Алюминиевые композитные панели (АКП)

С каждым годом в современном строительстве все больше используются алюминиевые композитные панели (АКП) и алюминиевый лист (АЛ). Нельзя говорить об одних только преимуществах данного материала, однако недостатков у него действительно мало. Основным из них является его высокая стоимость.



На мировом рынке алюминиевые композитные панели появились в 70-е годы ХХ столетия. Они состоят из двух листов алюминиевого сплава толщиной от 0,21 до 0,5 мм и сердцевины из термопластика или негорючего наполнителя. На лицевой стороне панели нанесено фасадное покрытие, а обратная ее сторона защищена покрытием антикоррозионным. Во избежание повреждения поверхности панели при транспортировке, обработке и монтаже применяется защитная пленка.

Технология изготовления алюминиевых композитных панелей осуществляется в два этапа. Первый этап – химическая очистка поверхности алюминиевых рулонов и нанесение на них лакокрасочного покрытия методом непрерывного окраса. Высокотехнологичные красильные линии и дорогостоящее сырье позволяют достичь 100%-ной однородности цвета, равномерной толщины покрытия и высочайшего уровня его адгезии с поверхностью листа. Второй этап – процесс непрерывного ламинирования композитной панели, который состоит из экструдирования минерального наполнителя и соединения его с алюминиевыми листами при помощи специальной технологии под воздействием высокой температуры.

Свойства композита должны соответствовать трехслойной панели, где свою роль играют как алюминиевые слои, так и средний полимерный слой. Необходимо учитывать ряд основных технологических факторов: состав алюминиевого сплава, адгезионную прочность алюминиевых слоев, температуру при формовании, пористость среднего слоя, лакокрасочное покрытие. Все эти факторы в комплексе влияют на прочность и эксплуатационные характеристики материала.

Наиболее важные характеристики для выбора алюминиевых композитных панелей

1. Толщина защитного слоя – отклонения в сторону уменьшения толщины алюминиевого слоя требуют корректировки прочностных расчетов.
2. Плотность и масса – важны для расчетов и выбора крепежа. Хотя и крепеж для композитных панелей имеет приличный запас по несущей способности, рекомендуется внимательнее отнестись к подбору необходимых изделий.
3. Предел прочности, предел текучести, относительное удлинение при разрыве – при монтаже и эксплуатации панелей на них действуют изгибающие нагрузки (в частности, ветровые).
4. Качество лакокрасочного слоя, адгезия и гибкость.
5. Прочность при отслаивании внешнего слоя алюминия – у композитов с малой прочностью при отслаивании после воздействия знакопеременных температур окружающей среды алюминиевый слой может потерять связь со средним полимерным, что означает снижение прочности (фактор безопасности) и "вздутие" кассет (эстетический фактор).
6. Морозостойкость и термостойкость.



Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, имеют высокую коррозионную стойкость, т.к. содержат не более 1,5% магния, марганца и кремния, что обуславливает их надежную работу, в том числе в морских и тропических условиях, при сроке эксплуатации, как уже показала практика, более 50-ти лет. Высокая технологичность при обработке, открывающая возможность реализации разнообразных технических и эстетических решений, обеспечивает получение сложных поверхностей, сочетающих рациональное использование материала с архитектурной выразительностью. Возможности новых выразительных и эффективных архитектурных и конструкторских решений достигаются за счет малого собственного веса алюминиевых конструкций. Хотя модуль упругости алюминия меньше модуля упругости стали, тем не менее, вследствие малого удельного веса алюминиевая пластина, например, в 2 раза легче стальной при одинаковой жесткости. Повышенная прочность и пластичность при низких температурах (при -70 оС повышение предела прочности составляет 5–10%, рост относительного удлинения увеличивается почти в 2 раза), отсутствие хладноломкости обуславливают особую эффективность использования алюминиевых конструкций в холодных странах. Высокая отражательная способность алюминиевых поверхностей способствует сохранению комфортных условий при солнечном нагреве.

