مصالح نوین، مصالح نوین نما
اختصاصی ساختمان آنلاین: امروزه بناهای ساخته شده شکل جدیدی از طراحی را تجربه می‌کنند که بر اساس نیاز بشر امروزی پایه‌ریزی شده‌اند. این شیوه جدید تنها به طراحی متفاوت ختم نمی‌شود بلکه شکل اجرا و نوع مصالح به کار رفته در این بناها نیز تاثیر به سزایی در متفاوت بودن بناهای امروزی دارند.
با توجه به این نکته که بشر امروز دوران جدیدی از زندگی خود را تجربه می‌کند، بنابراین نسبت به بسیاری از مسائل نیز به صورت حساس‌تری نسبت به گذشته واکنش نشان می‌دهد. از این‌رو می توان نگاه جدیدی که افراد نسبت به حفظ محیط زیست و صرفه‌جویی در مصرف انرژی به دست آورده‌اند را حاصل کسب این دیدگاه جدید دانست.
همه ما می‌دانیم که بدون وجود مصالح، محصولی نیز تولید نخواهد شد. با بررسی بناهایی که طی دو دهه گذشته ساخته شده‌اند، شاهد ملاحظات تکنیکی و زیبایی‌شناختی خواهید شد که بسیار مورد توجه بوده‌اند. از سوی دیگر پیشرفت‌های جدید در زمینه مهندسی مواد نیز افزایش امکانات فناورانه را به همراه داشته است که از منظر زیبایی شناسی مصالح به عنوان یک فرصت طراحی از آن یاد می‌شود.
مصالح طبیعی و افزایش تقاضای استفاده از آن‌ها
آجر، سنگ، گچ، آهن، فولاد، بتن وشیشه از جمله مصالح شناخته شده در بناهای امروزی‌اند و این در حالی است که طی ۱۰ سال اخیر مصالح طبیعی و تاثیر چشم‌گیر آن‌ها بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته‌اند. گواه این سخن میزان تقاضاهای زیاد مربوط به سازه‌های چوبی، کورتن استیل، اکسیدایزد کوپر، روی، آجر کوره‌ای چند رنگ و انواع جدید بتن است که به زودی به پایان عمر خود نزدیک خواهند شد.
در حال حاضر پیشرفت‌های جدید امروزی نشان‌دهنده میزان علاقه و اشتیاق روز افزون به انواع مختلف مصالح و تکنیک‌های جدید، چند منظوره و شگفت‌آور است که می‌توان به کمک آن‌ها پیاده‌سازی و اجرای ایده‌هایی که تا چندی پیش غیر ممکن بود را به راحتی عملی کرد.
البته وضعیت اجتماعی و اقتصادی جامعه ارتباط تنگاتنگ و بسیار نزدیکی با ساخت‌وساز یک بنا دارند و از سوی دیگر موضوعاتی مانند توجه به محیط، سلامت عمومی، ارزشمند کردن پول و روش زندگی از جمله عواملی هستند که جریانات عمده و مهم آینده ما را تشکیل می‌دهند.
به عبارت بهتر محیط زندگی آینده ما وابسته به مسائلی مانند پایداری و چرخه حیات، برگشت‌پذیری محصولات و مصالح، کاهش میزان استفاده از مصالح و همچنین صرفه‌جویی در مصرف انرژی است و از سوی دیگر شرایط کاری راحت و ایمن، محیط کار و زندگی پاکیزه و سالم نیز سلامت عمومی جامعه را تامین می‌کند.
مصالح نوین همچنان در هاله‌ای از ابهام
دیدگاه جدید به شیوه ساختمان‌سازی، نیازمند استفاده از مصالح نوین است. همچنین با وجود این‌که تکنولوژی ساخت و یا شیوه اجرا در استفاده از مصالح جدید تا حدودی ناشناخته است اما از سوی دیگر میزان شناخت از مصالح نوین و کشف خصوصیات آن‌ها کمک موثری به ایجاد نیاز آن‌ها در جامعه خواهد کرد.
در ادامه این مطلب قصد داریم تا برخی مصالح نوین ساختمانی و نما را معرفی کنیم؛ با ما همراه باشید.
مصالح نوین ساختمانی مصنوعی و انواع آن‌ها
مصالح نوین ساختمانی مصنوعی دارای انواع متنوعی هستند که از جمله معروف‌ترین آن‌ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کامپوزیت‌ها
- مصالح سبک
- پانل کامپوزیت فلزی
- پانل کامپوزیت آلومینیومی
- ساندویچ پانل صنعتی، کانکس و سردخانه
- ساندویچ پانل دکوراتیو و خانه‌های پیش‌ساخته
- پانل کامپوزیت آلومینیومی مقاوم در برابر آتش
- مصالح نوین ساختمانی جهت سبک‌سازی ساختمان‌ها
کامپوزیت‌ها
در کاربردهای مهندسی معمولا نیاز به تلفیق خواص مواد وجود دارد. کامپوزیت‌ها در واقع موادی چند جزئی هستند که خواص آن‌ها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است و از نظر شیمیائی کاملا با یکدیگر متفاوت بوده و قابلیت انحلال در یکدیگر را ندارند؛ علاوه‌بر این، اجزای مختلف موجب بهبود کارایی یکدیگر می‌شوند.
در کامپوزیت حداقل یک جزء غیرپیوسته که به آن تقویت‌کننده (reinforcement) نیز می‌گویند، وجود دارد که توسط یک زمینه (matrix) پیوسته احاطه شده است. از جمله نمونه‌های معروف کامپوزیت‌ها می‌توان به فایبرگلاس، بتن و چوب اشاره کرد.
ویژگی‌های کامپوزیت‌ها
برخی از خواص کامپوزیت‌ها از فلزاتی مانند فولاد و آلومینیم نیز بهتر است که عبارتند از:
- استحکام و سخت پایی بالا در چرخه خستگی بلند مدت
- سبک بودن و بهره‌مندی از نسبت استحکام به وزن مناسب
- مقاومت خزشی بالا
- ضریب انبساط حرارتی و دانسیته پایین
- مقاومت سایشی و خوردگی بهتر
انواع کامپوزیت‌ها
کامپوزیت‌ها از نظر نوع مواد زمینه به چهار گروه تقسیم می‌شوند که عبارتند از:
- کامپوزیت‌های کربن/کربن (CCs)
- کامپوزیت‌های زمینه فلزی (MMCs)
- کامپوزیت‌های زمینه پلیمری (PMCs)
- کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (CMCs)
کامپوزیت‌های زمینه پلیمری (PMCs)
این نوع کامپوزیت‌ها در کاربردهای تجاری از رتبه بالایی در مقایسه با سایر کامپوزیت‌ها قرار دارند. مواد تقویت‌کننده این نوع گامپوزیت در واقع فیبرهایی از بور، کربن و گرافیت هستند و از کربن-گرافیت یا فیبرهای آرامید (aramid) بیشتر از سایرین در آن استفاده می‌شود و از اصلی‌ترین فیبرهای تجاری نیز محسوب می‌شوند.
در زمینه کامپوزیت‌های پلیمری از مواد گرما نرم (thermo- plastic)، اپوکسی و مواد گرما سخت (thermo- set) استفاده شده است. همچنین ترمو پلاستیک‌ها دارای مزیت‌هایی از جمله خواص مکانیکی و سایشی خوب هستند و رزین‌های اپوکسی نیز از مهم‌ترین مواد به منظور ایجاد زمینه پلیمری محسوب می‌شوند.
کامپوزیت‌های زمینه فلزی (MMCs)
این دسته از کامپوزیت‌ها جزء پیشرفته‌ترین مواد ساختمانی هستند که از تقویت‌کننده‌های غیرفلزی در یک زمینه فلزی تشکیل شده‌اند. کامپوزیت‌های زمینه فلزی اغلب در کاربردهای مهندسی و در مواردی که دمای کاری در محدوده ۲۵۰ تا ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مواد زمینه این نوع کامپوزیت‌ها شامل مس، آلومینیوم، تیتانیم و سوپر آلیاژها است و همچنین از موادی شامل کاربید سیلسیم، بور، مولیبدن و آلومینا به عنوان مواد تقویت‌کننده در آن‌ها استفاده می‌شود.
کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (CMCs)
این دسته از کامپوزیت‌ها نیز به عنوان مواد ساختمانی پیشرفته شناخته شده‌اند و از تقویت‌کننده‌های فلزی یا غیرفلزی در یک زمینه سرامیکی تشکیل می‌شوند. کامپوزیت‌های زمینه فلزی اغلب در کاربردهای مهندسی و همچنین در مواردی که دمای کاری در محدوده ۸۰۰ تا ۱۶۵۰ درجه سانتی‌گراد است مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کامپوزیت‌های کربن/کربن (CCs)
از این دسته از کامپوزیت‌ها اغلب برای قطعاتی که لازم است در شرایط دمایی سخت کار کنند استفاده می‌شود. زمینه این نوع کامپوزیت‌ها کربن است و تقویت‌کنندهای آن‌ها شامل، فیبرهای سه بعدی کربن در فرم‌های تابیده و بافته شده است.
از آن‌جایی که کامپوزیت‌های کربن/کربن در شرایط دمایی سخت قادر به حفظ استحکام و حتی افزایش آن هستند در بازه وسیعی از صنایع موشکی و نظامی گرفته تا هوا فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزایای کامپوزیت‌های کربن/کربن
این نوع کامپوزیت دارای خواص متنوعی است که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت در دماهای بسیار بالا (۱۹۳۰ تا ۲۷۶۰ درجه سانتی‌گراد)
- افزایش استحکام همراه با افزایش دما (تا ۱۹۳۰ درجه سانتی‌گراد)
- استحکام و سخت پایی بالا
- مقاوت خوب در برابر شوک حرارتی
انواع تقویت‌کننده‌ها
تقویت‌کننده‌های مورد استفاده در کامپوزیت‌ها به سه گروه اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند که عبارتند از:
- تقویت کننده ذره‌ای
- تقویت کننده ورقه‌ای
- تقویت کننده رشته‌ای یا فیبری
تقویت کننده ذره‌ای
این نوع تقویت کننده در واقع ذراتی ریزی هستند که با به تاخیر انداختن حرکت نابجایی‌ها در کامپوزیت زمینه فلزی، موجب استحکام‌دهی زمینه می‌شوند. اگر اندازه ذرات از یک میکرون بزرگتر باشد، میزان استحکام‌دهی ناشی از این ذرات به علت تقسیم نیرو در زمینه خواهد بود.
