Сэндвич панель - Sandwich panel

Конструкция панели из алюминиевого композитного материала

Сэндвич - панели любая структура, состоящая из трех слоев: сердцевины низкой плотности (ПИР, минеральная вата, XPS), и тонкий скин-слой , связанный с каждой стороны. Сэндвич-панели используются там, где требуется сочетание высокой жесткости конструкции и небольшого веса.

Конструктивная функциональность сэндвич-панели аналогична классической двутавровой балке , где две лицевые панели в первую очередь выдерживают плоские и боковые изгибающие нагрузки (аналогично полкам двутавровой балки), а материал сердцевины в основном выдерживает сдвиговые нагрузки. (аналогично стенке двутавра). Идея состоит в том, чтобы использовать легкий / мягкий, но толстый слой для сердцевины и сильные, но тонкие слои для лицевых панелей. Это приводит к увеличению общей толщины панели, что часто улучшает структурные характеристики, такие как жесткость на изгиб, и поддерживает или даже снижает вес.

Сэндвич-панели являются примером композитного материала с сэндвич-структурой : прочность и легкость этой технологии делают ее популярной и широко распространенной. Его универсальность означает, что панели имеют множество применений и бывают разных форм: материалы сердцевины и оболочки могут широко варьироваться, а сердцевина может быть сотовой или твердой начинкой. Закрытые панели называются кассетами .

Приложения

EPCOT «S Spaceship Earth является примером использования АСР в архитектуре. Это геодезическая сфера, состоящая из 11 324 плиток ACP.

Одно очевидное применение - в самолетах, где важны механические характеристики и снижение веса. Также существуют транспортные и автомобильные приложения.

В строительстве эти сборные изделия предназначены для использования в качестве ограждающих конструкций. Они появляются в промышленных и офисных зданиях, в чистых и холодных помещениях, а также в частных домах, будь то ремонтные или новостройки. Они сочетают в себе высококачественный продукт с высокой гибкостью в дизайне. Как правило, они обладают хорошей энергоэффективностью и экологичностью.

В упаковке используются гофрированные полипропиленовые плиты и сотовые полипропиленовые плиты.

Типы

Биополимерные панели, напечатанные на 3D-принтере

Благодаря способности 3D-принтеров изготавливать сложные сэндвич-панели в последнее время активно проводятся исследования в этой области, охватывающей поглощение энергии, натуральное волокно, непрерывные синтетические волокна и вибрацию. Эта технология обещает новые геометрические сложности сэндвич-панелей, невозможные при других производственных процессах.

ГЛОТОК

Структурные изолированные панели или структурные изоляционные панели (обычно называемые SIP ) - это панели, используемые в качестве строительного материала .

ACP

Панель стройплощадки из алюминиевого композитного материала (Дибонд)
Детальный вид панели строительной площадки

Алюминиевые композитные панели ( ACP ), изготовленные из алюминиевого композитного материала ( ACM ), представляют собой плоские панели, состоящие из двух тонких алюминиевых листов с рулонным покрытием, соединенных с неалюминиевым сердечником. ACP часто используются для внешней облицовки или фасадов зданий, изоляции и вывесок .

ACP в основном используется для внешней и внутренней архитектурной облицовки или перегородок, подвесных потолков, вывесок, покрытий машин, строительства контейнеров и т. Д. Применение ACP не ограничивается внешней облицовкой зданий, но также может использоваться в любой форме облицовки, такой как перегородки. , подвесные потолки и т. д. ACP также широко используется в индустрии вывесок в качестве альтернативы более тяжелым и дорогим материалам.

ACP использовался в качестве легкого, но очень прочного материала в строительстве, особенно для переходных конструкций, таких как выставочные стенды и аналогичные временные элементы. Недавно он также был принят в качестве материала основы для монтажа фотографий изобразительного искусства, часто с акриловой отделкой с использованием таких процессов, как Diasec или других методов лицевой фиксации . Материал ACP использовался в известных сооружениях, таких как космический корабль «Земля» , ботанический сад ВанДузена и Лейпцигский филиал Национальной библиотеки Германии .

Эти конструкции оптимально использовали ACP благодаря его стоимости, долговечности и эффективности. Его гибкость, малый вес, простота формования и обработки позволяют создать инновационный дизайн с повышенной жесткостью и долговечностью. Если материал сердцевины легко воспламеняется, необходимо учитывать возможность его использования. Стандартный сердечник ACP - полиэтилен (PE) или полиуретан (PU). Эти материалы не обладают хорошими огнестойкими (FR) свойствами без специальной обработки и поэтому обычно не подходят в качестве строительного материала для жилищ; несколько юрисдикций полностью запретили их использование. Arconic, владелец бренда Reynobond, предостерегает потенциального покупателя. Что касается сердечника, в нем говорится, что расстояние от панели до земли является определяющим фактором, «какие материалы безопаснее использовать». В брошюре есть изображение горящего здания с надписью «Если здание окажется выше пожарных лестниц, оно должно быть изготовлено из негорючего материала». Он показывает, что полиэтиленовый продукт Reynobond рассчитан на расстояние до 10 метров; огнестойкий продукт (около 70% минерального ядра) оттуда до до c. 30 метров, высота лестницы; и европейский продукт с рейтингом A2 (около 90% минерального ядра) для всего, что выше этого. В этой брошюре « Пожарная безопасность в высотных зданиях: наши противопожарные решения» технические характеристики приведены только для двух последних продуктов.

Облицовочные материалы, в данном случае имеющие сердцевину из легковоспламеняющегося полиэтилена (PE), оказались основной причиной быстрого распространения пламени во время пожара в башне Гренфелл в Лондоне в 2017 году . Он также участвовал в пожарах в высотных зданиях в Мельбурне , Австралия; Франция; Объединенные Арабские Эмираты; Южная Корея; и США. Огнестойкие сердечники (обычно обозначаемые производителями как «FR») являются более безопасной альтернативой, поскольку они содержат не более 30% полиэтилена и будут самозатухать в отсутствие тепла / вентиляции. Как и в случае с любым другим строительным продуктом, пригодность к использованию зависит от множества других продуктов и методов. В случае с ACP строительные нормы и правила США содержат множество требований, связанных с монтажом стен, в зависимости от используемых материалов и типа здания. При соблюдении этих строительных норм основные продукты FR безопасны. Обратите внимание, что термин ACP не применяется к сэндвич-панелям с сердцевиной из минеральной ваты, которые подпадают под категорию изолированных металлических панелей (IMP).

Алюминиевые листы могут быть покрыты поливинилиденфторидом (PVDF), фторполимерными смолами (FEVE) или полиэфирной краской. Алюминий может быть окрашен в любой цвет, и ACP производятся в широком диапазоне металлических и неметаллических цветов, а также с узорами, имитирующими другие материалы, такие как дерево или мрамор . Сердцевина обычно представляет собой полиэтилен низкой плотности (ПЭ) или смесь полиэтилена низкой плотности и минерального материала, чтобы проявлять огнезащитные свойства.

Компания 3A Composites (ранее Alcan Composites & Alusuisse) изобрела алюминиевые композиты в 1964 году - как совместное изобретение с BASF - и коммерческое производство Alucobond началось в 1969 году. Продукт был запатентован в 1971 году, срок действия патента истек в 1991 году. патент: несколько компаний начали коммерческое производство, такие как Reynobond (1991), Alpolic (Mitsubishi Chemicals, 1995), etalbond (1995). По оценкам, сегодня более 200 компаний по всему миру производят ACP.

История

За последние 40 лет технологии строительства сэндвич-панелей претерпели значительные изменения. Раньше сэндвич-панели считались продуктом, пригодным только для функциональных построек и промышленных зданий. Однако их хорошие изоляционные характеристики, универсальность, качество и привлекательный внешний вид привели к все более широкому использованию панелей в самых разных зданиях.

Процессуальный кодекс

  • Для продажи сэндвич-панелей в Европе требуется маркировка CE. Европейский стандарт сэндвич-панелей - EN14509: 2013 Самонесущие двустенные изоляционные панели с металлической облицовкой - Заводские изделия - Технические характеристики.
  • Качество сэндвич-панелей может быть подтверждено применением уровня качества EPAQ.

Характеристики

К качествам, которые привели к быстрому росту использования сэндвич-панелей, особенно в строительстве, относятся:

Термическое сопротивление

  • Сэндвич-панели имеют значения λ от 0,024 Вт / (м · К) для полиуретана до 0,05 Вт / (м · К) для минеральной ваты. Следовательно, они могут достигать различных значений коэффициента теплопередачи в зависимости от сердцевины и толщины панели.
  • Установка системы с сэндвич-панелями сводит к минимуму тепловые мосты через стыки.

Звукоизоляция

  • Расчетное значение звукоизоляции составляет прибл. 25 дБ для элементов ПУ и прибл. 30 дБ для элементов СВЧ.

Механические свойства

  • Расстояние между опорами может составлять до 11 м (стены), в зависимости от типа используемой панели. Нормальные приложения имеют промежутки между опорами прибл. 3 м - 5 мес.
  • Толщина панелей от 40 мм до более 200 мм.
  • Плотность сэндвич-панелей колеблется от 10 кг / м 2 до 35 кг / м 2 , в зависимости от пенопласта и толщины металла, что сокращает время и усилия при транспортировке, обращении и установке.
  • Все эти геометрические свойства и свойства материала влияют на поведение сэндвич-панелей при глобальном / локальном разрушении при различных условиях нагружения, таких как вдавливание, удар, усталость и изгиб.

Пожарное поведение

  • Сэндвич-панели имеют разное поведение при возгорании, сопротивление и реакцию в зависимости от: пены, толщины металла, покрытия и т. Д. Пользователь должен будет выбирать между различными типами сэндвич-панелей в зависимости от требований.
  • Исследование, проведенное Ассоциацией британских страховщиков и Исследовательским институтом строительства в Великобритании, показало, что «сэндвич-панели не вызывают возгорания сами по себе, и там, где эти системы участвуют в распространении огня, пожар часто возникает в зонах повышенного риска, таких как как зоны приготовления пищи, которые впоследствии распространяются в результате плохого управления рисками пожара, предотвращения и сдерживания ".
  • Есть свидетельства того, что использование сэндвич-панелей для облицовки здания может способствовать быстрому распространению огня за пределы самого здания. Как выразился архитектор, выбирая основной материал для сэндвич-панели, «я использую только минеральную вату, потому что ваше чутье подсказывает вам, что нельзя оборачивать здание пластиком». В 2000 году Гордон Кук, ведущий консультант по пожарной безопасности, сообщил, что «использование сэндвич-панелей с пенопластом ... трудно оправдать с точки зрения безопасности жизни». Он сказал, что панели «могут способствовать серьезности и скорости развития пожара», и это привело к «огромным потерям от пожара».
  • Также важна конструкция полости между облицовкой и внешней стеной здания (или ее изоляционной оболочкой): пламя может занимать полость и вытягиваться вверх за счет конвекции, удлиняясь для создания вторичных пожаров, и делает это «независимо от материалы, используемые для облицовки полостей ".

Непроницаемость

  • Система сборки сэндвич-панелей позволяет создавать воздухо- и водонепроницаемые здания.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки