در مقالات قبلی به طور کامل در رابطه با کامپوزیت صحبت کردیم همچنین به طور مجزا و جامع در رابطه با نمای کامپوزیت آلومینیوم نیز صحبت کردیم. حالا قصد داریم تا با کاربرد کامپوزیت در صنعت ساختمان بیشتر آشنا شویم. با بانیان نمای مبنا همراه باشید. مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور یک دهم سرانه مصرف در کشورهای پیشرفته است و سالانه 7 میلیون تن مواد کامپوزیتی در صنایع مختلف جهان مصرف می شود.
فهرست
کاربرد کامپوزیت در ساخت تراورس
شركت تای تک واقع در هوستون در ايالت تگزاس، يک واحد تابعه از گروه تكنولوژی آمريكای شمالی است. اين شركت بيش از شش سال است كه در زمينه توسعه و آزمايش تراورس ها (چوب های عرضی كه در زير ريل راه آهن قرار ميگيرند) كار ميكند. تای تک با استفاده از پلاستيک بازيافتی و مواد دور ريختني كه با افزودنی ها و پر كننده های ويژه ای مخلوط شده اند، يک نوع تراورس ساخته است.
تراورس های تای تک هم اندازه تراورس های چوبی هستند و ميتوانند همانند چوب ميخ كوبی شوند. برخلاف چوب اين تراورس ها نميشكنند و ترک برنمی دارند، همچنين مستعد پوسيدگی نيستند، حشرات نمی توانند به آنها آسيبی بزنند و خواص خود را نيز به مدت طولانيتری حفظ مي كنند.
تراورس های كامپوزيتی با داشتن قيمتی معادل قيمت بهترين نوع چوبی آن، از مزاياي ديگري نظير سهولت كاربرد، عمر طولاني تر و خواص مكانيكي بهتر برخوردار هستند كه اقتصادي بودن استفاده از آنها را مسلم مي سازد. علاوه بر اينها مواد اوليه مورد استفاده براي ساخت اين تراورس ها اغلب از مواد ارزان هستند كه از ضايعات كارخانجات ديگر به دست آمده اند.
رواج کاربرد کامپوزیت در پل سازی
پروفيل هاي كامپوزيتي كه به روش پالتروژن تهيه مي شوند، كاربرد فراواني در ساخت پل ها دارند. پل هاي كامپوزيتي حاصل، در مقايسه با پل هاي مشابه از جنس بتن و فولاد، از سبكي، طول عمر و سرعت نصب بيشتري برخوردارند و هزينة نصب كمتري دارند.
عمر مفيد بالا و کاهش هزينه هاي نگهداري پل در طول دورة کاري، دليل استقبال از کامپوزيت ها در ساخت پل ها مي باشد.سازه هاي بزرگي که توسط تيرهاي فولادي ساخته شده اند در طول عمرشان چندين بار رنگ آميزي مي شوند. تعمير و نگهداري و رنگ آميزي اين تيرهاي فولادي به ويژه در پل هاي قديمي بلند که دسترسي به آنها مشکل است، بسيار پرهزينه مي باشد.
سطوح پل هاي کامپوزيتي نيز از پانل هاي كامپوزيتي ساخته مي شوند. استفاده از پانل هاي كامپوزيتي روشي مناسب براي کاهش هزينه هاي تعمير و نگه داري اين سازه هاست. اين پانل ها از روش هايي همچون لايه چيني دستي و پالتروژن ساخته مي شوند و با طول عمر بالا و استحکام بيشتر، جايگزين ايده آلي براي مشابه فولادي خود هستند. سطوح پل هاي كامپوزيتي بصورت طول هاي پيوسته توسط فرآيند پالتروژن طراحي و توليد مي گردند.
دلیل استفاده از کامپوزیت در ساخت پل چیست؟
اين قطعات متناسب با احتياج مصرف کننده مي تواند در سايزهاي مختلفي بريده شود تا با ابعاد پل موردنظر سازگار باشند. پل هاي كامپوزيتي اکنون به عنوان پل هاي دايمي براي راه هاي اصلي بسياري از کشورهاي پيشرفته بکار گرفته مي شوند. اين پل ها به ميزان قابل قبولي اهداف موردنظر طراحان را برآورده ساخته اند.
هم اكنون در ساخت بسياري از پل ها تماماً از كامپوزيت ها استفاده مي شود. يكي از موارد كاربرد كامپوزيت هاي سبك، در ساخت پل هاي رودخانه ها و مسيرهاي آبي است. اين پل ها براي عبور قايق ها هستند و حمل و نقل و نصب آنها در نقاط دورافتاده و پست، بدون نياز به تجهيزات بالابر سنگين ممكن مي باشد.
سطح كامپوزيتي، 6 تا 7 برابر سطح بتون آرمه ظرفيت تحمل بار را دارد و اين در حالي است که تنها 20 درصد وزن آنرا داراست. طول عمر آنها نسبت به مشابه فولادي و بتني چندين برابر است. كامپوزيت ها در طول دوره سرما منقبض نمي شوند و مانند آهن در محيط مرطوب زنگ نمي زنند و در محيط دريا دچار خوردگي نمي شوند. سطوح كامپوزيتي براي جايگزين کردن با سطوح قديمي و سنتي در پل ها بسيار مورد استقبال قرار گرفته اند، چرا که داراي ساختار بهتر و بي عيب تري مي باشند. اين جايگزيني مي تواند در زمان کوتاهي انجام شود و کمترين مزاحمت را براي ترافيک و حمل نقل ايجاد نمايد.
توانايي استفاده از كامپوزيت ها در ساخت سازه هاي پيش ساخته و سبک وزن باعث مي شود که هزينه بناي سازه بشدت کاهش يابد. سازه هاي كامپوزيتي سبک وزن مي توانند در چند ساعت نصب شوند. در عوض روزها و هفته ها وقت لازم است تا پل هاي متداول آهني و بتني به شکل سنتي مرسوم نصب گردند. وزن سبک سطوح كامپوزيتي، همچنين قابليت تحمل بار بالاتر را براي پل فراهم مي آورد. کامپوزيت ها مي توانند با مقاومت بالايي كه در برابر خوردگي و خستگي از خود نشان مي دهند، هزينه هاي مربوط به تعمير و نگه داري خود را به حداقل برسانند.
کاربرد کامپوزیت در صنعت ساختمان
همانطور که مشاهده شد کامپوزیت علاوه بر صنعت ساتمان د دیگر صنعت های ساخت و ساز نیز کاربرد بسیار مفیدی دارد حال بریم سراغ کاربرد کامپوزیت در صنعت ساختمان. باید گفت كامپوزيت ها مزایای بسیار زیادی دارند : دارای مقاومت بسیار بالا و وزن بسیار اندک هستند، کاربری آنها بسیار ساده است و نیاز به تخریب تعمیراتی سازه یا متوقف کردن عملکرد سازه ندارند و در مقابل خوردگي ها نيز بسيار مقاومند. با در نظر گرفتن همة اين خصوصيات و با توجه به مشكلات ساخت وساز، استفاده از آنها اجتناب ناپذير است. اين مواد در صنعت ساختمان كاربرد وسيعي دارند كه مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1. تعمير و تقويت خارجی سازه ها:
سازه های ساختمانی مخصوصاً سازه های بتن آرمه در هنگام اجرا يا بهره برداري به دلايل مختلف از جمله ضعف اوليه يا عمر زياد تحت اثر عوامل مختلف محيطی يا مكانيكی تضعيف می شوند. روش های سنتی تقويت اين سازه ها دارای دو مشكل اساسی هستند:
- اولاً در اجرا بسيار مشكل ساز ميباشند. چرا كه براي تقويت مثلاً يك ستون به كمك غلاف بتنی بايد قسمتي از سازه تخريب موضعي شود تا قطعات فولادی لازم در سازه جاسازی شوند و سپس بتن ريزی انجام گيرد كه بسيار پردردسر و گاه غيرممكن است.
- ثانياً با توجه به مشكلات رايج در ساخت بتن، احتمال آنكه قسمت هاي تقويت كننده نتوانند در هنگام اجرا به گونه مناسب با سازة در دست تعمير هماهنگ شوند وجود دارد، كه در صورت وقوع چنين امری سازه انتظارات مورد نظر را برآورده نخواهد كرد.
2. ساخت سازه های تمام كامپوزيت :
حتی در كشورهايی همچون مالزی، ساخت سازه های تمام كامپوزيت از قبيل گنبدها آغاز شده است. در ايران نيز سازه های گنبدی شكل وجود دارند كه وزن بتن مورد نياز براي ساخت آن ها بالغ بر 70 هزار تن خواهد گرديد و اگر آنها را از كامپوزيت بسازيم وزن آن ها تا يک سوم تقليل مي يابد.
به اين ترتيب علاوه بر اجراي ساده، مقادير متنابهی در هزينه زيرسازي صرفه جويي مي گردد و علاوه بر آن عمر سازه نيز با توجه به مقاومت كامپوزيت ها در برابر شرايط محيطي مختلف افزايش مي يابد.
3. تعمير و تقويت داخلی سازه ها:
در مناطق جنوب و شمال كشور، به دليل زياد بودن رطوبت و ساير مواد خورنده، آرماتورهای فلزی بتن، دچار پوسيدگی زودهنگام می شوند كه اين خود باعث كاهش مقاومت آرماتور و ترک برداشتن و گسيختن بتن در اثر ازدياد حجم آرماتورهای پوسيده ميگردد. در چنين شرايطی آرماتور های كامپوزيتی توليد شده توسط فرايند پالتروژن می توانند پاسخگوی مناسبي به اين مسئله باشد.
همچنين گاه برای افزايش استحكام فشاری و كششی ملات های سيمان يا بتن، از الياف كوتاه كامپوزيت ها در تركيب با ملات يا بتن مورد نظر استفاده می شود. به اين ترتيب مي توان از عملكرد مناسب سازه اطمينان حاصل كرد.
4. کاربرد کامپوزیت در صنعت ساختمان و ملات گچی:
استفاده از الیاف كامپوزيتی در ملات گچ یکی دیگر از نمونه های تقویت سازه ها بوسیله كامپوزيت است. مورد مصرف كامپوزيت های گچی در تهیه پانل های پیش ساخته برای ساخت دیوارهای گچی است واستفاده از این پانل ها سرعت ساخت و سبک سازی ساختمان و مقاومت سازه را در مقابل نیروی زلزله افزایش می دهد. از این نوع كامپوزيت ها میتوان به نوعی كامپوزيت گچی جدید که اخیرا در دانشکده مهندسی معدن و متالوژی دانشگاه امیرکبیر طراحی وساخته شده است اشاره کرد.
در این نوع كامپوزيت الیاف لاستیک به صورت فیبرهای کوچک 12 میلیمتری در آمده و كامپوزيت های گچی با 2 تا 5 درصد الیاف ساخته می شود. ازمزیتهای این كامپوزيت ها نسبت به كامپوزيت های گچی ساده این است که می توان با ایجاد حفره هایی در درون پانل های ساخته شده از جنس این كامپوزيت ها هم محلی برای عبور سیم های جریان برق ایجاد کرد و هم عایق پذیری آنها را افزایش داد. مقاومت کششی این نوع کامپوزیت ها نیز نسبت به كامپوزيت های گچی ساده بیش از 12 درصد افزایش یافته است .از طرف دیگر، وجود این الیاف در درون گچ از گسترش ترک در آن جلوگیری می کند.
سخن پایانی و جمع بندی
در این مقاله به طور کامل در رابطه با کاربرد کامپوزیت در صنعت ساختمان و صنعت غیر ساختمانی صحبت کردیم. همچنین میتوان استفاده از مواد كامپوزيتی در تقویت سازه را یکی از بهترین راه های مقابله با حوادثی مثل زلزله نام برد. از آنجا که اثر زلزله بر سازه، با وزن سازه تقريباً نسبت مستقيم دارد و هر چه سازه سنگين تر باشد، اثر زلزله نيز بيشتر مي گردد چون در روش هاي سنتي تقويت سازه، وزن قسمت هاي تقويت شده حدوداً 1.5 الي 2 برابر مي گرديد، دنيا به كامپوزيت ها كه نسبت مقاومت به وزن بسيار بالا و كاربري ساده اي دارند، روي آورد و از حدود 30 سال پيش استفاده از آنها به عرصة عمل كشيده شد.
از کشورهایی که بطورگسترده به سازه های كامپوزيتی برای تقویت سازه های خود روی آورده است میتوان به کشور ژاپن اشاره کرد. در كشور زلزله خيز ما نيز سازه هاي بتني چه در مرحلة اجرا و چه در مرحله بهره برداري، در اثر بارهاي مكانيكي يا عوامل محيطي تضعيف مي گردند و نياز مبرم به تقويت دارند.
همچنین بخوانید:
