آلومینیوم و صنایع ساختمانی
در طی جنگ جهانی اول و دوم، آلومینیوم به مقدار قابل توجهی تولید و به عنوان ماده سبک و مناسب در ساخت هواپیماهای جنگی به کار گرفته شد.
صنایع آلومینیوم سازی در این زمان پیشرفت چشمگیری یافتند. بعد از جنگ جهانی کشورهایی همچون کانادا و آمریکی که اکنون صاحب صنایع عظیمی در زمینه آلومینیوم هستند و گستره عظیمی از این صنعت را در اختیار دارند متوجه اهمیت کاربرد آلومینیوم در سایر صنایع و از جمله در ساختمان سازی شدند.
آلومینیوم به دلیل خواص ویژه ای که دارد توانسته است طی 50 سال اخیر پیشرفت چشمگیری را در صنایع ساختمانی پیدا کند. چنانچه میزان مصرف آن از سال1960 تا سال 1998 روند صعودی داشته است.
امروزه حدود 35 در صد از آلومینیوم تولیدی دنیا در صنایع ساختمانی مصرف می شود. آلومینیوم به اشکال مختلف در ساختمان به کار می رود. آلومینیوم اکسترودشده، نورد شده و ریختگی برای ساخت قالب های در و پنجره، سقف، کف کاذب، نما، یراق آلات، پرده دیواری، سیستمهای حرارتی و تهویه ای، پرده و حفاظ، سایبان و پارتیشن ها و پانل ها، ساختمان های پیش ساخته، خانه های سبز و داربست ها استفاده می شود. مهمترین دلایلی که باعث شده تا آلومینیوم با این وسعت و به این اندازه در صنایع ساختمانی به کار رود عبارتند از مواردی که در ذیل اشاره می شود:
سبکی و وزن کم تجهیزات آلومینیومی فاکتور بسیار مهمی در کاربردهای مهندسی ساختمان محسوب می شود، آلومینیوم فلزی است با وزنی حدود یک سوم فزن فولاد، این سبک وزنی و همچنین قابلیت شکل پذیری بالا، آلومینیوم را فلزی مناسب جهت ساخت در و پنجره تبدیل نموده است. موارد آلومینیومی مصرفی در ساختمان طول عمر بالایی داشته و به تعمیر و نگهداری نیازی ندارند. لیکن آلومینیوم موجب می شود خطرات احتمالی ناشی از زلزله به حداقل برسد. همچنین بار استاتیکی وارد بر ساختمان کم گردد و در نتیجه مصالح مورد نیاز نیز کاهش یابد و فشار کمتری به پی ساختمان وارد شود و فونداسیون ساختمان را بتوان با مواد کمتری طراحی کرد.
نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم از خواصی است که در صنعت ساختمان سازی اهمیت ویژه ای را به آلومینیوم می دهد. آلومینیوم دارای چگالی حدود 7/2 گرم بر سانتی متر مکعب است، یعنی حدود یک سوم چگالی فولاد، استحکام آلاژهای آلومینیوم را نیز می توان با انتخاب آلیاژ مناسب و گاه با اعمال عملیات حرارتی خاص به حد استحکام فولاد رساند، در نتیجه می توان آلومینیوم با استحکام و سختی بالا به دست آورد و در ساخت حمایل ها و فرم های پنجره ها و درها استفاده کرد. سختی و استحکام مواد آلومینیومی باعث می شود که یک نوار باریک برای قاب آلومینیومی بتواند در مقابل بارها و تنش های اعمالی پایدار بماند و این مورد در ساختمان های بلند از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا پایداری و ثبات استاتیکی از خواص ضروری برای پنجره ها، سردرها و سایبانها محسوب می شوند. سردرهای آلومینیومی به عنوان پوششی در مقابل نور و حرارت به کار می روند و کاربرد آنها در ساختمان های غیر مسکونی بیشتر می باشد. این پوشش ها باعث افزایش عمر ساختمان می شوند، خواص عایقبندی مناسب را فراهم می کنند و بازده بهره برداری از انرژی را تقویت می کنند.
نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم، باعث شده که این فلز به عنوان ماده مناسب برای کاربرد در نماسازی مطرح باشد. علاوه بر آن موجب کاهش هزینه های حمل و انتقال تجهیزات می شود. وزن کم محصولات آلومینیومی جابه جایی آن را از مکانی به مکان دیگر تسهیل می نماید. پانل های رول شده با وزن مخصوص کم، قابل جابجایی با دست می باشند و نیاز به تجهیزات عظیم و سنگین ندارند. سازه های سبک و پارتیشن های آلومینیومی به راحتی قابل اتصال و جابجایی می باشند و نصب آهنا با سرعت و سهولت امکان پذیر است.
یکی دیگر از خواص آلومینیوم بر صنایع ساختمانی قرار گرفتن آلومینیوم در زمره مواد غیر مشتعل می باشد زیرا که آلومینیوم نمی سوزد و قابل اشتعال نیست و در آتش سوزی در زمره مواد غیر مشتعل شونده بسته بندی می شود.
آلومینیوم در 650 درجه سانتی گراد ذوب می شود که تا رسیدن به این دما به میزان نسبتاً زیادی نیاز است. در یک آتش سوزی یزرگ این خاصیت یک مزیت مهم به شمار می رود زیرا که انرژی آتش صرف ذوب و گرم کردن آلومینیوم می شود. صقفهای صنعتی و دیوارهای خارجی ساخته شده از پانل های نازک آلومینیوم طوری طراحی می شوند که در یم آتش سوزی بزرگ ذوب شوند.
در نتیجه ساختمان باز شده، گرما و دود آزاد شده و اجازه خروج پیدا می کند و در نتیجه دمای اعمال شده به ساختار کم می شود و خاموش کردن آتش آسانتر انجام می گیرد. در نتیجه سازه اصلی ساختمان سالم باقی می ماند. خطرات ریزش نیز کمتر می شود و در ضمن نیاز به بازسازی کامل سازه ها بعد از آتش سوزی نیز از بین می رود. علاوه بر مسائل فوق نکته مهم این است که آلومینیوم در حین گرم شدن و حتی ذوب شدن هیچ نوع گاز و دود خطرناک و سمی تولید نمی کند در نتیجه در مقایسه با در و پنجره های چوبی و یا PVC بدلیل عدم تولید گاز یا دود خطرناک از کیفیت بالاتری برخوردار است.
آلومینیوم سخت، محکم و پایدار است و یکی از مزایای پنجره های آلومینیومی بر پنجره هایی از جنس چوبی و یا وینیلی(PVC) سختی آنها است. آلومینیوم تقریباً 2/23 برابر سخت تر از وینیل و 2/7 برابر سخت تر از چوب است.
لذا در و پنجره و سازه های آلومینیومی در برابر کج شدن و اعوجاج ناشی از تحرک ساختمان مشکلی از خود نشان نمی دهد و در برابر بارهای اعمالی تغییر شکل نداده و دفرمه نمی شوند.
بر خلاف سایر موارد مصالح ساختمانی، آلومینیوم از عمری طولانی و نامحدود برخوردار است و دوام و پایداری آن از سایر مواردی که در اطرافمان هر روز می بینیم بیشتر می باشد. در این مورد مثالهای شناخته شده زیادی وجود دارد که نشان از عمر طولانی این فلز دارند.
آلومینیوم نصب شده در گنبد کلیسایGieacchino Romes Sanدر یک قرن پیش، اجزاء ساختمانی نصب شده در ساختمان امپراطوری نیویورک در سال 1953 (اولین ساختمانی که از آلومینیوم آندایز شده در آن استفاده شد) و یا مجسمه واقع در سیرک لندن که قدمت آن به صد سال پیش بر می گردد، نمونه های جال و تاریخی در این زمینه می باشند.
آلومینیوم رطوبت را جذب نمی کند متورم نمی شود، ترک نمی خورد، شکافته . پاره نمی شود، منقبض نمی شود و قابل فاسد شدن نیست. آلومینیوم در مقابل اشعه ماوراء بنفش به هیچ گونه پوششی نیاز ندارد.
محیولات مصرفی آلومینیوم در ساختمان به صورت آلیاژهای آلومینیوم می باشند که به صورت ریختگی یا فولادی بوده و حاوی عناصری مثل منگنز، منیزیم و سیلیسیم می باشند. وجود این عناصر به صورت آلیاژی باعث ایجاد خواص پایداری و دوام و مقاومت در برابر اتمسفر و هوا و استحکام بالا تاحد فولاد می شود.
یکی دیگر از خواص فوق العاده آلومبنبوم مقاومت به خوردگی آن است. اکسید طبیعی که همواره در سطه آلومینیوم وجود دارد مانع و سد بزرگی در برابر انواع مواد خورنده محسوب می شود. لایه اکسید تشکیل شده، نازک، مستحکم و غیر متخلخل است و نقش پوشش را بازی می کند. لذل در ساخت اجزایی از ساختمان که تنها یک بار قابل چک کردن هستند و بعد از آن امکان بازدید آنها وجود ندارد، مناسب می باشد. آلومینیوم در برابر رطوبت و اتمسفر هوا مقاوم است و خورنده نمی شود، لذا بهترین ماده برای ساخت در . پنجره و سایر تجهیزات ساختمانی در مناطق مرطوب و شرجی و نواحی ساحلی می باشد. علاوه بر آن مواد آلوده کننده ای مثل آمونیومNH4 ، منوکسید کربن و دی اکسید کربن تاثیر بسیار کمی بر آلومینیوم دارند. همچنین تاثیر کمی که کلرید سدیم بر آلومینیوم دارد باعث استفاده این فلز در سازه های دریایی و مناطق ساحلی گشته است. فویلهای آلومینیومی معمولاً برای محافظت از سایر مواد ساختمانی به کار می روند.
مثلاً فویل به پانل های ساختمانی”لامینه” چسبانده می شود و همچون یک پوشش از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری می کند.
آلومینیوم فلزی است که آندایز می شود، یعنی آلومینیوم به عنوان آند قرار گرفته با اعمال جریان الکتریکی، یک لایه اکسید بر سطح آن ایجاد می کنند که ضخامت این لایه بیشتر از لایه اکسید طبیعی است و در ضمن به آلومینیوم قابلیت رنگ پذیری می دهد.
طی پروسه آندایزینگ می توان آلومینیوم را به رنگهای زیبایی در آورد و به آن زیبایی و استحکام بخشید، در نتیجه طرحی زیبا و جذاب تئلید می شود که سطح آن به آسانی با آب گرم قابل شتشو است و نیاز به هیچ تمیزکاری و نگهداری ندارد و به طور طبیعی مقاوم به خوردگی است.
آلومینیوم فلزی با قابلیت طراحی و شکل دهی آسان
آلومینیوم از جمه فلزاتی محسوب می شود که قابلیت شکل دهی و فرم پذیری بالایی دارد. انواع آلیاژهای آلومینیوم را می توان با فرآیندهای مختلف شکل دهی اعم از فورج، نورد، اکستروژن، رولینگ و … شکل داد و حتی تولید ضخامت های بسیار نازک زرورق امکان پذیر است.
این خاصیت همواره با خواص استحکام و مقاومت به خوردگی باعث کاربرد بسیار ویژه این فلز گشته است. آلومینیوم بهترین قابلیت شکل دهی و انعطاف پذیری را دارد. برای مثال از طریق فرآیند اکستروژن می توان انواع پروفیل توخالی، توپر، خمکاری شده و انواع طرحها و شکلهای پیچیده را با دقت بسیار بالا تولید کرد. تولید شکلهای ویژه خاص، پانلهای تخت منحنی شکل و انواع طرحهای دیگر از طریق رولینگ آلومینیوم امکان پذیر است.
آلومینیوم به دلیل استحکام بالا و قابلیت تبدیل به شکلهای پیچیده برای طراحی پنجره های دو جداره پیشرفته و ترمال بریک(Thermal break) با کیفیت بسیار بالا در این صنعت جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است.
همان طور که گفته شد قابلیت شکل دهی آسان این فلز تولید انواع طرحهای تزئینی و دکوراتیو را ممکن ساخته است.
انواع سقف های کاذب، انواع پارتیشن ها و اجزاء جداکننده داخلی مثالهایی از قابلیت های ویژه این فلز در طراحی و ساخت می باشد، ضمن آنکه سبکی و جابجایی آسان این وسایل و تجهیزات باعث کاهش احتمال خطر سقوط آنها در سوانح و اتفاقات گشته است و تمایل مصرف کننده به استفاده از این تجهیزات را افزایش داده است. علاوه بر مسائل فوق، زیبایی و دوام بالای این فلز باعث شده که تولید اجزاء و ترکیبات جذاب و دیدن در طرحها و رنگهای مختلف را از آن ممکن شود و سلیقه هر بیننده باذوق را ارضا کند. در مکانهایی که نیاز به ایمنی بالایی وجود دارد، قابهای آلومینیومی با طراحی خاص در ساخت پنجره های ضد گلوله و ضد انفجار به کار می روند و در مواقعی که از شیشه هایی با وزن سنگین استفاده می شود برای کاهش وزن کل، قاب آلومینیومی سبک، مناسبترین انتخاب محسوب می شود.
آلومینیوم و بهینه سازی مصرف انرژی
علاوه بر استحکام، دوام، زیبایی و مقاومت به خوردگی، مهمتریت مزیت آلومینیوم، بازیافت آن می باشد. حفظ محیط زیست حفظ منابع انرژی و کاهش میزان اتلاف انرژی مهم ترین چالشهای عصر حاضر می باشند، انسان به دست خود با تولید انواع مواد مصنوعی و غیر قابل برگشت به چرخه طبیعت محیط اطراف خویش را آلوده ساخته است.
گسترش لایه تخریب شده اوزون، تولید گازهای سمی و خطرناک از کارخانه های بزرگ و مختلف صنعتی، همه و همه تصویری از آینده ای خطرناک و آلوده را در مقابل دیدگان آگاهان مسئله قرار داده است.