Введение 5
1. Анализ предметной области 9
1.1. Виды ограждающих строительных конструкций 9
1.2. Фасадные ограждающие конструкции 16
1.3. Применение программных комплексов для анализа
конструктивных решений, применяемых в строительстве 35
Выводы по главе 1 38
2. Материалы и методы исследований 40
2.1. Характеристики применяемых материалов 40
2.2. Методы исследований 42
2.3 Методы обработки результатов эксперимента 51
3. Разработка технологического процесса изготовления и монтажа фасадных
термопанелей 53
3.1. Исследование эксплуатационных свойств фасадных
термопанелей 53
3.1.1. Исследование водопоглощения клинкерных плиток 53
3.1.2. Исследование морозостойкости при объемном
замораживании фасадных термопанелей 54
3.1.3. Исследование светостойкости фасадных термопанелей.. ..56
3.1.4. Исследование коэффициента звукопоглощения фасадных
термопанелей 59
3.1.5. Исследование теплопроводности 61
3.2. Разработка технологического процесса изготовления
термопанелей 62
3.3. Разработка схемы монтажа термопанелей к несущим
конструкциям 68
Выводы по главе 3 74
4. Анализ работы конструктивного решения офисного здания с
ограждающими конструкциями из фасадных термопанелей 76
4.1. Расчет термического сопротивления фасадных термопанелей 76
4.2. Анализ работы конструктивного решения офисного здания с ограждающими конструкциями из фасадных термопанелей на основе
численного анализа работы конструкции 81
4.3. Расчет стоимости изготовления фасадных термопанелей 81
Выводы по главе 4 84
Общие выводы 85
Список литературы 87
ПРИЛОЖЕНИЯ
С ужесточением требований по тепловой защите зданий, возникла потребность в новой системе утепления, в соответствии с новыми нормами энергоэффективности зданий и сооружений. В качестве утеплителя могут использоваться базальтовые маты, «тимплекс» панели, пенопласты и т.д. Применение таких разнородных материалов одних для облицовки, других для изоляции удорожает строительство.
Применение технологии фасадных термопанелей - наиболее простой способ решения проблемы. Следует заметить, что европейские страны используют термопанели для утепления зданий уже более 25 лет.
На сегодняшний день и на отечественном рынке материалов, предназначенных для высококачественной отделки фасадов, одно из ведущих мест занимают термопанели. От остальных предложений этот вид фасадных материалов отличается превосходными термоизоляционными качествами, удобством крепежа и отличным дизайном.
Главное достоинство термопанелей это то, что благодаря ним дом будет прохладным в жаркую погоду и теплым зимой. По тепловым качествам термопанели соответствуют толстой кирпичной кладке, но выглядят значительно более эстетично и изящно.
Основные преимущества термопанелей: эффективная теплоизоляция; широкая цветовая гамма; облицовка под кирпич; экологическая безопасность; надежная защита от атмосферных осадков; не требуют дополнительных фундаментов; точность и чистота монтажа, независимо от погоды и времени года, в минимальные сроки; продолжительный срок службы 50-100 лет; доступная цена.
Последний пункт особенно важен в условиях сложившегося в нашей стране, и в мире в целом, финансового кризиса. Термопанели действительно имеют ценовое преимущество по сравнению с другими (традиционными) схемами облицовки.
Отдельно следует отметить, что облицовку стен термопанелями можно делать как на стадии строительства дома, так и через несколько лет после его постройки. Возраст здания, толщина стен, прочность фундамента не имеют никакого значения. При отделке термопанелями полностью исключается промерзание стен и проникновение в них влаги. Они вполне пригодны и для каркасных домов.
Целью работы является получение полиуретановых фасадных термопанелей с клинкерными и полимерпесчаными плитками с улучшенными эксплуатационными свойствами за счет исследования их физико-механических свойств и разработки технологического процесса изготовления и схемы монтажа на несущие конструкции.
В работе были поставлены следующие задачи:
1. Провести комплексный анализ ограждающих строительных конструкций, в том числе фасадных. Провести обзор программных комплексов, применяемых для анализа конструктивных решений в строительстве;
2. Провести комплексные исследования эксплуатационных свойств фасадных термопанелей, включающих: исследование водопоглощения клинкерных плиток; морозостойкости при объемном замораживании; светостойкости; звукопоглощающих свойств;
3. Разработка технологического процесса изготовления
термопанелей с учетом полученных экспериментальных данных;
4. Разработка схемы монтажа термопанелей к несущим конструкциям, обеспечивающим надежное крепление и долговечность в процессе эксплуатации;
5. Провести анализ конструктивного решения офисного здания с ограждающими конструкциями из фасадных термопанелей;
6. Провести расчет экономической эффективности применения фасадных термопанелей в качестве ограждающих конструкций офисного здания.
Объектом исследований - пенополиуретановые (ППУ) фасадные термопанели.
Предметом исследований - эксплуатационные свойства пенополиуретановых фасадных термопанелей.
Научная новизна работы.
Разработана методика определение светостойкости к УФ излучению облицовочного слоя фасадных термопанелей, заключающаяся в использовании лампы типа ДРТ 1000 с мощностью 1000 Вт и длиной волны 240-320 нм.
Практическое значение.
Разработана установка для определения светостойкости к УФ излучению облицовочного слоя фасадных термопанелей. Проведены комплексные исследования эксплуатационных свойств фасадных термопанелей, включающих: исследование водопоглощения клинкерных плиток; морозостойкости при объемном замораживании; светостойкости; звукопоглощающих свойств. Разработан технологический процесс изготовления термопанелей с учетом полученных экспериментальных данных. Разработана технология монтажа термопанелей к несущим конструкциям, обеспечивающая надежное крепление и долговечность в процессе эксплуатации.
Апробация работы.
Результаты выполненной работы обсуждались на научно-технических конференциях: итоговая научно-образовательная конференция студентов Казанского федерального университета, Казань, КФУ, 2015; XII международная научно-техническая конференция «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств», Пенза, Пензенская государственный университет архитектуры и строительства, 2016.
По результатам работы опубликовано 3 статьи, в том числе в журналах рекомендованных ВАК РФ:
1. Шафигуллин Л.Н. Сэндвичевые шумопоглощающие материалы, применяемые в строительстве/ Шафигуллин Л.Н., Соколова Ю.А., Шафигуллина А.Н.// Труды к сессии Общего собрания РААСН «Фундаментальные и приоритетные прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2014 году» - Москва - Курск. - 2015. - с. 603 - 608.
2. Шафигуллин Л.Н. Разработка материалов для финишной отделки поверхностей с повышенными звукопоглощающими свойствами/ Шафигуллин Л.Н., Соколова Ю.А., Лахно А.В., Шафигуллина А.Н.// Academia. Архитектура и строительство. - Москва. - 2015. - №3. - с. 135-138.
3. Шафигуллин Л.Н. Свойства дисперсно-наполненного литьевого полиуретана/ Шафигуллин Л.Н., Швеёв А.И., Гумеров М.И., Шаехова И.Ф. // Автомобильная промышленность - Москва. - 2016. - № 1 - с. 128-132.
1. Основными требованиями, предъявляемые к фасадным термопанелям, как к ограждающим конструкциям, является: морозостойкость, низкое водопоглощение, цветостойкость, стойкость к действию ультрафиолета, исключение ползучести, долговечность покрытия и т.д. Для обеспечения данных требований требуется высокое качество производства термопанелей и соблюдение технологического процесса монтажа и обслуживания изделий.
2. Образцы клинкерных плиток производства Houson и ADW Klinker соответствуют стандарту DIN EN 121 «Технические характеристики клинкерной плитки» и имеют водопоглощение»: индивидуальное значение в среднем < 3 %; максимальное индивидуальное значение < 3,3%. Все образцы термопанелей после 50 циклов замораживания - оттаивания не имеют визуальных дефектов и изменения цвета. После воздействия УФ излучения с длиной волны 240-320 нм в течение 607 часов 30 минут на образцах фасадных термопанелей не обнаружено изменение цвета. В процессе воздействия УФ излучения не происходит значительных изменений коэффициента звукопоглощения фасадных термопанелей. По-видимому, данный эффект обусловлен неизменность структуру полиуретанового слоя, значительно влияющего на звукопоглощающие свойства. Звукопоглощение в значительной мере зависит от пористости материала, которая остается не изменой.
3. Разработан технологический процесс изготовления термопанелей включающий следующие операции: комплектовочная; подготовительная; формовочная; разгрузочная; слесарная; контрольная; упаковочная. Предложена улучшенная схема монтажа фасадных термопанелей, отличающаяся от известных, наличием дополнительной операции, связанной с последовательным закреплением верхней границы ряда термопанелей полиуретановой пеной. Дополнительное клеевое соединение должно исключить «выгибание» панелей, а также повысить герметичность соединений между элементами (рядовыми, угловыми, доборными).
4. Расчет термического сопротивления фасадных термопанелей с клинкерной или полимерпесчаной плиткой выявил многократное увеличение сопротивление стен. Соответственно пропорционально уменьшаются потери тепла в холодное время годя и затраты на обогрев и кондиционирование дома.
5. Стоимость фасадных термопанелей дороже стоимости современных ограждающих материалов, применяемых в строительстве - металлосайдинг утепленный экструдированным 1111У, имеющих схожие теплоизолиционные свойства. Преимуществом термопанелей является невысокая стоимость монтажа, долговечность, "богатый" внешний вид, отсутствие "мостиков холода". В процессе эксплуатации термопанели имеют преимущество по сравнению с традиционными материалами.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
