144409 (Сэндвич-панели)

Введение

В данной дипломной работе рассматривается изобретение типа сэндвич-панели, которое относится к строительным материалам, в частности к материалам для строительства и реконструкции каркасных и панельных производственных и общественных зданий малой этажности. Технический результат, достигаемый при реализации заявленной группы изобретений, состоит в повышении надежности и долговечности строительной панели и сооружения в целом, упрощении монтажа панели, снижении стоимости строительной панели и сооружения в целом, улучшении экологических характеристик строительной панели, что и является актуальностью дипломной работы. Строительная сэндвич-панель предназначена для возведения кровли или стен сооружения и включает в себя наружную и внутреннюю обшивки, выполненные из алюминиевых или стальных профилированных листов, и размещенный между ними слой утеплителя из пенопласта на основе полистирола или из минеральной ваты.

В настоящее время качественно новый подход к строи­тельству требует предло­жения высокотехнологич­ных материалов, позволя­ющих свести к минимуму затраты на строитель­ство и эксплуатацию зданий и сооружений различного    назначе­ния.

В 2002 году состоялся ввод в эксплуатацию современной автоматизи­рованной линии с компью­терным управлением веду­щего мирового производи­теля оборудования для непрерывного изготовле­ния трехслойных (тепло-, шумо-) изолирующих сэндвич-панелей.

Ввод в эксплуатацию (январь 2004 г.) второй очереди - самой современной полностью автоматизирован­ной линии нового поколения по

производству стеновых и кро­вельных сэндвич панелей позволил компании предложить потреби­телям уникальный ассортимент выпускаемой продукции.

Стеновые и кровельные сэндвич-панели изготавливаются на производственной базе ТОО СПП «Металлоизделия» (Предприятие создано в 1997 году и специализируется на изготовлении строительных металлоконструкций).

На сегодняшний день производство, оснащенное по последнему слову техники, дает предприятию возможность изготавливать 5 видов стеновых и 3 вида кровельных сэндвич панелей эксклюзивного качества. Надеж­ные, более совершенные замковые соединения (Z-Lock нового образца с присущими ему совершенными характерис­тиками прочности и герметично­сти, DPR-панель с повышенной конструкционной прочностью, Concealend Fix для реализации престижных проектов, надежная и "дышащая" при температурном расширении фальцевая кровля и т.д.): многообразие профили­рования наружных обшивок, высокие прочностные характе­ристики все эти преимущес­тва по достоинству оценили Потребители Казахстана, России, Украины.

С целью наращивания объе­мов производства панелей «сэндвич», предприятием были приобретены высокопроизводительные станки для произ­водства фасонных элементов производства Германии.

Высококвалифицированными специалистами предприятия на основании учета требований Потребителей созданы и запатен­тованы новые виды продукции ("угловая" панель, монопанель для облицовки и утепления фасадов существующих зданий). Новая продукция не только экономит время и денежные средства при возведении здания, но и придает строению неповто­римый эстетический вид.

Задача дипломной работы, состоит в рассмотрении повышении прочности сэндвич-панели и ее устойчивости к деформации, облегчении панели, совершенствовании элементов конструкции, предназначенных для монтажа панели, обеспечении ее огнеупорности и исключении вредных компонентов из конструкции строительной панели. Технический результат, достигаемый при реализации заявленной группы изобретений, состоит в повышении надежности и долговечности строительной панели и сооружения в целом, упрощении и увеличении числа возможных вариантов монтажа панели, снижении стоимости строительной панели и сооружения в целом, улучшении экологических характеристик строительной панели.

Целью данной работы является показать, что же из себя представляет сэндвич-панель, её предназначение, определить количественные и качественные характеристики, произвести классификацию испытаний, описать порядок и правила проведения сертификации продукции, оценить затраты использованные для изготовления изделия, а также предусмотреть факторы вредные для организма человека при изготовлении сэндвич-панелей.

Глава 1. Исходная информация

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

Говорят, английскому лорду Сэндвичу (Sandwich), жившему в 19-м веке, не хотелось отрываться от азартной карточной игры ради того, чтобы перекусить. И тогда он придумал оригинальный бутерброд, который позволял отлично подкреплять силы прямо за игровым столом - два сложенных вместе ломтика хлеба с какой-нибудь закуской между ними - маслом, сыром, колбасой. Такая слоистая тортинка многим пришлась по вкусу и ее в честь лорда окрестили сэндвичем.¹

А в 20-м веке идею взяли на вооружение строители - стали активно применять в качестве наружных стен слоистые "бутерброды" - ограждающие конструкции из двух листов металла с теплоизоляцией между ними. Их тоже назвали именем картежника-лорда: сэндвич-панели.

Если отбросить архитектурные и эстетические требования к строительным объектам, то сэндвич-панели можно было бы назвать идеальным строительным материалом.

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, а в каких-то случаях обходиться и вовсе без него. 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. Кстати, 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.).

Достоинства сэндвич-панелей для строителей можно перечислять и дальше. Но заметим, что и для эксплуатационников они тоже проблем не создают. Ведь их оболочка, как было сказано выше, изготавливается с хорошим и надежным антикоррозионным покрытием, материал утеплителя обладает низкой теплопроводностью, 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 не в пример легче, чем железобетонные панели.

Высокие теплоизоляционные свойства - важнейшая черта современных сэндвич-панелей. Сравните: сэндвич-панель с пенополистирольным либо минераловатным утеплителем толщиной 150 мм по теплоизоляционным свойствам соответствует стене из кирпича толщиной 900 мм! Благодаря этому при одинаковой толщине кирпичной стены и сэндвич-панели затраты на отопление снижаются в несколько раз.

Традиционные для сэндвич-панелей утеплители - минеральная вата либо пенистые изоляторы - пенополистирол или пенополиуретан. Однако сейчас появился новый вариант утепления, в которой 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. И в целом такая композиция по приведенному сопротивлению теплопередаче выигрывает по сравнению с минераловатным монозаполнителем, а по жесткости - перед однородным заполнением пенополистиролом.

Минеральная вата здесь нарезается на отдельные ламели, которые затем поворачиваются боком так, чтобы основные нити базальтового волокна были расположены вдоль теплового потока - от внутренней стенки панели к наружной. И в таком положении минватные ламели укладывают внутрь панели, чередуя с такими же ламелями из вспененного полистирола.

По сравнению с заполненной только полистиролом такая сэндвич-панель оказывается более пожаробезопасной. И хотя такие панели более многодельны для производителя, их преимущества гораздо выше по сравнению с традиционными вариантами. Испытание такие панели, прошли весьма неплохо.

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 заливкой между ними утеплителя.

Наиболее популярный вид сэндвич-панелей, соединяющий в себе отличное качество и низкую цену - панели с наполнителем E.P.S. (пенополистирол).

Сэндвич-панели со стекловолокнистым наполнителем Glasswool обладают не самыми высокими тепловыми характеристиками, но являются наименее горючим. Применяются при строительстве объектов с повышенными требованиями пожарной безопасности.

Сэндвич-панели с наполнителем Polyurethan (пенополиуретан) обладают наилучшими тепловыми характеристиками из всей группы. Более всего подходит для строительства холодильников и других подобных помещений.

В большинстве случаев сэндвич-панели представляют собой трехслойную конструкцию из двух профилированных металлических листов и наполнителя между ними. Как уже было сказано, в качестве внешних слоев может быть использован металлический лист с различными покрытиями или без них. Обычно это холоднокатаная оцинкованная сталь с полимерным покрытием импортного или отечественного производства. В некоторых случаях может быть использована оцинкованная сталь без покрытия либо нержавеющая сталь. Для предотвращения повреждения металла при профилировании на него наносится специальная защитная пленка, которая снимается после монтажа панели.

Во многих случаях используется заводская окраска металлических панелей устойчивыми красками.

Однако в последнее время находят все большее применение сэндвич-панели, поверхности которых закрыты не металлом, а например, гипсокартонными плитами толщиной б или 12 мм. В качестве наполнителя нередко используется жесткий пенополиуретан плотностью 50 кг/куб, метр. Эти панели, как правило, имеют соединение типа шип-паз, усиленное оцинкованным профилем толщиной 0,5 мм. Такие сэндвич-панели используют в качестве внутренних стеновых перегородок.

Их достоинства - высокая скорость монтажа, идеальная геометрия форм, легкость и небольшая толщина стены.

Принцип "сэндвича" используется и при устройстве звукоизолирующих внутренних перегородок, тогда в качестве изолятора используют базальтовую или стекловату, а стенки собирают из нескольких слоев гипсокартона.

Сэндвич-панели могут быть окрашены в различные цвета, благодаря чему построенному из них зданию архитектор может придать весьма оригинальный внешний вид, чередуя тем или иным образом красочные панели. При этом цветовое членение фасадов может быть как вертикальным, так и горизонтальным, что позволяет зрительно уравновешивать слишком плоские или, напротив, слишком вытянутые в вертикальном направлении сооружения.