Принцип бутерброда. Особенности производства и использования сэндвич-панелей
В России с начала 2000-х годов в строительстве активно применяются сэндвич-панели. Как правило, они используются при возведении быстровозводимых зданий и сооружений в качестве стеновых или кровельных профилей. Также данные конструкции могут быть задействованы в качестве одного из основных элементов шумозащитных дорожных экранов.
Классические сэндвич-панели (СП) имеют трёхслойную структуру, состоящую их двух листов жёсткого материала, между которым находится утеплитель. Тем самым, такие конструкции похожи на закрытый бутерброд (sandwich) от которого и получили свое название. По оценке участников рынка, около 70% всего выпуска СП у любого производителя приходится на стеновые панели. Ими облицовывают здания промышленного, производственного, коммерческого назначения. Также данные материалы применяются в частном малоэтажном домостроении. Они легко монтируются и не дают серьезной нагрузки на фундамент.
По словам генерального директора компании «РосСельПром» Алексея Побегуса, сами по себе сэндвич-панели являются конструкциями с высокими пороговыми свойствами качества. «Они не требуют дополнительной отделки, обеспечивают необходимый уровень термического режима эксплуатации зданий и сооружений, предусмотренных проектом. Основным критерием выбора СП, в первую очередь, является соответствие их прочностных, теплофизических, геометрических характеристик конкретному проектному решению, а также технологии производства требованиям ГОСТов и ТУ», - добавляет он.
Генеральный директор «Завод Строительных Конструкций «Стройэлемент» Виталий Скуматов также отмечает, что производство СП должно строго соответствовать действующим нормативным стандартам. «Только такое решение может гарантировать высокое качество продукции. Конечно же, - добавляет эксперт,- важны и технологические характеристики материалов. Различные виды применяемых полимерных покрытий и утеплителя, широкая цветовая палитра, высокотехнологичное оборудование для производства различных типов профилирования, позволяет нам производить сэндвич-панели под определенного клиента, с учетом всех требований по эксплуатации, предъявляемых к объекту строительства».
Среда эксплуатации
В качестве облицовочного материала СП используется холоднокатный рулонный стальной прокат с горячеоцинкованным покрытием. Как рассказывает руководитель департамента маркетинга и рекламы ГК «Мосстрой-31» Михаил Волконский, толщина стальной основы для облицовки может быть 0.45 / 0.5 / 0.6 / 0.7мм, с небольшим плюсовым допуском. Сама структура облицовки состоит из защитной плёнки, полимерного покрытия от 25 до 800 микрон, грунтовочного слоя от 5 до 10 микрон, пассивированного (защитного) слоя, цинкового слоя от 10 до 25 микрон и, собственно, самого стального листа. Все эти показатели могут колебаться в указанных диапазонах, в зависимости от ассортимента полимерных покрытий.
Коммерческий директор ООО «Крафтспан» (завод «Крафтспан») Алексей Самойлов отмечает, что чем больше толщина панелей, тем выше сопротивление теплопередаче и звукоизоляция воздушного шума, тем прочнее изделия. «Соответственно, чем лучше параметры при производстве изделия, чем выше его качество и сложнее производственная технология, тем выше стоимость готового изделия. При составлении технического задания наши клиенты учитывают два ключевых фактора: ветровую и климатическую нагрузки в регионе постройки объекта»,- подчеркивает эксперт.
Кроме того, продолжает тему коммерческий директор ООО «ПТК «Техностиль» (входит в ГК «Техностиль») Светлана Галынская, важен и выбор покрытия стали для производства СП. Он также должен определяться средой эксплуатации и эстетикой объекта. Если необходимо, чтобы объект как можно дольше сохранял яркость красок, то необходимо использовать сталь с покрытием PVDF. Для агрессивных сред рекомендована к использованию нержавеющая сталь.
Выбор за «начинкой»
В качестве утеплителя (сердечника) сэндвич-панелей используется минеральная вата, пенополистирол, пенополиизоцианурат или пенополиуретан. Они имеют схожие показатели по теплопроводности, другим характеристикам, но и отличия также есть. В том числе, по пожарным требованиям и водопоглощению. В частности, на всех объектах, связанных с пребыванием внутри человека, может быть использован только один утеплитель – это минеральная вата. Она имеет негорючий класс пожарной опасности строительных материалов.
По словам ведущего инженера-проектировщика компании ROCKWOOL Андрея Петрова, из минеральной теплоизоляции наиболее широко применяют плиты из каменной ваты. Благодаря волокнистой хаотичной структуре, она является эффективным теплоизоляционным материалом, который сохраняет тепло зимой и прохладу летом. «Конечно же, основным преимуществом является высокая пожарная безопасность, ввиду применения в качестве сердечника теплоизоляции с группой горючести НГ (негорючие), ведь температура плавления каменного волокна свыше 1000°С. Таким образом, материал станет надежной преградой для распространения огня в случае возникновения возгорания. Важно, что при воздействии высоких температур каменная вата не выделяет токсичных веществ, не дымит и не плавится», - поясняет специалист.
«В России, при производстве сэндвич-панелей, изготовители могут руководствоваться ГОСТ 32603-2012 «Панели металлические трехслойные с утеплителем из минеральной ваты. Технические условия», выпущенным в 2012 году. К сожалению, данный стандарт не учитывает актуальные реалии, в которых существует большинство отечественных производителей сэндвич панелей, а также имеет много анахронизмов. Таких, например, как ограничение минимальной плотности минеральной ваты. Данный подход использовался в советское время для разделения ваты по областям применения и в настоящее время не актуален. Поэтому многие производители при изготовлении панелей руководствуются собственными Техническими Условиями, обеспечивая необходимый уровень качества панелей»,- сообщил специалист», - рассказывает руководитель по техническому развитию PAROC в России Виталий Борисов.
Коммерческий директор ГК «ИЗОБУД» Александр Кулешов также выделяет пожарную безопасность минеральной ваты, однако, добавляет он, по остальным данный материал уступает утеплителю из пенополиизоцианурата (ПИР). Он имеет лучшие теплоизоляционные свойства (100 мм ПИР = 180мм МВ). Кроме того, в отличие от минеральной ваты, монтажные работы ПИР-панелей могут проводиться при любых погодных условиях. Срок их службы минимум 30 лет (минеральная вата – 10), значительная экономия на дополнительных монтажных элементах. «Если говорить об использовании ПУР-панелей (из пенополиуретана), то мы категорически не рекомендуем данный материал – группа горючести его Г4. Здания, построенные из таких панелей, горят очень быстро и крайне пожароопасны»,- полагает он.
В настоящее время при строительстве промышленных и производственных объектов многие компании отдают предпочтение сэндвич-панелям ПВХ с сердечниками на основе экструзионного пенополистирола (ЭПС), отмечает коммерческий директор АО «Изополимер» Сергей Денисенко. Данный материал обладает качественными теплоизоляционными свойствами и другими положительными характеристиками. «Так, по отзывам наших потребителей, в частности производителя сэндвич-панелей ООО «СП-Логистик», наш утеплитель XPS «Хитфом» обладает высоким уровнем механической прочности, однородности, плотности, что позволяет осуществлять резку нагретой струной. Также материал имеет улучшенные свойства звукоизоляции, минимальное водопоглощение и, в целом, очень долговечен. Экструзионный пенополистирол «Хитфом» очень хорошо зарекомендовал себя при изготовлении панелей для морозильных камер, а также при отделке и утеплении помещений. Доля компаний производителей сэндвич-панелей среди наших клиентов не является ключевой, однако у нас разработаны отдельные механизмы взаимодействий с данными компаниями, касающиеся качества (в том числе повышенной плотности) и специальных скидок»,- сообщил Сергей Денисенко.
Новые возможности
По словам Светланы Галынской, в технологии производства сэндвич-панелей существенных изменений не ожидается. «Развитие идет в большей степени в направлении изменений характеристик покрытий и утеплителей. Компания «Техностиль» расширила свой ассортиментный ряд за счет угловых и панелей для утепления зданий. Панелей с нестандартными параметрами, габаритными характеристиками, нетиповыми цветовыми решениями и т.д. Расширяем разнообразие видов профилирования. Поиск новый возможностей для использования своей продукции ведется постоянно», - отмечает она.
Директор по техническому развитию ООО «Венталл» Александр Беляев рассказал, что совсем недавно компания вывела на российский строительный рынок новый продукт – строительные стеновые сэндвич панели с сердечником на основе кварцевого волокна под маркой «Венталл Грин». «Особенность таких панелей в том, что в них в качестве среднего слоя утеплителя применяется минеральная вата на основе кварцевых волокон, т.е. утеплитель изготавливается из природного кварцевого песка и стекла повторного использования. Не секрет, - добавил он, - что в настоящее время во всем мире развиваются тенденции на снижение негативного влияния на окружающую среду от жизнедеятельности людей, а так же на создание комфортного для человека микроклимата в здании. В России мы только начинаем задумываться об этом».
ГК «Мосстрой-31» планирует начать производство двухслойных сэндвич-панелей, сообщил Михаил Волконский. «Такие панели будут отличаться отсутствием второй облицовки из металла. Они уже сейчас применяются при проведении капитального ремонта многоквартирных домов. То есть на фасад жилого дома при помощи клея и механических креплений монтируется двухслойная сэндвич-панель утеплителем к наружной стене. Все соединения между панелями обрабатываются специальным герметиком, исключающим попадания влаги внутрь панели. Наружная облицовка металла может иметь практически любое профилирование и окрашиваться не только в различные цвета, но и имитировать натуральные камень или кирпич. Таким образом, жилой дом получается утеплённым и имеет красивый внешний фасад»,- подытожил планы на ближайшее будущее представитель рынка.
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.