ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 69.01

ОГРАЖДАЮЩИЕ конструкции зданий и сооружений с ПРИМЕНЕНИЕМ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЕЙ

Бучман И.Е., студент группы 16стр(мп)ТПОТУРС, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: buchman1994@inbox.ru

Научный руководитель: Уханов В.С., канд. техн. наук, доцент кафедры технологии строительного производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург

Любые новые строительные материалы в начале своего использования пользуются большим спросом, однако, многие из них не выдерживают конкуренции с уже хорошо зарекомендовавшими и надёжными стройматериалами. Одним из материалов, которому удалось не просто закрепиться на рынке после своего появления в 1930 году, но и завоевавшем невероятную популярность по всему миру, стали сэндвич панели.

Ключевые слова: сэндвич-панели, ограждающие конструкции зданий и сооружений.

Современную строительную отрасль невозможно представить без такого удобного и практичного материала как сэндвич панели. Появление их на строительном рынке сразу же решило множество проблем, в частности, позволило в кратчайшие сроки возводить большие объекты, которые отличались большой прочностью и хорошим качеством.

Также производство сэндвич панелей решило такую проблему как застройка пустующих территорий со слабонесущими грунтами, которые раньше не застраивались из-за сильного давления зданий, построенных, например, из бетонных плит. А поскольку сэндвич панели весят намного меньше, чем другие стройматериалы, то использование таких грунтов под строительство наконец-то стало возможным.

Впрочем, ещё почти двадцать лет производство сэндвич панелей не имело массового характера, и им занимались небольшие частные предприятия. Однако с 50-х годов прошлого века они поступили в широкое производство и с той поры уже никогда не уступали лидирующих позиций.

Производство сэндвич панелей берет свои истоки в Америке. Ещё в 30-х годах прошлого века инженер Франк Райтон выдвинул идею, по которой были созданы прототипы современных панелей. Они обладали огромным количеством недостатков, но все же эстетика внешнего вида и легкость эксплуатации были им присущи.

Преимущества применения сэндвич-панелей в строительстве

Бескаркасные трехслойные сэндвич-панели в последние годы находят все более широкоеприменение в современном промышленном и гражданском строительстве.

Высокие теплоизоляционные и шумоизоляционные характеристики сэндвич-панелей FACHMANN™, огнестойкость, достаточная прочность, простота и надежность монтажа на несущие каркасы из любого материала, антикоррозионные и гигиенические свойства покрытий наружной обшивки и их эстетические качества дают возможность применения сэндвич-панелей в возведении самых разнообразных сооружений.

К числу основных преимуществ применения сэндвич-панелей в строительстве необходимо отнести следующие преимущества:

1. Возможность применения в ограждающих конструкциях строительных объектов практически без ограничений;

2. Существенное снижение общих затрат на капитальное строительство и эксплуатацию зданий и сооружений;

3. Сокращение сроков строительства - скорость возведения зданий увеличивается многократно, то есть значительная экономия за счет сокращения сроков строительства;

4. Значительное снижение нагрузки на фундамент и несущие элементы, что позволяет минимизировать металлоемкость конструкций;

5. Привлекательный внешний вид зданий и сооружений, возведенных с использованием сэндвич-панелей;

6. Малый вес панелей значительно облегчает их монтаж и не требует специального подъемного оборудования;

7. Сокращение расходов на транспортировку панелей;

8. Нет необходимости в проведении отделочных работ;

9. Высокая огнестойкость с теплоизоляцией из минеральной ваты.

Кроме того, применение сэндвич-панелей в изготовлении холодильных и морозильных камер любого назначения отвечают всем современным требованиям.

Более чем 30-летний зарубежный опыт показывает, что применение сэндвич-панелей в строительстве новых объектов и реконструкции уже существующих дает заметный экономический эффект и имеет неоспоримые преимущества по сравнению с другими традиционными материалами.

Сэндвич-панели FACHMANN™ были применены при строительстве и реконструкции:

1. Промышленных комплексов. Логистических терминалов;

2. Торговых комплексов и павильонов;

3. Промышленных холодильников и низкотемпературных складов;

4. Выставочных комплексов и павильонов;

5. Зданий и сооружений системы образования;

6. Крытых рынков и торговых площадок;

7. Спортивных комплексов и сооружений;

8. Топливозаправочных терминалов и автозаправочных станций;

9. Производственных и складских помещений;

10. Котельных и тепловых узлов;

11. Производственных и вспомогательных площадей для различных сфер промышленности, в том числе пищевой промышленности и сельского хозяйства.

1.3 Структура сэндвич-панелей

1.3.1 Металлическая облицовка. Виды и основные характеристики

Для производства сэндвич-панелей используется окрашенный горячеоцинкованный стальной лист с высококачественным декоративным защитным полимерным покрытием.

Полимерное покрытие обладает высоким сопротивлением к истиранию, устойчиво к взаимодействию с кислотными средами и красящими веществами, а также к ультрафиолетовому излучению. Цветовая гамма (по RAL) листов определяется проектом и каталогами цветов заводов - изготовителей гладкого листа.

В последнее время во многих странах все большую популярность приобретают сэндвич-панели со стальным покрытием, произведенным с применением технологии PRINTECH.

Структура покрытия PRINTECH - это покрытие со всевозможными видами покрытия, нанесенными на оцинкованный стальной лист офсетным способом.

Преимущество покрытия PRINTECH заключается в многообразии расцветок и рисунков, выполненных офсетным способом на оцинкованном стальном листе. Расцветки под дерево, кирпич, натуральные камни и многие другие, придающие сэндвич-панелям натуральный вид. PRINTECH является крайне устойчивым материалом и выпускается на основе модифицированного полиэстера и PVDF. Срок службы покрытия на основе PVDF -более 20 лет.

На поверхность обшивки сэндвич-панелей наносится защитная плёнка, обеспечивающая сохранность покрытия при перевозке и монтаже. Стеновые сэндвич-панели являются элементами полной заводской готовности и не требуют дополнительной отделки.

1.3.2 Полимерные покрытия. Виды и характеристики

Полимерные покрытия подразделяются на следующие виды:

- Полиэстер (РЕ) - относительно недорогой материал, который подходит для любой климатической зоны. Толщина покрытия 25 мкм. Теплостойкость порядка +120оС.

Покрытие может быть как матовым, так и глянцевым. Применение данного покрытия оправдано в случаях небольших эксплуатационных нагрузок.

- Пурал (Рига1) - тип покрытия на основе полиуретана. Обладает шелковисто-матовой поверхностью. Покрытие рекомендуется как для внутренних, так и для внешних поверхностей ограждающих конструкций. Материал имеет хорошую химическую устойчивость, выдерживает высокие температурные перепады. При толщине покрытия 50мкм имеет хорошие антикоррозийные свойства, пластичность покрытия гарантируется даже при низких температурах.

- Поливинилдифторид (PVDF) - прочный композитный материал, состоящий на 80% из поливинилдифторида и на 20% из акрила. Сохраняет свои свойства в интервале температур от -60оС до +120оС, устойчив к УФ излучению, обладает высокой стойкостью к агрессивным средам и механическим воздействиям. Покрытие может быть использовано в случае особых эксплуатационных требований. Имеет повышенные прочностные и антикоррозийные свойства.

- Пластизоль (PVC200) - данное покрытие, благодаря толщине, равной 200 мкм, является стойким к механическим повреждениям. Рекомендуется использовать в условиях повышенной загрязненности окружающей среды.

На внешней и внутренней поверхностях сэндвич-панелей могут применяться различные металлы, например, алюминий и сталь. Применяются металлическиелисты как гладкие, так и профилированные.

■а 7.К81;

! т'ПО 1*111

Замок 2-1оск

Рисунок 1 - Типы замковых соединений сэндвич-панелей

1.4 Теплоизоляционные материалы. Сравнительные характеристики

1.4.1 Пенополистирол

Пенополистирол обладает целым рядом отличительных свойств, обеспечивающих надежную теплоизоляцию зданий и сооружений:

1. Влагостойкость. Пенополистирол не гигроскопичен. Влагопоглощение материала составляет не более 2% за 24 часа по отношению к весовому объему материала.

2. Низкая теплопроводность. Ячеистая структура пенополистирола заключает в себе неподвижный воздух, который является самым лучшим тепловым изолятором. Причем

теплоизолирующие свойства пенополистирол сохраняет как и во влажных условиях, так и при низких температурах.

3. Устойчив к механическим нагрузкам. Пенополистирол, и это одно из важнейших его свойств, устойчив к относительно высоким механическим нагрузкам в течение длительного времени. Хорошая прочность (особенно на сжатие). Сохраняет стабильность структуры, свойств и геометрических размеров в интервале температур от -180°С до +80°С.

4. Сохранение стабильных размеров. Пенополистирол стабилен в своих размерах -не садится в конструкции и не деформируется в течение всего срока эксплуатации любой строительной конструкции.

5. Звуконепроницаемость. При использовании пенополистирола в значительной степени улучшается звукоизоляция конструкций.

6. Долговечность. В течение всего срока жизни строения качество свойств пенополистирола не ухудшается. Пенополистирол не подвержен гниению и образованию плесени. Материал не является питательной средой для бактерий и микроорганизмов, что позволяет применять его в качестве упаковки для пищевых товаров. Практически не стареет в течение всего срока эксплуатации сооружения. Пенополистирол устойчив к воздействию воды, минеральных масел, щелочей, кислот.

7. Трудновоспламеняемость. Пенополистирол не горит без прямого контакта с открытым пламенем, так как относится к категории самозатухающих материалов, горение которых прекращается при удалении источника пламени. Содержит добавки (антипирены), снижающие горючесть.

8. Низкая плотность. Благодаря низкой плотности пенополистирола, остаются практически неизменными несущие нагрузки на фундамент и несущие конструкции строительных объектов.

9. Экологическая безопасность. Пенополистирол чистый и безопасный теплоизоляционный материал. При работе с ним нет необходимости применять какие-либо средства защиты.

№ п/п Наименование показателей Норма по ГОСТ 15588-86 ПСБ-С-25

1 Плотность, кг/м3, не менее 15,1

2 Прочность при сжатии (10 деформация), мПа, от 0,10

3 Предел прочности при изгибе, мПа, не менее 0,13

4 Теплопроводность при 25°С, Вт/мх°К, не более 0,039

5 Время самостоятельного горения, с, не более 4,0

б Влажность, %, не более 12,0

7 Водопоглощение за 24 ч, по объему, %, не более 2

Рисунок 2 - Теплофизические и механические свойства пенополистирола

1.4.2 Минеральная вата

Минеральная вата - высокоэффективный теплоизоляционный материал, созначительной стойкостью к воздействию высоких температур, а также устойчивостью к воздействию органических веществ.

Минеральная вата представляет собой тонкие и гибкие волокна, полученные при охлаждении предварительно раздробленного в капли и вытянутого в нити минерального расплава. Минеральная вата обладает чрезвычайно низкой гигроскопичностью: содержание влаги в изделиях из нее при нормальных условиях эксплуатации составляет 0,5% по объему.

По требованиям пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов (НГ). Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Механические и прочностные характеристики минераловатных плит находятся в зависимости от размеров и ориентации базальтовых волокон. При производстве сэндвич-панелей применяется перпендикулярное ориентирование волокон ламелей, при котором достигаются максимальные значения параметров прочности на сжатие.

Важное свойство минераловатных материалов - крайне малая усадка (в том числе термическая) и сохранение своих геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации здания. Это гарантирует отсутствие «мостиков холода», которые в противном случае неизбежно возникли бы на стыках изоляционных плит.

Теплоизоляционные и механические свойства минеральной ваты сохраняются на первоначальном уровне в течение десятков лет.

Таким образом, минеральная вата - это материал, обладающий всеми необходимыми свойствами для обеспечения надежной и эффективной теплоизоляции зданий и сооружений в числе которых: Высокая теплоизолирующая способность; Негорючесть; Звуконепроницаемость; Негигроскопичность; Устойчивость к температурным деформациям; Высокая химическая и биологическая стойкость; Экологичность; Долговечность; Высокая стойкость к нагрузкам.

1.5 Полиуретановый клей

Металл и утеплитель в панелях FACHMANN™ надежно скреплены между собой однокомпонентным влагоотверждаемым полиуретановым клеем MACROPLAST (Henkel, Германия).

При комнатной температуре и нормальной влажности в месте соединения необходимая сила соединения достигается приблизительно через 10 -15 минут. Для более быстрого отверждения Макропласт УР 7228 может помещаться под горячий пресс. Максимальная температура не должна превышать 70оС.

Литература

1. СНиП 12-01-2004 Организация строительства / Росстрой. - М.: 2004.

2. СНиП 1.04.03-85* Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений/ Госстрой СССР. - М.: АПП ЦИТП, 1991.

3. МДС 12-43.2008 Нормирование продолжительности строительства зданий и сооружений/ ЦНИИОМТП. - М.: 2008.

4. СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Ч.1. Общие требования/ Госстрой России. - М.: 2001.

5. СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Ч.2. Строительное производство/ Госстрой России. - М.: 2002.

6. Единые нормы и расценки (ЕНиР): сб. 1-40/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат,

1987.

7. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. ГЭСН-2001. Сб. 01-47/ Госстрой России. - М.: 2009.

8. Методические указания по разработке типовых технологических карт в строительстве / ЦНИИОМТП, 1987.

9. Теличенко, В.И. Технология строительных процессов: учебник / В.И. Теличенко, О.М. Терентьев, А.А. Лапидус. - М.: Высш. шк., 2005. - 392 с.