Виды сэндвич-панелей и их основные свойства

Термином «сэндвич-панели» обозначают многослойные строительные конструкции бескаркасного типа. На их слоистое строение указывает само слово «сэндвич», которое происходит от английского sandwich (в переводе – «слоить, вставлять между чем-либо»).

Характеристики изделий, о которых идёт речь, позволяют отнести их к категории лёгких ограждающих конструкций.

Панели оснащаются специальными замковыми соединениями, с помощью которых они соединяются в стеновые блоки.

В большинстве случаев своеобразный «сэндвич», каковым является панель, включает в себя три элемента:
сердечник из поропластов (пенополиизоцианурата, пенополиуретана, пенополистирола) или минеральной ваты. Играет роль теплоизолирующего элемента;

два металлических листа, образующих обшивку. Располагаются с обеих сторон сердечника. Предназначены для защиты изделий от механических повреждений, влаги и других негативных факторов, обеспечивают внешнюю привлекательность строительных конструкций. Помимо металлических листов, для изготовления обшивки могут использоваться и другие материалы.
Виды сэндвич-панелей по критерию назначения
По такому критерию, как функциональное назначение, выделяют следующие виды панелей:
стеновые;

кровельные.
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.

Сэндвич-панели кровельного типа, как можно понять по их названию, используются при сооружении кровель. Речь может идти о возведении зданий и сооружений самых разных типов.

Отдельную группу образуют современные сэндвич-панели поэлементной сборки.

В них используется высокоэффективный утеплитель, который дополнен профилем из оцинкованной холоднокатаной стали с полимерным покрытием. Кроме того, предусмотрена система ветро- и гидрозащиты, которая делает конструкции стойкими к самым экстремальным климатическим воздействиям. Разновидности поэлементной сборки привлекают не только устойчивостью к ветру и осадкам, но и хорошей шумоизоляцией, вариативностью комплектаций, ремонтопригодностью и экономичностью.

Виды сэндвич-панелей по типу теплоизоляции
По данному критерию 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 минваты, обусловившее широту её применения при изготовлении сэндвич-панелей – негорючесть (это качество обозначается аббревиатурой НГ). Существует и недостаток: таковым можно признать невысокую влагостойкость минваты. 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. Именно 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 минваты 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;
лёгкость монтажа;
негорючесть;
неподверженность температурным деформациям;
нулевая коррозионная активность. На металлических элементах, которые контактируют с минватой, 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 минваты только при отсутствии атмосферных осадков;
вредность. При сборке конструкций с минеральной ватой приходится надевать респиратор.
Стекловолокно

Этот материал, иначе называемый стекловатой, очень похож на минвату, 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%);
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. 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 минваты как минимум в 2 раза;
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.
Комбинированный наполнитель

Сэндвич-панели комбинированного типа. К этой категории относятся строительные конструкции, сердечник которых состоит из базальтовой минваты, дополненной пенополистиролом. Элементы сердечника располагаются параллельно листам обшивки, послойно. Слои склеены полиуретановым клеем по всей площади. Минеральная вата в составе комбинированных разновидностей обеспечивает огнестойкость, а пенополистирол – высокую механическую прочность, тепло- и звукоизоляцию.

Выбор вида сэндвич-панелей с учётом внешних условий
Свойства сэндвич-панелей с сердечником из разного сырья различаются, поэтому каждый их вид наилучшим образом подходит для использования в своих условиях. Так, при обустройстве холодильников рекомендуется применять панели с пенополиуретаном. При покупке стройматериалов для использования в зданиях I степени огнестойкости по СНИП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» (таблица 4) следует остановить выбор на изделиях с минватой. Панели с утеплителем, изготовленным из пенополистирола, можно применять на объектах, степень огнестойкости которых не превышает II. Обратите внимание: огнестойкость здания определяется на этапе его проектирования, при этом учитывается целый комплекс факторов (назначение, этажность, категория по пожаро- и взрывоопасности, площадь одного этажа в пределах пожарного отсека, некоторые другие).