СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к области строительства и может найти применение в качестве теплоизоляционных и ненесущих панелей зданий и сооружений, преимущественно в каркасном и каркасно-панельном домостроении.
Из уровня техники известны строительные панели типа «сэндвич» для каркасных зданий и сооружений. Например, варианты строительных панелей по патенту РФ на изобретение №2156340 и варианты строительных панелей «ИРТА» по патенту РФ на изобретение №2258118. Общим для этих панелей является то, что они содержат наружную и/или внутреннюю обшивки и размещенный между ними слой утеплителя из пенопласта на основе полистирола. Обшивка панелей по патенту РФ №2156340 выполнена из алюминиевых или стальных профилированных листов, а по патенту РФ №2258118 - из эластичного закрытоячеистого вспененного материала изолона на основе полиэтилена. Утеплитель панелей приклеен к наружной обшивке. Панели выполнены с возможностью крепления к строительным элементам. Предложенные конструкции панелей по патентам РФ №2156340, №2258118 направлены на повышение их теплоизоляционных свойств, надежности, упрощение монтажа и улучшение экологических характеристик. Однако применение хрупкого пенопласта в качестве утеплителя является не эффективным, поскольку под механическим воздействием в нем могут образовываться трещины и полости. К тому же применение дорогостоящих материалов и сложная технология изготовления подобных панелей приводит к увеличению их стоимости.
Известна также панель, выполненная по способу изготовления сэндвичевых панелей, по патенту РФ №2066635. Эта панель содержит центральную часть (утеплитель) из тонких слоев стекловаты или минеральной ваты и два поверхностных слоя из листового металла. Внутренний слой состоит из кусков стекловаты, повернутых на 90° вокруг их продольной оси после их резки. Для создания в плите максимальной жесткости волокна стекловаты ориентированы перпендикулярно плоскости панели. Это повышает прочность всей панели на сжатие, сдвиг и изгиб. Куски внутреннего слоя смещены продольно по отношению к рядом расположенным кускам и образуют ступенчатый торцевой стык. Недостатком является недостаточная прочность при поперечной нагрузке. Для повышения прочности необходимо значительно увеличивать толщину центральной части панели, что ведет к увеличению массы панели и повышает ее себестоимость.
За прототип заявляемой полезной модели принята строительная сэндвич-панель по патенту РФ на изобретение №2270902. Она содержит два поверхностных слоя из металла и центральную часть (теплоизоляционный слой), набранную из чередующихся продольных полос кусков минеральной ваты и пенополистирола. Крайние продольные полосы панели составлены из кусков минеральной ваты. Ширина куска полистирола составляет 1,25 ширины куска минеральной ваты, а его длина составляет 1-3 длины куска минеральной ваты. Для обеспечения прочности на сжатие и изгиб указанные куски уложены определенным образом. Они смещены продольно по отношению друг к другу, а воображаемые линии, пересекающие торцы соседних кусков в панели, проходят через точки, одна из которых лежит на центральной оси панели, а другой является любая точка торца куска, лежащего в крайней полосе панели, с образованием внутреннего угла в пределах 50-130°. Чередование полос кусков минеральной ваты и пенополистирола повышает огнестойкость панели. Огнестойкость обеспечивается тем, что горючие куски материала (пенополистирола) находятся в центральной части панели и чередуются с негорючими кусками минеральной ваты, что затрудняет доступ кислорода к пенополистиролу. А без прямого воздействия огня он не воспламеняется.
Технология изготовления такой панели достаточно трудоемка, несоблюдение требования по расположению кусков минеральной ваты и пенополистирола приводит к снижению прочности и огнестойкости.
Задача полезной модели - создать сэндвич-панель, простую в изготовлении и обладающую высокой прочностью и огнестойкостью.
Технический результат заключается в повышении прочности и огнестойкости сэндвич-панели.
Для достижения технического результата заявляемая полезная модель, содержащая два поверхностных слоя из металла и размещенный между ними теплоизоляционный слой из минерального материала, в качестве минерального материала содержит пенобетон, полученный из состава, мас.%:
портландцемент - 43,0-52,0
зольная микросфера - 15,0-22,0
пенообразователь - 0,10-0,20
пластификатор - 0,02-0,03
вода - остальное.
Кроме того, в частном случае выполнения, теплоизоляционный слой состоит из отдельных блоков, скрепленных между собой строительным раствором.
