I категории II

Отклонение геометрических размеров, не более:

- подлине

- ширине

- высоте

± 3,0

± 2,0

± 1,0

± 4,0

± 3,0

± 4,0

Отклонение от прямоугольной формы (разность длин диагоналей), не более 2 4
Отклонение от прямолинейности ребер, не более 1 2

Глубина отбитостей углов числом не более двух на одном изделии, не более

Глубина отбитостей ребер на одном изделии общей длиной не более двукратной длины продольного ребра, не более

5

10

5 10

Примечания.

  1. Отбитости углов и ребер глубиной до 3  мм  для изделий категории   I   и   до 5 мм -  для  изделий  категории  II   не являются браковочными дефектами.
  2. Число изделий с предельными отклонениями геометрических размеров, формы, отбитостями углов и ребер, превышающими предельные, не должно быть более 5% числа изделий в каждой упакованной единице.
  3. Изделия  категории  I рекомендуется применять для  кладки на клею, категории II - на растворе.
  4. Размеры  отбитостей изделий по пазу и гребню не должны превышать:по глубине - 10 мм, по длине - 30 мм. 

 

4.2.4. Изготовитель по заявке потребителя может изготавливать изделия размерами, отличными от приведенных в таблице 1, с учетом требований таблицы 2, исходя из возможностей имеющегося оборудования.
4.2.5. Условное обозначение газосиликатных блоков должно состоять из наименования изделия (блок, плита), обозначения категории в соответствии с таблицей 2, размеров по длине, ширине и высоте (толщине) в миллиметрах, марки по средней плотности, класса по прочности на сжатие, марки по морозостойкости и обозначения настоящего стандарта.
Пример условного обозначения блока категории I, длиной 600, шириной 300 и высотой 200 мм, марки по средней плотности D500, класса по прочности на сжатие B2,5, марки по морозостойкости F25:

Блок I/600 x 300 x 200/D500/B2,5/F25 ГОСТ 31360-2007

 

плиты категории I, длиной 1000, шириной 600 и толщиной 150 мм, марки по средней плотности D500, класса по прочности на сжатие B2,5, марки по морозостойкости F25:

Плита I/1000 x 600 x 150/D500/B2,5/F25 ГОСТ 31360-2007.

 

Допускается в условное обозначение включать дополнительные сведения для полной идентификации изделий.
 

4.3. Характеристики газосиликатных блоков
4.3.1. Для изделий определяют следующие физико-механические и теплофизические характеристики:

- среднюю плотность;
- прочность на сжатие;
- теплопроводность;
- усадку при высыхании;
- морозостойкость;
- паропроницаемость

При необходимости устанавливают другие показатели качества в соответствии с ГОСТ 4. 212 или условиями контракта.
4.3.2. Изготовитель заявляет, а заказчик выбирает классы и марки ячеистых бетонов для изготовления газосиликатных блоков по средней плотности, прочности на сжатие и морозостойкости, а также ячеистые бетоны с характеристиками теплопроводности, усадки при высыхании и паропроницаемости по ГОСТ 31359.
4.3.3. Средняя плотность газосиликатных блоков
4.3.3.1. Марка по средней плотности ячеистого бетона изделий должна быть не выше D700.
4.3.3.2. Фактическая средняя плотность ячеистого бетона изделий должна соответствовать требуемой, определяемой по ГОСТ 27005 в зависимости от нормируемой средней плотности (марки по средней плотности) и фактической однородности плотности ячеистого бетона.
4.3.4. Прочность на сжатие газосиликатных блоков
4.3.4.1. Класс по прочности на сжатие газосиликатных блоков  должен быть не ниже B1,5.
4.3.4.2. Фактическая прочность газосиликатных блоков не должна быть ниже требуемой прочности, определяемой по ГОСТ 18105 в зависимости от нормируемой прочности и фактической однородности ячеистого бетона по прочности.
4.3.4.3. Классы по прочности на сжатие газосиликатных блоков назначают в соответствии с нормами строительного проектирования в зависимости от условий эксплуатации конструкций, в которых применяются эти изделия.
4.3.5. Теплопроводность
Для газосиликатных блоков, предназначенных для применения в наружных ограждающих конструкциях зданий и сооружений с нормируемыми параметрами внутреннего микроклимата, коэффициент теплопроводности ячеистого бетона изделий в сухом состоянии не должен превышать значений, установленных ГОСТ 31359.
4.3.6. Морозостойкость газосиликатных блоков
4.3.6.1. Для газосиликатных блоков, подвергающихся переменному замораживанию и оттаиванию, определяют марку ячеистого бетона по морозостойкости в соответствии с ГОСТ 31359.
4.3.6.2. Марку ячеистого бетона изделий по морозостойкости назначают в зависимости от условий эксплуатации конструкции и расчетных зимних температур наружного воздуха в районе строительства в соответствии с нормами строительного проектирования и принимают не ниже:
F25 - для газосиликатных блоков, предназначенных для использования в наружных стенах;
F15 - для остальных изделий.
4.3.7. Усадка при высыхании
Усадка при высыхании ячеистого бетона изделий не должна превышать значений, установленных ГОСТ 31359.
4.3.8. Паропроницаемость
Паропроницаемость изделий характеризуют коэффициентом паропроницаемости ячеистого бетона, применяемого для изготовления изделий.
Коэффициент паропроницаемости ячеистого бетона должен соответствовать приведенным в ГОСТ 31359.
4.3.9. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в изделиях не должна превышать 370 Бк/кг в соответствии с ГОСТ 30108.
 

4.4. Пожарно-технические характеристики газосиликатных блоков
Газосиликатные блоки относятся к группе негорючих материалов (НГ) в соответствии с ГОСТ 30244.

 

4.5. Требования к материалам
4.5.1. Для изготовления газосиликатных блоков должен применяться конструкционно-теплоизоляционный ячеистый бетон по ГОСТ 31359.
 

4.6. Маркировка
4.6.1. Маркировка газосиликатных блоков - по ГОСТ 13015 со следующими дополнениями.
4.6.2. Маркировку наносят на каждую упаковочную единицу. Маркировка должна быть четкой и стойкой к атмосферным воздействиям.
4.6.3. Маркировка должна содержать:
- товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;
- класс ячеистого бетона изделий по прочности на сжатие;
- марку ячеистого бетона изделий по средней плотности;
- марку ячеистого бетона изделий по морозостойкости;
- номер партии;
- отметку о прохождении технического контроля.
4.6.4. Транспортная маркировка - по ГОСТ 14192.
4.7. Упаковка
4.7.1. Газосиликатные блоки укладывают на поддоны по ГОСТ 18343 и фиксируют при помощи термоусадочной пленки, перевязкой полиэстеровой или стальной лентой по ГОСТ 3560 или другим способом, обеспечивающим неподвижность и сохранность изделий при транспортировании.
4.7.2. По согласованию с потребителем допускаются другие виды упаковки, обеспечивающие сохранность изделий при транспортировании.

 

 

5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

5.1. При обработке газосиликатных блоков инструментами и механизмами, вызывающими повышенное пылеобразование (штроборезы, шлифовальные машины и др.), необходимо принимать меры по защите органов дыхания и кожных покровов.
5.2. Отходы, образующиеся при изготовлении или применении газосиликатных блоков, подлежат утилизации в соответствии с действующим законодательством в области охраны окружающей среды.

 

6. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

6.1. Приемку газосиликатных блоков проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 13015, настоящего стандарта, а также договора на изготовление (поставку) продукции.
6.2. Газосиликатные блоки принимают партиями. Партией считают число изделий, изготовленных из одного сырья, по одной технологии, одной марки по средней плотности, одного класса по прочности на сжатие, в объеме не менее сменной, но не более суточной выработки или заказа. В договоре на поставку может быть установлен иной объем партии.
6.3. Изготовитель несет ответственность за соответствие качества продукции требованиям настоящего стандарта.Качество газосиликатных блоков обеспечивают:

- входным контролем сырьевых материалов, применяемых для изготовления изделий;

- операционным производственным (технологическим) контролем;

- приемочным контролем готовых изделий;- постоянно проводимым статистическим заводским контролем качества изделий.

6.4. Изготовитель проводит дополнительные испытания изделий по показателям качества, не установленным настоящим стандартом, исходя из целевого назначения изделия, в сроки, согласованные с потребителем.
6.5. Для проведения испытаний из разных мест партии отбирают не менее 12 изделий методом случайного отбора. Если более трех изделий из указанного числа не соответствуют требованиям настоящего стандарта по размерам, внешнему виду и форме, от партии отбирают 24 изделия. Если более шести изделий не соответствуют требованиям настоящего стандарта по размерам, внешнему виду и форме, проводят сплошной контроль партии изделий по этим показателям.
6.6. При удовлетворительных результатах приемосдаточных испытаний изделий по физико-механическим показателям партию принимают. При неудовлетворительных результатах приемосдаточных испытаний изделий по физико-механическим показателям проводят оценку стабильности технологического процесса на предприятии за период, в течение которого были получены неудовлетворительные результаты, в соответствии с технологическим регламентом.
6.7. Результаты периодических испытаний распространяют на все поставляемые партии изделий до проведения следующих периодических испытаний.
6.8. Удельную эффективную активность естественных радионуклидов Аэфф изделий контролируют при входном контроле по данным документов предприятия - поставщика сырьевых материалов. В случае отсутствия данных поставщика сырьевых материалов о величине Аэфф испытание по этому показателю следует проводить не реже одного раза в год и каждый раз при смене поставщика сырьевых материалов в аккредитованных испытательных лабораториях.
6.9. При организации производства газосиликатных блоков, смене поставщика сырья и перед предложением изделий к реализации проводят испытания для доказательства соответствия качества изделий требованиям настоящего стандарта, в том числе в части измененных свойств. Правила отбора изделий для проведения испытаний при организации производства и независимом контроле приведены в Приложении А.
6.10. При проведении испытаний газосиликатных блоков потребителем, инспекционном контроле и сертификационных испытаниях объем выборки и правила оценки результатов контроля принимают в соответствии с требованиями настоящего раздела, применяя методы контроля по разделу 7.В случае разногласий контрольную проверку проводят в присутствии представителя предприятия-изготовителя. Перечень контролируемых параметров устанавливают по соглашению сторон.
6.11. Изготовитель должен проводить контроль качества поступающих на предприятие материалов и полуфабрикатов и операционный контроль производственного процесса. Если в исходных материалах или производственном процессе произойдут существенные изменения, которые могут привести к ухудшению качества готового изделия, то после устранения этих изменений проводят испытания изделий по всем показателям в соответствии с требованиями настоящего стандарта.
6.12. Для оценки стабильности технологического процесса на предприятии результаты контроля качества готовой продукции ежемесячно подвергают статистической обработке и устанавливают соответствие требованиям технологического регламента.
6.13. Потребитель имеет право проводить проверку соответствия газосиликатных блоков, указанных в заказе, требованиям настоящего стандарта, применяя порядок контроля, установленный настоящим стандартом. Проверку изделий по показателям внешнего вида проводят перед отгрузкой с предприятия-изготовителя.
6.14. Каждую партию газосиликатных блоков сопровождают документом о качестве, в котором указывают:

- наименование и адрес предприятия-изготовителя;

- назначение изделий;- условное обозначение изделий;

- объем поставляемой партии, м3;

- размеры изделий;

- класс по прочности на сжатие;

- марку по средней плотности;

- марку по морозостойкости;

- удельную эффективную активность естественных радионуклидов;

- коэффициент теплопроводности изделий в сухом состоянии;

- усадку при высыхании;

- коэффициент паропроницаемости;

- номер и дату выдачи документа о качестве;

- номер партии;

- обозначение настоящего стандарта.

 

 

7 МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

7.1 Размеры и прямолинейность ребер определяют по ГОСТ 26433.1. Глубину отбитостей углов и ребер определяют по ГОСТ 21520, пункт 3.3. Разность длин диагоналей определяют по значениям длин диагоналей двух наибольших граней изделия, измеренных металлической рулеткой по ГОСТ 7502 с погрешностью не более 1 мм. За результат измерения принимают наибольшее из двух полученных значений.
7.2 Среднюю плотность определяют по ГОСТ 12730.1.
7.3 Прочность на сжатие определяют по ГОСТ 10180.
7.4 Усадку при высыхании определяют по ГОСТ 25485, приложение 2.
7.5 Теплопроводность определяют по ГОСТ 7076.
7.6 Морозостойкость определяют по ГОСТ 31359, приложение В.
7.7 Паропроницаемость определяют по ГОСТ 25898.
7.8 Удельную эффективную активность естественных радионуклидов определяют по ГОСТ 30108.
7.9 Допускается при проведении испытаний применять другие методы (за исключением испытаний при постановке продукции на производство и в случае разногласий между заинтересованными сторонами) при условии, что эти методы соответствуют следующим условиям:- наличие корреляционной связи между результатами, полученными основным и альтернативным методами;- доступность проверки информации, являющейся основанием для такой связи.

 

 

8 ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

 

8.1 Погрузку в транспортные средства и перевозку изделий производят в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на транспорте конкретного вида.Изделия перевозят транспортными пакетами, сформированными с использованием поддонов и скрепляющих средств.
8.2 При транспортировании изделий должна быть обеспечена защита изделий от механических повреждений и увлажнения.
8.3 Изделия должны храниться у изготовителя и потребителя на ровных подготовленных площадках на подкладках или поддонах в условиях, исключающих увлажнение изделий.
8.4 При контроле хранения изделий на складе готовой продукции проверяют правильность сортировки изделий по видам, категориям, маркам по средней плотности, высоте штабеля изделий в соответствии с технологическим регламентом, а также выполнение мер защиты изделий от механических повреждений и увлажнения.
8.5 Изделия при хранении укладывают в штабели. Высота штабеля должна обеспечивать сохранность изделий.
8.6 Погрузка и выгрузка изделий из транспортных средств должна производиться механизированным способом при помощи специальных грузозахватных устройств или другим способом, исключающим повреждение изделий. Погрузка изделий «навалом» и выгрузка их сбрасыванием не допускаются.
8.7 Ответственность за неправильную перевозку, разгрузку и хранение на стройплощадке несет потребитель.

 

9 УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

9.1 Изделия применяют в соответствии с требованиями действующих строительных норм, сводов правил или проектной документации.
9.2 При монтаже изделий с максимальными размерами, установленными в 4.2.2, следует пользоваться средствами малой механизации.

 

 


 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)

 

 

ПРАВИЛА ОТБОРА ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И НЕЗАВИСИМЫХ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЯХ

 

 

А.1 При организации производства изделий и при независимых контрольных испытаниях оценивают физико-механические и теплофизические показатели изделий в соответствии с настоящим стандартом и заявленные изготовителем.
А.2 При отборе контролируемых изделий и проведении контрольных испытаний могут принимать участие представители всех заинтересованных сторон.
А.3 Для проведения испытаний отбирают не менее 12 изделий.

Число образцов для испытаний принимают по таблице А. 1. Отбор образцов проводят не ранее чем через 12 ч после окончания автоклавной обработки и выгрузки изделий из автоклава.

 

Т а б л и ц а  А 1

 

Наименование показателя Номер пункта Метод испытания Число образцов
Размеры 4.2.2, 4.2.3 По ГОСТ 26433.1 6
Средняя плотность 4.3.3 По ГОСТ 12730.1 6
Прочность на сжатие 4.3.4 По ГОСТ 10180 6
Теплопроводность 4.3.5 По ГОСТ 7076 3
Морозостойкость 4.3.6 По ГОСТ 31359 24
Усадка при высыхании 4.3.7 По ГОСТ 25485 3

 

А. 4 Применяют следующие методы отбора изделий: случайный отбор, представительский отбор; отбор изделий из штабеля.
А.5 Случайный отбор проводят способом, при котором все изделия имеют равную вероятность быть отобранными в выборку. Необходимое число изделий отбирают случайно, не обращая внимания на внешний вид выбранных изделий, за исключением изделий, поврежденных при транспортировании, которые отбирать не допускается.

Примечание - Отбор изделий указанным выше способом возможен в случае, если изделия, составляющие выборку, транспортируют неупакованными или если они разделены на большое число небольших стопок перед их использованием.

А.6 При невозможности случайного отбора изделий, если имеется доступ к ограниченному числу изделий, применяют метод представительского отбора. Штабель делят не менее чем на шесть частей равной величины. Из каждой части отбирают методом случайного отбора равное число изделий, но не более четырех так, чтобы получилась выборка требуемой величины, не обращая внимания на внешний вид изделий, за исключением изделий, поврежденных при транспортировании, которые отбирать не допускается.

 

Примечание - При отборе изделий следует отодвинуть некоторые части штабеля, чтобы обеспечить доступ к изделиям, находящимся внутри штабеля.

 

А.7 При отборе изделий из штабеля, состоящего из упакованных изделий, выбирают не менее шести упаковок, от каждой из которых отбирают равное число случайно выбранных изделий, но не более четырех так, чтобы получилась выборка требуемой величины, не обращая внимания на внешний вид изделий, за исключением изделий, поврежденных при транспортировании, которые отбирать не допускается.
А.8 Если отобранные изделия используют более чем в одном испытании, выборку делят на части в зависимости от числа изделий, используемых в конкретном испытании.

Невероятные сотовые бетонные блоки по невысокой цене

Увеличьте производительность вашего производства кирпича с помощью чудесного. Ячеистые бетонные блоки . Они доступны на Alibaba.com в виде заманчивых предложений, которые нельзя игнорировать. Премия. Ячеистые бетонные блоки обладают непревзойденными качествами, достигнутыми благодаря передовым технологиям и изобретениям. Они увеличивают скорость производства кирпича, следовательно, экономят время и энергию. Материалы, используемые в. Ячеистые бетонные блоки прочны и долговечны, что обеспечивает долгий срок службы и неизменно высокую производительность.

Обширная коллекция. Ячеистые бетонные блоки существуют в составе различных моделей, которые учитывают различные бизнес-требования и индивидуальные требования для всех типов строительных работ. Alibaba.com стремится убедить всех покупателей, что товары только высшего качества. На участке продаются ячеистых бетонных блоков . Соответственно, поставщики подвергаются тщательному контролю на предмет соблюдения всех нормативных стандартов.Таким образом, покупатели всегда получают. Ячеистые бетонные блоки , которые превосходят то, что обещают.

Благодаря постоянному технологическому прогрессу производители внедрили изобретения, которые снижают потребность в энергии. Ячеистые бетонные блоки . В результате вы экономите больше денег на счетах за топливо и электроэнергию. Файл. Ячеистые бетонные блоки также обладают исключительными характеристиками безопасности, чтобы гарантировать минимальные риски, связанные с операциями.При относительно низких затратах на их приобретение и обслуживание расширение. Ячеистые бетонные блоки доступны по разумной цене и предлагают соотношение цены и качества.

Это ваше время, чтобы сэкономить деньги и время, делая покупки в Интернете на Alibaba. com. Исследуй разные. ячеистых бетонных блоков на сайте и довольствуйтесь наиболее привлекательным и подходящим для вас. Если вы ищете индивидуальную настройку в соответствии с конкретными требованиями, ищите. Ячеистые бетонные блоки и добейтесь поставленных целей.Откройте для себя доступное качество на сайте уже сегодня.

Сотовая структура - обзор

8.3 Проведение 2D структур с вакансиями

В этом разделе мы развиваем точную неоклассическую теорию для регулярных структур со случайно расположенными дефектами. Мы концентрируем наше внимание на дефектах вакансий, когда из обычного массива случайным образом удаляется несколько дисков. Мотивация к учебе следующая.

Дефекты в графене влияют на его локальные и макроскопические электронные, магнитные, термические и механические свойства.Собственные дефекты графена делятся на пять категорий: дефекты Стоуна – Уэльса (углеродные кольца семиугольника и пятиугольника, а не обычные углеродные шестиугольники), одиночные вакансионные дефекты (недостающие атомы), множественные вакансионные дефекты, линейчатые дефекты и адатомы углерода [72]. . Структуры с дефектами изучаются, чтобы понять их влияние на свойства и характеристики графена. Например, разрушение листов графена с дефектами и вакансиями типа Стоуна – Уэльса исследовано в [71] с помощью МД-моделирования при различных температурах.Дефекты, моделируемые случайно выбранными вакансиями в решетке, изучаются в [39] также с помощью МД-моделирования. Обнаружена эмпирическая зависимость температуропроводности (эффективной проводимости σe) от плотности дефектов.

В наших обозначениях предложенная в [39] эмпирическая формула соответствует известной модифицированной формуле Келлера для двумерной решетки (см. [28] и [20, примечание после (3.5.138)])

(8.13) σe≈ 32π32fc − f.

Было бы интересно сравнить моделирование [39] с методом структурных приближений, разработанным в [5,32].Тот же вопрос можно задать для задач теории упругости [34].

Таким образом, важно понять, как дефекты влияют на механические свойства графена. Во многих кристаллических материалах дефекты неизбежны при синтезе и изготовлении устройств на основе графена. Вообще говоря, дефекты, такие как вакансии, резко снижают прочность и жесткость графена, что критически влияет на характеристики графена. С другой стороны, края и границы раздела, присутствующие в конечном узком листе, изменяют термомеханические свойства и даже влияют на стабильность графена.

Прямые доказательства наличия различных вакансионных дефектов в слоях графена были представлены в [24]. Энергичные частицы, такие как электроны и ионы, могут вызывать полиморфные атомные дефекты в слоях графена в результате ударных смещений атомов. Облучение графена ионами благородных газов вызывает последующие эффекты отжига. Дефекты решетки, в том числе нанопоры, генерировались после отжига облученного графена, статистически наиболее часто наблюдаемыми типами дефектов были дефекты Стоуна – Уэльса при облучении He + и моновакансионные дефекты при всех остальных ионных облучениях [29].

Сообщалось, что 2D-модуль графена сохраняется даже при высокой плотности sp3-дефектов, в которых атом кислорода связывается с графеном. Более того, предел прочности дефектного графена всего на 14% меньше, чем у его идеального аналога в дефектах sp3. Напротив, наблюдалось значительное падение механических свойств графена в режиме вакансия-дефект, и было обнаружено соответствие между спектрами комбинационного рассеяния дефектного графена и его механическими свойствами. Это обеспечивает методологию идентификации образцов графена, которые все еще механически функциональны [74].Сообщалось, что 2D-модуль графена сохраняется даже при высокой плотности sp3-дефектов. Более того, прочность на разрыв дефектного графена всего на 14% меньше, чем у его идеального аналога в дефектах sp3, в которых атом кислорода связывается с графеном.

Механические свойства монографеновых мембран исследовались классическим методом МД-моделирования [37]. Были исследованы графеновые мембраны различного диаметра. Было обнаружено, что модуль Юнга графеновой мембраны с концентрацией дефектов до 1% увеличивается, а дальнейшее увеличение концентрации дефектов приводит к уменьшению модуля Юнга.Такое немонотонное поведение авторы [37] связывают с конкуренцией двух явлений: «упрочнения» графеновой мембраны за счет уменьшения длин связей и уменьшения плотности решетки графена за счет присутствующих вакансий.

Неизбежные вакансионные дефекты, рассредоточенные по всему первозданному графену, соответствуют целостности структуры решетки и, таким образом, оказывают сложное влияние на механические и термические свойства графена. Чтобы проанализировать влияние вакансионных дефектов на необыкновенную теплопроводность графена, сравниваются и обсуждаются три типичных типа вакансионных дефектов, такие как центрированные, периодические и случайно распределенные вакансионные дефекты.Более того, моделирование методом Монте-Карло применяется для распространения неопределенности случайных вакансионных дефектов в конечно-элементной модели чистого графена. Устойчивость необходима для защиты от воздействия вакансионных дефектов на теплопроводность, а также от флуктуаций и расходимостей, вызванных определенным количеством случайных вакансионных дефектов [68].

Тем, кто хочет применить графен или подобные двумерные листовые материалы для химического разделения или фильтрации, необходимо понимать, какие атомные дефекты могут возникать, и они каталогизируются по мере того, как мы пишем [62].Существует способ «проткнуть иглой» микроскопические отверстия в графене по мере роста материала [30].

Углеродные нанотрубки часто рассматриваются как форма волоконных включений в композитах. Влияние вакансионных дефектов на однослойные углеродные нанотрубки, используемые для армирования полипропиленового композита, было изучено с помощью МД-моделирования. В качестве волокон используются два типа углеродных нанотрубок: один с идеальной гексагональной решеткой, а другой, состоящий из вакансионных дефектов. Результаты показывают уменьшение на 6.87%, 10% и 23,12% модуля Юнга с 1, 3 и 5% вакансионных дефектов соответственно [8]. Роль вакансионных дефектов и дырок в разрушении углеродных нанотрубок также исследовалась в [43] с качественно аналогичными выводами. Одно- и двухатомные вакансионные дефекты снижают напряжения разрушения на 26%, в то время как большие дыры значительно снижают прочность.

В этом разделе мы моделируем вакансионные дефекты, как в примере 6 из предыдущего раздела. Действительно, рассматривает регулярный сотовый массив из идеально проводящих (сверхпроводящих) дисков как их объем фракция f → fc , а эффективная проводимость массива стремится к бесконечности, как континуальный аналог графена. Обратите внимание, что графен просто состоит из атомов, плотно упакованных в сотовую решетку, причем решетка в целом имеет очень хорошую электрическую (теплопроводность) наравне с серебром и медью. Теперь изучим роль вакансионных дефектов. В графене, даже с некоторыми вакансиями, мы все равно ожидаем хороших проводящих свойств.

Но что произойдет, если некоторые вакансии будут введены случайным образом в рамках континуальной модели? Можно ожидать, что порог fc будет понижен до значения fc (p), см., Например, (8.16), где параметр p пропорционален количеству вакансий в ячейке, а fc (0) = fc. Ожидается, что проводимость расходится с некоторым критическим индексом s (p). Значение индекса могло бы стать нестандартным, s (p) <1/2, где s = 1/2 соответствует регулярному массиву высокопроводящих (сверхпроводящих) дисков. Величина fc − fc (p) fc дает долю атомов, удаленных из решетки, но в свете аналогии с графеном имеет смысл рассматривать только предел f → fc (p).

Для выполнения реальных расчетов критических свойств необходимо расширение для малых f . Его все еще можно получить для различных p с помощью некоторой хорошо понятной техники, описанной в этой главе, которая приводит к аппроксимации полиномов (8. 15) и (8.17). Чтобы вернуться к аналогу графена с вакансиями, необходима некоторая осторожная экстраполяция к fc (p). Однако для континуального аналога, рассматриваемого отдельно, концентрация f имеет физический смысл даже вдали от порога, и критический индекс может количественно определять поведение проводимости при приближении к порогу.

Пример 7

Рассмотрим сотовую структуру из Примера 5 с 96 дисками на суперячейку. Вакансии моделируются случайным удалением дисков 8 p для p = 1,2,…, 11. Для каждого фиксированного p количество экспериментов равно 10. Используя формулы (4.2.26) - (4.2.27) из [20] (см. Также [10]), вычисляем эффективную проводимость σe (p, f) до O (f7) с 8 p вакантными дисками. Запишем один из 110 многочленов, вычисленных для p = 2, используя следующее равенство, справедливое до O (f7):

(8.14) σe (2, f) σ0 = 1 + 2fϱ + 2f2ϱ2 + 2,12097f3ϱ3 + f4ϱ3 (2,40826 + 2,24194ϱ) + f5ϱ3 (0,0607385 + 4,81651ϱ + 2,48112ϱ2) + f6ϱ3 (0,0355279 + 0,121477ϱ + 7,7276248ϱ2 ).

Далее запишем средние значения 10 полиномов для идеально проводящих включений (ϱ = 1) для каждого фиксированного p = 1,2,…, 11:

(8.15) 1 + 2f + 2f2 + 2.13652f3 + 4.69367f4 + 7.41710f5 + 10.753f6,1 + 2f + 2f2 + 2.29701f3 + 5.37132f4 + 8.

f5 + 13.9849f6,1 + 2f + 2f2 + 2.53080f3 + 6.29377f4 + 10.9921f5 + 19.0613f6,1 + 2f + 2f2 + 2.76468f3 + 7.35832f4 + 13.7597f5 + 26.2957f6,1 + 2f + 2f2 + 3.04061f3 + 8.74122f4 + 17.8011f5 + 37.6152f6,1 + 2f + 2f2 + 3.42000f3 + 10.8601f4 + 24.3305f5 + 58.8419f6,1 + 2f + 2f2 + 4.04588f3 + 13.7561f4 + 34.5068f5 + 97.4406f6,1 + 2f + 2f2 + 4.33028f3 + 17.8951f4 + 53.0011f5 + 165.843f6,1 + 2f + 2f2 + 5.58804f3 + 29.7175f4 + 105.127f5 + 455.753f6,1 + 2f + 2f2 + 8.08934f3 + 53.2142f4 + 272.868f5 + 1623.29f6,1 + 2f + 2f2 + 20.3089f3 + 165.984f4 + 1826.57f5 + 21486f6.

Здесь аппроксимирующий многочлен σe (p, f) записан в строке p . Концентрация f изменяется в строке p от 0 до критической концентрации

(8. 16) fc (p) = π12 − p33

, когда соседние диски соприкасаются. 2

Пусть M [ck] обозначает среднее значение k -ых коэффициентов полиномов над p = 1,2,…, 11, пусть D [ck] будет стандартным отклонением, и пусть D [ckfk] - стандартное отклонение члена ckfk всех полиномов. Конечно, M [ck] обозначают коэффициенты при средних многочленах (8.15). Член D [ck] показывает колебания полиномиальных коэффициентов, построенных для фиксированного p . Член D [ckfk] показывает колебания всего элемента в многочленах.Таблицы 8.1–8.4 содержат статистические данные многочленов.

Таблица 8.1. p = 1.

k 3 4 5 6
M [ c 2 ] 4,69367 7,4171 10,753
D [ c k ] 0.02569 0,06577 0,08725 0,1869
D [ c k f k ] 0,00414 0,004146 0,00414 0,004

Таблица 8.2. p = 3.

k 3 4 5 6
M [ c k 2 ]5308 6,29377 10,9921 19,0613
D [ c k ] 0,12124 0,35298 0,35298 0,59758 k f k ] 0,01130 0,01492 0,01146 0,01373

Таблица 8. 3. p = 5.

2
k 3 4 5 6
M [ c 62 ] 8.74122 17.8011 37.6152
D [ c c ] 0,25433 0,65737 1.2097
2 900 f k ]
0.01116 0,01017 0,006601 0,007635

Таблица 8.4. p = 10.

k 3 4 5 6
M [ c 5 ] 8,0 53,2142 272,868 1623,29
D [ c k ] 2.85412 23.2475 107.946 736.823
D [ c k f k ] 0.002914690 0.00292

В таблицах показаны колебания конечного результата, возникающие при случайном моделировании вакансий.

Пример 8

Рассмотрим сотовую структуру из Примера 5 с 384 дисками на суперячейку.Средние значения 10 полиномов, подобных (8.15), для каждого фиксированного p = 1,2,…, 23 в данном случае до O (f7) приведены ниже,

(8.17) 1 + 2f + 2f2 + 2.06062f3 + 4.40825f4 + 6.83113f5 + 9.49889f6,1 + 2f + 2f2 + 2.13127f3 + 4.70059f4 + 7.44180f5 + 10.7459f6,1 + 2f + 2f2 + 2.20230f3 + 5.00015f4 + 8.10030f5 + 12.1509f6,1 + 2f + 2f + 2f + 2.30624f3 + 5. 41394f4 + 8.96209f5 + 14.0890f6,1 + 2f + 2f2 + 2.37581f3 + 5.74585f4 + 9.80175f5 + 16.0486f6,1 + 2f + 2f2 + 2.50131f3 + 6.25923f4 + 10.9558f5 +,1 18.8378f + 2f + 2f2 + 2.61402f3 + 6.73913f4 + 12.1124f5 + 21.7691f6,1 + 2f + 2f2 + 2.75287f3 + 7.41952f4 + 13.8005f5 + 26.2044f6,1 + 2f + 2f2 + 2.87810f3 + 8.00680f4 + 15.5261f5 + 31.1411f6,1 + 2f + 2f2 + 3.06495f3 + 8.92765f4 + 18.0426f5 + 38.4982f6,1 + 2f + 2f2 3.16768f3 + 9.65736f4 + 20.4654f5 + 45.2710f6,1 + 2f + 2f2 + 3.46669f3 + 10.9598f4 + 24.4856f5 + 58.9866f6,1 + 2f + 2f2 + 3.68809f3 + 12.2811f4 + 28.8705f5 + 74.7869f6 2f + 2f2 + 4.09878f3 + 14.7480f4 + 36.7801f5 + 103.697f6,1 + 2f + 2f2 + 4.48684f3 + 17.1999f4 + 46.1251f5 + 140.046f6,1 + 2f + 2f2 + 4.92114f3 + 20.4244f4 + 59.5367f5 f6,1 + 2f + 2f2 + 5.23631f3 + 23.0848f4 + 73.9946f5 + 274.806f6,1 + 2f + 2f2 + 6.67315f3 + 31.9814f4 + 119.821f5 + 523.976f6,1 + 2f + 2f2 + 7.72495f3 + 41.0360f4 + 173.894f5 + 905.757f6,1 + 2f + 2f2 + 9.22156f3 + 58.6198f4 + 298.069f5 + 1924.91f6,1 + 2f + 2f2 + 11.4172f 79.8287f4 + 529.996f5 + 4214.48f6,1 + 2f + 2f2 + 16.3641f3 + 169.768f4 + 1643.47f5 + 19116.1f6,1 + 2f + 2f2 + 34.6087f3 + 579.970f4 + 11756f5 + 267663f6.

Дальнейший статистический анализ полиномов (8.17) можно провести, следуя примеру 7.

Материал клея для пенобетона также отличается от сотовых блоков

Клей VS Цементный раствор для кладки блоков AAC.

Сделай сам - Как построить стену из блоков с помощью адгезивной пены для бетонного камня Akfix 962P (без использования строительного раствора)

Загрузить еще ...

.

Материал клея для газобетона также отличается от ячеистых блоков

Строительство дома из газобетона

Пенополистиролбетон считается дешевой альтернативой пенобетону и пенобетону. Ранее мы рассмотрели факты, которые показывают, что между пенобетоном и пенобетоном есть существенная разница. Современные материалы идеально подходят для строительства самых разных построек: от дешевых одноэтажных домов до элитных бунгало. Этот материал сочетает в себе характеристики дерева и камня. Он состоит из колонн Hebron Estates тонкого кварцевого песка, цемента, вспенивателя и небольшого количества извести. Обладает значительными преимуществами, такими как отличные тепло- и звукоизоляционные свойства, пожаробезопасность, высокая морозостойкость и экологичность. Еще одна причина, по которой сегодня пенобетонные конструкции так популярны, - особая прочность материала, которая достигается автоклавированием - специальной обработкой газобетона при высоких температурах и до 201 °.Неприятные сюрпризы, например, мостики холода из-за неплотно прилегающих элементов конструкции. Обычно они встречаются в домах из плитного каркаса, но никогда в домах из газобетона. Почему? Проблема в том, что автоклавный газобетонный блок имеет очень точную геометрию - отклонение не превышает 2 мм по длине и 1 мм по ширине. №
Для внешней отделки можно использовать практически любой материал, а для внутренней отделки достаточно нанести шпатлевку на стену тонким слоем примерно на 2 мм. Это лучший выбор для тех, кто заботится о комфорте и здоровье своих близких.Автоклавный газобетон не токсичен. Более того, это как самый экологически чистый материал - дерево.
Очень важно исключить возможность заливки газобетонных блоков непосредственно во время хранения (блоки не должны находиться под сливом и плавать в лужах). Если строительство затягивается или откладывается на неопределенный срок, необходимо накрыть кладку рубероидом или обычной полиэтиленовой пленкой.

Ручная пила или электрическая ленточная пила для повышения точности резки; ручная пила или стенорезчик; шпатель, зубчатую тележку или ведро для раствора, чтобы клей равномерно распределялся по поверхности блока; Мастерок используется для выравнивания кладки.

При выборе клея для газобетона внимательно прочтите инструкции производителя на этикетке и следуйте этим инструкциям в процессе строительства. Не забывайте: перед нанесением клея кирпичи необходимо очистить от пыли и увлажнить - это обеспечит идеальное сцепление клея с поверхностью кирпичей.
Если вы понимаете пошаговые методы процесса и специально подготовлены для тех, кто хочет построить свой собственный дом, то это простая задача.Изучайте, пользуйтесь и гордитесь результатами! На нашем сайте вы можете прочитать статьи, сравнивающие пенобетон с другими строительными материалами. Сделай сам - Как построить стену из блоков с помощью адгезивной пены для бетонных камней Akfix 962P (без строительного раствора)

Пенопласт

PMI превосходит сотовый заполнитель в дверях передней стойки шасси

Composite Technology Center GmbH (CTC, Штаде, Германия) специализируется на разработке экономичных серийных композитных технологий.В 2013 году компания CTC, дочерняя компания Airbus (Тулуза, Франция), провела исследования с целью найти более производительные, но менее затратные методы изготовления многослойных конструкций из армированного углеродным волокном полимера (CFRP). Evonik Foams Inc. - ROHACELL (Дармштадт, Германия) представила в CTC образцы нового пенопласта ROHACELL HERO на основе полиметакрилимида (PMI) с закрытыми порами для оценки в качестве альтернативы материала сердцевины традиционным сотам. Новая пена PMI является плодом необычных усилий Evonik по разработке нового вспененного продукта из полиметакрилимида (PMI), который может имитировать тенденцию сотового сердечника к видимым повреждениям ламината.Хотя пена рекламируется как средство предотвращения попадания воды на поврежденные поверхности деталей самолета, самое большое преимущество пены PMI в других областях применения - ее превосходная ударопрочность по сравнению с продуктами с сотовым заполнением - затрудняет организациям по техническому обслуживанию и ремонту самолетов (ТОиР) визуально выявлять повреждения многослойных конструкций самолета во время осмотра деталей. Продукт Evonik HERO специально разработан для удовлетворения этой потребности в характеристиках пеноматериала PMI.

CTC провела оценку трех вариантов конструкции сэндвич-конструкции из углепластика: (1) автоклавированный, сотовый, угольно-эпоксидный препрег; (2) обработанный в автоклаве препрег из угля и эпоксидной смолы с PMI-сердцевиной; и (3) альтернатива вне автоклава (OOA) с сердечником из PMI между лицевыми поверхностями из углеродного волокна, пропитанного жидкой эпоксидной смолой.Варианты 2 и 3 требовали значительно меньше времени и затрат, чем вариант 1. Вариант 3 был лучшим, имея на 19% меньший вес и на 25% меньшую стоимость, чем вариант 1. Кроме того, он сокращал время производства на 18 часов (экономия 43%), потому что Этот процесс исключил длительную стадию заливки сердцевины и два цикла отверждения, которые обычно необходимы для объединения покрытий препрега и сотовой структуры. «Такая значительная экономия времени и затрат была достигнута для простой детали », - говорит Ремо Хинц, руководитель научно-исследовательского проекта CTC. «По мере увеличения сложности детали экономия времени и затрат экспоненциально увеличивается для в пользу инфузионной пены. сердцевина по конструкции сэндвич с сотовой структурой, изготовленной в автоклаве.”

На основании оценки CTC, двери передних стоек шасси для самолета Dornier 728 были успешно изготовлены в качестве демонстратора технологии компанией INVENT GmbH (Брауншвейг, Германия). ROHACELL 71 HERO (плотность 75 кг / м 3 ) прибыл предварительно сформированным, обработанным на станке с ЧПУ, подразделением ROHACELL SHAPES компании Evonik и помещен между сухими тканями из углеродного волокна (см. Фото выше). Лайп был пропитан эпоксидной смолой RTM 6, соответствующей требованиям Airbus, Hexcel (Стэмфорд, Коннектикут).

Evonik сообщает, что сердцевина PMI не только предотвращает проблемы, наблюдаемые в конструкциях с сотовым заполнением, такие как проникновение воды, но также устраняет расслоение пленки из-за порчи герметизирующего компаунда. Кроме того, большее удлинение сердечника (от 9 до 10 процентов) и ударопрочность делают его пригодным для использования во внешних частях самолетов.

Испытания на ударную вязкость были проведены при энергии удара 35 Джоулей Институтом производственных технологий и передовых материалов им. Фраунгофера IFAM (Галле, Германия) в соответствии с ASTM D7766 / D7766M – 11 на образцах, вырезанных из многослойного материала с сердечником PMI и оригинальных сот / ламинат препрег.Неразрушающие испытания подтвердили, что размер и глубина повреждений в каждом из них были сопоставимы.

Профессор Аксель Херрманн, управляющий директор CTC, заключает: «ROHACELL HERO с технической точки зрения является лучшим и безопасным материалом для сэндвич-конструкции, поскольку устранены проблемы с проникновением воды и значительно уменьшены риски разрушения сцепления». Поэтому Evonik вместе с Airbus работает над несколькими конструктивными приложениями и заявляет, что первая деталь самолета Airbus с пеной PMI будет введена в эксплуатацию в 2015 году.

Учебная библиотека | Hexcel

Клей
Термореактивная смола (например, эпоксидная, фенольная или BMI) в виде тонкой пленки или пасты, отверждаемая под действием тепла и давления для склеивания широкого спектра композитных, металлических и сотовых поверхностей.

Арамид
Высокопрочное волокно с высокой жесткостью, полученное из полимида. Кевлар (TM) и Номекс (TM) являются примерами арамидов.

Углеродное волокно
Волокно, полученное карбонизацией исходных волокон на основе ПАН (полиакрилонитрила), вискозы или пека.Этот термин часто используется как синоним графита. Однако углеродные волокна и графитовые волокна производятся и подвергаются термообработке при разных температурах и имеют разное содержание углерода.

Композитный материал
Продукт, полученный путем объединения двух или более разнородных материалов, таких как волокна и смолы, для создания продукта с исключительными структурными свойствами, отсутствующими в исходных материалах.

Кожухи или кожух
Внешний защитный кожух реактивного двигателя, традиционно сделанный из металла.Кожухи в основном обеспечивают защиту двигателя от непогоды и конструктивную поддержку.

Engineered Core
Формование, придание формы, механическая обработка или склеивание листов или блоков сотовой конструкции в профилированные и сложные формы для использования в качестве полуфабрикатов при изготовлении композитных деталей и конструкций.

Инженерные продукты
Готовые композитные компоненты, которые обычно производятся из препрегов, сотовых структур, клеев и собранных металлических изделий.Эти части готовы к непосредственному прикреплению к конструкции (например, самолету) или к узлам. Новые производственные процессы позволяют изготавливать инженерные изделия непосредственно из армирующих волокон / тканей и матричных смол.

Обтекатель
Вторичная конструкция самолета, обеспечивающая улучшенную аэродинамику. Обычно обтекатели находятся там, где крыло встречается с корпусом, или в различных местах на передней или задней кромке крыла.

Стекловолокно
Нити, полученные вытяжкой расплавленного стекла.Ткань Hexcel в ткани и обычно используется в качестве композитного армирования.

Намотка с нитью
Процесс производства компонентов из композитных материалов, таких как корпуса ракет и цилиндры. Волокнистые нити пропитываются полимерной матрицей, а затем наматываются по заданному рисунку поверх формы желаемого компонента.

Соты
Уникальная легкая ячеистая структура, изготовленная из металлических листовых материалов или неметаллических материалов (например,g., пропитанная смолой бумага или тканая ткань) и сформированы в виде шестиугольных вложенных ячеек, похожих по внешнему виду на поперечное сечение улья.

Впускные каналы
Впускные каналы или трубки, ограничивающие и проводящие воздух. Обычно они располагаются в верхней части авиационного двигателя на капоте двигателя и помогают в обеспечении тяги и охлаждении двигателя.

Интерьер
Готовые внутренние компоненты самолета, такие как верхние вещевые отсеки, туалеты, боковины, панели пола и потолки.

Кевлар TM
Арамидное волокно от DuPont. Ткани Kevlar ™ используются как в баллистических, так и в композитных материалах.

Модуль упругости
Физическое измерение жесткости материала. Высокий модуль указывает на жесткий материал.

Гондола
Защитная оболочка реактивного двигателя, размещенная внутри обтекателя, обычно сделанная из сот. Обеспечивает шумопоглощение, изоляцию, структурную поддержку и может способствовать рассеиванию тепла.

Nomex TM
Зарегистрированное торговое название DuPont для своей жаропрочной арамидной бумаги, картона, штапельных волокон и филаментных нитей. Арамидная бумага Nomex ™ используется при производстве сот.

PAN (Полиакрилонитрил)
Полимер, который при формовании волокна используется в качестве материала-предшественника при производстве определенных углеродных волокон.

Прекурсор
ПАН, вискозные или пековые волокна, из которых получают углеродные или графитовые волокна.

Препрег (предварительно пропитанный)
Композитный материал, состоящий из комбинации высокоэффективных армирующих волокон или тканей с матрицей из термореактивной или термопластичной смолы. При отверждении при высокой температуре и давлении достигаются исключительные структурные свойства.

Первичная конструкция
Критическая несущая конструкция самолета. Если эта конструкция серьезно повреждена, самолет не сможет летать.

Обтекатель
Корпус, который защищает радиолокационную систему самолета от элементов, позволяя передавать радиолокационные сигналы. Часто обтекатель находится в носовой части самолета, но его можно найти и в других местах самолета.

Армирование
Прочный материал, который в сочетании с полимерной матрицей образует композитный материал. Армирующие элементы обычно представляют собой непрерывные волокна, которые могут быть ткаными. Стекловолокно, арамид и углеродные волокна являются типичными армирующими элементами.

Армирующие ткани
Ткани из стекловолокна, углерода или арамида, используемые в производстве препрегов и сотовых структур.

Resin Matrix
В композитах с армированными волокнами - полимерная подложка с определенным составом.

Сэндвич-панели
Жесткая и легкая панель, состоящая из тонких листов, таких как алюминий или вулканизированный ламинат препрега, связанных с жестким внутренним материалом низкой плотности (например, пеной или сотовым заполнителем).

Конструкции
Готовые компоненты для самолетов и промышленного применения. Для самолетов это могут быть первичные или вторичные внешние конструкции.В грузовых автомобилях используются обтекатели и полы шасси.

Патент США на метод строительства стен с использованием впрыскиваемой уретановой пены между стеной и автоклавными бетонными блоками (AAC) Патент (Патент № 9,745,739, выдан 29 августа 2017 г.)

ПРЕТЕНЗИЯ НА ПРИОРИТЕТ

В данной заявке на патент делается ссылка на предварительную заявку на патент США сер. № 61/966 518, поданной 25 февраля 2014 г. Вышеупомянутая заявка настоящим полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает новые системы и материалы для строительства стен для жилищного и коммерческого строительства, которые включают в себя элементы из легких строительных материалов с пазами (например, блоки, панели и т.п.), множество соединительных устройств, направляющую. система и (впрыскиваемый) пенополиуретан конструкционный. Система строительства стен включает блоки строительных материалов, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств (например,g., зажимные крепления), удерживаемые с возможностью скольжения в системе рельсов, которая прикреплена к несущему (например, несущему) каркасу здания. Компоненты стройматериала соединяются между собой подходящим вяжущим. В полость между каркасом и блоками стройматериала залита изоляционная структурная полиуретановая пена. Наружная часть стены отделана водонепроницаемой отделкой, например, цементной штукатуркой. Внутренняя часть стены поддается стандартным вариантам отделки.

Уровень техники

Существует множество традиционных строительных систем, используемых для проектов жилых и легких коммерческих зданий, в которых используется обшивка деревянных и / или легких стальных каркасов в сочетании с изоляцией и компонентами внешней облицовки. Как правило, эти строительные системы, хотя и широко используются, известны своими различными ограничениями, в том числе возможностью проникновения влаги, тепловыми мостами, проникновением воздуха, подверженностью гниению, появлению плесени и грибка, заражению, уязвимости к пожару и / или трудоемкости. трудоемкие или дорогие методы строительства.В дополнение ко многим традиционным системам строительства, упомянутым выше, в других строительных технологиях используются внешние стены, состоящие из бетона или варианта легкого бетона, известного как автоклавный газобетон (AAC). В то время как существующие методы строительства AAC могут смягчить некоторые из этих ограничений, наблюдаемых в обычных строительных материалах и методах строительства, в области строительства, как правило, все еще ищут ответы на ряд постоянных ограничений.

Например, Патент США.№ 6,510,667, Cottier et al. раскрывают процесс строительства стены, который включает в себя этапы возведения жесткого каркаса и прикрепления армированных волокном цементных листов к передней и задней сторонам каркаса для образования между ними пустоты. Эта пустота затем заполняется жидким цементным раствором из легкого заполнителя и дает возможность затвердеть. Легкая суспензия заполнителя для заполнения пустоты, образованной между листами, может иметь обычный состав и может включать измельченный обрезок вспененного полистирола («крошку») или гранулы пенополистирола.Вяжущие листы могут содержать отвержденный в автоклаве продукт реакции метакаолина, портландцемента, кристаллического кремнеземистого материала и воды. Патент США В US 6,532,710, Terry, описана сплошная монолитная бетонная изолированная стеновая система, включающая 100% бетонную конструкцию на внутренних и внешних стенах зданий. Строительные материалы состоят из обычного бетона, который заливается внутри полости между двумя стойками, формируя стены по всему периметру здания.Легкий материал с высокой ячеистой структурой из кварцита, извести и воды, известный как автоклавный газобетон (AAC), используется в качестве формовочной системы «на месте» для внешних и внутренних стен. Две стены AAC проходят по всему периметру соответствующего здания. Две стены предназначены для образования полости, в которую заливается бетон. Анкерные болты, которые глубоко ввинчиваются в каждую сторону стен, висят в полости. В целях изоляции два листа фольгированной изоляции прикрепляются к внутренней стороне внешней стены анкерными болтами.Патент США В US 7,204,060, выданном Ханту, описана система для изготовления конструкций с использованием AAC. Первым шагом является строительство стеновой системы, которая включает первый ряд удлиненных блоков основания AAC для размещения на предварительно построенном фундаменте. Патент США В US 3943676, выданном Ickes, описан модульный строительный стеновой блок, содержащий слой твердого пенопласта и слой бетона, тесно связанные друг с другом вдоль границы раздела между слоями. Армирующий мат из проволочной сетки заделан в слой твердого вспененного материала и заходит с помощью анкерных элементов в бетонный слой, который может также включать в себя дополнительный мат из проволочной сетки.Опубликованная заявка на патент США № 2008/0016803, Bathon et al. раскрывают древесно-бетонную композитную систему, которая включает деревянную конструкцию, промежуточный слой и бетонную конструкцию. Одиночный промежуточный слой состоит, например, из пластиковой пленки, пропитанной бумаги, битумного картона, пластикового изоляционного слоя, минерального изоляционного слоя, органического изоляционного материала, регенерирующего изоляционного материала и залитых и / или нанесенных материалов. , которые связываются и / или затвердевают позднее, e.г., деготь, клей, пластмассовые смеси. Ассортимент типов бетона, подходящих для бетонной конструкции, включает пенобетон. Опубликованная патентная заявка США № 2007/0062151, выданная Смиту, раскрывает композитную строительную панель, которая включает в себя каркас и бетонную плиту, изготовленные из пенобетона. К элементам рамы прикреплен армирующий слой. Каркас ориентирован на внутреннюю сторону конструкции, а бетонная плита - на внешнюю сторону конструкции.В открытой раме предусмотрены полости для установки сантехники, электропроводки и изоляции. Опубликованная патентная заявка США № 2008/0010920, выданная Андерсену, раскрывает способ строительства здания, в котором блоки и панели, изготовленные из автоклавного газобетона, используются в качестве структурных элементов, включая изолированные панели с жесткой сердцевиной из полиуретана / полиискоцианурата, прикрепленные к элементам конструкции. с помощью металлических анкерных зажимов. Опубликованная заявка на патент США № 2005/0284100, Ashuah et al.раскрывают секцию стены, имеющую многослойную структуру, которая включает внешнюю вертикальную панель и внутреннюю вертикальную панель, разнесенные параллельно друг другу, дополнительно включающую вертикальный изолирующий слой. Внешняя панель может быть построена из строительных блоков из бетона или AAC. Внутренняя панель может быть изготовлена ​​из деревянной панели. Между панелями есть пространство, «ядро», которое включает в себя вертикальный слой бетона. Наружная поверхность внешней панели покрыта слоем покрытия, состоящим из материалов, выбранных из группы, состоящей из камня, мрамора, строительного раствора, дерева, алюминия, стекла, фарфора и керамики.Опубликованная патентная заявка США № 2001/0045070, выданная Ханту, раскрывает панели из газобетона в автоклаве, а также способ изготовления и использования таких панелей, в частности, для строительства жилых домов. Патент США В US 8,240,103, выданном Riepe, описана композитная строительная система и способ возведения стены, которая включает блоки AAC, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств. Блоки AAC соединяются друг с другом с помощью тонкослойного раствора. В полость между рамой и блоками AAC вводится структурная изоляционная пена, так что слой (или заполнение) пены образуется на месте после расширения и отверждения.А внешняя сторона стен AAC отделана водостойкой цементной штукатуркой. Рипе описывает множество соединительных устройств, имеющих выступы (то есть штыри), которые входят в пазы в верхней и нижней части блоков AAC. Отдельные соединительные устройства прикрепляются непосредственно и без скольжения (например, с помощью винтов) к внешней поверхности каркаса здания горизонтально ориентированными рядами, соответствующими пазам в верхней и нижней части блоков AAC. Каждый элемент каркаса здания может иметь от 1, 2, 3, 5, 10, 20, 50 или более соединительных устройств, жестко прикрепленных к нему.Патент США. Патент №8,240,103 полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.

В области строительных материалов и строительных систем был достигнут ряд достижений, о чем свидетельствует использование блоков AAC и соединительных устройств, описанных в патенте США No. Патент № 8,240,103. Тем не менее, необходимы системы и материалы для строительства стен, подходящие для жилых, коммерческих и других строительных проектов, которые существенно улучшают, по крайней мере, некоторые из недостатков существующих традиционных методов строительства и / или строительных технологий, таких как сокращение трудозатрат во время строительства и / или других требования к установке.Предполагается, что экономия рабочей силы во время строительства и монтажа снизит общие затраты и позволит добиться большей эффективности здания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает новые системы и материалы для строительства стен для жилого и коммерческого строительства, которые включают в себя элементы из легких строительных материалов с пазами (например, блоки, панели и т.п.), множество соединительных устройств, направляющую. система и (впрыскиваемый) пенополиуретан конструкционный.Система стеновых конструкций содержит элементы строительных материалов, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств (например, зажимов), удерживаемых с возможностью скольжения в системе направляющих, которая прикреплена к структурному (например, несущему) каркасу здания. Компоненты стройматериала соединяются между собой подходящим вяжущим. В полость между каркасом и блоками стройматериала залита изоляционная структурная полиуретановая пена. Наружная часть стены отделана водонепроницаемой отделкой, например, цементной штукатуркой.Внутренняя часть стены поддается стандартным вариантам отделки.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления строительные системы и способы по настоящему изобретению включают и используют блоки из легкого строительного материала, содержащие блоки из автоклавного газобетона (AAC). AAC не горит, и 4 ″ материала блока AAC получили 4-часовой рейтинг огнестойкости. Единицы материала AAC могут быть в форме блоков, панелей или любого подходящего готового размерного продукта AAC.

AAC - конструкционный продукт, состоящий из смеси цемента, извести, воды, песка и алюминиевого порошка.Для производства AAC цемент смешивают с известью, кварцевым песком, водой и алюминиевым порошком и заливают в форму. Другие материалы могут быть добавлены или заменены в смесь AAC, включая, но не ограничиваясь, пылевидную топливную золу. Реакция между алюминием и цементом вызывает образование микроскопических пузырьков водорода, расширяющих цемент примерно в пять раз по сравнению с его первоначальным объемом, чтобы заполнить предварительно выбранную форму. После испарения водорода газобетон разрезают на размер и выдерживают паром в автоклаве.Готовые изделия можно разрезать и обрабатывать на детали с точными размерами, просверливать сквозные отверстия или нарезать канавки в соответствии с требованиями. На строительной площадке блоки AAC (например, блоки или панели) можно соединять с помощью тонкослойного раствора.

В качестве интегрированной строительной системы настоящее изобретение, включающее стены, построенные из блоков AAC, обеспечивает множество преимуществ для жилых и коммерческих зданий, включая, помимо прочего, высокое тепловое сопротивление, предотвращение тепловых мостов, обеспечение повышенной защиты от повреждения водой, паром повреждение, пожар, гниение, повреждение плесенью или плесенью, повреждение от мороза и повреждение насекомыми, будучи ударопрочным, уменьшая потребность в покраске или обслуживании; отсутствие каких-либо токсичных соединений; обеспечивает более высокий акустический барьер и более высокую прочность на сдвиг.Кроме того, строительная система легка для транспортировки и строительства и совместима с существующей сантехникой, электропроводкой, кровлей, фасадной штукатуркой и обычно используемой внутренней отделкой.

Хотя в некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящие строительные системы оптимизированы для возведения стен из блоков AAC, зажимные крепежи, направляющая система и компоненты уголков полок настоящего изобретения не ограничиваются применимостью только к строительным материалам AAC. Например, в некоторых других вариантах осуществления дополнительные и / или заменяющие элементы из легкого строительного материала с подходящими свойствами для использования с настоящим изобретением специально предусмотрены для использования в строительстве стен (например,g., глиняные сотовые блоки, биокомпозитные блоки, содержащие переработанные или экологически чистые вспомогательные материалы, такие как конопля, древесная щепа, летучая зола, переработанный заполнитель и т.п.). В других вариантах осуществления предусмотрены бетонные блоки с различными добавками и / или наполнителями и т.п., которые в противном случае обладают одним или несколькими желательными свойствами, упомянутыми для строительных материалов AAC.

Настоящее изобретение обеспечивает определенные усовершенствования по сравнению с существующими системами и компонентами стеновых конструкций AAC.Примечательно, что недавний патент США No. В US 8240103 описана составная строительная система и способ возведения стен, которые включают блоки AAC, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств. Патент США. В патенте США № 8240103 был достигнут прогресс в области строительства, введя описанную здесь систему фиксированных зажимов. Настоящее изобретение описывает улучшение по сравнению с патентом США No. № 8,240,103, обеспечивая систему направляющих, которая удерживает множество соединительных устройств с возможностью скольжения.Системы и способы по настоящему изобретению требуют сравнительно меньше труда и времени на установку, чем существующие строительные системы AAC, и обеспечивают большую гибкость при сборке стен.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает новые строительные материалы и способы возведения стен, которые включают множество уложенных друг на друга блоков AAC, которые прикреплены к каркасу здания (например, деревянные стойки, металлические стойки, бетон и т.п.) с помощью множество соединительных устройств (например,g., зажимы), которые входят в одну или несколько канавок на поверхности блоков. Предпочтительно блоки AAC имеют одну или несколько непрерывных канавок либо на их верхней, либо на нижней поверхностях; однако также предусмотрены прерывисто расположенные канавки на любой / обеих этих поверхностях. Канавки в блоках AAC могут быть центрированы или смещены по центру на определенной поверхности. В предпочтительных вариантах осуществления канавка на одной поверхности (например, верхней поверхности) блока AAC имеет соответствующую канавку в той же транзакционной плоскости на противоположной поверхности блока (например,г., нижняя поверхность). Легкие строительные блоки, используемые в композициях и способах по настоящему изобретению, могут содержать одну или несколько канавок в 1-2-3-4-5 или 6 поверхностях (ах) соответствующего элемента.

В другом варианте осуществления изобретения верхняя и нижняя канавки элементов из легкого строительного материала (например, блоков AAC) составляют пространство глубиной примерно ½ дюйма, шириной примерно дюйма и, более предпочтительно, шириной примерно дюйма.

В предпочтительном варианте соединительные устройства содержат зажимы.Множество зажимов удерживаются с возможностью скольжения в системе рельсов, которая прикреплена горизонтально к внешней поверхности (лицевой стороне) несущего каркаса здания (например, деревянных или металлических шпилек и т.п.). К внешней поверхности каркаса здания прикреплено множество рельсов. Секции направляющих размещаются встык друг за другом, так что соответствующие секции образуют непрерывную интегрированную дорожку желаемой длины на внешней поверхности каркаса здания (например, на уровне фундамента здания).Однако следует отметить, что способы возведения стен, включающие зажимные крепления и секции путевой системы по настоящему изобретению, в равной степени применимы к конструкции внутренних стен, где участки пути дополнительно или вместо них прикреплены к внутренней части. поверхность каркаса здания.

Направляющие оптимизированы в поперечном сечении для скольжения, удерживая несколько зажимов по их длине. После того, как зажимы расположены в секции дорожки, они ортогонально располагаются между дорожкой и блоками AAC.Блоки AAC отделяются от каркаса здания за счет общей длины зажимов и направляющих секций системы. Это образует первую пустоту между внутренней поверхностью блоков AAC и внешней поверхностью каркаса здания. Вторая пустота образуется из-за ширины несущих элементов каркаса здания (например, размерных деревянных стоек 2 ″ × 4 ″ или 2 ″ × 6 ″ и т.п., и / или металлических стоек), измеренной от от внутренней поверхности элементов каркаса здания до внешней поверхности элементов.Первая и вторая пустоты, соответственно, образуют полость, в которую вводится конструкционная изоляционная пена. Последовательные ряды (т. Е. Ряды) блоков AAC соединяются тонкослойным раствором. Последовательные ряды блоков ACC образуют поверхность стены, внешняя сторона которой предпочтительно покрыта водонепроницаемой отделкой, такой как отделка цементной штукатуркой. В предпочтительном варианте осуществления нижний ряд блоков AAC имеет канавки на нижней поверхности, и эта канавка входит в зацепление с помощью уголка полки, установленного на основании стены.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретение включает композитную конструкционную систему, соединяющую раму и блоки AAC, причем система содержит: несущую раму и, по меньшей мере, один промежуточный слой инжектированной полиуретановой пены, блок блока AAC, в котором одна сторона блок обращен к несущей раме (например, к внутренней поверхности блока ACC), и, кроме того, по крайней мере, один промежуточный слой пенополиуретана расположен между несущей рамой и блоками AAC, чтобы соединить несущую кадр и блоки AAC; и множество соединительных устройств (зажимов), удерживаемых с возможностью скольжения на рельсе между несущей рамой и бетонным строительным элементом AAC.

Строительные системы и материалы по настоящему изобретению совместимы с деревянным каркасом, тяжелым деревянным каркасом, стальным каркасом или тяжелым стальным каркасом со стальным заполнением шпильками. В одном варианте осуществления настоящего изобретения несущая рама изготовлена ​​по меньшей мере из одного материала из группы материалов, состоящей из массивной древесины, деревянных материалов, конструкционных деревянных изделий, древесных композитных материалов, стали, алюминия, бетона, пластмасс и других материалов. композиты, переработанные и экологически чистые материалы или другие подходящие материалы.В одном варианте осуществления настоящего изобретения несущая рама содержит материал, выбранный из группы, состоящей из дерева и металла. В предпочтительных вариантах осуществления несущая рама в противном случае не имеет оболочки.

В дополнительном варианте осуществления каждое из множества соединительных устройств (например, зажимы) содержит, по меньшей мере, первый конец (первый конец), который вставляется в систему направляющих, которая прикреплена к несущей раме, и второй конец (второй конец), который заканчивается, по меньшей мере, одной поверхностью крепления, а более предпочтительно двумя поверхностями крепления (т.е.е., заглушка (и) блокировки). Поверхности крепления оптимизированы для зацепления канавки в элементе из легкого строительного материала, таком как блок AAC. Более конкретно, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления множество соединительных устройств содержит застежки-клипсы. В предпочтительных вариантах осуществления первый конец каждой соответствующей застежки-клипсы содержит две сжимаемые ножки, имеющие поперечное сечение примерно Y-образной формы. В предпочтительных вариантах реализации каждая из соответствующих ножек заканчивается крючком в форме (например,г., полукруглый) элемент. Таким образом, концы ножек образуют зазор (пространство) между собой, когда они не сжимаются. В одном предпочтительном варианте осуществления зазор, когда ножки не сжимаются, измеренный в самой широкой точке на внутренних поверхностях ножки, составляет от примерно дюйма до примерно 6 дюймов, более предпочтительно от примерно дюйма до примерно 3 дюймов, а более предпочтительно от примерно ¾ ″ до примерно 1¼ ″. В других вариантах реализации зазор составляет около 1 дюйма.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления Y-образные ножки могут сжиматься установщиком стеновой системы (например,грамм.; каменщик), просто используя силу пальцев так, чтобы ножки сдвинулись вместе относительно зазора и центральной оси застежки-клипсы. После сжатия ножки зажимной застежки вставляются в канал секции гусеницы, и сила сжатия снимается так, что ноги возвращаются в свою приблизительную форму предварительного сжатия и ориентацию в канале секции гусеничной системы, тем самым создавая небольшое напряжение между ногами и участком гусеницы. Поперечное сечение отрезков гусеницы оптимизировано для скользящего удержания вставленных в них зажимов.Второй конец каждой соответствующей застежки-клипсы содержит конец, имеющий поперечное сечение примерно Т-образной формы. Т-образная секция содержит два выступа (т. Е. Заглушки), ориентированные под прямым углом относительно основного корпуса зажимной застежки. Заглушки блокировки, содержащие Т-образный конец зажимных креплений, оптимизированы для зацепления соответствующих канавок на одной или нескольких поверхностях элементов из легкого строительного материала (например, блоков AAC). В предпочтительном варианте осуществления заглушки компонентов застежки-клипсы содержат выступы длиной примерно ½ дюйма и шириной примерно дюйма.Однако следует отметить, что различные размеры выступа штыря (и размеры канавки) возможны в пределах общих вариаций ввиду желания достичь достаточного зацепления канавок в элементах из легкого строительного материала с помощью штырей зажима.

В дополнительном варианте осуществления множество соединительных устройств (например, зажимов) содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящих металлов (например, алюминия, стали и т.п.), пластмасс и композитных материалов.Соединительные устройства (например, зажимные зажимы) должны быть изготовлены из материала или комбинации материалов, которые обеспечивают достаточный уровень эластичности после повторяющихся деформаций, чтобы устройство могло вернуться к своей первоначальной форме. В предпочтительном варианте осуществления застежки-клипсы изготовлены из пластика, а более предпочтительно из АБС-пластика, хотя возможны и другие материалы, такие как подходящие металлы и композиты.

В предпочтительных вариантах осуществления гусеничная система по настоящему изобретению имеет дорожку для приема и удержания с возможностью скольжения множества зажимных зажимов.Не ограничиваясь какой-либо конкретной конфигурацией, предпочтительно, чтобы гусеница имела в поперечном сечении примерно С-образную форму. Основной корпус гусеничной системы предпочтительно имеет как на верхнем, так и на нижнем краях короткий выступ под прямым углом от него. Эти выступы верхнего и нижнего края заканчиваются двумя противоположными загнутыми внутрь скосами / выступами, которые надежно зацепляются с крючком соответствующей формы (например, полукруглым), находящимся на конце каждой из соответствующих Y-образных секций ножек на первом конце зажима. застежка.В некоторых вариантах реализации два противоположных скоса, повернутых внутрь, имеют полукруглое сечение. Ножковая часть зажимной застежки при сжатии, вставке и последующем освобождении входит в зацепление с противоположными скосами канала на верхнем и нижнем краях U-образной направляющей системы. В рамках конструктивных изменений предусматривается любое поперечное сечение направляющей и поперечное сечение ножки зажимной застежки, которые обеспечивают достаточное натяжение и способность скольжения.

В некоторых вариантах реализации участки пути содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящих металлов (например,g., алюминий, сталь и т.п.), пластмассы и композитные материалы. Секции пути должны быть изготовлены из материала или комбинации материалов, которые обеспечивают достаточный уровень эластичности после повторяющихся деформаций, чтобы устройство могло вернуться к своей первоначальной форме.

