Область назначения, условия применения, предназначение, краткая история развития сэндвич – панелей

Очень часто мокрый фасад устраивают по кладке из ячеисто-бетонных блоков или из кирпича. Подобные ограждающие конструкции, как известно, обладают хорошей паропроницаемостью. В результате диффундирующая влага имеет возможность беспрепятственно проникать в толщу минераловатного утеплителя и со временем скапливается у поверхности штукатурки, что, как правило, ведет к нарушению целостности декоративного слоя, его отслоению и т. д. Если предполагается использование пенопластов, то перед монтажом системы следует каким-то образом просушить несущую стену, в противном случае выход влаги из нее будет затруднен.

При движении воздуха вдоль поверхности минеральной ваты на приповерхностные волокна действует аэродинамическая сила, вызывающая напряжения растяжения в сечении волокна и касательные напряжения в капельках связующего, которое закрепляет волокно в материале. Средняя составляющая аэродинамической силы пропорциональна в некоторой степени средней скорости потока. Пульсационная составляющая связана с хаотическими турбулентными пульсациями, которые всегда присутствуют в потоке воздуха около шероховатой поверхности. Чем меньше силы сцепления волокон в материале, тем больше их эмиссия. Кроме того, под действием вибраций в волокнах материала и в связующем могут накапливаться усталостные повреждения, снижающие силу сцепления волокон. Одним словом, этот вопрос подлежит научному исследованию.

Особенно внимательно следует относиться к определению ширины вентилируемого зазора при проектировании теплозащиты высотных зданий. Дело в том, что воздух, по мере продвижения по зазору, постепенно увлажняется. На уровне верхних этажей он насыщается водяным паром и при определенных условиях, например при недостаточной ширине зазора, может начаться конденсация пара в зазоре. В этом случае в фасадных конструкциях верхних этажей минеральная вата и облицовка будут находиться в неблагоприятных условиях эксплуатации.

Забывают при строительстве высотных зданий еще про одно явление: про эксфильтрацию воздуха. Суть этого явления состоит в том, что на определенной высоте за счет разницы давлений внутреннего и наружного воздуха может происходить фильтрация внутреннего воздуха через ограждающую конструкцию в утеплитель. В результате утеплитель увлажняется и его долговечность снижается. Наиболее доступный метод борьбы с увлажнением вследствие эксфильтрации - снижение воздухопроницаемости стен на верхних этажах здания при увеличении толщины воздушного зазора. Методика расчета требуемого сопротивления воздухопроницанию стены у нас разработана. Чтобы проблема была понятнее, приведу пример. Для фасада здания высотой 200 м для условий января в Москве при толщине воздушного зазора 2,5 см требуемое сопротивление воздухопроницанию, рассчитанное по этой методике, составило 2450 м 2 ч Па/кг.

Анализ результатов обследования 3-слойных стеновых панелей в зданиях, построенных более 30 лет назад, позволяет сделать вывод о том, что вспененный пенополистирол, использовавшийся в качестве теплоизоляционного слоя, изменений потеплопроводящим свойствам не претерпел.

Что касается деструкции минеральной ваты. Опираясь на данные, полученные в ходе мониторингов, могу сказать, что ни при одном вскрытии вентилируемых фасадов не было обнаружено признаков разрушения слоя минераловатного утеплителя на основе базальтового волокна по основному объему. Отмечалось лишь потемнение тонкого поверхностного слоя. (Все сказанное справедливо при условии своевременной установки декоративно-защитного экрана и, конечно, охватывает срок эксплуатации не более 10 лет).

2.2. Оценка уровня изготовления  продукции, классификация

и методика испытаний.

Механическая стойкость панелей достигается за счет вертикально-ориентированных волокон минеральных плит, нарезанных в виде ламелей (отдельными секциями). Такая конструкция является стабильной и долговечной, обладает высокой несущей способностью, незначительным весом и исключает усадку утеплителя, а следовательно, промерзание панелей в течение всего срока эксплуатации.

Панели типа "сэндвич" с минераловатным утеплителем являются лучшими среди легких панелей различных классов. Наиболее близкие по конструкции панели типа "сэндвич" с утеплителем из пено-пласта различных марок имеют низкую огнестойкость, что резко ограничивает область их применения. Большой класс каркасных панелей имеет, как правило, очень большую трудоемкость, особенно изготовление каркаса и крепление обшивок к нему.

Панели типа "сэндвич" с минераловатным утеплителем и по огнестойкости и по трудоемкости изготовления выгодно отличаются от других конструкций легких панелей, однако и они имеют свои недостатки. Многочисленные испытания показали, что допустимый пролет для стеновых панелей и панелей покрытия из-за их недостаточной несущей способности составляет не более 3 метров. Причем разрушение панелей происходит вблизи опор от перерезывающей силы в месте ближайшего к опоре стыка брусков-ламелей утеплителя.

Специалисты ТОО СПП «Металлоизделия» взялись за решение этой проблемы. В 2004 - 2005 гг. были предложены два способа: введение косых стыков ламелей в ближайших к опоре стыках и применение стальных ребер, вложенных между брусками ламелей вдоль панели. На оба предложенные способа укрепления панелей типа "сэндвич" с минераловатным утеплителем в 2005 г. получены патенты РК:

* патент N 47403 (применение продольных  несущих ребер);

* патент N 47404 (применение косых  стыков крайних ламелей).

Испытания опытных партий панелей показали, что несущая способность панелей существенно повысилась: панели могут работать на пролете до 6 метров.

Стеновые панели толщиной 100 мм при пролете 6 метров выдержали нагрузки, соответствующие нагрузкам до 3 ветрового района включительно.

Стеновые панели толщиной 200 мм при пролете 6 метров выдержали нагрузки, соответствующие нагрузкам до 4 ветрового района включительно. Панели покрытия толщиной 135 мм при пролете 6 метров выдержали нагрузки, соответствующие нагрузкам до 2 снегового района включительно.

Панели покрытия толщиной 235 мм при пролете 6 метров выдержали нагрузки, соответствующие нагрузкам до 4 снегового района включительно.

Применение панелей типа "сэндвич" с минераловатным утеплителем с повышенной несущей способностью производства ТОО СПП «Металлоизделия» значительно снижает стоимость и сокращает сроки строительства зданий. В первую очередь благодаря экономии металла, так как исключается промежуточный опорный ригель. Кроме того, облегчение массы каркаса приводит к снижению нагрузок на фундамент, что позволит применять упрощенные фундаменты.

Технологическая линия позволяет изготавливать панели различной толщины, что дает возможность использовать панели типа ТОО СПП «Металлоизделия» при строительстве различных объектов во всех климатических зонах.

Продукция ТОО СПП «Металлоизделия» полностью сертифицирована к применению на территории Казахстана, имеет весь пакет разрешительной документации. Вся номенклатура сэндвич-панелей относится к группе негорючих материалов (НГ).

По совокупности технических характеристик (расчетные коэффициенты теплопроводности, механические характеристики) изделия ТОО СПП «Металлоизделия» полностью удовлетворяют современным требованиям к изделиям данного класса. По соотношению цена - качество материалы ТОО СПП «Металлоизделия» превосходят продукцию всех известных иностранных производителей.

Нормативная база. Сегодня два ГОСТа регламентируют требования к сэндвич-панелям. Один - для утеплителей из пенополистирола, другой - для утеплителей из пенополиуретана. Однако наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты. На них госстандарт отсутствует. Но даже существующие стандарты сильно отстали от требований мировой практики. Так, по казахстанским стандартам толщина стального листа, используемого в сэндвич-панелях, должна быть не менее 0, 7 мм. В то же самое время вся западная продукция идет со стальным листом толщиной 0, 55 мм. Поэтому сертифицировать такую продукцию нельзя.

Есть принципиальные отличия и по декоративно-защитным покрытиям, используемым в сэндвич-панелях. Например, в сэндвич-панелях финского производства используются такие полимерные покрытия, которые начинают размягчаться уже при температуре +60*С. А в соответствии с казахстанскими требованиями декоративно-защитные покрытия должны выдерживать температуру в +80*С.

Единственный выход в такой ситуации: вся продукция и отечественная, и иностранная

- должна пройти техническую  оценку пригодности и получить  техническое свидетельство.

С целью улучшения качества выпускаемой продукции было решено до 01. 10. 2007 г. закончить переоснастку формующего оборудования для выпуска изделий с учетом требований по предотвращению прогрессирующего обрушения зданий. Всего будет переоснащено более 400 металлоформ и отсеков в кассетных установках.

Положительные сдвиги завода по улучшению экологической обстановки, разрабатываются и внедряются системы экологического менеджмента по нормам стандарта ГОСТ Р-ИСО-14001-98, а для уменьшения отрицательного воздействия на водные ресурсы введены в эксплуатацию две новые системы очистки сточных вод с использованием метода флотации и сульфоугля на второй ступени.

Ведется также работа по улучшению социально-бытовых условий: рабочие обеспечены благоустроенными помещениями, в заводской столовой организовано льготное питание.

Европейские страны отличаются от нас одной очень интересной особенностью - они внедряют новые технологии, используют новые строительные материалы, не дожидаясь ответов на все возможные вопросы. В итоге это дает им существенные преимущества: они приобретают опыт, они получают возможность вводить корректирующие мероприятия с учетом практического опыта. В Казахстане пытаются смоделировать ситуацию от начала и до конца, то есть изучить ее полностью в теории до того, как мы начнем реально применять это на практике. На это может уйти колоссальное количество времени. Причем никто не может быть уверен заранее в том, что в финале будет найден окончательный и правильный ответ на все поставленные вопросы. Возможно, что в процессе поиска этого самого ответа их количество только возрастет. А в это время дома будут оставаться неутепленными по одной простой причине: по причине огромного дефицита эффективных теплоизоляционных материалов.

Экструдированный пенополистирол в системах наружного утепления мокрого типа мы рекомендуем применять для утепления цокольной части здания и в местах стыковки гидроизоляции балконов с плоскостью стены. Еще одна область применения экструдера - места стыковки системы утепления кровли с парапетом. К сожалению, проектировщики часто забывают, что кровельный парапет - это выход мостиков холода. Поэтому он должен утепляться с обеих сторон. Проектировщики же закладывают утепление, как правило, только с фасадной стороны, в результате чего создаются условия для промерзания стены под перекрытием верхнего этажа. На фасаде образуются трещины, а в квартирах страдает внутренняя отделка. При проектировании плоских эксплуатируемых кровель с применением экструдированного пенополистирола последний обязательно нужно заводить на внутреннюю часть парапета на высоту не менее 20 см, после чего выполнять пристыковку к системе наружного утепления.

Разработаны нормы пожарной безопасности, предписывающие прохождение каждым элементом системы натурных огневых испытаний с получением соответствующего сертификата. Правда, в этом вопросе тоже существуют некоторые недоработки: минераловатные изделия подлежат обязательной пожарной сертификации, а стекловолокно и органические теплоизоляционные материалы почему-то не подлежат обязательной пожарной сертификации.

Производство сэндвич-панелей - достаточно бурно развивающаяся отрасль строительной индустрии. Сегодня почти на 60-ти отечественных предприятиях налажен выпуск трехслойных панелей с минераловатным утеплителем. Многие производители просто не понимают, что они делают. Результат этого непонимания, а в некоторых случаях и нежелания что-либо понимать - продукция сомнительного качества. Объясню, почему мы пришли к такому выводу. О каком качестве может идти речь, если берется утеплитель с непонятными характеристиками, каким-то образом приклеивается, и готовые изделия после этого даже не испытываются. А если делать неизвестно как, получится неизвестно что. Чем руководствуются проектировщики, когда применяют такие панели, остается большой загадкой.

После проведения технической оценки продукции ряда предприятий, производящих исходные материалы для сэндвич-панелей (минераловатные изделия и изделия из стекловолокна) разобрались с критериями. Испытания должны проводиться по трем прочностным показателям, причем все три характеристики измеряются не в плитах, а в ламелях. Согласно требованиям стандарта, специально разработанного специалистами ФГУ "ФЦС", критериями, определяющими выбор материалов для среднего слоя сэндвич-панелей, являются предел прочности на сжатие, предел прочности на растяжение, предел прочности на сдвиг. Методику испытаний позаимствовали у зарубежных специалистов. Она одинаково применима как для минераловатных материалов, так и для изделий на основе стекловолокна.

Помимо неорганических теплоизоляционных материалов в сэндвич-панелях широко используются материалы на основе органического сырья - пенополиуретан в первую очередь и пенополистирол (вспененный и экструдированный). Зарубежные производители используют в качестве теплоизоляционного сердечника пеностекло, фенольные пенопласты.

Бытует мнение будто бы сэндвич-панели - это такая герметичная структура, в которой ничего не происходит. На самом деле, в среднем слое может накапливаться влага, поэтому рекомендуется учитывать возможное уменьшение прочности склейки сердечника с облицовкой. И нельзя забывать о том, что панели - это крупноформатные изделия, испытывающие знакопеременные нагрузки. Стечением времени в материале накапливаются усталостные напряжения, и в какой-то момент структурные связи начинают нарушаться. Серьезные структурные изменения материала сердечника могут привести к потере прочности всей конструкции. Это очень важный момент. Основная цель, которая преследуется при осуществлении энергосберегающих мероприятий, - экономия тепловой энергии, но никто не знает, каково денежное выражение этой экономии и каков срок окупаемости капиталовложений.