Почему SIP?

Внешняя стена дома должна служить одновременно и прочной опорой и быть «теплой», то есть сохранять тепло жилища и не пропускать внешний холод. До настоящего времени трудно было найти такой материал. Если материал был довольно крепким, то его структура была менее пористой, следовательно, он легко проводил тепло. Для того чтобы такой материал выполнял функцию теплоизоляции стены должны были быть очень толстыми. Эта толщина на много превышала критерии прочности. Например, в Подмосковье, кирпичная стена должна быть 2-3 метра, для того чтобы удовлетворять эти требования по теплозащите. Все попытки повысить теплоизоляционные свойства строительного материала приводят к потере прочности. Такими материалами являлись поризованный кирпич, пеностекло, пенобетон и другие. И все же, стены, построенные из такого материала, остаются недостаточно прочными, да еще снижается их прочность.
Инженеры строители нашли другое решение в жилищном строительстве, возводить конструкции из двух материалов, один из которых обеспечивает несущую способность, а другой теплоизоляцию. Например, использование монолитного бетона при строительстве высотных домов. В таких зданиях вся нагрузка ложится на колонны и перекрытия - железобетонный каркас, а тепловую защиту обеспечивает наружное ограждение из теплоизоляционных материалов. В промышленном строительстве такую проблему решили с помощью сэндвич-панелей, ими обшивали металлоконструкции. В частном строительстве это были каркасные дома, в народе их называют «канадскими», или «финскими» домами.
Если до недавнего времени в строительстве технология каркасных домов применялась для экономии материалов, то на сегодняшний день первоочередной проблемой является энергосбережение. Благодаря использованию современного утеплителя, каркасное строительство становится престижным. Не актуальным сегодня является строительство домов с массивными кирпичными стенами, или из бруса с последующим утеплением. По меньшей мере, это просто не практично. Применение теплоизоляционных материалов может быть обоснованным в случае утепления уже построенных домов, которые возводились в соответствии со старыми правилами и строительными нормами СНиП.
Применение таких утеплителей как минвата, в бетонном и железобетонном строительстве, в колодцевых кирпичных кладках, с деревянными или металлическими каркасами, служит только для снижения теплопроводности стен, а не прочность ее никак не влияет.
На этом фоне теплоизолированные структурные панели SIP смотрятся очень выгодно. SIP – это монолитная сэндвич конструкция ОСП-3/ПСБ-25/ОСП-3, склеенная из двух материалов, плиты обшивки OSB-3 и пенополистирола марки 25. Плита обшивки ОСП-3 толщиной 12 мм в состоянии выдерживать продольную растягивающую нагрузку большой силы, но при продольном сжатии, вследствие своей гибкости, такие плиты выпучиваются, теряют устойчивость, гнутся, даже под небольшим весом, в том числе собственным, и имеют начальный прогиб в свободном состоянии. Что касается пенополистирола, то его несущая способность практически очень низкая. Правда, в Японии из него строят одноэтажные дома.
Процесс склеивания этих двух материалов происходит под прессом. Обе плиты ОСП-3 под прессом становятся плоскими, а пенополистирол, вклеенный между ними не позволяет им выпучиваться при осевом сжатии и при сдвиге. Под действием поперечной нагрузки одна СИП плита сжимается, а другая растягивается, как у балки двутаврового сечения полки. Важность данного момента для прочности тонкостенных конструкций знает любой специалист строитель. Факт присутствия пенополистирола играет большую роль, при использовании SIP панели в качестве несущего элемента стены.
Один погонный метр стены СИП способен выдерживать вертикальное продольное давление 10 тонн и более. Поперечное давление квадратного метра составляет больше 1 тонны. Для справки: при строительстве коттеджей требуется всего 350 кг на один квадратный метр.
Для тех, кто желает представить себе величину подобных нагрузок достаточно представить нижний этаж дома из панелей SIP, а на нем кирпичную стену в 4 этажа, которая будет составлять общую высоту 10 метров и толщиной будет 0,5 метра. Проводимые испытания американских инженеров показали, что дом в 3 этажа из панелей SIP имеет трехкратный запас прочности.
Итак, исходя из этого SIP панель это не только прочный и надежный конструктивный элемент, но и достаточно теплый материал для строительства домов.
В строительстве можно встретить не только SIP панелей изготовленные из OSB-3 и пенополистирола марки 25, а также другие комбинированные SIP-панели, в изготовлении которых используется с одной стороны OSB-3, а с другой металл. Такие панели часто за рубежом используют для строительства крыш.
В отечественном строительстве на данный момент идея использования SIP пользуется популярностью. Все чаще в последнее время на строительном рынке появляются сэндвичи с обшивкой из пластика. Аналогом SIP панелей является не что иное, как панели, которыми заделывают оконные откосы при установке ПВХ окон. В изготовлении межкомнатных дверей тоже используются панели из оргалита - ДВЛ или фанеры с начинкой из пенополистирола. Такую же технологию начали применять в изготовлении мебели. Другим не менее интересным аналогом использования SIP является вертолетная лопасть.
Отечественные и зарубежные инженеры строители пытаются найти альтернативу использования OSB-3 в SIP конструкции. Предпринимаются попытки использования негорючих плитных материалов, таких как цементно-стружечные плиты, стекломагниевые листы (СМЛ), фибролитовые плиты. Каждый новый плитный материал, который используется в качестве обшивки, рассматривается в качестве замены ОSB-3. К сожалению, пока безуспешно. Одно из основных требований, выдвигаемых к обшивке, является ее прочность – обшивка SIP не должна быть хрупкой. Поэтому все негорючие на минеральной основе материалы считаются малопригодными для изготовления панелей SIP. Учитываются и другие моменты, например, морозоустойчивость, плитные материалы для наружного применения не подходят. Из-за низкой морозоустойчивости. Для Московского региона она составляет 150 циклов. Также саморезы в таких плитах подвержены коррозии и держатся плохо, в отличие от плит OSB-3. Так что получается, что преследуя цель повышения горючестойкости, теряется прочность и надежность.
Достичь усиления свойства защиты от открытого огня можно простым способом – нашить на OSB-3 гипсокартон, без воздушного зазора.
Кстати, специалисты рекомендуют в строительстве использовать OSB-3 не менее 12 мм толщиной. Если используется меньше указанной толщины, то при погрузочно-разгрузочных работах у таких SIP панелей обламываются кромки.