Длина отдельных участков пути не ограничена. Действительно, длина соответствующих участков пути определяется производством, транспортировкой и хранением, а также обращением и установкой на месте.В предпочтительных вариантах реализации ряд участков пути прикрепляется к внешней поверхности несущего каркаса здания с помощью множества правильно или неравномерно расположенных крепежных устройств, включая, помимо прочего, один или несколько винтов, болтов, гвоздей, заклепки, клеи и тому подобное. В случаях, когда устройства крепления пересекают участки пути, предполагается, что участки пути либо предварительно изготовлены, либо изменены (например, просверлены, пробиты или вырезаны) на месте, чтобы иметь достаточное количество отверстий для размещения устройств крепления.В одном варианте осуществления участки пути прикреплены к несущему каркасу с помощью множества винтов. В особенно предпочтительных вариантах осуществления винты содержат самосверлящие винты с одноранговым приводом. В предпочтительном варианте осуществления множество секций путевой системы прикреплено к одной или нескольким опорным секциям пути (например, балкам), которые прикреплены горизонтально (относительно фундамента здания) к внешней поверхности несущего каркаса. . Множество опорных секций пути может быть прикреплено к внешней поверхности несущего каркаса с помощью любого обычного крепежного устройства, включая, помимо прочего, винты, болты, гвозди, заклепки, клеи и т.п.В предпочтительных вариантах реализации множество опорных секций пути прикреплено гвоздями. В другом предпочтительном варианте осуществления множество опорных секций пути прикреплено винтами.

В другом варианте осуществления опорные секции пути содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящей древесины, древесных композитов, металлов (например, алюминия, стали и т.п.), пластиков, таких как АБС-пластик, пултрузионного стекловолокна и композитных материалов. материалы. В предпочтительном варианте осуществления опорные секции пути состоят из дерева или древесных композитов.Древесина и древесные композитные материалы, подходящие для опорных секций пути, включают, помимо прочего, 1 ″ × 3 ″, 1 ″ × 4 ″, 1 ″ × 5 ″, 1 ″ × 6 ″, 2 ″ × 4 ″, 2 ″. × 6 ″, 2 ″ × 8 ″, 4 ″ × 4 ″, 4 ″ × 6 ″ и т.п., а также их размерные размеры и их метрические эквиваленты. Горизонтальные опорные секции пути называются «балками».

В других вариантах осуществления строительные материалы и сопутствующие методы строительства настоящего изобретения обеспечивают и используют цельные интегрированные опорные секции (балки) с секциями путевой системы.В других вариантах осуществления строительные материалы и сопутствующие способы строительства по настоящему изобретению обеспечивают одну или несколько секций горизонтальных опор пути (балок), прикрепленных к одной или множеству секций системы пути перед установкой опор пути на несущую обрамление.

В предпочтительных вариантах осуществления первый ряд установленных блоков из легкого строительного материала (например, блоков AAC) входит в зацепление с помощью одного или нескольких из множества уголков полок, прикрепленных к нижней части несущих элементов крепления.В предпочтительных вариантах осуществления угол полки имеет поперечное сечение примерно L-образной формы, так что угол полки определяется как прямой угол, имеющий вертикальную ножку и горизонтальную ножку, при этом вертикальная ножка прикреплена к несущей стойке и горизонтальной ножке. оканчивается вертикальным выступом (например, непрерывным или прерывистым шлейфом блокировки). В другом варианте осуществления изобретения вертикальная полка уголков полки содержит широкое основание, которое сужается по мере продвижения вверх, образуя наклонную поверхность, обращенную в сторону от несущей рамы.В особенно предпочтительных вариантах осуществления заглушка уголка полки входит в нижнюю канавку элементов из легкого строительного материала, размещенных на угловых секциях. Канавка на нижней поверхности каждого из первого ряда блоков AAC в секции стены входит в зацепление за счет собственного угла.

В другом варианте осуществления уголки полок содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящих металлов (например, алюминия, стали и т.п.), пластмасс, таких как АБС-пластик, пултрузионное стекловолокно и композитных материалов.В предпочтительном варианте осуществления уголки полок состоят из пултрузионного стекловолокна и / или армированного волокном пластика. В предпочтительных вариантах реализации множество секций уголка полки прикрепляют к внешней поверхности несущего каркаса здания с помощью множества правильно или неравномерно расположенных крепежных устройств, содержащих, помимо прочего, один или несколько винтов, болтов, гвозди, заклепки, клеи и т.п. В случаях, когда крепежные устройства пересекают углы полки, предполагается, что углы полки либо предварительно изготовлены, либо модифицированы на месте с достаточным количеством отверстий для установки крепежных устройств.В предпочтительном варианте осуществления секции уголка полки прикреплены к несущему каркасу с помощью множества винтов. В особенно предпочтительных вариантах осуществления винты содержат самосверлящие винты с одноранговым приводом.

В другом варианте осуществления изобретения способы дополнительно включают этап помещения выравнивающего раствора в любые зазоры под углами полок.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения способы дополнительно содержат этап прикрепления вертикальных ножек множества уголков полки к несущей раме, предпочтительно в горизонтальной ориентации; тем не менее, одна или несколько угловых секций полки также могут быть прикреплены вертикально к несущей раме.

Кроме того, предпочтительные зажимные зажимы, секции направляющей системы и секции уголка полки содержат материалы, демонстрирующие одно или несколько желаемых свойств, включая, но не ограничиваясь этим, достаточно устойчивы к химическому разложению, огнестойкость, плесень, плесень, устойчивость к повреждениям насекомыми и грызунами, высокая ударопрочность, высокая прочность на сдвиг, достаточная обрабатываемость в широком диапазоне температур окружающей среды, минимальное образование тепловых мостиков или его отсутствие и / или легкий вес.Конкретные размеры направляющей системы, зажимов и углов полок не являются критическими для успешного развертывания строительных систем и строительных материалов, если достигаются желаемые свойства стен в отношении прочности, жесткости, пластичности, теплоизоляции, огнестойкости. , устойчивость к повреждениям от насекомых, гниль, плесени и плесени, гидроизоляция и тому подобное, в дополнение к достаточному удерживанию зажимных скоб со скольжением системой направляющих.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения несущая рама и бетонная конструкция AAC возводятся на бетонном фундаменте.Однако настоящее изобретение не ограничивается выбором основания или фундамента для использования со способами возведения стен и системами строительных материалов, поскольку настоящее изобретение может быть адаптировано для использования с любой стандартной техникой строительства (например, фундаменты из плит, фундаментные стены, и тому подобное). В другом варианте осуществления настоящего изобретения фундамент представляет собой бетонный фундамент. В другом варианте осуществления изобретения способы строительства дополнительно включают этап крепления первого множества соединительных устройств и / или угловых секций полки к фундаменту.

В одном варианте осуществления изобретения способы дополнительно включают этап добавления клея в верхние и / или нижние канавки блоков AAC перед их размещением на стене. Подходящие клеи включают, помимо прочего, тонкослойный строительный раствор и клеи оружейного качества.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения расстояние между внешней поверхностью несущей рамы и внутренней поверхностью бетонной конструкции из AAC составляет от примерно 1 дюйма до примерно 10 дюймов или более, предпочтительно от примерно 1½ дюйма до примерно 8 дюймов, более предпочтительно от примерно 1½ дюйма до примерно 6 дюймов и даже более предпочтительно от примерно 1½ дюйма до примерно 4 дюймов.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения полость, созданная с использованием элементов легкого строительного материала (например, блоков AAC), соединительных устройств (например, зажимов), секций системы направляющих и секций уголка полки настоящего изобретения частично заполнены вспененным структурным пенополиуретаном. В другом варианте осуществления изобретения единственный промежуточный слой (наполнитель) пенополиуретана имеет ширину от примерно 1 дюйма до примерно 10 дюймов, или от примерно 2 дюймов до примерно 10 дюймов или более, более предпочтительно, от примерно 2 дюймов до примерно 8 дюймов и даже более предпочтительно от примерно 3½ дюймов до примерно 6 дюймов.

Подходящие пенополиуретаны для инъекций включают пенополиуретаны, имеющие проницаемость для водяного пара около менее одного проницаемости на квадратный метр и тепловые характеристики около R-5 (или более) на дюйм или более, и / или общее значение интегрированной стеновой системы около Р-40. Подходящие пенополиуретаны включают, но ограничиваются ими, пенополиуретаны с закрытыми ячейками, имеющие плотность около двух фунтов. Однако настоящее изобретение не ограничивается какими-либо конкретными полиуретановыми и / или полиуретановыми конструкционными пенами.Действительно, пены, подходящие для использования с настоящим изобретением, обладают по меньшей мере одной, а более предпочтительно несколькими из следующих подходящих характеристик: непроницаемость (т.е. от примерно 100 до примерно 90 до примерно 80-70% непроницаемости) для паров и воды, термобарьерные свойства, сопротивление / предотвращение образования тепловых мостиков, звукоизоляционные / защитные свойства, свойства поглощения удара, нулевое (или приемлемо низкое) выделение токсичных и / или вредных паров, огнестойкость и, что важно, необходимые адгезионные качества

В другом варианте осуществления изобретения внешняя отделка может быть нанесена на внешнюю поверхность бетонной конструкции из AAC. В одном варианте осуществления изобретения внешняя отделка включает отделку из цементной штукатурки. В еще одном варианте осуществления цементная штукатурная отделка включает водонепроницаемую штукатурную отделку, модифицированную или иным образом.

В другом варианте осуществления изобретения любая стандартная внутренняя отделка может быть нанесена на внутреннюю поверхность несущей рамы (т.е.е., занимаемое пространство). В одном варианте осуществления изобретения внутренняя отделка включает любые стандартные материалы и / или методы внутренней отделки стен, такие как гипсокартон, включая, помимо прочего, гипсокартон, гипсокартон, стеновую плиту, гипсокартон, штукатурку, древесину и композитные деревянные панели для изделий из дерева, бетонные панели, плитка и тому подобное.

Настоящее изобретение обеспечивает множество преимуществ по сравнению с существующими строительными системами. В некоторых вариантах осуществления композиции и способы по настоящему изобретению включают улучшение U.С. Пат. № 8,240,103.

В композитной строительной системе, имеющей: несущую (без оболочки) раму и легкую бетонную конструкцию, а также внутреннюю полость (шириной не менее 1 дюйма) между несущей рамой и легкой строительной единицей, при этом одна сторона конструкции из легкого бетона обращена к несущей (без оболочки) раме, при этом несущая (без оболочки) рама приклеивается к элементу из легкого бетона с использованием, по меньшей мере, одного слоя ( инжектированная) полиуретановая пена, помещенная между несущей (необшитой) рамой и легким бетоном, полностью заполняющим внутреннюю полость, при этом слой пенополиуретана предотвращает тепловые мосты между несущей (без оболочки) рамой и легким бетоном ; и множество соединительных устройств между несущей (не обшитой) рамой и конструкцией из легкого бетона, при этом усовершенствование включает в себя множество соединительных устройств, удерживаемых с возможностью скольжения в секции рельсовой системы.

Изобретение также включает способ возведения стены, включающий следующие этапы: а) возведение несущего каркаса, имеющего внутреннюю облицовочную поверхность и внешнюю облицовочную поверхность, на опоре, такой как обычный фундамент или плита; б) прикрепление первого множества угловых секций полки (поверх фундамента) на внешней поверхности несущей рамы, при этом каждая из угловых секций полки содержит выступающую вверх стопорную заглушку, при этом каждая из угловых секций полки размещается так, чтобы блокировочная заглушка выходила вверх от фундамента дальше от несущей рамы; c) размещение первого множества элементов из легких строительных материалов (например,g., блоки AAC) наверху угловых секций полки, внешних по отношению к несущей раме, вставляя фиксирующие заглушки размещенных первых множества угловых секций полки в нижнюю канавку на каждой единице легкого строительного материала, так что вертикальная внутренняя полость создается между несущей рамой и первым множеством элементов из легкого строительного материала, при этом каждая единица из легкого строительного материала дополнительно содержит верхнюю канавку, при этом множество элементов из легкого строительного материала имеют внутреннюю поверхность, обращенную к несущей раме, и противоположная внешняя поверхность; d) прикрепление первого множества опорных секций пути к внешней поверхности внешней поверхности несущей рамы; e) прикрепление первого множества секций путевой системы к первому множеству опорных секций пути; f) вставка первого множества соединительных устройств (например,g., зажимные крепления) в первое множество секций рельсовой системы, так что первое множество соединительных устройств удерживается с возможностью скольжения в первом множестве секций рельсовой системы, при этом каждое из первого множества соединительных устройств содержит нисходящий фиксирующий шлейф и восходящий заглушка блокировки, дополнительно в которой каждое из первого множества соединительных устройств размещено так, что нижняя заглушка блокировки вставляется в верхнюю канавку первого множества элементов легкого строительного материала; г) нанесение слоя клея (например,g. тонкослойный раствор) на верхнюю поверхность первого множества элементов легкого строительного материала; h) размещение второго множества легких строительных элементов непосредственно поверх первого множества элементов из легких строительных материалов, при этом каждый из элементов имеет верхнюю канавку и нижнюю канавку, при этом верхний фиксатор первого множества соединительных элементов вставляется в нижний паз второго множества элементов легкого строительного материала; i) повторение этапов (d) - (h) до тех пор, пока не будет достигнута желаемая высота внешней стены и не будет достигнута вертикальная внутренняя полость, разделяющая легкие блоки строительных материалов и несущий каркас; к) нанесение внешней отделки (например,g., двухслойная цементная штукатурка) на внешнюю поверхность блоков из легких строительных материалов; k) впрыскивание пенополиуретана в вертикальную внутреннюю полость и обеспечение возможности расширения и отверждения пенополиуретана; и l) нанесение внутренней отделки на внутреннюю поверхность несущей рамы. Следует понимать, что точный порядок этапов, описанный здесь, может быть изменен или заменен до тех пор, пока желаемая стенка будет достигнута.

Изобретение также включает способ возведения стены, включающий следующие этапы: а) возведение несущего каркаса, имеющего внутреннюю облицовочную поверхность и внешнюю облицовочную поверхность, на опоре, такой как обычный фундамент или плита; б) прикрепление первого множества угловых секций полки поверх фундамента на внешней поверхности несущей рамы, при этом каждая из угловых секций полки содержит выступающую вверх стопорную заглушку, при этом каждая из угловых секций полки размещается таким образом, что блокировочная заглушка проходит вверх от фундамента на удалении от несущей рамы; c) размещение первого множества блоков AAC поверх угловых секций полки, внешних по отношению к несущей раме, путем вставки фиксирующих заглушек размещенных первых множества угловых секций полки в нижнюю канавку на каждой блоке из легкого строительного материала, так что между несущей рамой и первым множеством блоков AAC создается вертикальная внутренняя полость, при этом каждая единица из легкого строительного материала дополнительно содержит верхнюю канавку, при этом множество блоков AAC имеют внутреннюю лицевую поверхность, обращенную к несущей раме, и противоположная внешняя облицовочная поверхность; d) прикрепление первого множества опорных секций пути (например,ж., балки) на внешней поверхности внешней поверхности несущего каркаса; e) прикрепление первого множества секций путевой системы к первому множеству опорных секций пути; f) вставка первого множества зажимных зажимов в первое множество секций системы направляющих таким образом, чтобы первое множество зажимных приспособлений удерживалось с возможностью скольжения в первом множестве секций системы направляющих, где каждый из первого множества зажимных зажимов содержал нисходящую заглушку блокировки. и восходящую заглушку блокировки, дополнительно в которой каждая из первого множества зажимных зажимов размещена так, что нисходящая заглушка блокировки вставляется в верхнюю канавку первого множества блоков AAC; г) нанесение слоя клея (например,g. тонкослойный раствор) на верхнюю поверхность первого множества блоков AAC; h) размещение второго множества блоков AAC непосредственно поверх первого множества блоков AAC, при этом каждый из блоков имеет верхнюю канавку и нижнюю канавку, при этом верхний фиксатор первого множества соединений вставляется в нижнюю канавку. второго множества блоков AAC; i) повторение этапов (d) - (h) до тех пор, пока не будет достигнута желаемая высота внешней стены и вертикальная внутренняя полость, разделяющая блоки AAC и несущую раму; j) нанесение внешней отделки на внешнюю поверхность блоков AAC; k) впрыскивание пенополиуретана в вертикальную внутреннюю полость и обеспечение возможности расширения и отверждения пенополиуретана; и l) нанесение внутренней отделки на внутреннюю поверхность несущей рамы.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что соединения между разнородными материалами (а иногда и схожими материалами) и любыми выступами через готовые стены (например, двери, окна, трубопроводы, воздуховоды, конструктивные элементы и т. Д.) Могут выиграть от необязательное включение одного или нескольких подходящих отливов, встречных отливов, колпачков, гибких герметиков, герметиков (например, силиконизированных герметиков), строительных растворов, клеев и т.п. для ограничения проникновения воды и / или пара и / или для обеспечения стабильности.

Ряд стандартных методов испытаний известен в области проектирования конструкций и связанных со строительством технологий, подходящих для количественной оценки желаемых характеристик интегрированных строительных систем и композиций (или их компонентов) по настоящему изобретению, таких, но не ограничиваясь, уровнями водо- и паронепроницаемость, термобарьерные свойства, сопротивление / предотвращение образования тепловых мостиков, акустические свойства гашения / защиты (например, где значение STC составляет около 41 и / или значение OITC составляет около 33), поглощение удара, прочность на сдвиг, пластичность для сейсмостойкости, адгезионные качества, огнестойкость / защита, нулевое (или приемлемо низкое) выделение токсичных и / или вредных газов, устойчивость к гниению, плесени, насекомым и животным и т.п.Специалисты в данной области техники смогут выбрать желаемые свойства различных компонентов систем и материалов стеновых конструкций для соответствующих жилых и / или коммерческих строительных проектов с учетом местных, государственных, национальных и / или федеральных строительных норм и правил, и / или условности, соблюдаемые в определенной области. В предпочтительных вариантах осуществления системы и материалы стеновых конструкций испытываются в соответствии с одним или несколькими тестами Американского общества испытаний и материалов («ASTM») и доказывают их пригодность для использования по назначению (например.g., ASTM C 518, ASTM D1622, ASTM D 2126, ASTM E84, ASTM E90, ASTM E96, ASTM E283, ASTM E330, ASTM E331, ASTM E564 и / или TAS 201, TAS 203 и т.п.).

Существуют дополнительные признаки изобретения, которые будут описаны ниже и составляют предмет прилагаемой формулы изобретения. В этом отношении, прежде чем подробно объяснять по меньшей мере один вариант осуществления изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и компоновкой компонентов или этапами конструкции, изложенными ниже. описания или проиллюстрированы на чертежах.Изобретение допускает другие варианты осуществления и может быть реализовано на практике и реализовано различными способами. Понятно, что используемые здесь фразеология и терминология предназначены для целей описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.

Для лучшего понимания изобретения, его эксплуатационных преимуществ и конкретных целей, достигаемых при его использовании, следует сделать ссылку на сопроводительные чертежи и описательный материал, в котором проиллюстрированы предпочтительные варианты осуществления изобретения.Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания предпочтительного варианта (ов) осуществления, взятого вместе с прилагаемыми чертежами, которые иллюстрируют, в качестве примера, принципы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1А показан вид в изометрии типичного участка стенной системы в сборе. ИНЖИР. 1В показан типичный вид стенной системы в сборе с внешней стороны здания.ИНЖИР. На фиг.1С показан типичный вид стенной системы в сборе изнутри здания. ИНЖИР. 1D показан вид в разрезе стенной системы в сборе изнутри здания.

РИС. 2 показан типичный разрез стенной системы в сборе у фундамента.

РИС. 3 иллюстрирует вид сверху типичного участка стенной системы в сборе у угловой стены и оконного косяка.

РИС. 4 показан типичный разрез стенной системы в сборе на промежуточном этаже.

РИС. 5 иллюстрирует типичный разрез стенной системы в сборе на оконной проеме и подоконнике.

РИС. 6 показан типичный разрез стенной системы в сборе на плиточном фундаменте с внешней площадью.

РИС. 7 иллюстрирует типичный вид в разрезе стенной системы в сборе изнутри здания у основной стены.

РИС. 8 показаны поперечные сечения типичной системы рельсов и зажимной скобы настенной системы в сборе.

РИС.9 показано поперечное сечение типичного уголка полки стенной системы в сборе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Хотя несколько вариантов настоящего изобретения были проиллюстрированы в качестве примеров в предпочтительных или конкретных вариантах осуществления, очевидно, что дополнительные варианты осуществления могут быть разработаны в пределах сущности и объема настоящего изобретения или его изобретательской концепции. .

Изобретение включает новую стеновую систему для жилого и легкого коммерческого строительства, которая включает в себя элементы из легких строительных материалов, такие как блоки AAC.Эта стеновая система включает внешнюю стену, состоящую из блоков AAC, соединенных с внутренним деревянным или металлическим несущим (структурным) каркасом. Блоки AAC будут прикреплены к каркасу с помощью новых строительных зажимов. Кроме того, полость или пространство между каркасом и внутренней поверхностью наружной стены, содержащей блоки AAC, заполнены структурной изоляцией из пенополиуретана, чтобы склеить каркас и стены вместе и обеспечить изоляцию, герметичность и пароизоляцию. Наружные поверхности стен AAC дополнительно покрыты водонепроницаемой цементной штукатуркой.Внутренняя часть несущего каркаса приобретает типичную внутреннюю отделку.

РИС. 1-7 в общем показаны виды в изометрии, в плане и в разрезе некоторых типичных вариантов строительных материалов и способов строительства по настоящему изобретению для строительства новой системы стен. В этих вариантах осуществления, как показано на типичных чертежах, несущая рама (без оболочки) 2 из дерева и / или металла (например, стали) возводится с ветровыми распорками 3 (см. ФИГ.1B) (например, стальные ветровые распорки) на обычном бетонном фундаменте 1 . Обшивка не применяется.

В частности, фиг. 1A показан детальный вид в изометрии секции гусеничной системы 10 , имеющей скользящие фиксирующие зажимы 8 со стопорными штифтами 8 c и 8 d зацепление / набор для зацепления с канавкой (ями) 7 в блоке AAC 5 . Участок пути 10 крепится с помощью приспособлений для крепления 9 (т.е.г., винты) к секции опоры направляющей 16 . К несущей раме 2 прикреплен участок опоры гусеницы 16 (пояс). Кроме того, фиг. 1A показан первый ряд блоков AAC 5 , поддерживающих второй ряд блоков AAC 5 с (выравнивающим) слоем тонкослойного раствора 6 между рядами.

РИС. 2 показан уровень поверхности здания (без номера) снаружи бетонного фундамента 1 . В одном варианте осуществления изобретения несущая рама 2 может быть прикреплена к бетонному фундаменту 1 с помощью болтов (не показаны) на расстоянии от 7 дюймов до 9 дюймов внутрь от внешнего края бетонного фундамента 1 .

Уголок полки 4 или стартовый элемент представляет собой сплошную полку из пултрузионного стекловолокна 4 , которая прикреплена 9 (например, привинчена) к несущей раме 2 на горизонтальной плоскости для создания стартера уровня . Выравнивающий раствор 6 можно добавлять под уголки полок 4 в любые зазоры между углами полок 4 и фундаментом 1 . Уголки полок 4 имеют непрерывный фиксатор 4 d , который входит в нижнюю канавку 7 блоков AAC 5 .Уголки полки 4 также содержат вертикальную ножку 4 c , которая содержит отверстие для продольного винта 4 b для крепления уголка полки 4 к несущей системе каркаса 2 с помощью винтов или болты 9 .

Уголок полки 4 крепится непрерывно вокруг основания несущей рамы 2 на ровной поверхности поверх бетонного фундамента 1 . Штифты блокировки 4 d уголков полки 4 образуют ровную стартовую дорожку.Тонкослойный раствор 6 толщиной от примерно 1/16 ″ до примерно ″ или более помещается над стартовой дорожкой, а блоки AAC 5 укладываются на начальную ровную дорожку. Блоки AAC 5 имеют по две канавки 7 сверху и снизу, которые могут иметь глубину приблизительно ½ дюйма и ширину дюйма. Поскольку блок AAC 5 укладывается на стартовую дорожку, в нижние канавки 7 блоков AAC 5 вставляются фиксаторы 4 d уголков полки 4 .

В другом варианте осуществления изобретения клей может быть добавлен в канавки 7 для обеспечения дополнительного крепления блоков AAC 5 к углам полки и различным зажимным зажимам 8 , раскрытым в изобретении.

В одном варианте осуществления изобретения блоки AAC являются защищенными от насекомых, легкими и изолирующими. В другом варианте осуществления изобретения блоки AAC 5 могут иметь толщину от около 2 дюймов до около 6 дюймов или более, высоту от около 8 дюймов до около 24 дюймов или более и длину от около 24 дюймов. приблизительно до 48 дюймов или более, хотя настоящее изобретение не ограничивается конкретными легкими конструктивными элементами и / или размерами блоков AAC.В предпочтительном варианте осуществления изобретения блоки AAC 5 имеют толщину 3 дюйма и поверхность 24 дюйма × 24 дюйма.

В конкретных вариантах осуществления, после того, как начальный набор блоков AAC 5 размещен над фиксирующими штырями 4 d углов полки через нижние канавки 7 , множество опорных секций направляющих 16 расположены горизонтально (уровень) крепится к несущему каркасу с помощью приспособлений для крепления 9 (эл.g., винты) таким образом, чтобы секции 10 гусеничной системы, впоследствии или ранее, прикрепленные к ним с помощью крепежных устройств 9 (например, винты), располагались так, чтобы со скольжением удерживать множество зажимов 8 , имеющих выступающие вверх стопорные штифты. 8 c и выступающие вниз заглушки блокировки 8 d , расположенные для зацепления канавок 7 на одной или нескольких поверхностях (например, верхней, нижней, боковых сторонах, концах) множества блоков AAC 5 на первый, второй, третий, четвертый и т. д., ход (и) блоков AAC 5 при возведении стен.

Как показано на фиг. 8, зажимной зажим 8 содержит секцию основного корпуса 8 и , которая определяет горизонтальную ось зажимного зажима 8 , и четыре выступа от него: первый, скользящий фиксирующий участок 8 b , который, в свою очередь, содержит две ножки Y-образной формы, выходящие из основной части корпуса 8 a зажимной застежки 8 ; во-вторых, шлейф блокировки вверх 8 c ; и, в-третьих, заглушка блокировки вниз 8 d .Скользящая фиксирующая часть 8 b образует первый конец зажимного зажима 8 . Вверху фиксирующий стержень 8 c и нижний стопорный стержень 8 d , соответственно, исходят из основного корпуса 8 a зажимного зажима 8 . Направленный вверх фиксатор 8 c и нижний фиксатор 8 d , соответственно, образуют второй конец зажимного зажима 8 .Каждая из ножек скользящей анкерной части , 8, , , b, , зажимной застежки , 8, оканчивается полукруглым загнутым внутрь концом в форме крючка. ИНЖИР. 8 также показано поперечное сечение секции рельсовой системы 10 . Гусеничная система 10 содержит корпус основного канала 10 a и два перпендикулярных выступа 10 b от основного корпуса в верхней и нижней части секции рельсовой системы 10 соответственно.В предпочтительных вариантах реализации каждый из выступов 10 b , в свою очередь, оканчивается обращенным внутрь скошенным (или полукруглым) выступом 10 c , который оптимизирован для удержания со скольжением сопряженных полукруглых концов каждой из ножек скользящей части крепления. 8 b клипса 8 . ИНЖИР. На фиг.1A показаны полукруглые концы каждой из ножек скользящей части крепления 8 b зажимной застежки 8 , принимаемые соответствующими выступами 10 b системы направляющих 10 и скользящие с ними.Каждая секция секции 10 гусеничной системы предпочтительно дополнительно содержит множество отверстий (не показаны), которые пересекают секцию корпуса основного канала 10 a для приема крепежных устройств 9 , чтобы таким образом закрепить секцию рельсовой системы 10 к секция опоры гусеницы 16 (балка) или закрепите ее непосредственно на несущей раме 2 .

Множество зажимов 8 удерживаются с возможностью скольжения в секциях рельсовой системы 10 , устанавливая блоки AAC 5 на расстоянии от несущей рамы 2 от примерно 1 дюйма до примерно 3½ дюйма или более.Нижний фиксатор 8 d вставляется в верхние канавки 7 блоков AAC 5 , а верхний фиксатор 8 c вставляется в нижнюю канавку 7 следующего слоя Блоки AAC 5 .

В этом варианте осуществления изобретения слои зажимов 8 и блоков AAC 5 размещены друг над другом и соединены с каркасом. В предпочтительном варианте осуществления изобретения смещение между несущей рамой 2 и блоками AAC 5 составляет около 3½ '.

В предпочтительных вариантах осуществления после установки блоков AAC 5 окна 13 (например, фиг. 3 и 5), двери, электропроводка и водопроводные системы, а также другие системы и подсистемы строительной конструкции может быть установлен.

В настоящем изобретении в вертикальную полость между несущим каркасом 2 и стенкой из блоков AAC 5 вводится вспененный пенополиуретан средней плотности с закрытыми ячейками 14 .Поскольку пенополиуретан 14 является адгезивным и структурным, все компоненты стены и системы стеновых конструкций соединены в единую композитную конструкцию с большой прочностью. В одном варианте осуществления изобретения пенополиуретан 14 может быть водонепроницаемым, паронепроницаемым и нетоксичным с высоким термическим сопротивлением. В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения пенополиуретан 14 может иметь проницаемость для водяного пара менее одного допуска на метр и тепловые характеристики примерно R-5 на дюйм или более.На внутреннюю часть стены 15 можно нанести обычную отделку, такую ​​как штукатурка (см. Фиг. 2).

Наружные поверхности блоков AAC 5 покрыты цементной штукатуркой 12 . В одном варианте осуществления настоящего изобретения штукатурная отделка , 12, может быть ударопрочной, водонепроницаемой и декоративной во множестве цветов.

РИС. 3 иллюстрирует вид сверху типичного участка стенной системы в сборе у угловой стены и оконного косяка.В этом варианте показано включение окна 13 в конструкцию стены. Снаружи окно 13 заделано силиконизированным герметиком 17 . Точно так же фиг. 5 показан вид в разрезе типичного участка стенной системы в сборе у оконной головки и подоконника. В этом варианте осуществления настоящего изобретения показано включение окна 13 в конструкцию стены. Перемычки создаются с помощью полки уголка 4 , привинченного к балке перемычки 11 несущей рамы 2 .

РИС. 4 иллюстрирует один вариант осуществления вида в разрезе промежуточного этажа стенной системы в сборе. В этом варианте осуществления каркасная балка может разделять полы в конструкции, как известно специалистам в данной области техники.

РИС. 6 показан вид в разрезе типичного участка стенной системы в сборе на плиточном фундаменте. В этом варианте осуществления брусчатка 18 показана как часть обработки внешней поверхности плиты фундамента 1 .

РИС.7 иллюстрирует типичный вид в разрезе стенной системы в сборе изнутри здания у основания стены ствола. В этом варианте осуществления показано одно частичное применение материалов и систем для строительства стен ниже уровня 19 согласно настоящему изобретению. В этом варианте осуществления может быть предусмотрена дренажная система 20 , известная специалистам в данной области техники.

РИС. 9 показан вид в поперечном сечении уголка 4 полки настенной системы в сборе.В этом варианте осуществления горизонтальная секция основания 4 a и отверстие 4 b , пересекающее вертикальную стойку 4 c для крепления с помощью устройства крепления 9 к несущей раме 2 , а также заглушка непрерывной блокировки 4 d .

В одном варианте осуществления застежки-клипсы по настоящему изобретению могут иметь длину от 3 дюймов до 10 дюймов. В другом варианте осуществления базовые поверхности зажимных застежек по настоящему изобретению могут иметь высоту от ″ до 4 дюймов и ширину от ″ до 4 дюймов.В дополнительном варианте осуществления выступы зажимных застежек по настоящему изобретению могут иметь высоту от примерно ⅛ дюйма до примерно 4 дюймов и ширину от примерно 1/4 дюйма до примерно 4 дюймов. В одном варианте осуществления настоящего изобретения результирующая общая толщина стенки составляет от примерно 8 дюймов до примерно 16 дюймов или более.

Направленная самосборка больших многоклеточных сотовых конструкций без строительных лесов

Биотехнология. Авторская рукопись; доступно в PMC 2012 1 сентября.

Опубликован в окончательной редакции как:

PMCID: PMC3176969

NIHMSID: NIHMS318600

Департамент молекулярной фармакологии, физиологии и биотехнологии, Центр биомедицинской инженерии, Университет Брауна, Великобритания 393 Биомедцентр, ул. Встреча 171., Providence, RI 02912

Окончательная отредактированная версия этой статьи издателя доступна на сайте Biofabrication. См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Существенной проблемой в области биотехнологий является быстрое конструирование больших трехмерных (3D) живых тканей и органов. Многоклеточные сфероиды использовались в качестве строительных блоков. В этой статье мы создаем большие многоклеточные сотовые строительные блоки, используя направленную самосборку, посредством чего межклеточная адгезия в контексте формы и препятствий микромолода приводит к формированию трехмерной структуры.Компьютерное проектирование, быстрое прототипирование и формование точных копий использовались для изготовления микропланшетов в форме сот. Неадгезивные гидрогели, отлитые из этих микроформ, уравновешивали в среде для культивирования клеток и засевали двумя типами клеток млекопитающих. Клетки осели в углублении сот, не могли прикрепиться к неадгезивному гидрогелю, и поэтому адгезия между клетками вызвала самосборку больших многоклеточных сот в течение 24 часов. Отчетливые морфологические изменения произошли с сотами и их клетками, что указывает на наличие значительного клеточно-опосредованного напряжения.В отличие от сфероида, размер которого ограничен критическим расстоянием диффузии, необходимым для поддержания жизнеспособности клеток, общий размер сот не ограничен. Быстрое производство сотового строительного элемента с его многочисленными кольцами ячеек высокой плотности и открытыми пространствами просвета предлагает новые интересные возможности для стратегий биотехнологии.

Ключевые слова: микротканей, трехмерная культура клеток, соты, самосборка, гидрогель

Введение

Один из подходов в области биопроизводства или биопечати использует модификацию струйной печати или технологий быстрого прототипирования для изготовления слоев тканевых конструкций млекопитающих. послойно, печатая живые клетки вместе с материалом, подобным внеклеточному матриксу [1-7].Компьютерное управление процессом осаждения облегчает изготовление крупных структур сложной формы. Ключевым компонентом в этом процессе изготовления является клеточная строительная единица, и в типичных подходах используются либо монодисперсные клетки, либо агрегаты от 100 до 1000 клеток, известные как сфероиды. Как строительная единица сфероид имеет несколько потенциальных преимуществ перед монодисперсными ячейками. Сфероид имеет высокую плотность плотно упакованных клеток, сравнимую с плотностью клеток естественных тканей и органов.Биопечать или размещение одного сфероида из 1000 ячеек значительно быстрее, чем размещение 1000 отдельных ячеек. Сфероид имеет хорошо налаженные межклеточные контакты, которые могут сохранять жизнеспособность клеток и способствовать их функционированию. Более того, сфероид может сливаться с другими сфероидами и / или прикрепляться к материалу внеклеточного матрикса. Однако общий размер сфероида ограничен диффузией кислорода, питательных веществ и продуктов метаболизма (~ 100-200 мкм) для поддержания жизнеспособности [8-10].А сферическая форма сфероида ограничивает его способность воспроизводить или создавать некоторые из более сложных геометрических форм, обнаруженных in vivo .

Еще одним значительным препятствием на пути к цели создания крупных тканевых структур, содержащих высокую плотность клеток, является ограничение диффузии и необходимость в сосудистом дереве. Это область очень активных исследований, и существует множество подходов к этой проблеме, включая биопечать сосудистого дерева [3], микрофабрикацию сосудистой сети [11, 12], модули эндотелиализированного коллагенового геля [13, 14], последовательное наслаивание листы клеток [15], каркасы с микроканалами для перфузии [16, 17] и самосборка с образованием промежуточных микрососудов и слияние преваскуляризированных тканеинженерных конструкций с сосудистой сетью хозяина [18-20].

В течение некоторого времени было известно, что клетки в отсутствие каркаса претерпевают процесс, известный как самосборка. В этом процессе монодисперсные клетки спонтанно объединяются и образуют трехмерную (3D) многоклеточную микроткань, называемую сфероидом [21]. Считается, что самосборка имитирует естественные процессы, происходящие во время эмбриогенеза, морфогенеза и органогенеза [21, 22]. Самособирающиеся сфероиды были сформированы из множества различных типов клеток и смесей типов клеток [23-28].

Для самосборки сфероидов в основном использовались два метода; спиннер-культура [29] и висячая капля [23]. В центрифужной культуре монодисперсные клетки переносятся пипеткой в ​​колбу и предотвращаются их прикрепление к поверхности из-за постоянного перемешивания. За это время клетки сталкиваются друг с другом и образуют многоклеточные сфероиды. Размер сфероидов примерно контролируется концентрацией добавленных клеток, их относительной адгезией и временем культивирования спиннером.Однако можно легко собрать большое количество сфероидов; У прядильщика есть несколько ограничений. Самосборка происходит в среде со значительными поперечными силами и поэтому может быть бесполезна для клеток с низкой адгезивностью, чувствительностью к силам сдвига, медленными темпами самосборки или склонностью к быстрому апоптозу при отделении (например, аноикис). И диапазон размеров диаметров сфероидов широк.

В методе висящей капли небольшой объем (~ 50 мкл) монодисперсных клеток наносится на поверхность пипеткой (например,g., крышка чашки для тканевых культур), и эта поверхность переворачивается так, что капля висит под собственным весом. Клетки оседают на дно капли, соприкасаются друг с другом и самоорганизуются. Использование автоматического многоканального дозатора позволило получить большое количество сфероидов [23]. Размер сфероида легко контролируется концентрацией клеток в каждой капле, и было показано, что диапазон распределения размеров узок. Точно так же клеточный состав легко контролируется, могут быть созданы сфероиды из двух или более типов клеток, и сфероиды могут быть собраны.У метода есть два существенных ограничения. Во-первых, обработка сотен мелких капель может быть сложной задачей. Во-вторых, как и спиннер-культура, свисающая капля производит только сфероиды и поэтому не может направлять самосборку клеток в сложные геометрические формы.

Недавно мы показали, что самосборка не ограничивается микротканями сфероидной формы [30]. Клетки могут самостоятельно собирать многоклеточные микроткани сложной формы, такие как стержни, тороиды и даже простые соты. Для достижения этих форм монодисперсные клетки засевают в микромолотые гидрогели из неадгезивных материалов, таких как агароза.Микроформы, в силу своей геометрии, задают начальные условия и конфигурацию ячеек, из которых начинается самосборка, а также создают препятствия (например, неадгезивные штифты агарозы), которые влияют на самосборку. В результате может получиться структура, сильно отличающаяся от простой сфероидной структуры. Мы называем этот процесс направленной самосборкой. Поскольку процесс часто завершается в течение 24-48 часов, и поскольку микроткани, сделанные таким образом, могут быть собраны и сплавлены, чтобы сформировать еще более крупные структуры [31], направленная самосборка может быть полезна для приложений в биотехнологии и трехмерной инженерии тканей.В этой статье мы показываем, что направленная самосборка может быть использована для производства больших многоклеточных сот, которые в качестве строительного блока для биопроизводства потенциально имеют некоторые явные преимущества по сравнению со сфероидом.

Материалы и методы

Проектирование, изготовление и отливка микроформ

Микроформы с элементами сотовой формы были изготовлены, как описано ранее [30-32]. Вкратце, микро-формы были разработаны с использованием компьютерного проектирования (САПР) (Solid Works Corporation - Конкорд, Массачусетс).Чертежи САПР были противоположны (отрицательны) окончательному гидрогелю (положительны), который должен был получить клетки. Восковые прототипы (негативы) из файлов САПР были изготовлены на машине быстрого прототипирования ThermoJet® (3D Systems Corporation - Валенсия, Калифорния). Из-за ограничений разрешения принтера было приемлемо около 30% восковых форм. Реплики были получены путем покрытия восковых прототипов быстротвердеющим каучуком на основе силикона (Reprorubber) (Flexbar Machine Corporation - Исландия, Нью-Йорк).После отверждения реплики Reprorubber (положительные) были удалены с восковых прототипов, перевернуты и опрысканы разделительным агентом Epoxy Parafilm (Flexbar). Эти положительные результаты были заполнены Sylgard 184 PDMS, который был смешан в соответствии с инструкциями производителя (Dow Corning Corporation - Midland, MI), дегазирован для удаления пузырьков и отвержден в течение 1,5 часов в реплике Reprorubber. Затем полученные реплики PDMS (отрицательные) были удалены и отверждены еще в течение часа при 95 ° C. Реплики PDMS были тщательно промыты 70% этанолом, промыты дистиллированной водой и стерилизованы в автоклаве перед каждым использованием.

Для размещения в 6-луночном планшете были изготовлены три различных конструкции с одним углублением в форме сот. Обе конструкции имели штифты диаметром 600 мкм и высотой 1000 мкм, а также соединенный между собой желоб в форме соты шириной 400 мкм. Самая маленькая сотовая конструкция имела две орбитали, большая сотовая конструкция имела четыре орбитали, а самая большая сотовая конструкция имела восемь орбиталей. У каждой соты был единственный стержень в центре и концентрические кольца (орбитали) равноотстоящих колышков, окружавших его.

Гели агарозы были отлиты из PDMS-положительных реплик. Порошок Ultrapure © Agarose (Invitrogen - Carlsbad, CA) автоклавировали, а затем растворяли путем нагревания в стерильном физиологическом растворе [0,9% (мас. / Об.) NaCl] до 2% (мас. / Об.). Расплавленную агарозу пипетировали и использовали для заполнения каждой из микроплесен PDMS. Пузырьки воздуха внутри мелких деталей удаляли осторожным встряхиванием поверхности PDMS стерильным шпателем. После застывания гели удаляли и переносили в 6-луночные планшеты, где их уравновешивали средой для культивирования тканей [30-32].Гели агарозы уравновешивали и дегазировали, затем повторно уравновешивали дважды, каждый раз с 4 мл среды, содержащей сыворотку, каждые 2 часа. Гели фиксировали на 6-луночном планшете с небольшим количеством расплавленной агарозы перед окончательным уравновешиванием и затем инкубировали в течение ночи в среде, содержащей сыворотку.

Полиакриламидные гели (13%) были отлиты непосредственно из восковых прототипов, которые были стерилизованы с помощью промывки 70% этанолом, промыты dH 2 0 и высушены на воздухе в вытяжном шкафу для культивирования тканей.Прототипы воска были заполнены раствором форполимера и дегазированы для удаления пузырьков воздуха. Полимеризованные гели удаляли из восковых прототипов, переносили в 6-луночный планшет и промывали 3 раза в течение нескольких часов 4 мл бессывороточной среды, а затем хранили в бессывороточной среде при 4 ° C до 24 часов перед использованием. когда их промывали средой, содержащей сыворотку, а затем инкубировали со средой, содержащей сыворотку, перед использованием.

Культура клеток и образование сот

Нормальные человеческие фибробласты (NHF), полученные из крайней плоти новорожденных, и клетки гранулезы KGN [33] были размножены в среде DMEM с высоким содержанием глюкозы с добавлением 10% фетальной бычьей сыворотки (FBS; Thermo Fisher Scientific - Waltham, MA ) и 1% пенициллин / стрептомицин (Sigma - St.Louis, MO) и выдерживали при 37 ° C, 10% CO 2 . Клетки обрабатывали трипсином (0,05% трипсина в течение менее 10 минут при 37 ° C). подсчитывают, повторно суспендируют до желаемой плотности и пипетируют в посевную камеру над одиночной выемкой в ​​виде сот. Небольшие двухорбитальные соты в агарозе были засеяны 5,76 × 10 5 (NHF) или 5,80 × 10 5 (KGN) клетками в 45 мкл, четырехорбитальные соты в агарозе были засеяны 1,85 × 10 6 ( NHF) или 1,86 × 10 6 (KGN) клеток в 130 мкл, а большие восьмиорбитальные соты в агарозе были засеяны 5.9 × 10 6 (NHF) клеток в 500 мкл. Небольшие двухорбитальные соты из полиакриламида были засеяны 7,20 × 10 5 (NHF) или 7,25 × 10 5 (KGN) клеток в 50 мкл, а четыре орбитальные соты из полиакриламида были засеяны 2,31 × 10 6 . (NHF) или 2,32 × 10 6 (KGN) клеток в 140 мкл. Гели инкубировали в течение 20 минут, чтобы дать клеткам осесть, перед добавлением 2,5 мл среды. Среду меняли через день [30-32].

Микроскопия

Яркие поля, фазовый контраст и флуоресцентные изображения были получены с использованием Carl Zeiss Axio Observer Z1, оснащенного камерой AxioCam MRm (Carl Zeiss MicroImaging, Торнвуд, Нью-Йорк), и сняты с использованием программного обеспечения Axiovision.Изображения в различных местах наложения на сотах были получены с использованием объектива 2,5 ×, а изображения были сшиты вместе с помощью PhotoShop (Adobe). Жизнеспособность клеток оценивали с помощью набора для цитотоксичности LIVE / DEAD® Viability Cytotoxicity Kit (Invitrogen). Среду удаляли, гели и ткани промывали один раз 3 мл PBS. Посевные камеры были заполнены PBS, содержащим 2 мкМ кальцеина ацетоксиметил (кальцеин-AM) и 4 мкМ гомодимера этидия, чтобы погрузить ткань. Планшеты защищали от света и инкубировали при комнатной температуре в течение 45 минут, а затем наблюдали с помощью широкопольной флуоресцентной микроскопии.

Для получения сканирующих электронных микрофотографий (SEM) соты фиксировали в растворе Карновского (натрий-фосфатный буфер Соренсена pH 7,2 (SPB) (0,1 M) с 2% параформальдегидом и 2,5% глутаральдегида), а затем промывали 3 раза 0,1 M SPB. Затем соты промывали 3 раза этанолом возрастающих концентраций (30%, 50%, 70%, 95% и 100%) и хранили в 100% этаноле до нанесения покрытия распылением. Образцы были высушены до критической точки (LADD Research, Williston VT), покрыты напылением золотом / палладием (Emitech, Sussex, United Kingdom) и визуализированы с помощью Hitachi S-2700 SEM (Токио, Япония).

Результаты

CAD был использован для рисования двух различных конструкций трехмерных микроформ в форме сот, и полученные восковые прототипы были изготовлены с помощью машины быстрого прототипирования ThermoJet® (). Был использован процесс точного формования микрочастиц, поэтому чертежи САПР были негативом конечного микрогелевого гидрогеля (позитивным), который должен был получить клетки. Ключевыми элементами двух сотовых конструкций конечного микрогидрогеля были следующие: оба имели штифты одинакового размера (диаметр 600 мкм; высота 1000 мкм) и соединенный между собой желоб в форме сот с вогнутым дном одного и того же ширина (400 мкм).Однако меньшая конструкция имела две орбитали штифтов, окружающих центральный штифт, тогда как более крупная сотовая структура имела четыре орбитали штифтов, окружающих центральный штифт. Одной из проблем на этом первом этапе процесса биопроизводства была точность восковых прототипов. Рабочее разрешение машины для быстрого прототипирования составляло приблизительно 400 мкм, поэтому для проверки отверстий (штифтов) восковых прототипов использовался препаровальный микроскоп, чтобы отбраковать те, которые не имели адекватного разрешения.

Восковые прототипы и копии двух сотовых конструкций.Фотографии восковых прототипов, изготовленных на машине быстрого прототипирования ThermoJet®, по чертежам САПР двухорбитальной (A) и четырехорбитальной (D) соты. Чертежи САПР и полученные восковые прототипы были противоположностью (отрицательной) окончательному гидрогелю (положительному), который должен был получить клетки. Наибольший размер двухорбитальных сот составляет 0,54 см, а четырехорбитальных сот - 0,94 см. Positive Reprorubber воспроизводит двухорбитальную (B) и четырехорбитальную (E) сотовую конструкцию.Прототипы из воска были хрупкими и легко ломались, поэтому были изготовлены положительные реплики Reprorubber, которые служили надежным эталоном для производства многочисленных реплик PDMS. Отрицательный PDMS повторяет двухорбитальную (C) и четырехорбитальную (F) сотовую конструкцию. Реплика PDMS по конструкции идентична оригинальному прототипу из воска. Реплики PDMS можно стерилизовать в автоклаве и использовать для отливки микропланшетов из агарозы, в которые засевают клетки. Шкала 0,50 см.

Те прототипы воска, которые считались подходящими, были воспроизведены в быстротвердеющем силиконовом каучуке (положительный результат), который, в свою очередь, был воспроизведен в полидиметилсилоксане (PDMS) (отрицательный результат) ().Одной из проблем на этом следующем этапе процесса биопроизводства была точность реплик силиконового каучука и PDMS, особенно в отношении небольших отверстий и штифтов, которые могут задерживать мелкие пузырьки воздуха. Для инспекции использовался препаровальный микроскоп. Используя только приемлемые микроформы, неадгезивные гидрогели были отлиты либо из микроформ PDMS (агароза), либо из восковых прототипов (полиакриламид). Эти положительные гидрогели осторожно удаляли, проверяли на наличие дефектов и затем уравновешивали в среде для культивирования клеток.

Чтобы проверить способность этих микрогидрогелей направлять самосборку сотовой структуры, они были засеяны монодисперсными ячейками. Были протестированы два разных типа клеток: нормальные фибробласты человека (NHF) и клетки гранулезы человека (KGN). Каждый микроформованный гидрогель имел единственную камеру для посева над единственной выемкой в ​​виде сот. Клетки обрабатывали трипсином, подсчитывали и монодисперсные клетки осторожно пипеткой переносили в камеру для посева. В течение нескольких минут клетки осели на дно выемки с сотами и распределились по соединенной смежной выемке, образующей соты ().Круглые участки, лишенные клеток, образованы вертикальными прозрачными штифтами из гидрогеля.

Большие многоклеточные соты. Клетки NHF (A, B) или KGN (C, D) высевали на микроткань из гидрогеля, где они самостоятельно собирали единую четырехорбитальную многоклеточную сотовую микроткань. Фазово-контрастные изображения были получены в нулевой момент времени (клетки осели) (A, C), через 3 часа (B) или 9,5 часов (D) позже. В нулевой момент времени ячейки располагаются во взаимосвязанном желобе, образующем соты. Круглые участки, лишенные ячеек, представляют собой вертикальные стержни из гидрогеля.Самосборка очевидна по общему сжатию соты внутрь и зазорам около всех штифтов. Микроткань соответствует внешнему краю каждого стержня (кроме центрального стержня), а на противоположной стороне имеется зазор. Ширина зазора уменьшается по направлению к центральному штифту. В целом, ширина зазора больше в сотах из NHF, что указывает на большее напряжение, опосредованное клетками. Обратите внимание на однородность сот и их просветов даже в тех местах, где штифты не имеют идеальной формы. Диаметр центрального штифта 600 мкм.

