تعریفی کامل از کامپوزیت

 

شاید هنوز برای برخی از دست اندرکاران ساخت ساز اعم از کارفرمایان، مهندسان و پیمانکاران سخن از نماهای مدرن تداعی کننده کاربرد شیشه از نمای ساختمان‌های بلندمرتبه و یا حداکثر ترکیب آن با دیگر مصالح نظیر سنگ و چوب باشد. چنانچه نگارنده پس از تحقیق و مطالعه منابع و متون مرجع مهندسان نظیر مبحث پنجم از مقررات ملی ساختمان با وجود ویرایش مجدد تنها مصالحی نظیر سنگ، چوب و شیشه به عنوان مصالح مورد استفاده در نمای ساختمان‌های مطرح می‌گردند و الگوی استفاده صحیح از آن‌ها در این منابع بررسی می‌شود. این در حالی است که جدا از بحث کیفی که در جای خود در این مقاله مطرح خواهد شد، در سال‌های اخیر صنعت نماهای ساختمان در کشور کاملاً متحول شده که پی آمد آن دگرگون شدن چهره شهرهای بزرگ، کوچک و حتی غیر صنعتی می‌باشد. با وجود گسترش توزیع محصولات متنوع و کاربردی در نمای ساختمان‌ها هنوز آن طور که باید و شاید از بعد علمی به مشخصات فنی و مکانیکی این مصالح پرداخته نشده است. همچنین نمی‌توان ادعا نمود که مرجع قابل استنادی برای دست اندکاران ساخت‌وساز جهت اطلاع از کم و کیف اصول استاندارد نصب آن بر روی ساختمان تاکنون وجود داشته است. البته درباره مصالح نوین متون فراوانی در کشورهای پیشرفته چاپ شده و خواص مکانیکی و روش نصب آن‌ها تبیین شده است؛ بنابراین آن گروه از متخصصین که به این‌گونه منابع دسترسی دارند با این مصالح آشنایی بیشتری خواهند داشت.
اما به دلیل ضعف منابع موجود داخلی در این باب بطور عمده‌ای از اهل فن و مهندسین فعال در صنعت ساخت‌وساز آشنایی فنی محدودی از این نوع مصالح ساختمانی دارند و بدیهی است که پی آمد این عدم آشنایی منجر به عدم اقبال و کاربرد در خور مزیت‌های این مصالح و همچنین استفاده اصولی از آن خواهد شد.

این مقاله سعی در معرفی یکی از ارزنده‌ترین و کاربردی‌ترین مصالح ساختمانی برای نمای ساختمان‌ها که همان ورق‌های کامپوزیت آلومینیومی است، از بعد علمی- اقتصادی دارد.

برای تبیین بیشتر موضوع از چند منظر به این مطلب خواهیم پرداخت:

• معرفی ورق کامپوزیت آلومینیوم

• خواص فنی و مکانی

• جایگاه آلومینیوم کامپوزیت در میان سایر مصالح

• تقسیم‌بندی محصول از حیث کاربرد

• تقسیم‌بندی محصول از حیث روش نصب

• فواید استفاده از ورق کامپوزیت آلومینیوم

• مشکلات موجود در استفاده از این محصول

• تضمین کیفی و پشتیبانی فنی

همانطور که از نام این محصول پیداست، ورق کامپوزیت آلومینیوم، ماده‌ای مرکب است که از 2 لایه آلومینیوم و یک لایه پلاستیک در وسط از نوع پلی‌اتیلن می‌باشد تشکیل شد است که این سه لایه توسط چسب پلیمری به هم متصل شده‌اند؛ ضخامت 2 لایه آلومینیوم مساوی و بین 30 تا 50 میکرون بسته به مورد متغیر بوده ضخامت کل آن 4 میلیمتر می‌باشد ابعاد این محصول بسیار متغیر بوده اما متداول‌ترین آن 3200 * 12500 میلیمتر مربع است. همانطور که ذکر شد 2 لایه آلومینیوم در تولید این محصول به کار برده شده است. یک لایه روی سطح نما قرار می‌گیرد و دیگری در پشت؛ لایه‌ای که روی سطح نما استفاده می‌شود بسته به طراحی نما قابلیت رنگ‌ها و طرح‌های متنوع و متفاوتی را دارد و با توجه به نوع کاربری (نمای داخلی، نمای خارجی و ...) رزین‌های متفاوتی را روی آن اجرا می‌کنند که در مورد آن مفصل توضیح داده خواهد شد. لایه پشتی نیز دارای یک لایه رنگ آستر بر روی آلومینیوم است. ورق کامپوزیت آلومینیوم جزء مصالح سبک دسته‌بندی می‌شود بطوریکه هر مترمربع از این ورق‌ها تنها حدود 5 کیلوگرم وزن دارد.
همانطور که ذکر شد کاربرد عمده این محصول در امر نماسازی و دکوراسیون است، همچنین مواردی که از این محصول به وفور استفاده می‌شود به شرح زیر است:

- نمای خارجی ساختمان‌ها و برج‌ها با کاربری‌های گوناگون

- دکوراسیون داخلی ساختمان‌های تجاری و فروشگاه‌ها

- جایگاه‌های عرضه سوخت بنزین و CNG

- بیلبوردها و تابلوهای تبلیغاتی

- سقف کاذب

- دیواره‌های تونل‌ها و پایانه‌های مسافربری

- بازسازی نمای ساختمان‌های قدیمی

خواص فنی و مکانیکی

- جایگاه آلومینیوم کامپوزیت در میان سایر مصالح

نظر به اینکه این محصول جزء مصالح صنعتی و تولید کارخانه‌ها است بسیاری از خواص مصالح طبیعی نظیر سنگ و چوب در آن بهبود بخشیده شده است. چنانچه این محصول در برابر شرایط جوی و اشعه ماوراءبنفش و همچنین شرایط اسیدی و قلیایی قوی، آلودگی‌ها و خوردگی و رنگ‌پریدگی در صورتی که از رزین PVDF (که شرح آن در پی می‌آید) مقاومت فوق‌العاده‌ای از خود بروز می‌دهد و سالیان متمادی بدون تغییر، خواص ظاهری و فنی خود را حفظ می‌کند. همچنین از لحاظ مکانیکی، خاصیت ارتجاعی و انعطاف‌پذیری عالی ورق‌ها برخلاف مصالح ویژه امکان تغییرشکل به هر فرم دلخواه را می‌دهد. همچنین این محصول در رنگ‌ها و طرح‌های بسیار متنوع تولید می‌شود. به طوری که علاوه بر رنگ‌های موجود در طبیعت، می‌تواند به شکل انواع سنگ، چوب و حتی طیف‌های متفاوت رنگ بر حسب زاویه تابش نور و هر آنچه که بتوان تصور نموده باشد.

همانطور که ذکر شد ورق‌های کامپوزیت وزن کمی در حدود 6-5 کیلوگرم در هر مترمربع دارند که در مقایسه با دیگر مصالح از قبیل سنگ، شیشه و سیمان دارای پایین‌ترین وزن ممکن است. با بررسی‌های به عمل آمده نمای کامپوزیت آلومینیوم حدود 90% سبک تر از سنگ گرانیت، 65 درصد سبک تر از سیمان و 50 درصد سبک تر از شیشه می‌باشند که این کاهش وزن در بحث فواید استفاده از این محصول بررسی می‌شود. این محصول جزء مصالح آب بند محسوب می‌شود و همچنین خواص آکوستیکی داشته. ضمناً چنانچه به هر دلیلی نیاز به تعویض آن‌ها باشد این کار به راحتی قابل انجام است که دیگر مصالح عموماً در همه موارد فوق ضعف‌های فراوانی دارند.

- تقسیم‌بندی محصول از حیث کاربرد

بر خلاف مصالح ساختمانی موجود، از حیث بهینه نمودن زمان و همچنین طرح اقتصادی پروژه‌ها، بسته به سطح کیفی و کمی پروژه و همچنین سطح حساسیت آن در کنار نوع کاربری و محل نصب، ورق‌های کامپوزیت آلومینیومی گستره وسیعی از انتخاب‌ها در مقابل دیدگان مصرف‌کننده قرار می‌دهد. تفاوت‌های تأثیرگذار در قیمت و کیفیت این محصول عمدتاً در موارد زیر اتفاق می‌افتد:

تفاوت در آلیاژ آلومینیوم

تفاوت در نوع پلی‌اتیلن و یا همان لایه میانی

تفاوت در ضخامت لایه آلومینیوم و لایه میانی پوشش سطح ورق طرح‌ها و یا رنگ‌های خاص

انواع آلومینیوم کامپوزیت بر حسب پوشش سطح ورق

رنگ روی سطح ورق با تکنولوژی های متفاوتی بر حسب نوع کاربرد و محل نصب ورق اجرا می‌شود که به صورت زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

1-      پلی‌استر: ساده‌ترین روش اجرای رنگ روی لایه آلومینیوم می‌باشد که رنگ بدون هرگونه لایه محافظ روی لایه آلومینیوم اجرا می‌گردد. این نوع ورق در مقابل شرایط جوی، اسیدی و یا قلیایی بسیار آسیب‌پذیر بوده، هیچ‌گونه تضمینی برای حفظ کیفیت آن در نمای خارجی ساختمان وجود ندارد و بطور کلی استفاده از آن برای نمای بیرونی ساختمان ممنوع بوده ولی برای دکوراسیون داخلی مناسب و به صرفه است.

2-      2- پوشش محافظ PVDF: این پوشش تحت نام پلی وینیل دین فلوراید نوعی رزین خاص است که تولیدکننده آن شرکت PPG می‌باشد. این رزین به دلیل وجود لایه پلیمری و همچنین عنصر فلوئور باعث محافظت رنگ سطح ورق و دوام و پایداری آن در مقابل شرایط نامساعد جوی، اشعه ماوراءبنفش و شرایط اسیدی و قلیایی به طور کاملاً قابل‌اعتماد حداقل تا 20 سال می‌گردد. رنگی که با این رزین روی سطح ورق اجرا می‌گردد به طور مستقیم بر روی آلومینیوم اجرا نمی‌شود و قبل از آن یک لایه رنگ آستر از نوع پلی اورتان روی آلومینیوم اجرا شده سپس لایه رنگ اضافه می‌شود؛ بنابراین ورق‌های PVDF دارای 2 لایه رنگ می‌باشند.

3-      3- پوشش Nano-PDF: همانند رزین PVDF اجرا می‌گردد با این تفاوت که یک لایه سوم هم روی رزینPVDF اجرا می‌شود که از لحاظ ساختار مولکولی با رزین های عادی متفاوت است. به صورتی که فاصله مولکولی توسط تکنولوژی نانو به کمتر از 9-10 می‌رسد که این خاصیت باعث عدم جذب آلودگی‌های محیطی از قبیل گرد و غبار و ذرات روغنی معلق در فضا می‌گردد. این نوع ورق برای اولین بار توسط شرکت آلوباند در کشورمان ایران عرضه شده و به طور گسترده در حال استفاده است. این ورق علاوه بر تضمین‌های کیفی عادی دارای ضمانت تمیز کاری نیز می‌باشد.

تقسیم‌بندی از لحاظ تکنولوژی لایه میانی

بر حسب کاربرد و حساسیت پروژه لایه میانی از مواد مختلفی تشکیل شده است.

پلی‌اتیلن بازیافتی

پلی‌اتیلن نو

لایه میانی ضد حریق B1

لایه میانی ضد حریق A2 که معمولاً از هیدروکسید آلومینیوم و یا دیگر مواد معدنی ساخته می‌شود.

توضیح اینکه به طور کلی پلی‌اتیلن استفاده شد در لایه میانی این ورق‌ها در حالت کلی غیرقابل اشتعال است اما بر حسب حساسیت پروژه و وجود مواد اشتعال زا در نزدیکی این ورق‌ها از لایه میانی A2, B1 استفاده می‌شود. لازم به ذکر است استاندارد A1 در مواد ضدحریق مربوط به مواد هموژن (غیرکامپوزیت) می‌شود.

فواید استفاده از ورق کامپوزیت آلومینیوم

جدا از بحث زیبایی‌شناسی تنوع در اجرا و کیفیت متفاوت کامپوزیت آلومینیومی به طور خلاصه از 2 منظر وجوه تمایز دیگری بین این محصول و سایر مصالح نماسازی وجود دارد. اولین و مهم‌ترین امتیاز این محصول وزن سبک آن و در نتیجه کمک قابل‌توجه به سبک سازی ساختمان می‌باشد. چرا که بر همه اهل دانش و فن ساختمان پوشیده نیست که کاهش وزن لرزه‌ای ساختمان منجر به کاهش نیروی برش پایه و در نتیجه کاهش نیروی زلزله در محاسبات سازه‌ای می‌گردد. به طوری که در نتیجه این امر المان‌های سازه‌ای ساختمان اقتصادی تر و بهینه‌تر طرح می‌شود که در واقع این امر جدا از مسئله خطر زلزله باعث سبک‌تر شدن مقاطع سازه‌ای می‌گردد. همچنین به دلیل نصب یک اسکلت فلزی به ساختمان برای نصب این ورق‌ها نمی‌توان از تأثیر مطلوب این اسکلت به عنوان میان‌قاب‌ها صرف‌نظر نمود. وجه تمایز دیگر این محصول لحاظ مبحث 19 مقررات ملی است. چرا که به دلیل وجود لایه پلی‌اتیلن و همچنین آب بند بودن این محصول در کنار وجود هوای محبوس بین ورق و ساختمان یک عایق حرارتی – صوتی پیرامونی ساختمان بوجود می‌آید که تأثیر آن بسیار مطلوب و قابل‌توجه است.

مشکلات موجود در استفاده از این محصول

بی‌تردید بزرگ‌ترین مشکل موجود که به این صنعت نوین لطمه می زند از یک سو ورود محصولات بی‌کیفیت و از سوی دیگر اجراهای نامناسب برخی افراد غیرمتخصص است. با وجود اینکه در بازار کشور محصولاتی باکیفیت مناسب و استاندارد و همچنین گروه‌های متخصص برای اجرای این نما هم اتفاقاً وجود دارد، انتظار می رود به خصوص در بحث اجرای ورق افراد متبحر و کاردان صرفاً به اجرای این محصول بپردازند و افراد غیرمتخصص از لطمه زدن به این صنعت نوپا دست بکشند. هم چنین کارفرمایان محترم پس از تحقیق و اطمینان به کیفیت ورق و اجرا اقدام به نماسازی نمایند و این امر مهم را تنها از شرکت‌های معتبر بخواهند.