За рубежом в качестве утеплителя используется пенополиуретан и полистирол экструдированный. Это более дорогой, но более эффективный материал для утепления. Ко всему прочему, такая замена позволяет уменьшить толщину панели, удовлетворяя теплотехнические требования.
Использование негорючих утеплителей на основе минеральных волокон обладает низкой прочностью на растяжение. Следовательно, такие панели SIP с минеральным утеплителем получаются непрочными и их применение сильно ограничено. По качеству такой дом ничем не отличается от обычного каркасного дома.
Обычно, для придания жесткости обшивке сэндвич панелей с использованием минеральных утеплителей, ее делают из металлического профилированного листа.
Желание инженеров конструкторов усовершенствовать SIP панель не ослабевает, несмотря на неудавшиеся попытки. Однако в настоящее время вариант из синтеза ПСБ-25С и плит ОSB-3 наиболее распространен в жилищном индивидуальном строительстве. Этот вариант считается на сегодняшний день самым оптимальным!
Преимуществом использования этих материалов является их экологичность, безопасность в пожарном отношении в соответствии с требованиями СНиП. Экологичность дома построенного с использованием SIP панелей идентична привычному деревянному дому. С другой стороны они надежны и прочны, технологичны как в производстве и строительстве, так и в последующей обработке.
Утеплитель, который используют в производстве SIP, с течением времени не дает усадки, которую часто дают другие утеплители, используемые в каркасном строительстве. Самым важным достоинством панелей SIP является то, что подобная монолитная конструкция свободна от недостатков, которые присущи слоистым структурам.
Панель SIP очень легкие, один квадратный метр панели весит всего 15-20 кг.

Подробно о OSB-3

Такой современный материал, как плита ОSB-3, был разработан в США, в 1980 году. Изобретали его как замену ДСП. Название этой плиты на английском звучит так: Oriented Strand Board – OSB? D в переводе означает: плита с ориентированной плоской стружкой. Представляет собой продукт глубокой переработки древесины, который получен путем спрессовывания плоской прямоугольной щепы под высоким давлением и температурой, с использованием водостойкой смолы для ее склеивания. Такая плита была создана специально для строительных работ, однако нашла свое широкое применение в изготовлении мебели, полностью вытесняя и ДСП и фанеру.
Прочность и отличные физико-механические параметры такой плиты связаны с особым характером укладки щепы. При ее изготовлении щепы длиной до 140 мм и толщиной до 0,6 мм укладываются в три слоя. Внешний слой представлен щепой, которая сориентирована параллельно длине готовой плиты, в отличие от внутреннего слоя, где она укладывается перпендикулярно длине. В процессе такой укладки мы получаем материал с анизотропными свойствами, обладающего высокой прочностью на изгиб и упругостью вдоль оси плиты. По своей сути, полученная таким образом плита OSB, это «улучшенная древесина». За счет сохранения свойств массива древесины плоская щепа формирует плиту более прочную и эластичную. Такой эффект достигается еще за счет отсутствия сучков и изменения направления волокон, учитывая естественные условия роста дерева.
Водостойкость и огнестойкость таких плит обеспечивает специальная обработка поверхности ContiFinish. Такая обработка значительно превышает исходные характеристики древесины. Плиты ОSB легко поддаются обработке любым инструментом, легко пилятся и устойчивы к изменению погодных условий. Достоинством плит ОSB от других плитных материалов является повышенные прочностные свойства, повышенная способность удерживать крепеж. Данные свойства обеспечиваются характером укладки щепы. Обшивка из ОСП предохраняет и от пара, и от грызунов утеплитель. ОSB по уровню эмиссии формальдегидов относят к Е1 классу .

ПСБ-С25

Пенополистирол это такой материал, который при горении токсичен не более любой древесины, безопасен для здоровья, следовательно, экологичен. Спецдобавки делают его самозатухающим. Пенополистирол на 98% состоит из воздуха, который заключен в ячеистую матрицу.
Несмотря на то, что пенополистирол является горючим, его применения удовлетворяет требования СНиП.
Вокруг пенополистирола существует масса мифов. Никто не отрицает его теплоизоляционных качеств. Чаще всего обсуждается его пожароопасность и не экологичность, а также короткий срок службы. Специалисты считают, что повода для беспокойства нет.
В Великобритании пенополистирол по показателям экономичности, экологичности и высоким эксплуатационным характеристикам получил очень высокий итоговый рейтинг.