Очень важным критерием качества алюминиевых композинтых панелей является его защитное покрытие. Алюминиевые композитные материалы могут иметь три типа покрытий:
1. Полимерные покрытия (PE- и PVDF), гарантийный срок их использования – 20–25 лет.
2. Оксидные пленки, гарантийный срок использования которых составляет 15–20 лет.
3. Ламинирующие покрытия, гарантийный срок их использования – 15–20 лет.

Сегодня в Украине предлагают два типа покраски АКП – полиэстером и PVDF (поливинилденфторидом). PVDF – очень качественный и дорогостоящий вид покрытия, на который предоставляется гарантия уличной эксплуатации до 25-ти лет. Полиэстер – покрытие эконом-класса. Ни один производитель не даст гарантию длительной эксплуатации панелей с полиэстеровым покрытием на фасадах, и, наоборот, – высокое качество PVDF покрытия гарантирует, что и через много лет фасад не выгорит на солнце, не изменит цвет под воздействием атмосферной пыли, соединений серы и солевых взвесей.

Гарантийный срок использования алюминиевого композитного материала для навесных вентилируемых фасадов (НВФ) составляет 25 лет. Огромный опыт использования композитного материала для внешней облицовки зданий говорит о том, что срок их службы достигает 50-ти лет. Это позволяет многие годы эксплуатировать объект без косметического ремонта, не тратить серьезные средства и время на обновление его внешнего вида.

Размеры панелей для НВФ (ширина, высота, толщина) выбираются с учетом ветровых нагрузок и количества точек крепления на фасаде. Для этих целей проведены многочисленные инженерные расчеты. Удивительная легкость материала позволяет значительно снизить весовую нагрузку на несущие стены, а также на подконструкцию для НВФ.

Негорючий композитный материал с минеральным наполнителем одобрен для применения в зданиях и сооружениях любого назначения, так как при его использовании соблюдаются все нормы пожарной безопасности, в том числе на химических заводах, автозаправочных станциях, аэропортах, железнодорожных вокзалах и других городских объектах. Материал является невоспламеняемым и допускается для использования на зданиях всех степеней огнестойкости, всех типов конструктивной и функциональной пожарной опасности.

При относительно небольшой толщине и однородности пластиковой прослойки материал не является термоизоляционным, однако при этом проявляет повышенную устойчивость к температуре от -58 до +80 °С.

По сравнению с такими материалами как сталь, алюминий и т.д., алюминиевые композитные панели обладают превосходной звукоизоляцией и поглощают вибрацию благодаря тому, что средний слой между двумя алюминиевыми листами изготовлен из вискоэластика низкой плотности и высокомолекулярных полиэтиленовых смол.

Алюминиевые композитные панели не подвержены воздействию перепадов температур и относительной влажности (облицовочные изделия из камня и керамики, несмотря на защиту специальными лаками, имеют поры, в которые попадает вода, и ее замерзание может привести к растрескиванию материала и выпадению плиток).

Фасад из АКП легче керамического гранита и натурального камня, что снижает требования к деталям крепежа элементов системы и нагрузку на несущие конструкции здания. Это особенно актуально при реконструкции старых зданий с "рыхлой" структурой стен.

Возможность использования алюминиевых композитных панелей в качестве фасадных элементов большого размера.

Керамический гранит и фиброцементы изготавливаются по цвету, партиями, со стандартными размерами стороны плитки (для керамогранита, как правило, не более 60 см), в то время как алюминиевые панели могут выполняться единичными экземплярами и иметь размер одной из сторон до 3 м.

При изготовлении фасадных изделий сложной формы гибка может осуществляться на углы до 180 градусов. При этом в композитных материалах для обеспечения гибки выполняется фрезерование одного из металлических слоев и наполнителя, доходящих до другого слоя металла, что снижает прочность и жесткость изделия.

Алюминиевые композитные панели обрабатываются с помощью стандартных механизированных операций – пиления, фрезерования, рубки, штамповки, гибки, вальцовки, сверления и т.п. Крепление и соединение композитных материалов осуществляются любыми крепежными изделиями (саморезами, заклепками и т.д.), а также методами феновой сварки и склеивания (внахлест). Во избежание возникновения электрохимической коррозии следует применять крепежные изделия только из алюминия или нержавеющей стали. Большую часть операций по обработке АКП можно выполнять на стройплощадке, что облегчает подгонку деталей и узлов и их соединение, снижает расходы на транспорт и упаковку.

Технологичность обработки позволяет осуществлять резку, сгибание, фрезеровку, сверление даже с помощью ручных станков по дереву и алюминию. Технология изготовления изделий из АКП основана на простой методике холодной фрезеровки и сгиба. Этот метод позволяет выполнять формы различных типов и размеров. На внутренней стороне листа с помощью дисковой или пальчиковой фрезы выполняются V-образные или прямоугольные борозды по краю предполагаемого сгиба. Пластиковая прослойка не должна быть прорезана до нижнего листа алюминия. Поскольку не требуется особого усилия, сгибание может производиться руками. Радиус сгиба определяется формой фрезы и глубиной пропила. Фрезеровка выполняется стендовой пилой с фрезерным приспособлением или ручной фрезерной машиной.

Что касается полнотелого алюминиевого листа, то для облицовки фасадов сегодня в Украине используют преимущественно листы толщиной 1,5–2 мм. Широкое применение листового алюминия в строительстве обусловлено его известными достоинствами. Среди основных характеристик листового алюминия можно назвать долговечность, негорючесть, повышенную устойчивость к воздействию атмосферных осадков, ультрафиолетовому излучению, агрессивным средам, мягкость, выгодно сочетающуюся с прочностью, стойкость к механическим воздействиям, экологическую безопасность и эстетичность. Кроме того, облицовочные изделия из алюминия отличаются технологичностью – простотой, удобством и надежностью монтажа. Большинство производителей облицовочных кассет изготавливают и дополнительные комплектующие элементы – фасонные профили: откосы, отливы, торцевые и угловые рейки и др. Что касается цветового решения, то здесь к услугам архитекторов широчайший цветовой спектр – от классического до самого неординарного. Кроме того, сочетая на кассетах различные цвета и фактуры, можно добиться интересных решений отделки фасада.

Фасадные алюминиевые листы покрыты красками на основе PVDF, увеличивающими износостойкость материала, а также стойкость к атмосферным осадкам любых типов. Они используется, как правило, для покраски алюминия и других фасадных материалов. Стойкость и насыщенность цвета на долгое время – главная цель производителя. Поэтому для покрытия фасадных алюминиевых листов используется специальная система перманентной подачи краски.

При этом алюминиевые листы обычных цветов покрываются в два слоя, а металлических – в четыре. После термообработки на краску наносится специальный, защищающий от ультрафиолета, лак. Эта система обеспечивает не только стойкий цвет, но и блеск. Листы всех металлических цветов должны монтироваться с учетом направления нанесения краски, которое указывается на их обратной стороне.

Благодаря широчайшим возможностям технологической обработки этот материал можно использовать при изготовлении цельных (не из отдельных деталей, а именно монолитных) изделий сложной формы. Одно из важных свойств материала – возможность и легкость придания ему радиусных форм (вальцевания). Вы можете придать листу радиусную или эллиптическую форму, что позволит вам использовать такую деталь, как элемент облицовки сложной поверхности, например колонны. Благодаря большим размерам и жесткости алюминиевых листов, возможно изготавливать из них крупногабаритные кассеты для навесных фасадов и обеспечить монтаж в минимальные сроки.

Для того чтобы материал долго служил и как декоративный элемент, за ним нужно ухаживать. Как правило, достаточно использовать устройство для мойки водой под давлением. Исключается использование органических растворителей и кислот.

С помощью алюминиевых листов производится облицовка фасадов и кровли новых и старых зданий, частное строительство, возведение коммерческих объектов, офисных центров, административных зданий, автосалонов, АЗС, технических помещений и т.п. Этот материал применяется в том случае, если требуется дополнительная изоляция от шума, например в больницах, аэропортах, жилых зданиях, которые находятся возле автострад и т.д.

Самыми универсальными и технологичными являются фасадные кассеты из алюминиевого листа. Они защищают здание от внешних воздействий окружающей среды. Незначительная реакция на воздействие кислот, масел, газов позволяет использовать такие системы при облицовке объектов "вредного" производства, например АЗС. Важной функцией навесного фасада является формирование вентилируемой зоны, которая играет важнейшую роль в системе теплоизоляционных функций здания. Вентиляция предохраняет всю несущую конструкцию от внешних температурных колебаний в течение суток и отводит водяные пары и газы, выделяемые большинством теплоизоляторов из минеральной ваты.



Скорость коррозионного износа цинковых покрытий в городской атмосфере (Киев, Москва) составляет 3–5 мкм/год, в то время как скорость коррозии алюминия в этих же условиях имеет порядок 0,3–0,6 мкм/год.

Срок службы фасада из алюминиевого листа, защищенного порошковым покрытием, сопоставим со сроком эксплуатации основного здания, и составляет около 50-ти лет.

Композитные материалы иного типа при повышенных температурах из-за разной теплопроводности внешних и внутренних слоев склонны к короблению. Хрупкость при пониженных температурах – бич промышленных сталей. Алюминий лишен этого недостатка.

Алюминиевые панели не подвержены воздействию перепадов температур и относительной влажности (облицовочные изделия из камня и керамики, несмотря на защиту специальными лаками, имеют поры, в которые попадает вода, и ее замерзание может привести к растрескиванию материала и выпадению плиток).

Фасад из алюминия сопоставим по весу с фасадами из композитных материалов и легче керамического гранита и натурального камня, что снижает требования к элементам крепежа и нагрузку на несущие конструкции здания.

При изготовлении фасадных изделий сложной формы гибка может осуществляться на углы до 180о. При этом в композитных материалах для обеспечения гибки выполняется фрезерование одного из металлических слоев и наполнителя, доходящее до другого слоя металла, что снижает прочность и жесткость изделия.

Алюминиевые панели могут выполняться и в единичных экземплярах с размерами одной из сторон до 3 м. При использовании плиточных материалов затруднено выполнение радиусных элементов.

Область применения АКП и АЛ очень широка. Это облицовка вентилируемых фасадов, балконов, карнизов, козырьков; отделка интерьеров; реклама; изготовление различных коробчатых конструкций; кожухи для оборудования и др. Устойчивость панелей к воздействию агрессивных сред и износоустойчивость дают возможность применять их как для облицовки общественных и жилых зданий, так и для дорожных сооружений (заправок и т.п.). Использование навесных панелей позволяет осуществлять легкий доступ к коммуникациям и осветительным приборам. Облицовочные изделия из легких композитных материалов широко используются также и для реконструкции зданий – они позволяют придавать старым сооружениям современный вид.

Все вышеперечисленные достоинства материалов являются, несомненно, очень важными, но главное отличие этого тонколистового материала состоит в возможности трансформации плоского листа в любую форму, причем не только в мастерской, но и непосредственно на стройплощадке. Из этих материалов может быть выполнена любая криволинейная форма как с острыми, так и с закругленными углами, что предоставляет проектировщику огромные возможности создания архитектурной пластики фасада, в т.ч. и с имитацией под натуральный камень. Сложные криволинейные формы, которые невозможно воплотить в камне, с легкостью могут быть выполнены с помощью листового алюминия. Изготовленные из такого материала изделия отличаются высокой жесткостью и, вместе с тем, легкостью и прямолинейностью поверхности.