РЕФЕРАТ по дисциплине «Строительные материалы» ТЕМА РЕФЕРАТА Стеновые панели «Сэндвич». Свойства и применение

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Балтийский Федеральный Университет имени И. Канта
Образовательно-научный кластер «Институт высоких технологий»
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Строительные материалы»
ТЕМА РЕФЕРАТА
Стеновые панели «Сэндвич». Свойства и применение
Выполнил:
Проверил:
Калининград 2022
Оглавление
Введение ..................................................................................................................................................3
Глава 1. Исходная информация .............................................................................................................3
1.1. Область назначения, условия применения, предназначение, краткая история развития
сэндвич–панелей..................................................................................................................................3
1.2. Количественные и качественные характеристики, паспортные данные, информация о
внешнем виде, данные по изготовлению, свойства, упаковка сэндвич-панелей ..........................5
Глава 2. Определение качества продукции. .......................................................................................11
Заключение ............................................................................................................................................11
Список использованной литературы: .................................................................................................12
2
Введение
Сэндвич-панель (англ. sandwich - многослойный бутерброд) - строительный материал,
имеющий трехслойную структуру, состоящую из двух листов жесткого материала (металл, ПВХ,
ДВП, магнезитовая плита) и слоя утеплителя между ними. Все детали сэндвич-панелей
склеиваются между собой с помощью горячего прессования. В зависимости от назначения
выделяются кровельные и стеновые панели.
Глава 1. Исходная информация
1.1. Область назначения, условия применения, предназначение, краткая история
развития сэндвич–панелей
В 1930 году американский инженер Франк Ллойд Райт при осуществлении проекта
«Unsonian» впервые использовал сэндвич-панели с сотовым наполнителем. Материал обладал
рядом недостатков, но первоочередной задачей изобретения было сочетание в панелях
дешевизны, эстетичности и легкости в эксплуатации.
1950-е годы, Олден Б. Доу, брат генерального директора компании «Dow Chemical»,
создает эргономичные трехслойные сэндвич-панели с полиэстером и покрытием из фанеры.
Полученные стройматериалы отличались уникальными качественными характеристиками,
поэтому быстро стали популярными в строительной сфере.
1959 год — компания «Koppers» открыла массовое производство панелей типа сэндвич,
переквалифицировав
свое
автомобильное
производство
в
цеха
по
выпуску нового
стройматериала. Сэндвич-панели под торговой маркой Dylite выпускались на основе
полистирола, в качестве обшивки по-прежнему использовалась фанера.
1960 год — компания «Alside» возвела производственный процесс панелей на
совершенно новый уровень, сократив сроки и повысив скорость изготовления материала. В это
время сэндвич-панели стали общеизвестными.
В России производство панелей типа «сэндвич» началось появляться только в 1974 г.
Сэндвич-панели, относящиеся к категории стеновых, применяются при возведении
зданий разного назначения (складских, производственных, административных, торговых и
других). Кроме того, они могут применяться при возведении малоэтажных жилых домов и
холодильников. При производстве перечисленных работ из изделий собираются горизонтальные
и вертикальные, а также наклонные ограждающие конструкции.
Ещё один способ применения стеновых сэндвич-панелей – сооружение ограждающих
конструкций (как внутренних, так и наружных), а также настил полов и устройство межэтажных
перекрытий. Кроме того, эти материалы нередко используются для реконструкции строений.
3
Они умеют ряд преимуществ в сравнении с традиционными материалами:
Во-первых, сэндвич-панели по теплотехническим характеристикам превосходят
традиционные строительные материалы (кирпич, дерево, бетон) примерно в 10 раз.
Во-вторых, масса сэндвич-панелей в 10–20 раз меньше, чем у традиционных материалов.
То есть можно значительно снизить нагрузки на фундамент. Значительно снижаются и расходы
на транспортировку — нет необходимости в перевозке тяжелых железобетонных панелей или
кирпича.
В-третьих, сэндвич-панели — недорогие и надежные конструкции, они позволяют
экономить буквально на каждом этапе строительства, причем не только деньги, но и время.
Например, крепление сэндвич-панели к каркасу производится очень быстро при помощи
самонарезающих болтов по металлу или дереву — в зависимости от того, из чего сделан каркас.
Благодаря этому можно при необходимости даже демонтировать конструкцию и перевезти
здание в другое место.
В-четвертых, сэндвич-панели не требуют дополнительной отделки. Их поверхности —
тонколистовая оцинкованная сталь — еще на заводе окрашиваются надежной краской или
покрываются слоем полимера (Полиестр, Пурал, PVF-2 и т. д.).
Они
обладают
минимальным
влагопоглощением,
достаточной
механической
прочностью, высокой долговечностью. А сама сэндвич-панель устойчива к вредному
ультрафиолетовому излучению, атмосферным и механическим воздействиям. Кроме того, через
сэндвич-панели легко прокладываются любые коммуникации: сверлить или резать эту
конструкцию намного легче, чем железобетонные панели.
Традиционные для сэндвич-панелей утеплители — минеральная вата либо пенистые
изоляторы — пенополистирол или пенополиуретан. Однако сейчас появился новые варианты
утепления, в которых используется сразу два материала — пенополистирол и минеральная вата.
Эти материалы чередуются поперечными слоями. За счет того, что используются более жесткие
элементы из минеральной ваты, общая жесткость конструкции повышается, а за счет более
низкой теплопроводности пенополистирола улучшаются общие теплотехнические свойства
такой сэндвич-панели. Такая композиция по сопротивлению теплопередаче выигрывает по
сравнению с минераловатным монозаполнителем, а по жесткости — перед однородным
заполнением пенополистиролом.
Толщина сэндвич-панелей обычно колеблется от 10 см в южных районах страны до 20
см в холодных краях, на Крайнем Севере. Этот диапазон толщин охватывает все наши
климатические регионы.
В ряде случаев, когда требуется особо высокая теплоизоляция (например, холодильники
в жарком климате), используют две сэндвич-панели, установленные параллельно с засыпкой или
4
заливкой между ними утеплителя.
1.2. Количественные и качественные характеристики, паспортные данные,
информация о внешнем виде, данные по изготовлению, свойства, упаковка сэндвичпанелей
Стеновые сэндвич-панели по типу внешнего профиля разделяются на гладкие, простые
профилированные и декоративные профилированные (сайдинговые и бревенчатые).
По типу теплоизоляции выделяют панели, сердечник которых изготовлен из:

Минеральной ваты;

Стекловолокна;

Пенополиуретана;

Пенополиизоцианурата (так называется усовершенствованный пенополиуретан);

Пенополистирола;

Нескольких материалов (такие панели называют комбинированными).
Минеральная вата
Она имеет волокнистую структуру и изготавливается из силикатных расплавов, которые,
в свою очередь, получают из шлаков, горных пород или их смесей. Важное преимущество мин.
ваты, обусловившее широту её применения при изготовлении сэндвич-панелей – негорючесть
(это качество обозначается аббревиатурой НГ). Существует и недостаток: таковым можно
признать невысокую влагостойкость мин. ваты. Её водопоглощение при полном погружении в
жидкость достигает 600%. Гигроскопичность минеральной ваты варьируется от 0,2 до 2%. При
намокании ваты её теплоизоляционные свойства резко ухудшаются. Поэтому сэндвич-панели с
наполнителем из минеральной ваты надёжно защищаются обшивкой от осадков. Кроме того, эта
особенность заставляет с максимальной надёжностью монтировать замки и места стыковки
материалов при их сборке.
Устойчивость мин. ваты к воздействию пара и грибов зависит от того, в каких условиях
эксплуатируются сэндвич-панели. Для грибов в вате не создаётся благоприятных условий для
размножения, однако они всё-таки могут закрепиться в ней, и в этом случае органические
кислоты, которые выделяются грибами, будут разрушать минеральную вату.
Достоинства:

Высокие показатели звуко- и теплоизоляции;

Экологическая чистота;

Неподверженность усадке. В течение всего срока эксплуатации габариты изделий с
минеральной ватой остаются неизменными;
5

Лёгкость монтажа;

Негорючесть;

Неподверженность температурным деформациям;

Нулевая коррозионная активность. На металлических элементах, которые контактируют
с мин. ватой, не образуется ржавчина.
Недостатки:

Постепенная утрата теплоизоляционных свойств с течением времени. Восстановлению
эти свойства не подлежат;

Большая масса. Сэндвич-панели на основе минеральной ваты утяжеляют здание, на
котором они закрепляются. Так, здание, имеющее размеры 20х50х6 м, при монтаже
ограждающих конструкций из панелей с минватой, имеющих толщину 10 см, становится
на 6 т тяжелее, чем здание таких же размеров с панелями на основе пенополистирола
или полиуретана;