Поскольку монодисперсные клетки не могут прикрепиться к неадгезивному гидрогелю (агарозе или полиакриламиду), небольшие силы межклеточной адгезии заставили их самоорганизоваться в единую непрерывную микроткань в форме больших сот. Покадровые изображения показали, что направленный процесс самосборки происходил быстро (~ 12 часов) со значительными изменениями всей микроткани сот. Изменения были быстрыми и особенно очевидными, когда были засеяны NHFs, тип клеток, который, как мы ранее показали, проявляет значительные сократительные силы во время направленной самосборки [30, 34].По периметру соты микроткань сужалась внутрь и соответствовала внешним краям внешних штифтов. Это было особенно заметно на тех внешних штырях, которые располагались в одном из шести углов соты. В этих местах микроткань утончалась до размеров x и y и плотно прилегала к внешним краям штифта. Во внутренних местах соты микроткань равномерно сжималась внутрь от всех штифтов, и толщина микроткани в размерах x и y уменьшилась по сравнению с начальной точкой времени.Эти изменения указывают на то, что произошла самосборка, что толщина микроткани увеличилась в размере z и что вся структура находилась под опосредованным клетками растяжением. Незначительные дефекты репликации плесени привели к тому, что некоторые соты вышли из строя в отдельных областях, но таким способом легко были изготовлены большие и стабильные (5 дней) сотовые микроткани.

Чтобы количественно оценить изменения формы, которые происходят во время самосборки, мы измерили толщину сот в разных местах с течением времени ().Для сот NHF и KGN мы измерили толщину микроткани между штифтами, расположенными в пределах одной орбитали, и мы измерили толщину между штифтами, расположенными на соседних орбиталях. Для сот из NHF толщина быстро уменьшалась до минимума за один час, а затем увеличивалась по мере расслабления микроткани. Подобная картина была очевидна как внутри одной орбиты, так и между разными орбиталями. Напротив, толщина сотовой структуры КГН неуклонно уменьшалась в течение всего времени, и уменьшение начало замедляться примерно через 15 часов.

Кинетика образования сотовой ткани NHF и KGN. Ширина ткани, измеренная между двумя соседними штифтами в пределах одной орбитали (A, C, E) и двумя штифтами между орбиталями (B, D, F), со временем изменяется. Гидрогели засевали клетками и наблюдали в течение 20 часов. NHFs быстро самоорганизовывались, в результате чего ширина ткани уменьшалась до минимума в течение 1 часа, после чего ткань расслаблялась вокруг штифтов за счет расширения (C, D). Максимальное расстояние между штифтами 450 мкм. Соты из NHF уже подверглись некоторой самосборке и истончению в течение ~ 20 минут, необходимых для оседания клеток и закрепления гелей в покадровой микроскопии.Самостоятельная сборка КГН значительно медленнее. Ширина ткани продолжала истончаться более 20 часов (E, F). Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение.

Чтобы более внимательно изучить расположение клеток, соты NHFs, которые самоорганизовались в течение 22 часов, были зафиксированы и исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) (). Изображения SEM показали, что NHFs плотно упакованы в сложную трехмерную микроткань с открытыми просветами. На фиг. 4 соты были зафиксированы, пока они еще находились в микрочастице гидрогеля, тогда как на фиг. 4 соты были извлечены из микрочастицы гидрогеля перед фиксацией.показывает, что НПФ имеют удлиненную форму и ориентированы по определенным схемам в зависимости от их расположения по отношению к просвету. Вокруг самых внутренних краев просветов NHF были истончены и удлинены по окружности к просвету. Это окружное удлинение клеток простирается наружу от просвета, но постепенно уменьшается по мере продвижения к треугольной зоне, расположенной на равном расстоянии между соседними просветами (). В самой центральной части этой зоны клетки были менее вытянутыми и имели более треугольную форму.По углам соты () микроткань истончилась, и клетки были удлинены по окружности относительно просвета как на внутренней стороне просвета, так и на внешнем крае микроткани. Когда соты фиксировали после извлечения из микрочастицы гидрогеля (), просветы сужались, а ячейки становились менее удлиненными.

Сканирующие электронные микрофотографии многоклеточных сот. СЭМ-изображения сот (4 орбитальных), самоорганизованных с помощью NHF (22 часа), которые были зафиксированы в агарозной микроплесне (A, B, C) или после высвобождения из агарозной микроплесени (D).Конкретные области сот выявляют различия в сотовой структуре, а также различия в морфологии клеток. Просветы одинакового размера видны в центральной части сот (A). NHFs тонкие и вытянутые по окружности к просвету, и эта морфология простирается наружу от просвета, но постепенно изменяется на менее вытянутую более треугольную форму клеток в зоне, расположенной на равном расстоянии между соседними просветами (B). В одном из шести углов соты (С) микроткань утончена, и в просвете и вокруг него, а также на внешнем крае микроткани видны вытянутые по окружности клетки.Удаление сот вызывает расслабление и сужение просвета (D). Каждое изображение SEM имеет масштабную линейку.

Чтобы определить, сохраняется ли жизнеспособность клеток в наших структурах, мы сформировали соты еще большего размера. Он самособирался в течение 24 часов и окрашивался на живые и мертвые клетки (). Комбинация флуоресцентных изображений этой большой структуры показывает, что подавляющее большинство клеток в структуре было жизнеспособным.

Соты - жизнеспособная строительная единица. Восьмиорбитальные соты NHF (6 × 10 6 клеток), сформированные в агарозной микроплесени, окрашивали на жизнеспособность с помощью анализа «живые / мертвые» через 24 часа культивирования.Жизнеспособные клетки окрашивались в зеленый цвет, а мертвые клетки - в красный. Показаны объединенные красные и зеленые флуоресцентные изображения, сшитые вместе из 9 мест. Масштабная линейка 1800 мкм.

Обсуждение

В этой статье ячеистые строительные детали были произведены из монодисперсных ячеек с использованием направленной самосборки, процесса, при котором межклеточная адгезия в контексте формы и препятствий микроплиты, сделанной из неадгезивный гидрогель способствует формированию трехмерной многоклеточной структуры, свободной от каркасов [30-32].Мы протестировали три конструкции сот, два типа ячеек и два гидрогеля, чтобы продемонстрировать универсальность и применимость направленной самосборки для создания больших многоклеточных сот без каркасов. Сотовые микро-формы были изготовлены с использованием полиакриламидных или агарозных гидрогелей, и этот метод можно было расширить до получения многоклеточных сот размером до восьми орбиталей, содержащих 6 × 10 6 ячеек. Наше сравнение клеток NHF и KGN демонстрирует, что направленная самосборка применима к различным типам клеток и что кинетика самосборки в сотовых микропланшах может варьироваться в зависимости от типа клеток.И NHF, и KGN были способны образовывать сотовые структуры в течение 24 часов с разницей в скорости образования между типами клеток. Формирование было самым быстрым с NHFs, что согласуется с нашими предыдущими измерениями скорости самосборки различных типов клеток [34, 35]. В рамках стратегии биопроизводства временные рамки формирования сотовой строительной единицы являются разумными и могут быть легко увеличены за счет простого увеличения количества используемых сотовых микроформ. Мы успешно показали, что можно производить соты размером с четыре орбитали (~ 1 см от угла к углу, 2 × 10 6 ячеек); однако размер можно увеличить, сконструировав микро-форму с сотами, содержащими больше орбиталей.Мы добились успеха с сотами, содержащими восемь орбиталей (∼2 см, 7 × 10 6 ячеек).

После извлечения из микроплесневых форм сотовые конструкции подвергаются сжатию и сужению просветов, при этом соты из NHF сжимаются быстрее, чем соты из KGN. Степень сократимости и проходимости просветов зависит от времени после посева, когда соты были освобождены. Более зрелые соты сокращаются медленнее, возможно, из-за синтеза белков внеклеточного матрикса.В предыдущих публикациях мы показали, что высвобожденные соты стабильны и что сокращение и сужение просветов происходит в течение нескольких дней с предсказуемой кинетикой, что может быть учтено при проектировании микроплесней [31, 32].

Нам пришлось преодолеть несколько проблем для успешного создания сотовой многоклеточной структуры. Первые проблемы были связаны с разрешением машины быстрого прототипирования и процессом формования реплик. Восковые прототипы, изготовленные из наших файлов САПР, не всегда были приемлемыми и иногда имели деформированные отверстия или штифты.Точно так же процесс формования реплик не всегда точно воспроизводил колышки, критически важные для образования сот, поэтому требовался тщательный осмотр. Использование деформированных микроформ привело к образованию ячеистых сот, которые не формировались равномерно или не были должным образом ограничены деформированным штифтом. Вторая проблема, с которой мы столкнулись при формировании сотовых структур, зависела от типа клеток. Правильная плотность посева клеток имеет решающее значение, и эта плотность посева может варьироваться в зависимости от типа клеток, в противном случае соты не будут формироваться должным образом.Во-вторых, типы ячеек различались по силе самосборки и иногда по-разному реагировали на конструкцию пресс-формы. Например, изображения SEM показали, что соты, образованные NHFs, находятся под значительным натяжением. Таким образом, соты из NHF были более чувствительны к дефектам микроплеси, поскольку эти дефекты могли создавать точечные напряжения или колышки, которые не сдерживали должным образом соты. Другие технологии микропроизводства с лучшим разрешением и оптимизированной конструкцией микроплесей помогут преодолеть эти ограничения.

Как строительная единица, соты значительно больше и содержат гораздо больше ячеек, чем сфероид и тороид. Как и тороид, соты имеют многочисленные открытые просветы с доступом к среде для культивирования клеток. В то время как общие размеры соты x и y могут быть довольно большими, поперечное сечение ячеистой части любой части сотовой структуры можно сохранить малым, чтобы не превышать критическое расстояние диффузии, необходимое для поддержания ячеек. жизнеспособность. Помимо размера, еще одно преимущество перед тороидом состоит в том, что сотовая структура фиксирует относительное положение многих просветов в плоскости x-y , обеспечивая, таким образом, более готовую организацию в качестве строительной части.Изготовление с использованием сотовых частей здания по-прежнему потребует надлежащей регистрации в плоскости z. На практике размер сотового строительного элемента, скорее всего, будет ограничиваться свойствами материала и пределом прочности строительных элементов. Необходимы агенты, которые помогают созреть и улучшить прочность на разрыв структурных элементов клетки, чтобы помочь в их механических манипуляциях во время биопроизводства [36].

Как было показано для сфероидов и тороидов, разумно сделать вывод, что сотовые микроткани могут сливаться с другими микротканями (сфероидами, сотами), а также прикрепляться к белкам внеклеточного матрикса [2, 5, 6, 8-10, 36, 37].Такая активность важна для любой стратегии биопроизводства и увеличивает потенциальную сложность (в отношении конкретных положений клеток в 3D) тканевых структур, которые могут быть изготовлены с использованием послойного подхода. Точно так же можно изготавливать сотовые строительные блоки из двух или более различных типов ячеек, которые могут самосортироваться в определенные места в сотовой структуре во время направленного процесса самосборки [30]. И, наконец, диаметр просвета сотового строительного элемента может быть изменен с помощью конструкции микромолота, чтобы оптимизировать диффузионный и конвективный массоперенос в строительном модуле, а также многослойную структуру, в которую он будет встроен.Возможно, потребуется разработать новые стратегии биопечати для печати сотовых строительных блоков. Таким образом, быстрое производство сотового строительного элемента с его многочисленными кольцами из ячеек с высокой плотностью и открытыми пространствами просветов предлагает новые интересные возможности для биотехнологий и может иметь приложения для создания крупных структур, таких как печень или мышцы, которые имеют высокую плотность клеток и необходимо перфузировать во время изготовления, чтобы оставаться жизнеспособным.

Благодарности

Эта работа частично финансировалась NIH R01EB008664-01A1.

Ссылки

1. Boland T, et al. Печать клеток и органов 2: слияние клеточных агрегатов в трехмерных гелях. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol. 2003. 272 ​​(2): 497–502. [PubMed] [Google Scholar] 2. Якаб К. и др. Инжиниринг биологических структур заданной формы с помощью самосборных многоклеточных систем. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2004; 101 (9): 2864–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 4. Миронов В. и др. Печать органов: компьютерная струйная 3D-тканевая инженерия.Trends Biotechnol. 2003. 21 (4): 157–61. [PubMed] [Google Scholar] 6. Смит CM и др. Трехмерный инструмент биосборки для создания жизнеспособных тканевых конструкций. Tissue Eng. 2004; 10 (9-10): 1566–76. [PubMed] [Google Scholar] 7. Wilson WC, Jr, Boland T. Печать клеток и органов 1: принтеры для белков и клеток. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol. 2003. 272 ​​(2): 491–6. [PubMed] [Google Scholar] 8. Colton CK. Имплантируемые биогибридные искусственные органы. Трансплантация клеток. 1995. 4 (4): 415–36. [PubMed] [Google Scholar] 9.Кармелиет П., Джайн Р.К. Ангиогенез при раке и других заболеваниях. Природа. 2000. 407 (6801): 249–57. [PubMed] [Google Scholar] 10. Ко ХК, Милторп Б.К., Макфарланд CD. Создание толстых тканей - проблема васкуляризации. Eur Cell Mater. 2007; 14: 1–18. обсуждение 18-9. [PubMed] [Google Scholar] 11. Borenstein JT, et al. Микротехнология трехмерных инженерных лесов. Tissue Eng. 2007. 13 (8): 1837–44. [PubMed] [Google Scholar] 12. Fidkowski C, et al. Эндотелиализированная микрососудистая сеть на основе биоразлагаемого эластомера.Tissue Eng. 2005; 11 (1-2): 302–9. [PubMed] [Google Scholar] 13. Макгиган А.П., Люн Б., Сефтон М.В. Изготовление содержащих клетки гелевых модулей для сборки модульных тканеинженерных конструкций [исправлено] Nat Protoc. 2006; 1 (6): 2963–9. [PubMed] [Google Scholar] 14. Макгиган А.П., Сефтон М.В. Васкуляризованный органоид, сконструированный посредством модульной сборки, обеспечивает перфузию крови. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2006; 103 (31): 11461–6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 15. Симидзу Т. и др. Полихирургия трансплантатов клеточного листа преодолевает пределы диффузии, создавая толстые васкуляризованные ткани миокарда.FASEB J. 2006; 20 (6): 708–10. [PubMed] [Google Scholar] 17. Radisic M, et al. Биомиметический подход к инженерии сердечной ткани: переносчики кислорода и каналированные каркасы. Tissue Eng. 2006; 12 (8): 2077–91. [PubMed] [Google Scholar] 20. Инамори М., Мизумото Х., Кадзивара Т. Подход для формирования васкуляризированной ткани печени путем интеграции сфероидов гепатоцитов, покрытых эндотелиальными клетками. Tissue Eng Part A. 2009; 15 (8): 2029–37. [PubMed] [Google Scholar] 21. Москона А., Москона Х. Диссоциация и агрегация клеток из зачатков органов раннего куриного эмбриона.J Anat. 1952. 86 (3): 287–301. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 22. Foty RA, et al. Поверхностное натяжение эмбриональных тканей предсказывает их поведение в области взаимного обволакивания. Разработка. 1996. 122 (5): 1611–20. [PubMed] [Google Scholar] 23. Кельм Дж. М., Фуссенеггер М. Микромасштабная тканевая инженерия с использованием сборки клеток под действием силы тяжести. Trends Biotechnol. 2004. 22 (4): 195–202. [PubMed] [Google Scholar] 24. Фукуда Дж., Накадзава К. Упорядоченное расположение сфероидов гепатоцитов на микрочипе. Tissue Eng.2005; 11 (7-8): 1254–62. [PubMed] [Google Scholar] 25. Фукуда Дж., Сакаи Ю., Накадзава К. Новая система культивирования гепатоцитов, разработанная с использованием микроконтактной печати на основе коллагена и полиэтиленгликоля. Биоматериалы. 2006. 27 (7): 1061–70. [PubMed] [Google Scholar] 26. Kunz-Schughart LA, et al. Способность фибробластов регулировать формирование трехмерных сосудоподобных структур из эндотелиальных клеток in vitro. Am J Physiol Cell Physiol. 2006; 290 (5): C1385–98. [PubMed] [Google Scholar] 27. Rouwkema J, de Boer J, Van Blitterswijk CA.Эндотелиальные клетки собираются в трехмерную преваскулярную сеть в инженерной конструкции костной ткани. Tissue Eng. 2006; 12 (9): 2685–93. [PubMed] [Google Scholar] 28. Kelm JM, et al. Самосборка сенсорных нейронов в ганглиевидные микроткани. J Biotechnol. 2006. 121 (1): 86–101. [PubMed] [Google Scholar] 29. Фоты Р.А., Штейнберг М.С. Гипотеза дифференциальной адгезии: прямая оценка. Dev Biol. 2005. 278 (1): 255–63. [PubMed] [Google Scholar] 30. Дин ДМ и др.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *