ساندویچ پنل به هر ساختار سه لایه شامل یک هسته کم چگال، و دو لایه پوسته نازک در دو طرف آن گفته می شود. به دلیل استحکام و دیگر ویژگیهای خاص، ساندویچ پنل کاربرد گسترده ای در صنعت ساختمان پیدا کرده است. در این مقاله به معرفی این نوع مصالح ساختمانی و ویژگی ها و کاربردهای آن می پردازیم. با کافه ساختمان همراه باشید.
به طور کلی ساندویچ پنل ها در مواردی که به ترکیبی از ویژگیهای استحکام و سبکی نیاز باشد بکار می روند. ساندویچ پنل در حقیقت یک ساختار ساندویچی مرکب است که از دو لایه نازک در دو طرف و یک هسته سبک در مرکز تشکیل شده است. مواد بکار رفته برای پوسته ها و هسته می توانند بسیار متنوع باشند. هسته مرکزی هم می تواند ساختار شانه عسلی شش گوشه داشته باشد و هم به صورت یکپارچه از مواد سبک پر شود. به ترکیب بسته شده پوسته ها و هسته مجموعا کاست (Cassette) نیز گفته می شود.
کاربردهای ساندویچ پنل
یکی از پرکاربردترین موارد استفاده از ساندویچ پنل در صنعت هواپیماسازی است جایی که استحکام و وزن سبک هر دو به صورت همزمان نیاز است. در صنایع حمل و نقل و خودروسازی نیز این مصالح به شکل مشابه کاربرد دارند.
در صنعت ساخت و ساز و ساختمان سازی، ساندویچ پنل ها به صورت مصالح پیش ساخته برای پوشش بخش های مختلف ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله کاربردهای این سازه ها می توان به استفاده برای ساخت انواع سقف و دیوار ساختمان های صنعتی، اداری، صنایع برودتی، سازه های زود احداث مانند درمانگاه های صحرایی، دستشویی صحرایی، واحدهای امدادی که در موارد حوادث و بحران در مناطق مصیب زده ساخته می شوند و همچنین در خانه های مسکونی اشاره کرد. این سازه ها علاوه بر کیفیت بالای ساخت، دارای ویژگیهای عایق بوده و بنابراین با هدف صرفه جویی انرژی بکار گرفته می شوند.
از دیگر کاربرد های گسترده ساندویچ پنل می توان به ساخت غرفه های نمایشگاهی، تعمیرگاه های سیار، انواع سوله و انبار، هتل ها و کانکس ها، مخازن چند جداره، خانه ها و ویلاها، سردخانه ها، محیط های آموزشی، سقف و دیوار ساختمان های صنعتی مانند سالن تولید، انبار غلات و بسیاری کاربردهای دیگر اشاره نمود.
انواع ساندویچ پنل از لحاظ جنس مصالح
پنل بیوپلیمری چاپ سه بعدی
با پیشرفت فن آوری و فراهم شدن امکان چاپ سه بعدی ساختمان و انواع ساختارهای دیگر، امکان تولید پنل های ساندویچی پیچیده نیز اخیرا در کانون توجه پژوهشگران بوده است. اهداف دنبال شده در تولید این نوع از ساندویچ پنل ها شامل جذب و ذخیره انرژی و گرفتن ارتعاشات با استفاده از فیبر طبیعی و فیبرهای سنتزی پیوسته بوده است. پیشرفت این فن آوری نوید بخش تولید ساختارهای پیچیده در تولید ساندویچ پنل ها است که در فن آوری های پیشین امکان تولید آن وجود نداشت.
ساندویچ پنل های SIP
پنل های عایق ساختاری یا Structural Insulated Panels (با نام اختصاری SIP) از جمله پنل های ساندویچی مورد استفاده به عنوان مصالح ساختمانی هستند. SIP نوعی از ساندویچ پنل است که شامل یک هسته عایق سختِ قرار گرفته در میان دو لایه ورقه ای است که در ساختمان سازی کاربرد دارد. لایه های بیرونی می توانند صفحه های فلزی، تخته چند لایی، تخته های اکسید منیزیم، تخته های استاندارد جهت دار (OSB) باشند. هسته نیز می توند از موادی چون فوم پلی استایرن (EPS)، فوم پلی استایرن قالب ریزی شده (XPS)، فوم پلی آیزوسیانوریت یا کامپوزیت شانه عسلی (HSC) باشد.
ساندویچ پنل ACP
ساندویچ پنل های کامپوزیت آلومینیوم نوعی پنل تخت هستند که شامل دو ورقۀ نازک آلومینیومی متصل به یک هسته غیرآلومینیومی می باشد. این دو لایه آلومینیومی همچون یک فنرپیچ کویل که از هسته مراقبت می کند با احاطه هسته مرکزی، آن را در برابر آسیب و خش و پارگی محافظت می کنند. ساندویچ پنل های ACP کاربرد گسترده ای در نماکاری ساختمان و روکش فلزی نماهای بیرونی ساختمان، عایق کاری ساختمان و تابلوهای تبلیغاتی دارند.
از دیگر کاربردهای ساندویچ پنل ACP می توان به استفاده از آن در ساخت سقف کاذب، پوشش ماشین آلات، ساخت کانتینرهای باری اشاره کرد. کاربرد این ماده تنها محدود به نماهای بیرونی ساختمان نبوده و در هر نوع روکش کاری داخلی از قبیل پارتیشنها و سقف کاذب نیز که از اجزای داخلی ساختمان محسوب می شوند بکار می رود.
اخیرا کاربرد جدیدی برای این نوع ساندوچ پنل پیدا شده که شامل استفاده به عنوان ماده پشت عکسهای هنری است که اغلب روی صفحه های اکریلیک انجام می شد. ساندویچ پنل ACP در معماری ساختمان های مشهوری همچون زمین، کشتیِ کیهان گرد (تصویر زیر) در تفرجگاه والت دیزنی و همچنین در باغ گیاه شناسی فن دوسن در ونکور کانادا بکار رفته است.
در ساخت این سازه ها، از مزیت های ساندویچ پنل کامپوزیت آلومینیوم از قبیل هزینه پایین، ماندگاری و کارآیی استفاده شده است. انعطاف پذیری، سبکی، شکل پذیری و فرآوری آن امکان پیاده سازی در طرح های نوآورانه را با حفظ استحکام و دوام سازه فراهم می کند. اگر چه به دلیل آتش گیر بودن هسته مرکزی آن، بایستی بسته به کاربرد هدف، ملاحظاتی را در نظر گرفت. ماده استاندارد رایج بکار رفته به عنوان هسته این ساندویچ پنل پلی اتیلین (PE) یا پلی اورتان (PU) هستند که مقاومت چندانی در برابر آتش ندارند مگر اینکه طی فرآیند خاصی به صورت مقاوم به آتش تولید شده باشند. از اینرو استفاده از ساندویچ پنل های با این هسته ها در ساختمان های مسکونی چندان رایج نیست به طوری که در بسیاری از کشورها استفاده از آن برای کاربری های مسکونی ممنوع شده است.
از جمله نکاتی که توجه به آن در بکارگیری این مصالح در ساخت و ساز پیشنهاد شده است ارتفاع سازه ای است که قرار است در آن استفاده شوند. در واقع ارتفاع ساختمان هدف تعیین کننده نوع موادی است که به عنوان هسته ساندویچ پنل مورد استفاده قرار می گیرند. به گفته برخی کارشناسان، چنانچه ارتفاع ساختمان بیشتر از نردبان های آتش نشان ها باشد باید مواد مقاوم به آتش در هسته ساندویچ پنل بکار گرفته شود. بنابراین مصالحی چون پلی اتیلن به عنوان هسته ساندویچ پنل، در ساختمان های با ارتفاع حداکثر 10 متر می توانند بکار روند. از ارتفاع 10 متر تا 30 متر باید 70 درصد هسته از مواد مقاوم به آتش استفاده شود که این مقدار طبق استاندارد اروپایی برای مصالح با درجه بندی A2 تا 90 درصد افزایش می یابد.
جنبه های مربوط به آتش سوزی این ساندویچ پنل پس از رخداد آتش سوزی برج گرنفل لندن در سال 2017 پیچیده تر شد چرا که در بررسی های کارشناسی وجود ماده آتش گیر در هسته ساندویچ پنل های این برج به عنوان یکی از عوامل آتش سوزی برج اعلام شد. همچنین رویدادهای مشابهی در آتش سوزی ساختمان های بلند طبقه در ملبورن، فرانسه، امارات، کره جنوبی و آمریکا ناشی از وجود مواد حساس به آتش در ساندویچ پنل گزارش شده است. برای بهبود ویژگیهای مقاومت به آتش سوزی، می توان صفحه های آلومینیوم را با پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)، رزین های فلوروپلیمر (FEVE) و یا رنگ پلی استری پوشش دهی کرد.
انواع ساندویچ پنل از لحاظ کاربرد
ساندویچ پانل سقفی
شامل دو مدل:
- ساندویچ پنل سقفی ساده
- ساندویچ پنل سقفی پیچ مخفی
ساندویچ پانل دیواری
شامل 4 مدل:
- ساندویچ پنل دیواری ساده
- ساندویچ پنل دیواری پیچ مخفی
- ساندویچ پنل دیواری قفل دار
- ساندویچ پنل دیواری نر و مادگی
ساندویچ پانل های خاص
شامل مدل های مختلف بسته به کاربرد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساندویچ پنل ضد اسید
- ساندویچ پنل سردخانه ای
- ساندویچ پنل ضد آتش
- ساندویچ پنل پانچی عایق صوت
ویژگیهای ساندویچ پنل
الف- مقاومت گرمایی ساندویچ پنل
- ساندویچ پنل ها دارای مقادیر λ (هدایت حرارتی) بین 0.024 وات بر متر کلوین (W/m.K) برای پلی اورتان و 0.05 وات بر متر کلوین برای پشم سنگ است. بنابراین، مقادیر انتقال گرمایی (U-Value) بسته به مصالح بکار رفته در هسته و ضخامت آن می تواند بسیار متفاوت باشد.
- نصب ساندویچ پنل در سازه پل های گرمایی بین اتصالات را به حداقل می رساند.
ب- ویژگی عایق صوتی ساندویچ پنل
- مقدار اندازه گیری شده کاهش صوت بین تقریبا 25 دسی بل برای پلی اورتان و 30 دسی بل برای پشم سنگ است.
پ- ویژگیهای مکانیکی ساندویچ پنل
- ضخامت پنل ها بین 40 میلی متر تا 200 میلی متر است.
- چگالی ساندویچ پنل ها بسته به ضخامت فوم و فلز بکار رفته در ساختار آن بین 10 کیلوگرم بر متر مربع تا 35 کیلوگرم بر متر مربع است.
ت- ویژگیهای آتش گیری ساندویچ پنل
ساندویچ پنل ها رفتار، مقاومت و واکنش آتش متفاوتی دارند که بسته به ضخامت فوم و فلز و پوشش و موارد دیگر دارد. انتخاب نوع آن بسته به کاربرد هدف دارد.
بر اساس گزارش انجمن بیمه گران انگلستان (ABI) و مرکز پژوهش ساختمان بریتانیا (BRE)، ساندویچ پنل به طور خودبخود آتش نمی گیرند ولی چنانچه در محیط های با ریسک بالای آتش مانند آشپزخانه ها قرار گیرند ممکن است به پخش آتش کمک کنند.
برای جلوگیری از آتش سوزی بهتر است از پشم سنگ به عنوان ماده پر کننده هسته استفاده شود. طبق گفته برخی کارشناسان، پیچیدن ساختمان در یک پوشش پلاستیکی (فوم یا پلی اتیلن) از لحاظ ایمنی آتش سوزی کار نادرستی است و منجر به آتش سوزی های گسترده می شود.
طراحی یک فضای خالی بین پوشش و دیوار بیرونی ساختمان نیز باعث می شود که شعله ها فضای خالی را پر کرده و از طریق همرفتی به بالا کشیده شده و آتش سوزی های ثانویه را فارغ از ماده بکار رفته برای ارتباط فضاهای خالی به بار آورند به این معنا که در صورت وجود این فضای خالی، آتش ثانویه به راحتی می تواند گسترش یابد.
ث- ویژگی نفوذناپذیری ساندویچ پنل
ویژگیهای ساندویچ پنل به گونه ای است که ساختمان را در برابر هوا و رطوبت عایق می کند.