Повышенная паропроницаемость. Это свойство значительно повышает риск расслоения;

Возможность монтажа конструкций из мин. ваты только при отсутствии атмосферных
осадков;

Вредность. При сборке конструкций с минеральной ватой приходится надевать
респиратор.
Стекловолокно
Этот материал, иначе называемый стекловатой, очень похож на мин. вату, поскольку он
также состоит из минеральных волокон. Сходство усматривается и в технологии изготовления,
а также в основных свойствах.
Достоинства:

Высокая прочность и хорошая упругость. Эти качества объясняются тем, что волокна,
из которых состоит стекловата, имеют значительную толщину и длину;

Устойчивость к веществам, проявляющим химическую активность;

Негорючесть;

Сравнительно малая масса;

Высокие звуко- и теплоизоляционные свойства;

Вибростойкость;

Экологическая чистота.
Недостатки:

Способность впитывать большое (достигающее 150% по массе) количество воды;

Склонность к слёживанию (достигает 25%);
6

Невозможность эксплуатации при температуре, превышающей 400°С. При воздействии
пламени стекловата спекается;

Склонность к деформации при значительных колебаниях температуры;

Выветривание
при
отсутствии
ветровой
защиты.
При
выветривании
может
спровоцировать аллергические реакции у людей.
Перечисленные недостатки усложняют использование стекловаты в роли утеплителя при
производстве сэндвич-панелей.
Пенополиуретан (ППУ)
Имеет
чрезвычайно
малый
коэффициент
теплопроводности,
составляющий
приблизительно 0,02 Вт/м°С. Отличается химической нейтральностью, не вступает в реакции с
кислотами и щелочами, идеален в качестве гидроизолятора, поскольку имеет до 99% полностью
закрытых пор. Немаловажно и то, что ППУ в соответствии с гигиеническими нормами может
быть использован в холодильном оборудовании, в котором хранятся продукты питания. Есть и
недостаток: таковым является повышенная горючесть (категория Г2, ППУ легко сгораем).
Достоинства:

Малая теплопроводность;

Неподверженность деформациям – как механическим, так и температурным;

Устойчивость к агрессивным соединениям и биологическим воздействиям;

Механическая прочность. Это преимущество позволяет сэкономить, отказавшись от
дополнительных металлоконструкций;

Долговечность;

Экологическая чистота;

Хорошая адгезия с бетоном, металлом, стеклом, кирпичом и другими материалами,
сохраняющаяся в течение длительного времени;

Эластичность;

Неподверженность коррозии.
Недостатки:

Пожароопасность;

Дороговизна.
Пенополиизоцианурат
В настоящее время этот материал, представляющий собой усовершенствованный
пенополиуретан, лидирует среди всех выпускаемых утеплителей. В нём удачно сочетаются
преимущества
ППУ
и
устойчивость
к
воздействию
пламени.
Для
изготовления
пенополиизоцианурата используются полиол и изоцианурат, которые берутся в пропорции 1:2.
7
При высокой температуре они подвергаются полимеризации. В ходе этого процесса изоцианурат
взаимодействует сам с собой, при этом создаётся углеродная матрица с прочными и
устойчивыми связями.
Достоинства:

Крайне малая теплопроводность. Её коэффициент у пенополиизоцианурата – самый
низкий в сравнении с другим сырьём;

Неподверженность механическим и температурным деформациям;

Эластичность;

Экологическая чистота;

Высокая механическая прочность. Это преимущество позволяет сэкономить на
металлоконструкциях;

Сильная адгезия со стеклом, металлом, бетоном, кирпичом и многими другими
материалами, сохраняющаяся в течение длительного времени;

Устойчивость к агрессивным соединениям и биологическим воздействиям;

Огнестойкость;

Неподверженность коррозии;

Долговечность.
Недостатки:

Высокая чувствительность к атмосферным осадкам и ультрафиолету (свету солнца),
необходимость хорошей защиты от них;

Дороговизна.
Пенополистирол
Отличается высокими теплоизолирующими свойствами, стойкостью к биологическим и
химическим факторам, водонепроницаемостью. Недостаток пенополистирола заключается в его
чувствительности к воздействию солнечного света, но применительно к сэндвич-панелям он не
имеет большого значения, поскольку они обшиты листами металла. Кроме того, пенополистирол
горюч.
Достоинства:

Хорошие звуко- и теплоизоляционные свойства;

Стойкость к агрессивным средам и биологическим воздействиям;

Способность долго сохранять свойства при прямом контакте с водой (выражаясь иначе,
негигроскопичность);

Неподверженность деформациям при колебаниях температуры;

Лёгкость. Пенополистирол легче мин. ваты как минимум в 2 раза;
8

Малый объёмный вес;

Негорючесть. Подчеркнём, что это преимущество свойственно только самозатухающим
и трудновоспламеняемым видам пенополистирола;

Хорошая адгезия со многими материалами;

Экологическая чистота;

Возможность использования в составе панелей, рассчитанных на монтаж в зимнее
время;

Долговечность, неподверженность старению.
Недостатки:

Может спровоцировать аллергические реакции;

Боится ультрафиолета. При воздействии солнечных лучей в течение двух месяцев
приобретает коричневый цвет и крошится;

Усаживается и размягчается при воздействии температуры, превышающей 1000°С;

Пожароопасен;

Может быть повреждён птицами и грызунами.
По виду обшивки выделяют:
С обшивкой из металла
Чаще всего она изготавливается из тонколистовой оцинкованной или нержавеющей
стали, которая защищается полимерным покрытием из поливинилфторида, пластизоля, пурала
или полиэстера. Кроме того, в качестве покрытия может использоваться ткань, бумага,
нержавейка или алюминиевая фольга. Используются металлические листы с разными видами
профилирования – накаткой, гладким, имеющим форму микроволн или трапециевидным.
С обшивкой из гипсокартона, фанеры, ДВП или ЦСП
Один из перечисленных материалов используется только с одной стороны плиты, при
этом на другой используется лист металла. Чаще всего такие панели используются при
возведении внутренних перегородок. Они удобны тем, что в них можно поместить кабельканалы, в которые, в свою очередь, укладывается проводка.
С обшивкой из ПВХ
Изделия с ПВХ-листами получили широкое распространение при изготовлении офисных
перегородок, окон и дверей. Кроме того, они используются при выполнении отделки дверных и
оконных откосов.
С бумажной обшивкой
Бумага в этих разновидностях дополняется слоем алюминиевой фольги или полиэтилена.
Такие панели находят своё применение при теплоизоляции элементов зданий – стен, кровель,
9
фундаментов и других. Весьма популярны разновидности с бумажной обшивкой, пропитанной
битумом. Этот материал не пропускает пар, поэтому на внутренней стороне крыши не
скапливается конденсат. Панели с битумизированной бумагой очень часто применяются при
сооружении складских кровель. Для сокращения потерь тепла можно использовать
фольгированную бумагу, которая отражает инфракрасное излучение внутрь помещения. Панели
с бумажной обшивкой имеют сравнительно малую массу, что позволяет экономить на их
перевозке и установке.
Выделяют разновидности по типу полимерного покрытия:
Полиэстер (обозначается PE)
Такое покрытие подходит для всех климатических зон, оно рекомендовано для
конструкций, сооружаемых внутри зданий. Толщина полиэстерного покрытия составляет 25
мкм, теплостойкость – приблизительно 120°С. Оно имеет несколько преимуществ – хорошая
формуемость, твёрдость, ценовая доступность. Производители изготавливают панели с
глянцевым и матовым покрытием из полиэстера.
Пластизоль
В его состав входят поливинилхлорид и пластификаторы. Для его обозначения
используют маркировку вида PVC 200, где число указывает на толщину покрытия, выраженную
в мкм. Преимущества пластизольного покрытия заключаются в его применимости, как для
внутренних, так и для наружных конструкций, устойчивости к механическим повреждениям,
коррозии и вальцовке, хорошей формуемости.
Полидифторионад (обозначается PDVF)
Толщина этого покрытия составляет 25 мкм, оно устойчиво к повышению температуры
до +120°С и понижению до -60°С. Заслуживают внимания такие достоинства, как стойкость к
механическим повреждениям, агрессивным веществам и коррозии.
Пурал (обозначается Pural)
Основа этого покрытия – полиуретан. Оно имеет привлекательную матово-шелковистую
поверхность и отличается стойкостью к перепадам температуры, коррозионно-активным и
агрессивным веществам, ультрафиолетовому излучению. Чаще всего панели с таким покрытием
используются снаружи зданий.
Сэндвич-панели оснащаются разными типами замкового соединения:
Z-Lock
Наиболее распространенный вариант: облегчает процесс монтажа, обеспечивает
герметичность стыков. Соединение Z-Lock свойственно стеновым панелям с любым видом
наполнения: минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан и т.д.
К преимуществам относят:
10

Большую глубину соединения, что позволяет гарантировать прочность стыка;

Возможность использовать уплотнительные материалы в условиях повышенной
влажности;

Конструктивную
завершенность,
которая
позволяет
предотвратить
образование
«мостиков холода»;

Возможность монтировать как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.
Secret-Fix («Секретное крепление»)
Скрытый замок позволяет сделать конструкцию бесшовной, повышая эстетическую
привлекательность. Одновременно с этим применение таких панелей оправдано только в
процессе горизонтального монтажа. Монтаж отличается повышенной сложностью: крепежный
элемент прячется в межпанельный стык.
Шип-паз. Имеет
альтернативное
название
–
пазогребневое
соединение.
Данный вид характерен для панелей с утеплителем ПУР/ПИР. При небольшой толщине - будет
одинарный шип паз. Если же толщина свыше 60 мм, то это может быть и двойной, и
тройной. Минимальные зазоры на стыке позволяет значительно уменьшить тепловые потери,
что очень важно для холодильных камер. Также это придает дополнительную жесткость
соединению и облегчает монтаж.
Глава 2. Определение качества продукции.
Раньше материалы, предназначенные для использования в строительстве, сравнивались
только по одному показателю — по плотности, поскольку считалось, что плотность определяет
все. Однако жизнь внесла свои коррективы и доказала, что кроме плотности важны такие
показатели утеплителя, как теплопроводность, паро- и воздухопроницаемость, прочность на
сжатие,
сжимаемость,
упругость,
группа
горючести,
гидрофобность,
водостойкость,
биостойкость и т. д. Поэтому современные производители, как правило, градацию делают не по
плотности, хотя это тоже еще встречается, а по области применения или по какому-то из
перечисленных
показателей,
например,
по
теплопроводности,
по
прочности,
по
воздухопроницаемости, что максимально приближает потребителя к пониманию того, для чего
существует тот или иной теплоизоляционный материал или теплоизоляционное изделие.
Заключение
Основным достоинством стеновых панелей - является легкий и удобный монтаж сэндвичпанелей. Важное свойство, которое облегчает использование этих изделий при быстром
возведении зданий – малый вес сэндвич-панелей. Простая технология монтажа сэндвич-панелей
определяет широкий диапазон их возможного использования. Удобная технология монтажа
11
панелей типа «сэндвич» определяется в основном ее конкретным функциональным назначением.
Сэндвич-панели применяются в качестве самостоятельных стеновых конструкций или
внутренних перегородок. Монтаж сэндвич-панелей не требует специальных климатических
условий, однако, не рекомендуется вести монтаж в дождливую погоду, т.к. может произойти
намокание открытых участков минераловатного утеплителя, что приведет к снижению
эксплутационных способностей панелей. Различные габариты и схемы монтажа сэндвичпанелей
позволяют
строительным
организациям
оптимально
подобрать
необходимое
количество материала и существенно снизить трудозатраты при возведении объектов. Объемы
производства панелей растут, и сами изделия приобретают все большую популярность у
строителей.
Список использованной литературы:
1. Методические указания по проектированию и строительству сэндвич-панелей. Ред. У.
12
Ильин, Ю. Скуянс, Г. Андерсонс, Я. Крейлис. Латвийский сельскохозйственный университет.
Елгава 2005
2. Российская архитектурно-строительная энциклопедия. В 5-ти томах.-М.: изд.
“Триада”, “Альфа”.- 2004, 2005, 2006.
3. Монахов Н.И. Справочное пособие заказчика. Справочник строителя. В 2-х томах., 6е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат.-2001.-256 с.
4. Васильев В.М., Панибратов Ю.П, Резник С.Д., Хитров В.А., Управление в
строительстве. Уч. для вузов.-М.: изд. АСВ, 2004.-456 с.
5. Организация строительного производства. Учебник для вузов. под ред. Т.Н. Цай, П.Г.
Грабовый, Бальшаков В.А.и др.-М.: Изд. АСВ.2004-432 с.
6. ГОСТ 15.901-91. Система разработки и постановки продукции на производство
конструкции, изделия и материалы строительные.
7. Завод СТИЛЛИОН - производство несущего профнастила: сайт. – URL: https://stlion.ru/
(дата обращения: 17.09.2022). – Текст: электронный.
8 RONL.RU: сайт. – URL: https://ronl.org/ (дата обращения: 17.09.2022). – Текст:
электронный.
13