تقویت کننده ورقه‌ای
این تقویت کننده‌ها به شکل صفحات صاف و مسطح هستند.
تقویت کننده رشته‌ای یا فیبری
اشکال دایره‌ای، مربع یا شش گوشه با قطر در محدوده ۰٫۰۰۰۲۵ تا ۰٫۰۱۲۵ سانتی‌متر می‌تواند به عنوان سطح مقطع این‌گونه تقویت‌کننده‌ها مود استفاده قرار گیرد. همچنین طول یا نسبت طول به قطر (L/D ratio) برای فیبرهای ناپیوسته تا صد برابر و برای فیبرهای پیوسته می‌تواند بسیار بزرگتر باشد.
ساختار کامپوزیت
ساختار کامپوزیت‌ها به سه دسته کلی تقسیم می‌شود که عبارتند از:
- ساختار لایه‌ای
- ساختار ساندویچی
- ساختار ساندویچی شانه عسلی (honey comb)
ساختار لایه‌ای
در این نوع ساختار، لایه‌ها به صورت ورقه ورقه و با جهت‌گیری صحیح بر روی یکدیگر چیده می‌شوند.
ساختار ساندویچی
در ساختار ساندویچی میان دو لایه نازک و مستحکم کامپوزیتی، مواد چسبنده‌ای متناسب با کاربرد سازه قرار داده می‌شود.
ساختار ساندویچی شانه عسلی
این ساختار نیز مشابه ساختار ساندویچی است اما در آن از هسته‌ای به شکل شانه عسل استفاده شده است که دارای دانسیته پایینی بوده و بین صفحات اصلی و لایه چسبنده قرار می‌گیرد.
پانل کامپوزیت فلزی
پانل کامپوزیت فلزی زمانی در مواقعی ساخته می‌شود که تعداد زیادی از رول‌های آلومینیومی در ابعاد باریک‌تر با یکدیگر پیوند خورده و یک پانل آلومینیومی با ضخامت مورد نیاز را تشکیل دهند.
موارد مصرف پانل کامپوزیت فلزی
از این پانل در فضاهای مختلف و متنوعی استفاده می‌شود که شامل:
- نمای بیرونی ساختمان‌ها
- بازسازی نمای ساختمان‌های قدیمی و تغییر دکوراسیون
- دکوراسیون دیوارهای داخلی، سقف‌ها، حمام‌ها، آشپزخانه‌ها و بالکن‌ها
- دکوراسیون داخی فروشگاه‌ها
- تابلوهای تبلیغاتی، سکوهای نمایش و لوح‌های اطلاعاتی
- مواد صنعتی و مواد مورد مصرف در اتومبیل‌ها و قایق‌ها
- دیوارکوب‌ها و سقف‌کوب‌های تونل‌ها
ویژگی‌های پانل کامپوزیت فلزی
از جمله این پانل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پایداری فوق‌العاده در شرایط گوناگون آب‌وهوایی
- پایداری بالا در برابر پوسته شدن رنگ و مسطح بودن پوشش و ضربه
- سبکی و پردازش ساده و همچنین خصوصیات ضد حریق ممتاز
- مقاومت در برابر جدا نشدن لایه‌ها از یکدیگر
- سادگی در نگهداری
پانل کامپوزیت آلومینیومی
این پانل از لایه‌هایی با ورق آلومینیومی در بالا و پائین و همچنین مواد پلی‌اتیلن غیر سمی در مرکز تشکیل شده است و در واقع ترکیبی از LDPE و L- LDPE با کیفیت شکل‌پذیری بالا است. همچنین، هر دو سطح با استفاده از روش Coil Coating و با درجات پخت متفاوت پوشش داده می‌شوند.
از آن‌جایی که این ماده قابلیت پردازش بسیار آسانی دارد و همچنین میزان پایداری شیمیایی و عملکرد مکانیکی آن فوق‌العاده است بنابراین می‌توان گفت عاری از هرگونه نقطه ضعف است. با توجه به ویژگی های ذکر شده در صورتی که پانل‌ها در معرض گرما و یا سرمای شدید قرار بگیرند، همچنان مسطح باقی خواهند ماند.
قسمت دوم این مقاله را می‌توانید در لینک زیر مطالعه کنید:
بررسی جامع مصالح نوین و مصالح نوین نما-قسمت دوم
