|
میانبر عمران تحقیق پروژه مقاله پایان نامه درباره وبلاگ به وبلاگ من خوش آمدید آخرین مطالب
آرشيو وبلاگ نويسندگان مقدمه يكي از بزرگترين آرزوهاي بشر از دوران اوليه پيدايش درعالم ، مسئله ساخت سرپناهي مناسب بوده ودردوران فراصنعتي فعلي هرچند كه اكثر آرزوها تحقق يافته ولي اين مسئله همچنان از دغدغه هاي بزرگ همگان درسراسر دنيا محسوب ميشود . درگذشته هاي دور كه خاك وسنگ وآجر تنها مصالح ساختماني بشمار مي رفتند ، استفاده از آنها محدوديت خاصي نداشت ولي درحال حاضر كه حفظ محيط زيست بخاطر بقاي بشر اجتناب ناپذير است ، استفاده از اين مصالح واقعاً ديگر ممكن نيست . هرچند كه فولاد وسيمان وديگر مصنوعات مدرن جايگزين هايي مناسب ، بجاي مصالح سنتي محسوب مي شوند ولي متاسفانه درايران هنوز بطور حيرت انگيزي از مصالح سنتي دركنار مصالح نوين ساختماني استفاده وتاسف بزرگتر اينكه از مصالح نوين نيز به روش هاي غلط بهره مي گيريم . كشور باستاني ايران بعنوان ميراث دار بزرگترين تمدن باستاني ومشعل دار علم وفرهنگ درقرون گذشته بجايي رسيده كه بابروز بلاياي طبيعي ، متاسفانه به يكباره تمام ساختمانهاي يك شهرش برسر مردمانش خراب وباعث تلفات عظيم جاني ومالي ميگردد.
قبل از ورود فولاد وسيمان به صنعت ساختمان ، پيشگام اين صنعت در جهان بوده ايم كه آثار تاريخي بي نظير موجود ، اثباتي مهم براين ادعاست ولي بانگاهي كوتاه به آمارها ، درمي يابيم كه هرچه سريعتر بايستي بفكر تغييرات اساسي درصنعت ساختمان باشيم :
ü 80% ساختمان هاي تهران (پايتخت كشور ) فاقد استانداردهاي اساسي به ويژه مقاوم سازي هستند!
ü 90% مردم فقط به نماي ظاهري وشكل بنا ، اهميت مي دهند !
حدود 60% از واحدهاي مسكوني كل كشور داراي عمر بيش از 20 سال و 85 % فاقد سازه هاي بادوام !
احتمال وقوع زلزله 7 ريشتري تا 10 سال آينده درتهران حدود 70% است !
از مجموع آمار تلفات انساني درقرن گذشته (سهم ايران = 8% كل تلفات جهاني ) درايران بالغ بر 80% اختصاص به تلفات زلزله دارد !
باتوجه به اينكه وضعيت ساخت وساز ، يكي از مهمترين ابزار سنجش توسعه يافتگي دركشورها محسوب ميشود ودر كشورهاي پيشرفته عمر مفيد ساختمان ها 100+ است ولي درايران عمر مفيد ساختمان ها 30- سال است!
ايران درمصرف آهن جزو كشورهاي پر مصرف كننده جهان به شمار مي رود ، اين درحالي است كه آهن با بهاي گزاف عرضه ميشود !
ايران از لحاظ مصرف سرانه سيمان دررديف بيستم جهان قرار دارد وميزان استفاده از اين مصالح ارزان ومقاوم درساختمان ها ناچيز است درحالي كه سيمان به اندازه كافي دركشور وجود دارد !
علل اين نقصان بزرگ را بايستي دركيفيت پايين مصالح ساختماني ، روش هاي سنتي وغيرعلمي طراحي واجرايي ، به كارگيري نيروي غير ماهر وبالاخره ضعف كنترل ونظارت مقامات مسئول جستجو كنيم .
دراين مقاله صرفاً به مسئله كيفيت مصالح ساختماني پرداخته وسعي شده با استدالات فني ، مصالح نوين مناسب ساخت وساز باتوجه وتكيه به منابع داخلي ومحدوديت هاي خاص مثل : قرارداشتن ايران دركمربند جهاني زلزله دركنار رعايت وحفظ فاكتور هاي زيست محيطي بررسي شوند كه البته منظور از عبارت " ساخت وساز " دراين مقاله معناي عام آن نيست وصرفاً توجه به ساختمان هاي مسكوني ، اداري ، تجاري ورفاهي ميباشد وپروژه هاي بزرگ عمراني وابنيه زيربنايي مدنظر نبوده است .
" سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي " درانتخاب مصالح ساختماني
اين فاكتورهاي 3 گانه درصنعت ساخت وساز همواره ازگذشته تابحال بادرجه اهميت بالا مدنظر سازندگان واستفاده كنندگان مصالح ساختماني بوده اند .
فوريت وسهولت بيشتر درعمليات اجرايي وكاهش زمان ساخت ازعوامل مهم به شمار مي روند بطوري كه اخيراً دركشورهايي مانند : استراليا وكانادا با استفاده از بلوك هاي سبك وباحداقل مصرف فولاد درعرض فقط چند روز ساختمان هاي 2 الي 4 طبقه ساخته مي شوند.
كلمه ايمني همواره بامفهوم استحكام همراه است كه خيلي دور از واقعيت نيست وبه جرأت مي توان گفت مقاوم سازي ازمهمترين فاكتورهاي صنعت ساختمان بشمار مي آيد ، ولي متاسفانه درگذشته توجه زياد به مقاوم سازي ، باعث سنگين سازي شده كه خود از علل كاهش ايمني درزمان بروز حوادث ميشود. خوشبختانه با پيشرفت تكنولوژي و همراه با كاهش وزن مصالح ساختماني ايمن سازي نيز مورد توجه جدي واقع شده ، بطوري كه دركشور زلزله خيز ژاپن با استفاده از فنآوري جديد سبك سازي و مقاوم سازي هنگام زمين لرزه هاي مهيب ،با كمترين خسارات ممكن جاني ومالي روبرو ميشوند. امروزه در دنيا ، مسئولان ذيربط اين صنعت با وضع آئين نامه هاي استاندارد و قوانين لازم ، انجام
آموزش هاي خاص معماران ومهندسان ساختمان وآموزش هاي همگاني ، توجه خاص به اين صنعت مادر ومهم داشته اند كه لازم است درايران نيز اين برنامه ها عملي ورعايت آئين نامه وقوانين اجباري شود و بخصوص جهت عدم رعايت آنها قوانين انضباطي و تنبيهي سختي وضع شود تاپيش ازاين شاهد تلفات جاني ومالي نباشيم .
نظر شمارا به سطور اول قديمي ترين آئين نامه ساختماني درجهان يعني آئين نامه ساختماني حمورابي (پادشاه بابل حدود 1750 سال قبل ازميلاد ) جلب مي كنم :
"هرگاه معماري خانه اي براي شخصي بسازد وساختمان آنرا محكم بنا ننمايد بطوري كه خانه خراب گردد ومنجر به مرگ صاحبخانه گردد ، آن معمار را مي بايستي اعدام نمود . هرگاه اين امر منجر به مرگ فرزند صاحبخانه گردد فرزندان آن معمار را بايستي اعدام نمود !.... "
واما صرفه اقتصادي ، نيز فاكتور مهمي است كه نقش بسزايي درارتباط تنگاتنگ باديگر فاكتورهاي سهولت وايمني دراين صنعت داشته بطوريكه همراه باتكنولوژي مدرن و با استفاده ازمصالح و روش هاي مناسب ميتوان قيمت تمام شده رابه حداقل رساند بشرطي كه ايمني تحت تاثير قرار نگيرد و ساختمان اين كالاي گران رابه كالاي ارزان وفراوان تبديل تا همگان با رضايت ودررفاه كامل ازآن استفاده نمايند.
گفتني است كه صنعت ساختمان درزمان رونقش به لحاظ ارتباط با ديگر صنايع باعث فعاليت واشتغال حدود 40 صنعت مختلف را فراهم مي آورد مثل صنايع : فولاد ، سيمان ، شيشه ، انرژي ، حمل ونقل وغيره . دراين رابطه وبراي هريك از اين صنايع نكات مرتبط وفراوان وقابل بحثي وجود دارد كه امكان پرداختن به همه آنها دراين مقاله ميسر نيست وصرفاً دراينجا به شناخت وكاربرد مصالح ساختماني نوين ومقايسه آنها بامصالح سنتي درچهارچوب فاكتورهاي : سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي مي پردازيم .
مصالح ساختماني سنتي ونوين
همانطور كه ذكرشد انسان ازديرباز از سنگ ، خاك ( آجر ، سفال ) وچوب بعنوان مصالح ساختماني سنتي و ارزان بطور وسيعي استفاده كرده ودرحال حاضر نيز اين صنعت دردنيا از اين مصالح بصورت اصولي وبا انجام فرآوري هاي لازم همراه بارعايت اصول حفظ محيط زيست استفاده مي نمايد . متاسفانه معادن خاك رس وجنگل ها (منابع توليد چوب ) درجهان محدود مي باشند و استفاده بي رويه از آنها باعث تخريب محيط زيست كه عواقب خطرناكي در پي دارد ، خواهد شد.
خوشبختانه از زمان ورود فولاد وسيمان به صنعت ساختمان از قرن گذشته تا بحال ، بشر شاهد تحولات عظيمي درزمينه ساخت وسازهاي زيربنايي واسكاني بوده است . متاسفانه درايران اين اتفاق چشمگير
نبوده وتابحال نتوانسته ايم از اين دوعنصر دركنار مصالح سنتي بطور مناسبي جهت ساختمان سازي استفاده كنيم و در نيم قرن اخير شاهد تلفات جاني ومالي فراواني بوده ايم .
خوشبختانه درچندسال اخير وبخصوص پس از فاجعه غم انگيز زلزله بم ، باتوجه به قرارداشتن ايران روي كمربند زلزله جهاني ، مسئولان ذيربط را بفكر تغيير اين وضعيت واداشته كه ويرايش و تدوين جديد آئين نامه 2800 زلزله از جمله آنهاست ولي بطورجدي نياز به قوانين مناسب تري داريم .
مهمترين مسئله اي كه بايستي به آن توجه شود اجباري شدن استفاده از مصالح سبك بجاي مصالح غير ايمن سنتي ميباشد كه اميد است طراحان ومهندسان متعهد كشورمان همانطور كه درديگر صنايع ثابت كرده اند ميتوانند سرآمد باشند استفاده عملي ازاين مصالح را رايج وهمگاني نمايند. ساخت وساز مسكن به روش سنتي دردهه هاي اخير واقعاً جوابگوي رشد فزآينده جمعيت دركشور نبوده است .
يكي از بزرگترين معضل هاي صنعت ساختمان سازي در ايران استفاده نابجا از خاك ( يا به عبارت درست تر طلاي قرمز ) و تبديل آن بصورت سنتي و ماشيني به‌آجر و سفال مي باشد كه گناهي نابخشودني است وجداً دولت بايستي بسرعت تمام كارگاهها وكارخانه هاي توليد آجر وسفال راتعطيل نموده وكمك نمايد اين واحدها خط توليد خود را به توليد مصالح سبك سيماني وغيره تغيير دهند تا خاك اين عنصر گرانبها ومقدس را به لحاظ حفاظت محيط زيست ومنبع تغذيه آيندگان حفظ نموده وبيش از اين شاهد تخريب زمينهاي كشاورزي بخاطر برداشت خاك آنها جهت تهيه آجر وسفال كه چه هنگام توليد وچه هنگام كاربرد واستفاده در امر ساخت وساز ، باعث اتلاف بي رويه انرژي ميشود ، نباشيم . امروزه واقعاً بايستي درك كنيم كه ديگر دوران انرژي ارزان به پايان رسيده است . شعار " خاك را به هنر كيميا كنيم " صرفاً به معني تبديل خاك به آجر وسفال وكاشي وسراميك نيست ، بايد از هرگرم اين خاك گرانبها با كمك فكر وهنر ايراني فرآورده هاي ضروري توليد كنيم ونه فقط آجر وسفال وكاشي وسراميك !
فاكتورهاي مهم وقابل توجه درتغيير مصالح سنتي به مصالح مدرن سبك
همانطور كه ذكر شد مسئولان ودست اندركاران اين صنعت بايستي بسرعت آئين نامه هاي اصولي وعملي درخصوص استفاده از مصالح سبك وايمن باتوجه به وضعيت اقليمي كشورمان وضع نموده وهمچنين دانشكده هاي عمران ، واحدي درسي جهت آموزش دانشجويان دراين خصوص داير نمايند كه عمده مباحث وفاكتورهايي كه دراين راستا مي توانند مورد توجه قرار گيرند بشرح زير ميباشند :
شناخت مصالح نوين وسبك جهت اجراي انواع سازه ها وساختمان ها مطابق با وضعيت اقليمي كشور .
بررسي عملكرد ساختمان هاي سبك دربرابر زلزله وديگر حوادث طبيعي .
تاثير استفاده از مصالح سبك درمديريت بعد از بحران هاي ناخواسته .
1. بررسي امكان استفاده از مصالح سبك درتلفيق با مصالح بومي وسنتي .
2. بررسي تلفيق معماري ايراني اسلامي ومدرن بااستفاده از ساختار سبك .
3. يافتن روش هاي مدرن ومناسب جهت توليد انبوه ساختمان هاي سبك .
4. برسي تاثير سبك سازي در بهينه سازي سوخت وبطور كلي دراقتصاد ساختمان .
5. طرز آگاهي دادن به مردم درخصوص مزاياي استفاده از مصالح سبك .
6. توجيه اقتصادي مزاياي مصالح سبك درچهار چوب سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي .
مصالح وسيستم هاي سبك ساختمان كدامند ؟
هرچند كه استفاده از مصالح سبك ساختماني درقرن اخير درجهان متداول شده ولي پيشينه آن به قرن دوم ميلادي كه رومي ها درساخت گنبد معبد پانتئون از دانه هاي سبك سنگ پا ( پوميس ) استفاده كردند برمي گردد .
بدنبال كشف سيمان واستفاده وسيع از آن درصنعت ساختمان ، استفاده از بتن سبك عملاً از 1923 توسط سوئد، آمريكا ، هلند وآلمان متداول شد .
وزن يك متر مكعب بتن درحالت معمولي بين 2200 الي 2400 كيلوگرم مي باشد درحالي كه بتن سبك مي تواند وزن فضاي بين 300 الي 1600 كيلوگرم درمتر مكعب داشته باشد . همراه با كم شدن وزن دربتن سبك خواص برتر ديگري نيز همراه مي شود كه به لحاظ سهولت اجرا ، ايمني وصرفه اقتصادي بسيار مهم مي باشند . از بتن سبك بيشتر بصورت بلوك وپانل پيش ساخته ويا بتن درجا جهت كف وشيب بندي استفاده مي شود .
درسال هاي اخير سيستم هاي ديگري مثل ساخت وساز خشك و پانل هاي سه بعدي دراين زمينه ابداع ومورد استفاده قرار گرفته اند كه به لحاظ كاهش مصرف سيمان وفولاد به همراه ديگر مزاياي مطلوب مورد توجه مهندسان وعموم قرار كرفته اند. دراينجا بصورت كاملاً خلاصه نگاهي به روش هاي موجود درخصوص انواع سازه هاي سبك انداخته ودرپايان مزاياي استفاده از آنها رادر صنعت ساختمان بررسي مي كنيم :
1- بتن هاي سبك هوادار
باافزايش درصد هواي موجود دربتن از طريق اضافه نمودن مواد شيميايي هوازا به مخلوط بتن مي توان وزن بتن راكاهش داد . بتن هاي موسوم به فوم بتن ( بتن كفي ) وگازي دراين گروه قرار دارند :
الف - بتن سبك كفي ( فوم بتن سبك )
بتن كفي سالهاست كه درسراسر جهان با موفقيت درساختمان سازي بصورت بلوك ، قطعات پيش ساخته وبتن درجا در انواع پروژه هاي عمراني مورد استفاده بوده است.خوشبختانه در ايران درحال حاضر كليه امكانات توليد فوم بتن سبك به لحاظ ادوات و مايع فوم ( ماده كف زا جهت توليد حباب هاي هوا ) با قيمت مناسب وجود دارد. دراين روش بااستفاده از كف حاصل از مايع فوم كه درفوم ژنراتور توليد شده وملات سيمان وماسه بادي دريك ميكسر مخصوص پس از اختلاط ، درحداقل زمان ، بتن سبك توليد مي شود . اين سيستم يكي از بهترين روش هاي توليد بتن سبك مي باشد كه بايستي توجه بيشتري از طرف دولت ودست اندركارن ساختمان در بخش خصوصي بدان معطوف گردد چون سرعت عمل ، كيفيت مناسب وصرفه اقتصادي بالا از خصوصيات ويژه اين روش توليد مي باشد .
ب- بتن سبك گازي
اين بتن با استفاده از ايجاد گاز دربتن باروش هاي شيميايي دراتوكلاو متورم وسبك مي گردد كه قطعات بزرگ پس از سرد شدن به اندازه هاي دلخواه قابل برش مي باشند . از مواد شيميايي مورد استفاده دراين سيستم مي توا ن از پودر آلومينيوم ، كاربيد كلسيم ويا كلروكلسيم درمجاورت سيمان ، گچ ، آهك ، سيليس ، ميكروسيليس و غيره نام برد .اخيراً درايران كارشناسان ساختمان با كمك تكنولوژي روسيه بتن گازي بدون استفاده از اتوكلاو توليد نموده اند كه به لحاظ قيمت تمام شده وكارآرايي بالا جهت توليد پانل وبلوك هاي سبك از روش هاي مناسب محسوب مي شود.
2 - بتن سبك بااستفاده از دانه هاي سبك معدني يا صنعتي
اين نوع بتن بااستفاده از پوكه هاي معدني ( مثل سنگ هاي آتش فشاني ، سنگ پا ، پوميس ،ورميكوليت وغيره ) وصنعتي ( مثل سيليس منبسط شده ، خاك رس منبسط شده مثل ليكا ، دانه هاي پلي استايرن وغيره ) درملات هاي سيماني حاوي سيليس ، ميكروسيليس و مواد شيميايي مخصوص در قالب هاي معمولي ويا باكمك ماشين هاي مخصوص توليد بلوك وپانل ( مثل دستگاه تخم كن) ساخته مي شود . اين روش به لحاظ سهولت زياد دراجرا ( بدون نياز به ادوات زياد وگران قيمت ) از روش هاي مناسب محسوب بطوري كه به راحتي مي توان آنرا جايگزين توليد آجر ، سفال وموزائيك هاي سنگين جهت كف سازي نمود . قابل ذكر است چون در ساخت دانه هاي سبك ليكا از خاك رس مرغوب استفاده ميشود لذا بهره گيري از اين دانه ها جهت توليد قطعات سبك به هيچ وجه توصيه نمي شود زيرا باعث تخريب محيط زيست ميگردد ، ضمنا قطعات توليدي به لحاظ وزن و جذب آب بالا از كيفيت مطلوبي برخوردار نيستند.
3- سيستم هاي جديد پيش ساخته سبك
به غير از بلوك وپانل هاي سبك بتني قابل توليد به روش هاي بالا ، سيستم هاي جديد ساخت وساز خشك وپانل هاي سه بعدي كه به تازگي درصنعت ساختمان متداول شده اند به لحاظ سرعت بالا درانبوه سازي وكاهش ضايعات ساختماني ، مورد توجه جدي واقع شده اند . دراكثر اين روش ها از ورق هاي كاملاً عايق پلي استايرن كند سوز وشبكه هاي فلزي به همراه اجراي بتن پاشي جهت توليد پانل هاي ديواري وسقفي باربر وغير باربر باطول وعرض زياد استفاده مي شود . دربرخي از اين سيستم ها بجاي ملات پاشي از تخته هاي پيش ساخته غير آزبستي بهره مي گيرند . از مزاياي ويژه اين سيستم ها وروش ها امكان اجراي ساختمان هاي تا 4 طبقه بدون استفاده از اسكلت فلزي مي باشد . مركز تحقيقات ساختمان و مسكن ، اخيراً باتدوين آئين نامه اي ويژه ، اجراي ساختمان سازي با استفاده از اين سيستم ( صفحات ساندويچي سه بعدي ) تا دو طبقه بدون اسكلت فلزي را باشرايطي خاص مجاز اعلام نموده است . قيمت تمام شده اين سيستم سبك سازي درحال حاضر نسبت به ديگر روش هاي توليد بلوك وپانل هنوز بالاست ولي نسبت به استفاده از آجر وسفال از مزاياي بيشماري برخوردار وجايگزين خوبي مي تواند باشد .
مزاياي ويژه استفاده از قطعات ، اندودها وسيستم هاي سبك درصنعت ساختمان با توجه به فاكتورهاي سهولت ، ايمني وصرفه اقتصادي
دراين بخش برخي از مزاياي ويژه انوع قطعات بتن سبك مثل بلوك وپانل ، اندودهاي سبك ساختماني وانواع سيستم هاي ساخت وساز به لحاظ نحوه توليد ، حمل ونقل ، نصب ، ساخت ، نگهداري ، استهلاك ، ايمني ، مقاومت ودوام ، انعطاف پذيري دربرابر عوامل جوي ، نقش ويژه درزمان تخريب قهري ، مصرف انرژي ، محيط زيست ودرنهايت صرفه اقتصادي بصورت اختصار ( تيتر وار )بيان مي گردند . درقسمت دوم مقاله كليه اين موارد با استناد به استاندارد ها ، آئين نامه ها ، آمار وارقام فني وجداول مهندسي بصورت مبسوط مقايسه ، بررسي واثبات خواهند شد :
وزن مخصوص كم بامقاومت فشاري مطلوب
سهولت مناسب وهزينه پايين هنگام حمل ونقل ونصب
بهينه سازي مصرف سوخت هنگام توليد ، نصب وبهره برداري
كاهش حجم خاكبرداري وبتن مصرفي درفونداسيون
كاهش جدي وزن اسكلت ، سازه وبار مرده
امكان توليد قطعات پيش ساخته دركارگاه وكارخانه ومحل پروژه
امكان استفاده از بتن سبك درساختان سازي برروي زمين هاي بامقاومت كم
خاصيت جذب ودفع آب مطلوب
2. انقباض مطلوب ناشي از خشك شدن
مقاومت عالي دربرابر يخ زدگي وفرسايش زودرس
خاصيت بالاي عايق صوت به لحاظ عامل رفاهي در مقابل صداهاي ناهنجار
خاصيت فوق العاده عايق بودن درمقابل گرما وسرما
كاهش حجم وسايل برودتي وحرارتي
مقاومت عالي در برابر آتش
كاهش ضخامت اندودكاري به حداقل ممكن
قابليت برش وميخ پذيري آسان
سهولت عمليات سيم كشي ولوله گذاري
كاهش افت انرژي درلوله هاي تاسيسات
افزايش موثر فضاي مفيد داخل بنا
رنگ پذيري واندود پذير بودن سطوح بتن سبك باانواع پلاسترهاي معمول
همخواني وسازگاري بامحيط زيست وعدم ايجاد آلودگي
ايجاد حداقل ضايعات ونخاله ساختماني و امكان استفاده مجدد از ضايعات
امكان استفاده از نيروي كارگر ساده وغير ماهر
عدم نياز به سرمايه گذاري سنگين درتوليد قطعات وسيستم هاي سبك
تكميل سريعتر پروژه هاي انبوه سازي وكاهش هزينه هاي دستمزد
خستگي كمتر نيروي كار وكاهش سوانح كارگري وكارگاهي
كاهش هزينه هاي تعميرات وتغييرات لازم هنگام ساخت وبهره برداري
كاهش قيمت تمام شده ساختمان تامرحله سفت كاري
و اما در پايان باز هم‌آرزو مي كنيم واميدواريم كه درآينده اي هر چه نزديكتر بتوانيم با همت عالي ، تحولي بزرگ درصنعت بسيار مهم ساختمان سازي بوجود آورده وضمن صرفه جويي درسرمايه وزمان ، ميهن خويش را آباد كنيم .
یک شنبه 7 اسفند 1390برچسب:آجر سبک,آجر,سبک سازی,ساختمان,آجرچینی,پلی استابرن,ماسه کوارتزی,خاکستر بادی,لجن کاغذ سازی,ملات,خاک اجرپزی,خاک رس,, :: 21:11 :: نويسنده : صادق عرفان
چكيده : آجر يكي از پرمصرف ترين مصالح بنايي در ايران است . از آنجا كه آجر معمولي وزن زيادي دارد باعث سنگين شدن ساختمان و در نتيجه آسيب پذيري آن در برابر نيروهاي زلزله مي شود . سعي بر اين است كه با كاهش چگالي آجر علاوه بر سبك كردن ، خصوصيات عايق حرارتي آن نيز بهبود يابد . يكي از موادي كه به عنوان افزودني تخلخل زا به مواد اوليه آجر اضافه مي شود فوم پلي استايرن است.
براي آنكه مقاومت فشاري و جذب آب آجر سبك در حد قابل قبول براي آجرنما باقي بماند ، مقدار افزودني فوم پلي استايرن بايد حدود 1 درصد باشد . با افزودن 5/1 درصد وزني فوم پلي استايرن به خاك آجرپزي ، چگالي بدنه به 98/0 گرم بر سانتيمتر مكعب و مقاومت فشاري به 98 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع و جذب آب به 25 درصد وزني رسيد . چنين‌آجري به عنوان آجر معمولي باربر قابل استفاده است. با افزودن 2 درصد وزني فوم پلي استايرن به خاك ، چگالي بدنه به حدود 9/0 گرم بر سانتيمتر مكعب كاهش يافت ، در حالي كه مقاومت فشاري به حدود 69 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع رسيد . اين نوع‌آجر را مي توان به عنوان‌آجر معمولي غيرباربر استفاده نمود . هدايت حرارتي آجرهاي سبك ساخته شده به 5/1 درصد وزني فوم پلي استايرن ، 36/0 وات بر متر بر درجه سانتيگراد به دست آمد كه در مقايسه با‌آجرهاي معمولي به ميزان يك سوم كاهش يافته است .
تحقيقات انجام شده در ساير كشورها
هوادار كردن با پلاستيك ها يكي از روش هاي سبك سازي آجر و بلوك هاي سفالي دركشورهاي صنعتي است. روش سبك سازي با فوم پلي استايرن داراي حق امتيازي به نام پروتون است كه درآن از فوم پلي استايرن براي ايجاد تخلخل درشت استفاده مي شود]2[.
برخي از كارخانه هاي توليد آجر از فوم پلي استايرن پيش ساخته استفاده مي كنند ولي براي انبوه، دارا بودن سيستم توليد فوم، اساسي است.(شكل 1)
تهيه و نگهداري فوم پلي استايرن مشمول برخي اندازه گيري هاي مطمئن است كه دستورالعمل آن به وسيله مراجع مشاور، كمپاني هاي بيمه و اداره هاي آتش نشاني تهيه شده است. چنين ملاك هايي بايد هنگام طراحي درنظر گرفته شود. ماده خام، چگالي انبوهي تقريباً kg/m3 700 دارد و در بشكه هاي 125 كيلو گرمي يا كارتن مقوايي يك تني عرضه مي شود. استايروپور 500 P يك نام تجارتي نمونه وار است. بشكه ها و كارتن ها را مي توان به ترتيب تقريباً 6 ماه و 4 هفته نگهداري كرد، بدون آنكه از مواد افزودني هواساز چيزي را از دست بدهند]2[.
پلي استايرن منبسط شده در 100 تا 700 درجه سلسيوس تجزيه حرارتي مي شود، بدون آنكه خاكستري بر جاي گذارد. گازهاي استايرن و بنزن كه در فرآيند آزاد مي شوند.
1-1 مواد خام و افزودني
در تحقيقي كه هاك و جانگ انجام دادند، مواد خام و افزودني هاي به كار رفته به شرح زير است :
خاك آجرپزي B ، خاكي با مقدار كمي كربنات و مواد رسي شامل قسمتهاي مساوي كاني هاي رس ايليتي و كائولينيتي است. آجر پخته شده با اين خاك داراي رنگ قرمز است.
خاك آجرپزي J ،خاك رس مارني با مقدار زياد كلسيت كه در آن ماده رسي عمدتاً از نوع ايليت است. آجر پخته شده با اين خاك رنگ زرد دارد.
خاك آجرپزي L ، شبيه خاك رس مارني J است با اين تفاوت كه داراي مقدارزيادي مونت موريلونيت در بخش رسي مي باشد. رنگ پخت آن صورتي مايل به زرد است.
فوم پلي استايرن ، با قطر تقريبي 1 تا 2 ميليمتر
لجن كاغذ سازي ، مواد زايدي است كه در فاضلاب توليد كاغذ وجود دارد و به صورت كيك هاي فيلتري كه بخشي از آب آن گرفته شده در دسترس است. ميزان آب ممكن است بين50 تا80 درصد وزني باشد. معمولاً ماده جامد به طور عمده از الياف كاغذ و باقي مانده اي كه اصطلاحاً فيلر گفته مي شود، مانند كائولن، آهك يا چاك تشكيل مي گردد.
خاكستر بادي، مورد استفاده در آزمايش حاوي مقدار كمي كربنات كلسيم و تقريباً 9 درصد وزني كربن سوختني است. مشخصه شايان ذكر ديگر، مقدار نسبتاً زياد (حدود 5 درصد وزني) قليايي هاي K2O و Na2O است كه به صورت گدازآور عمل مي كنند.
چاك پودر شده ، با هدف به دست آوردن بافت متخلخل ريز بدنه سراميكي استفاده شد كه نرمي بسيار زياد و به همان نسبت سطح واكنش بزرگ دارد.
ماسه كوارتزي، به عنوان ماده باز كننده استفاده شد كه تا حدود 95 درصد آن را دانه هايي با قطرهاي 2/0 تا 6/0 ميليمتر تشكيل مي داد.
اطلاعات ارائه شده در مورد تركيب اجزاي بدنه رسي برحسب درصدهاي مواد خشك است. بلوك ها و آجرهاي رسي سبك آزمايشگاهي با سوراخ هاي قائم در دو قالب ساخته شدند :
اندازه كوچك : ابعاد 70 × 40 × 80 ميليمتر، حجم سوراخ ها حدود 40 درصد، ضخامت جدار 6 ميليمتر.
اندازه بزرگ : ابعاد 90 ×90 ×180 ميليمتر، حجم سوراخ ها حدود 5/44 درصد، ضخامت جدار 5، 7 و 9 ميليمتر.
شكل دهي با يك اكسترودر آزمايشگاهي مجهز به خلاء انجام شد. خشك كردن ابتدا به آرامي در دماي اتاق و سپس در محفظه خشك كن در دماي 5- يا +105 درجه سلسيوس انجام گرفت. از كوره هاي الكتريكي براي پخت استفاده شد. برنامه هاي پيش گرمكن براي هر پيمانه خاك رس مربوط تنظيم شد. به منظور ارزيابي رفتار شكل دهي و قابليت اكسترود كردن در اكسترودر مارپيچي با استفاده از يك قالب اكسترودر، آجر سوراخدار با ضخامت جدار كم مورد آزمايش قرار گرفت.
1-2 شكل دهي
فوم پلي استايرن فقط بايد قبل از اكسترودر به گل افزوده شود، زيرا چنانچه در مراحل آماده سازي قبلي اضافه شود، جدايش نامطلوب يا كاهش اندازه اتفاق خواهد افتاد. اين بدان معني است كه عمل آوري اوليه براي توزيع يكنواخت دانه هاي پلي استايرن در گل در مقايسه با مواد تخلخل زاي نسبتاً جامد كه مي توانند بدون مشكل سرتاسر فرآيند آماده سازي را طي كنند، چندان مناسب نيست. عامل ديگر اين است كه بدنه هاي رسي داراي مواد افزودني پلي استايرن نياز به اكسترود شدن در يك حالت نسبتاً خميري دارند، زيرا در غير اين صورت اثر تخلخل زايي مورد نياز به طور معكوس تحت تاثير تراكم پذيري دانه هاي پلي استايرن قرار مي گيرد. به عبارت ديگر، پايداري خشت به طور طبيعي در يك محدوده بسيار كوچك كاهش مي يابد.
در مورد فوم پلي استايرن نظر بر اين است كه حجم زياد ذرات فوم، حالت رواني بدنه رسي را طي شكل دهي در اكسترودر بهبود مي بخشد. اين الياف مشابه لجن كاغذ سازي ساختار خشت را تثبيت نموده و بنابراين پايداري آن را افزايش مي دهند.
1-3 خشك كردن
مواد افزودني فوم پلي استايرن جمع شدگي خشك شدن را تنها به مقدار ناچيزي كاهش مي دهد، چون دانه هاي پلي استايرن بنابر تراكم پذيري زياد، به مقدار كمي مانع از فرآيند جمع شدگي مي شوند.همچنين يراي مقادير مواد افزودني از 5/0 تا 5/1 درصد وزني، در مقدار آب مورد نياز براي اختلاط هيچ تغيير محسوسي به وجود نمي آيد.
مواد ضايعاتي سوختني كه با 20 درصد وزني مورد آزمايش قرار گرفت، جمع شدگي خشك كردن را بطور متوسط 2/1 درصد كاهش داد. با وجود اين، مقدار آب مورد نياز براي اختلاط به حدود 12 درصد وزني افزايش يافت كه به طور مشابه از نظر انرژي خشك كردن، عيب محسوب مي شود.
خاكستر بادي كه در مقادير تا 30 درصد وزني مورد آزمايش قرار گرفت، جمع شدگي خشك شدن را به حداكثر 3/1 درصد كاهش و نياز به آب اختلاط را به حدود 8 درصد وزني افزايش داد .
1-4 خواص محصول
قبلاً اشاره شد كه مواد افزودني آزمايش شده عمدتاً به منظور عمل به عنوان مواد تخلخل زا در بدنه سراميكي، به هدف كاهش چگالي بدنه و درنتيجه ضريب هدايت حرارتي استفاده شد. بنابراين بايد چگونگي بهينه سازي بدنه رسي مشخص مي شد تا با كاهش چگالي بدنه، افت مقاومت نسبتاً كمي ايجاد شود. بدين ترتيب، آجرهاي سبك مورد استفاده در بنايي، نه تنها عايق حرارتي بهتري مي شوند بلكه همچنان وظيفه باربري را انجام مي دهند]3[.
اگر افزودني هاي محتمل براي تخلخل زايي بدنه سراميكي از اين ديدگاه مورد بررسي قرار گيرد، آنگاه مي توان دريافت كه اين مواد به 3 گروه تقسيم مي شود :
گروه اول ، شامل مواد سوختني مانند فوم پلي استايرن
گروه دوم، محصولات فرعي صنعتي حاوي مواد سوختني و مواد معدني، براي مثال : لجن كاغذ سازي
گروه سوم ، مواد معدني مانند سنگ آهك يا خاكسترها
به طور كلي انتظار مي رود كه هنگام استفاده از مواد سوختني، مقدار كاهش در مقاومت به طور اساسي تحت تاثير شكل واندازه ذرات است و بنابراين تعيين و كنترل آن نسبتاً ساده مي باشد. برخلاف آن، شرايط به دست آمده با افزودني هاي معدني يا مواد حاوي اجزاي معدني پيچيده تر است، چون وجود آنها ممكن است به طور قابل ملاحظه اي دوره واكنش سينتر شدن را طي پخت تغيير دهد و نوع متفاوتي از خميره بدنه سراميكي به وجود آيد. از طرف ديگر، اين مواد امكان تاثير مثبت بر مقاومت ساختار بدنه سراميكي را فراهم مي سازد و بنابراين ممكن است به مقاومت بيشتري براي چگالي يكسان بدنه هاي سراميكي دست يافت]3[.
1- ساختار فوم پلي استايرن و روش هاي توليد آن
پلي استايرن يك پليمر آلي است كه از پليمر كردن ملكول استايرن با سازوكارهاي مختلف پليمريزاسيون به دست مي آيد. اين پليمر علاوه بر شكل معمولي با چگالي زياد، با انجام شدن فرآيندهاي نسبتاً ساده روي آن، قابل تبديل به مواد اسفنجي با چگالي هاي بسيار كم است. پلي استايرن اسفنجي كاربردهاي بيشماري در صنايع مختلف، مانند بسته بندي، ظروف يكبار مصرف و مصالح ساختماني پيدا كرده است.
2-1 استايرن و روش هاي سنتز آن
استايرن به نام هاي وينيل بنزن، فنيل اتيلن و سينامن نيز شناخته شده و داراي فرمول شيميايي C6H5CH:CH2 است. استايرن مايعي روغني، معطر و بيرنگ است. نقطه جوش آن 2/145 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص آن در 25 درجه سانتيگراد 9045/0 گرم بر سانتيمتر مكعب مي باشد]5[.اين ماده در زمره پر مصرف ترين مواد شيميايي است به نحوي كه در 1996، توليد سالانه جهاني آن 18700 هزار تن بوده است. اين تركيب عمدتاُ از هيدروژن گيري از اتيل بنزن در 650- 550 سلسيوس به دست مي آيد]6 و 10[.
در واقع استايرن نخستين بار از صمغ برخي درختان جداسازي و پس از آن مشاهده شد كه اين مولكول خودبخود به يك جامد صمغي شكل تبديل مي شود. در آن زمان، يعني سال 1840 كسي توجيه مناسبي براي اين مشاهدات نداشت خصوصاً آن كه تركيب درصدهاي شيميايي آن پس از جامد شدن تغييري نمي كرد. پس از كشف پديده پليمر شدن توسط هرمان اشتاودينگر درحدود يك قرن بعد، اين ماده پلي استايرن ناميده شد]6[.
2-2 فوم پلي استايرن
پلي استايرن انبساطي در واقع قبل از تبديل به شكل نهايي خود، داراي دو شكل است:
الف:ذرات و قطعات پلي استايرن يا تركيبات پلي استايرني حاوي چند درصد از يك عامل منبسط كننده مانند حلال هاي سبك آلي كه به نحوي به آن افزوده شده است (EPS).
ب: دانه هاي پلي استايرن توسط بخار به فوم تبديل مي شوند، درحاليكه در مورد دوم لازم است پليمر اكسترود يا تزريق شود. در اينجا روش هاي تهيه ذرات قابل تبديل به فوم و روش ها و دستگاه هاي تبديل اين ذرات به فوم تشريح شده است.
2-3 ساختار فوم پلي استايرن
ساختار فوم پلي استايرن شامل سه جزء پليمر، عامل انبساط و مواد افزودني به شرح زير است :
پليمر : پلي استايرن علي رغم سادگي ساختمان شيميايي اش داراي شكل هاي متفاوت است وقابل كوپليمر شدن بامنومرهاي ديگر نيزهست. پلي استايرن به كار رفته در دانه هاي منبسط شونده معمولاً داراي وزن مولكولي بين 180 تا 270 هزار مي باشد. پلي استايرن خالص به سه حالت مي تواند باشد :
- پلي استايرن آمورف يا آتاكتيك :اين نوع پليمرعمدتاً ازروش راديكالي بدست مي آيد و درآن ترتيب قرارگيري فضايي حلقه هاي فنيل روي زنجير نامنظم واتفاقي مي باشد.
- پلي استايرن ايزوتاكتيك: اين نوع پلي استايرن از روش هاي پليمريزاسيون فضاويژه به دست مي آيد و در آن موقعيت فضايي تمامي حلقه هاي فنيل يكسان است.
- پلي استايرن سينديوتاكتيك: اين پليمر نيز از روش هاي پليمريزاسيون فضاويژه به دست مي آيد و آرايس و جايگيري حلقه هاي فنيل روي زنجيره پليمر به صورت يك در ميان مي باشد. به دلايل متفاوت اقتصادي و فني، اين پليمردر توليد فوم به كار برده نشده است.
- پلي استايرن اشعه ديده : شبكه اي كردن پلي استايرن انبساطي با تشعشع هاي يونيزه كننده، دماي مجاز بهره برداري فوم را به وقدار زيادي افزايش مي دهد. براي مثال، فوم هاي پايدار تا 166 درجه سيلسيوس از اين طريق ساخته شده اند ]6[.
- آميزه هاي پلي استايرن : اگر پلي استايرن با درصد كمي از پليمرهاي ديگر مخلوط شود، فوم حاصل مي تواند داراي خواص جالب توجهي باشد. براي مثال، اختلاط 5% پلي اتيلن با 95% پلي استايرن انبساطي و اكسترود كردن مخلوط و فرو نشاندن ذرات اكسترود شده و قالبگيري، توليد فومي مي كند كه مقاومت زيادي در برابر حلال ها و عبور بخار آب دارد. در واقع يك پوشش پلي اتيلني روي فوم تشكيل مي شود.
- كوپليمرهاي استايرني : كوپليمرهاي استفاده شده به سه دسته تقسيم مي شوند : معمولي ( شبكه اي نشده )، شبكه اي شده و پس واكنش شده.
دسته اول : جايگزين كردن 20 تا 30% از منومراستايرن با اكريلونيتريل مقاومت خيلي زيادي در برابر بنزين و روغن هاي روان كنند، به فوم به دست آمده مي دهد.
دسته دوم : پلي استايرن اندكي شبكه اي شده توسط 01/0 تا 25/0% دي وينيل بنزن و منبسط شده با دي اكسيد كربن يا گازهاي ديگر، قابليت انبساط فوم را بالا برده و آن را در برابر فروپاشي در دماهاي زياد مقاوم مي سازد.
دسته سوم : دماي سرويس دهي پلي استايرن از طريق هيدروژنه كردن آن، قبل از تشكيل فوم به مقدار زياد افزايش مي يابد. آلكيله كردن پلي استايرن در حضور كاتاليزور مناسب آن را غيرقابل ذوب مي سازد. از اين طريق فوم به دست آمده در دماهاي زياد بسيار پايدار خواهد بود.
2- جمع بندي تحقيقات انجام شده و ارزيابي اقتصادي
چنانچه افزودني هاي قابل سوختن به مواد اوليه آجرپزي اضافه شود، حجم فضاهاي خالي را مي توان به طريق كنترل شده اي افزايش داد. با افزايش حجم فضاهاي خالي، وزن آجر كم مي شود.كاهش وزن آجر باعث كم شدن وزن ديوار و سقف مي گردد و درنتيجه از جرم ساختمان كاسته مي شود. با كاهش جرم ساختمان مقاومت آن در برابر زلزله زياد مي گردد. با رشد سريع و فزاينده شهرها كم كردن جرم ساختمانها اهميت بيشتري يافته است. زيرا بايد ساختمانهاي بلندتر بنا شود و لازم است كه از وزن ساختمان ها بويژه در طبقات بالاتر كاسته شود. علاوه بر اين، سبك سازي آجر خواص مشخصي ازجمله كاهش ضريب هدايت حرارتي و در نهايت صرفه جويي در مصرف انرژي پديد مي آورد. مزيت ديگر آجرهاي سبك كاهش وزن جابجايي و بنابراين هزينه هاي كمتر حمل و نقل است.
يكي از موادي كه مي توان به عنوان افزودني تخلخل زا در آجرپزي مصرف نمود، فوم پلي استايرن است. فوم پلي استايرن را بايد درست در دهانه ورودي دستگاه اكسترودر به گل افزود، زيرا چنانچه در مراحل آماده سازي قبلي اضافه شود، جدايش نامطلوب يا كاهش اندازه دانه هاي فوم اتفاق خواهد افتاد. اين بدان معني است كه عمل آوري اوليه براي توزيع يكنواخت دانه هاي پلي استايرن در گل در مقايسه با مواد تخلخل زاي نسبتاً صلب كه مي توانند بدون مشكل سرتاسر فرآيند آماده سازي را طي كنند كمتر ميسر است. از طرف ديگر، بدنه هاي رسي داراي مواد افزودني پلي استايرن نياز به اكسترود شدن در يك حالت نسبتا خميري دارند، زيرا در غير اين صورت اثر تخلخل زايي مورد نياز به طور معكوس تحت تاثير تراكم پذيري دانه هاي پلي استايرن قرار مي گيرد.
4- نتيجه گيري
يكي از موادي كه مي توان به عنوان افزودني تخلخل زا در آجرپزي مصرف نمود، فوم پلي استايرن است. اين ماده براي تخلخل زايي درشت مورد استفاده قرار مي گيرد. فوم پلي استايرن را بايد درست در دهانه ورودي دستگاه اكسترودر به گل افزود، زيرا چنانچه در مراحل آماده سازي قبلي اضافه شود، جدايش نامطلوب يا كاهش اندازه دانه هاي فوم اتفاق خواهد افتاد. براي توليد انبوه آجر بهتر است از سيستم ايجاد فوم در كارخانه آجر استفاده شود. خاك رس هاي پرمايه داراي ماسه نسبتا كم براي مخلوط كردن با پلي استايرن مناسب ترين خاك است، زيرا پلي استايرن يك ماده غير چسبنده بسيار موثر است. مشخص شده است كه مواد به كار رفته براي ايجاد تخلخل عموماً داراي تاثير مطلوبي در رفتار خشك شدن بدنه هاي رسي است. فوم پلي استايرن، ساختار خشت را تثبيت نموده و بنابراين پايداري آن را افزايش مي دهد. براي توليد آجر سبك با استفاده ازفوم پلي استايرن ازهمان خشك كن ها وكوره هاي ساخت آجرهاي بنايي استاندارد استفاده ميشود. زمان خشك شدن با افزودن پلي استايرن معمولاً كوتاه مي گردد. فرآيند واقعي پخت تحت تاثير مقدار كم محتويات قابل احتراق قرار نمي گيرد، بنابراين اقدامات كنترلي خاصي نبايد انجام شود.
با افزودن فوم پلي استايرن، كاهش مقاومت فشاري بايد به حدي باشد كه از حدود مجاز استاندارد كمتر نشود. اگر منظور توليد آجر نماست از نظر مقاومت نمي توان بيش از 5/1 درصد فوم پلي استايرن به خاك رس افزود، زيرا مقاومت از 100 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع ( حداقل مجاز مقاومت فشاري براي آجرنما ) كمتر مي شود. افزودن حتي 2 درصد پليمر، مقاومت را در حدي نگاه داشته كه همچنان قابل مصرف به عنوان آجر معمولي مورد استفاده در ديوار باربر است، زيرا حداقل مجاز مقاومت براي آجر معمولي مصرفي در ديوار باربر 60 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع است.
سبك سازي آجر با 5/1 درصد فوم پلي استايرن، ضريب هدايت حرارتي را به يك سوم آجر معمولي رسانده است. بدين ترتيب كه ضريب هدايت حرارتي را به يك سوم آجر معمولي رسانده است. بدين ترتيب كه ضريب هدايت حرارتي آجر سبك با 5/1 درصد فوم پلي استايرن 36/0وات بر متر بركلوين به دست آمد، در حالي كه هدايت حرارتي آجر معمولي حدود 1 وات بر متر بر كلوين مي باشد.
موضوعات
پيوندها
|
|||
 |
تبادل لینک هوشمند 