Отличие заявляемой полезной модели от прототипа состоит в том, что она в качестве минерального материала содержит пенобетон, полученный из указанного состава, а также в том, что теплоизоляционный слой выполнен из отдельных блоков, скрепленных между собой строительным раствором.
Оптимальный состав пенобетона отвечает следующему содержанию компонентов, масс.%:
портландцемент - 49,0
зольная микросфера - 17,0
пенообразователь - 0,145
пластификатор - 0,025
вода - 33,83.
Представленные интервалы компонентов, из которых получен пенобетон для сэндвич-панели, получены в результате экспериментальных исследований и оптимизации полученных результатов. Было приготовлено пять составов пенобетона для сэндвич-панели, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты пенобетона
Составы, масс.%
1
2
3
4
5
портландцемент
55,0
52,0
49,0
43,0
42,0
зольная микросфера
14,0
15,0
17,0
22,0
23,0
пенообразователь
0,22
0,20
0,145
0,10
0,08
пластификатор
0,032
0,03
0,025
0,02
0,018
вода
30,748
32,77
33,83
34,88
34,902
В ходе экспериментов установлено, что пенобетон, полученный из заявленного состава компонентов, обладает высокими прочностными характеристиками. За пределами полученных значений не обеспечены высокие прочностные характеристики пенобетона, а, следовательно, и в целом сэндвич-панели. Результаты испытаний представлены в таблице 2. А его коэффициент теплопроводности соответствует нормативным требованиям для теплоизоляционных материалов.
Таблица 2
Показатели
Составы
1
2
3
4
5
Прочность, МПа
12,0
11,8
13,5
12,0
11,5
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
720
650
500
500
500
Выполнение теплоизоляционного слоя из пенобетона указанного состава позволяет существенно упростить изготовление панели, т.к. он выполнен из одного монолитного куска пенобетона. Технология поучения пенобетона традиционна и не трудоемка: его компоненты дозируются в определенном количестве и смешиваются. Известно, что пенобетон относится к негорючим материалам, что повышает огнестойкость панели. Использование в составе пенобетона зольной микросферы способствует улучшению его теплоизоляционных свойств и облегчает процесс ценообразования при его получении. К тому же пенобетон имеет более высокие прочностные характеристики в сравнении с пенополистиролом и минеральной ватой, как было показано выше.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен общий вид сэндвич-панели.
Сэндвич-панель содержит два поверхностных слоя 1, 2, выполненных из оцинкованных металлических листов. Между листами 1, 2 помещен теплоизоляционный слой 3 из пенобетона. Металлические листы 1, 2 стянуты между собой стяжками 4.
Сэндвич-панель изготавливают в заводских условиях или непосредственно на строительной площадке. Предварительно монтируют оболочку панели. Для этого в опалубке вертикально с зазором устанавливают два металлических листа 1, 2, которые могут быть выполнены из оцинкованной тонколистовой стали. Листы 1, 2 скрепляют друг с другом стяжками 4, например, с помощью болтовых соединений. Образовавшуюся полость заполняют пенобетоном 3. Пенобетон готовят в пенобетоносмесителях периодического действия. Сначала готовят пену, для чего в пеновзбиватель заливают пенообразователь и взбивают его в течение 5 минут. Оптимальная температура для пенообразователя составляет 17-20°С. В растворосмесительном барабане пенобетоносмесителя готовят раствор из портландцемента, зольной микросферы, пластификаттора и воды. Полученную ранее пену выгружают в барабан с раствором и перемешивают в течение 2 минут. Для выравнивания плотности смесь выдерживают в барабане не более 20 минут. Затем полученную смесь (пенобетон) заливают в оболочку панели. Твердение пенобетона происходит в естественных условиях в течение 28 суток. Можно ускорить процесс твердения пенобетона известными методами. Например, при температуре 40-50°С в специализированных помещениях с использованием в качестве теплоносителей тепловые пушки. Можно ускорить процесс твердения и с помощью добавок ускорителей твердения. После отверждения пенобетона сэндвич-панель готова к использованию. Возможно выполнение теплоизоляционного слоя из отдельных блоков. Блоки изготавливают по традиционной технологии в заводских условиях, а затем из них формируют теплоизоляционный слой сэндвич-панели.