Прочность против теплоизоляции — что важнее в сэндвич панелях?

Идеальных строительных материалов, как и людей, не бывает. Для получения каких-то повышенных свойств приходится жертвовать чем-то другим. Типичным примером такого противостояния являются теплоизоляционные и прочностные свойства сэндвич панелей, если быть точным – утеплителей, которые в них используются. Борьба идет сразу по нескольким направлениям – плотности утеплителя, его толщины и пространственной ориентации волокон друг относительно друга.

Толщина плиты утеплителя

Логично предположить, что с увеличением толщины плиты утеплителя, повышаются как его теплоизоляционные, так и прочностные свойства. Это утверждение справедливо только для стеновых сэндвич панелей, нагрузки на которые мало зависят от их собственного веса. Что же касается кровельных панелей, то здесь картина противоположная. С увеличением толщины материала объективно повышается и его абсолютная прочность, однако, относительная снижается.

Дело в том, что материал испытывает все большую нагрузку под действием собственной силы тяжести. Как показывают исследования, зависимость несущей способности материала, укладываемого горизонтально, от его толщины носит нелинейный характер, темпы прироста прочности снижаются по мере увеличения толщины. Теплоизоляционные свойства, наоборот, растут с повышенной скоростью.

Использование нескольких слоев теплоизоляционного материала также может привести к снижению общих механических свойств. Дело в том, что при недостаточной фиксации, они будут тереться друг о друга, что неминуемо приведет к износу трущихся поверхностей материала, их повреждению, способному со временем проникнуть еще глубже.

Примечательно, что такие разрушения одновременно снижают и теплоизоляционные свойства материала. Впрочем, такое развитие событий если и может иметь место, то только в кровельных сэндвич панелях, где дополнительные ламели минеральной ваты используются при заполнении пустот, образованных ребрами жесткости и гладкой поверхностью основного пласта утеплителя. Но и здесь используется специальный клей для надежной фиксации слоев относительно друг друга.

Плотность материала

Плотность материала напрямую влияет на теплоизоляционные и механические его свойства. Чем выше плотность, тем выше прочность и ниже теплоизоляция. Оба эффекта имеют одинаковое объяснение – повышение плотности уменьшает число пор, заполненных воздухом.

Как известно, именно воздух является лучшим теплоизолятором, в то же время он имеет нулевую прочность. Поэтому пенополистриол и пенополиуретан с плотность в 20-35 г/куб. см лучше сохраняют тепло в доме, но не обеспечивают необходимой жёсткости, и в кровельных сэндвич панелях по-прежнему очень часто используют минеральную вату в качестве утеплителя. Ее плотность – порядка 100-110 г/куб. см обеспечивает более высокие прочностные свойства всей конструкции.

Значительно снижает теплоизоляционные и прочностные свойства влага.

Во-первых, она служит лучшим проводником тепла, чем воздух, а, во-вторых, утяжеляет всю конструкцию. Минеральная вата хоть и не считается гигроскопичным материалом, и слабо впитывает влагу – массовая доля ее здесь никогда не превышает 5% — тем не менее, отличается большей гидрофилией, чем другие утеплители.

Строители всячески борются с водой – покрывая утеплитель специальной влагозащитной пленкой, предварительно просушивая перед монтажом, организуя систему вентиляции и т.д.

Расположение пластов утеплителя

Этот способ повышения механических свойств характерен только для минеральной ваты, состоящей из волокон. Суть его в перпендикулярной ориентации волокон друг относительно друга.

Назвать способ новым и оригинальным не получится – его придумали и активно использовали еще в Древнем Риме, правда, речь там шла не о теплоизоляционных материалах, а об обычных щитах. Перпендикулярная ориентация волокон друг относительно друга действительно существенно повышает прочностные характеристики, в том числе и ударную прочность. Но приводит к столь же существенному снижению теплоизоляционных свойств.

Пенополиуретан и пенополистирол не нуждаются в таком упрочнении, да и волокон здесь как таковых нет. Упрочнение конструкций идет по иному пути, в частности, путем применения более толстых – вплоть до 1,2 мм – листов оцинкованной стали, их профилирования. В кровельных панелях вне зависимости от материала утеплителя используются все способы повышения прочности панели.

Примечательно, что цена монтажных работ из сэндвич панелей напрямую зависит от их толщины, т.к. чем больше слой утеплителя, тем больше материала на него уходит, и тем больший вес получается у готовой панели. Большой вес в свою очередь приведет к необходимости использования механизмов большей грузоподъемности и снизит скорость выполнения монтажных работ.

Похожие статьи: