Испытания сэндвич панелей на растяжение, сжатие и изгиб

Сэндвич панель (СП) – строительный материал, имеющий трехслойную структуру – два жестких слоя и утеплитель между ними.

В строительстве применяются для облицовки стен и крыш:

• Жилых домов;
• Производственных цехов;
• Торговых центров;
• Холодильных и морозильных камер;
• Складских помещений;
• Логистических центров.

Практически панели подходят для объектов любого типа.

Виды, структура и свойства сэндвич панелей

СП подразделяются на два основных вида – стеновые и кровельные. Коренные отличия между ними заключаются в формах замкового соединения, профилях оцинкованных листов и видах теплоизоляционного материала (см. рис. 1 и рис. 2).

Рисунок 1. Кровельная сэндвич панельРисунок 2. Стеновая сэндвич панель

В стеновых панелях в большинстве случаев с этой целью используется минеральная вата, а в кровельных пенополиуретан, пенополистирол и др. синтетические материалы. Следует иметь в виду, что наполнитель СП большой роли не играет, т. е. стеновые и кровельные панели могут иметь одинаковый теплоизолятор.

Характеристики сэндвич панелей

Размеры стеновых и кровельных СП по длине одинаковые от 200 см до 1350 см, а по ширине они могут быть 100 см кровельные и 100 см или 120 см стеновые.

Основные технические характеристики приведены в таблицах 1, 2, 3, 4.

Стеновые панели из пенополистирола (ППС):

Таблица 1

Стеновые панели из минеральной ваты (МВП):

Таблица 2

Кровельные панели из пенополистирола (ППС):

Таблица 3

Кровельные панели из минеральной ваты (МВП):

Таблица 4

Преимущества и недостатки сэндвич панелей

Как и любой строительный материал, СП имеют свои преимущества и недостатки. К положительным свойствам относятся:

• Снижение затрат при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений (не нужны сварочные работы при монтаже и т. п.);
• Высокая скорость строительства (панели поставляются на стройплощадку в готовом виде, крепятся к основанию саморезами);
• Снижение затрат на отопление;
• Архитектурная привлекательность (панели декорируются с кладкой кирпича, камня, деревянного сруба и т. п.);
• Высокая огнестойкость, влагостойкость и теплоизоляция.

Недостатки СП:

• Малая толщина панели на фоне большой площади (из-за этого конструкция в целом имеет низкую выносливость);
• К панелям нельзя крепить дополнительные детали инженерных систем;
• Не отличаются длительным сроком эксплуатации (ресурс построенного из СП сооружения не превышает 70 лет);
• Для панелей серьезную угрозу представляют ураганные ветры, землетрясения.

Несмотря на наличие таких отрицательных качеств, сэндвич панели широко применяются благодаря своим положительным свойствам.

Проверка качества сэндвич панелей

Требования к элементам СП, крепежным изделиям и требования по монтажу изложены в ГОСТ Р 59684-2021. Руководящим документом на проведение испытаний сэндвич панелей являются ГОСТ 32603-2021 и ГОСТ 17177-94.

В качестве примера рассмотрим методику испытаний на сжатие, растяжение и изгиб по ГОСТ 32603-2021.

Образцы отбирают из панели, изготовленной в составе проверяемой партии (см. рис. 3).

Рисунок 3

где: 1 – зона вырезки при испытании образца на изгиб; 2, 3, 4 – зона вырезки при испытаниях на растяжение и сжатие.

Размеры образца для проверки на сжатие и растяжение b и h подбираются исходя из зависимости 100 ≤ b ˂ h (мм).

Испытательное оборудование:

• Разрывная машина МИМ – для создания нагрузки на образец. Подвижный захват должен перемещаться со скоростью 5-25 мм/мин;
• Штангенциркуль – для замера размеров образца с погрешностью ± 0,1 мм;
• Линейка металлическая – для измерения сторон образца с точностью ± 1 мм;
• Индикатор часового типа – для проверки плоскости поверхности образца, с ценой деления 0,1 мм;
• Устройство для испытания на сжатие (см. рис. 4).

где: 1 – образец; 2 – верхняя траверса испытательной машины; 3 – нижняя траверса; 4 – шарнирная опора; 5 – рама машины.

Процесс испытания. Образец фиксируют в устройстве для испытания, а само устройство – в захватах машины. Подвижному захвату сообщается нагрузка, которая фиксируется в момент разрушения образца. Она и будет разрушающей нагрузкой.

Испытания на растяжение проводится аналогично, за исключением направления прикладываемой силы.

Испытание на изгиб проводится по схеме, представленной на рисунке 5.

Рисунок 5

где: 1 – образец; 2 – опорная поверхность; 3 – распределительная балка; 4 – цилиндрические опоры; 5 – прокладки.

При испытании образец (см. рис. 3) устанавливается на неподвижной траверсе. Испытательная машина создает нагрузку, возрастающую равномерно со скоростью 1,5-3,0 мм/мин. Испытания продолжаются до разрушения образца.

После окончания испытаний с помощью специальных математических формул высчитываются числовые значения сил растяжения, сжатия и изгиба.

Результат испытаний оформляется протоколом, в котором отражают:

• Описание образцов;
• Дату изготовления, номер партии;
• Тип испытательного оборудования;
• Температуру и влажность воздуха при проведении испытаний;
• Значение каждого вида прочности в группе одинаковых образцов;
• Среднеарифметическое значение прочностных характеристик;
• Описание вида разрушения;
• Диаграммы «нагрузка – деформация»;
• Данные о лаборатории, где проводились испытания;
• Должности и фамилии лиц, проводивших испытания.