ترکیبات ورق نمای کامپوزیت

 همزمان با رشد فناوری , مصالحی جدید که تا پیش از این وجود خارجی نداشته اند, پای به عرصه گذارده اند که یکی از متداولترین آنها قطعاتی ترکیبی از جنس آلومینیوم و مواد عالی و کانی گوناگون می باشد.اصطلاحا به این قطعات کامپوزیت پانل گفته می شود. یکی از ویژگی های برجسته در نمای کامپوزیت سبک بودن آن برای ساختمان است.کاهش وزن ساختمان باعث کاهش نیروی برش پایه و در نتیجه کاهش نیروی زلزله در محاسبات سازه ای می گردد. در نتیجه این امر المان های سازه ای اقتصادی تر و بهینه تر طراحی می شود که علاوه بر کاهش آسیب های ناشی از وقوع زمین لرزه , مقاطع سازه ای را سبک تر می گرداند. همچنین برای اجرا ورق های کامپوزیت آلومینیوم یک اسکلت فلزی به ساختمان نصب می شود که نمی توان تاثیر مطلوب آن را به عنوان میان قاب نادیده گرفت . میان قاب ها همان دیوارهای بیرونی و داخلی ساختمان هستند که در سازه های فولادی و بتنی نقش جدا کننده های ساختمان را بر عهده دارند و می توانند در افزایش سختی جانبی سازه موثر باشند.از آنجا که هرمترمربع ورق کامپوزیت آلومینیوم فقط حدود 5 کیلوگرم وزن دارد , این ماده جزء مصالح سبک ساختمانی محسوب می شود.ورق کامپوزیت 90 درصد سبک تر از سیمان 70 درصد سبک تر از شیشه و 50درصد سبک تر از ورق آلومینیوم معمولی است.

این ورق همچنین در برابر تغییرات آب و هوایی , اشعه ماوراء بنفش و شرایط اسیدی و قلیایی قوی,آلودگی ها , خوردگی و رنگ پریدگی مقاوم است و سالها بدون تغییر, خواص ظاهری و فنی خود را حفظ می کند.انعطاف پذیری آن عالیست و امکان تغییر شکل به هر فرم را دارد.عایق صوت,حرارت ,رطوبت و امواج الکترو مغناطیس است و در صورت نیاز به راحتی می توان آن را عوض کرد. سرعت در اجرای نما , تنوع رنگ و استفاده در ابعاد بزرگ از مزایای این محصول است.

به دلایل ذکر شده طی سالیان اخیر مناسب ترین و در دسترس ترین راه حل جهت نوسازی نمای بناهای قدیمی و انتقال جلوه ای جدید به آن, استفاده ازورق های کامپوزیت پانل است.

ترکیبات

ورق کامپوزیت آلومینیوم , ماده ای است که از دولایه آلومینیوم و یک لایه پلاستیک پلی اتیلن و یا پلی استایرن است. این سه لایه به وسیله چسب پلیمری به هم متصل می شوند.ضخامت دو لایه آلوومینیوم مساویست وبین 3, 0تا 5 , 0ملیمتری بیشتر نمی شود.ابعاد این محصول می تواند بسیار متغییر باشد,اما متداول ترین اندازه آن را 3200 در12500 میلیمتر مربع می توان برآورد کرد.در اجرای این نوع نمای کامپوزیت یک لایه از ورق کامپوزیت روی سطح نماست. قابلیت پذیرش رنگ ها و طرح های مختلف را دارد و با توجه ب نوع کاربری نمای داخلی یا نمای خارجی رزین های متفاوتی را روی آن اجرا می کنند.در لایه پشتی نیز یک لایه رنگ پلی استر می خورد.ورق های آلومینیوم کامپوزیت را می توان به شکل انواع سنگ و چوب هم اجرا کرد.

پلی استر:ساده ترین روش اجرای رنگ روی لایه آلومینیومی است.در این روش رنگ بدون هیچ لایه محافظی روی لایه آلومنیوم اجرا می شود.این نوع ورق در مقابل شرایط جوی و نور خورشید آسیب پذیر می باشد بنابراین بهتر است از این ورق در محیط های بسته مانند دکوراسیون داخلی و نمای داخلی استفاده شود.

پی وی دی اف:نوعی پوشش است که به دلیل داشتن لایه پلیمری و عنصرفلوئور از رنگ سطح ورق محافظت می کند و در برابر شرایط جوی,نور خورشید, شرایط اسیدی مقاوم است.قبل از اینکه رزین پی وی دی اف روی سطح ورق آلومینیوم اجرا شود یک لایه رنگ آستر از نوع پلی اورتان روی ورق زده شده سپس لایه رنگ به آن اضافه می شود.

نانو پی دی اف:دراین پوشش علاوه بردو لایه ای که در پی دی اف به بکار می رود یک لایه سوم هم روی رزین پی وی دی اف می خورد که از نظر ساختار مولکولی با زرین های عادی متفاوت است.فاصله مولکولی در این پوشش توسط تکنولوژی نانو کم می شود.در نتیجه ورق, آلودگی های محیطی از قبیل گردو غبار و ذرات روغنی معلق در فضا را جذب نمی کند.

ویژگی ها و مشخصات نمای کامپوزیت

در این نوشتار سعی کرده ایم ویزگی ها و مشخصات فنی و مزایای این نوع مصالح ساختمانی را جهت استفاده در بخش طراحی نمای ساختمان متعرفی کنیم یکی از بهترین انواع مصالح برای طراحی نمای ساختمان های تجاری اداری ورق های نمای کامپوزیت آلومینیوم می باشد که اخیرا بسیار پرکاربرد بوده است. این ورق ها عمدتا تولید کشور چین بوده ولی در داخل کشور نیز نمونه با کیفیت آن تولید و استفاده می شود. در این نوشتار سعی کرده ایم ویزگی ها و مشخصات فنی و مزایای این نوع مصالح ساختمانی را جهت استفاده در بخش طراحی نمای ساختمان متعرفی کنیم

ویژگی اول: ابعاد بزرگ و متنوع

 ابعاد 122×244 سانتیمتر ، 125 × 310 سانتیمتر ،310 × 5/157 سانتیمتر

ویژگی دوم: دوام و ثبات پوشش رنگ PVDF

پوشش رنگ وپایداری و ثبات رنگ مقاومت در برابر گرما و سرما

مقاومت در برابر باران های اسیدی

عدم ایجاد الکتریسیته ساکن بر روی پوشش که باعث جذب ذرات معلق در هوا و گرد و غبار گردیده و در نتیجه سطح با اولین باران کاملاً شستشو تمیز می گردد

ویژگی سوم: سبک بودن

وزن ورق آلومینیوم نمای کامپوزیت ترکیبی با ضخامت 4 میلیمتر برابر با 8 کیلوگرم بر متر مربع و وزن مصالح زیر سازی آن حدود 5/5 کیلو گرم بر متر مربع می باشد که این وزن حدود 10 الی 20 درصد وزن مصالح طراحی نمای رایج از قبیل سنگ ، سیمان ، شیشه و غیره می گردد

 ویژگی چهارم:  تنوع در شکل پذیری شامل قوس پذیری ،امکان خم ورق تا 135 سانتیمتر و

 ویژگی پنجم:  سرعت اجرای بالا با توجه به جزئیات نصب متنوع و سریع.

نصب ورق های آلومینیوم کامپوزیت در اجرای نمای کامپوزیت

روش ATS-101 (هنگینگ)

یکی از رایج ترین روش های نصب آلومینیوم کامپوزیت در اجرای نمای کامپوزیت در دنیا روش هنگینگ می باشد در این روش لبه های برگشت ورق های آلومینیوم کامپوزیت پانچ می شود.بنابراین برای حفظ زیبایی می بایست در اجرای نمای کامپوزیت ،ورق ها با دقت بالایی پانچ شود.

مزیت های این روش این است که :

۱-انقباض و انبساط ورق ها در نمای کامپوزیت به علت تغییرات دمای محیط به سهولت امکان پذیر است.

۲- پیل الکتریکی به وجود نمی آید و در نتیجه ذرات گردو غبار جذب پانل ها نمیشود نمای کامپوزیت تیره نمیشود.

۳-در این روش اجرای نمای کامپوزیت به استفاده از چسب های سیلیکون برای آب بندی نیازی نیست.

۴-امکان تعویض ورق ها در صورت آسیب احتمالی و تخریب نمای کامپوزیت وجود دارد.

۵-به دلیل استفاده از بولت های استیل در زیر سازی و آلومینیوم حتی در صورت نفوذ آب به زیرسازی نمای کامپوزیت زنگ زدگی اتفاق نمی افتد.

۶-در اجرای نمای کامپوزیت با این روش می توان پانل ها را عمودی نصب نمود

۷-تعریق در پشت ورق ها ایجاد نمیشود زیرا در اجرای نمای کامپوزیت با این روش در پشت پانل ها جریان هوا وجود دارد

روش ATS-102

این روش درست مشابه روش هنگینگ میباشد و تمام مزایای آن را داراست با این تفاوت که در اجرای نمای کامپوزیت با این روش برخلاف روش هنگینگ قطعات پانچ شده آلومینیومی به برگشت ورق ها به وسیله پرچ متصل می گردد و در صورت وجود خطا در نصب قطعات پانچی ، اصلاح خطا به آسانی امکان پذیر است.

روش ATS-103 (فیکس)

این روش نصب در اجرای نمای کامپوزیت که به روش فیکس نیز مرسوم است، ساده ترین و محبوب ترین روش نصب در جهان می باشد. در این روش ورق های کامپوزیت بعد از برش و مونتاژ به صورت ثابت با پیچ ویا بر روی زیر سازی متصل شده که از لحاظ اجرایی بسیار ساده و سبک می باشد و از سرعت بالایی در نصب بر خوردار است که برای مصالح زیرسازی آن می توان از پروفیل های قوطی آهنی یا آلومینیمی استفاده کرد.در بین فاصله ورق های نصب شده جهت ایجاد نمایی زیباتر و ضد آب شدن نما از چسب سیلیکون و دزدگیر های لاستیکی استفاده می گردد.

روش ATS-104 (سوپر هنگینگ)

این روش در حقیقت تلفیقی از روش دوم و سوم می باشد در اجرای نمای کامپوزیت زمانی این روش مورد استفاده قرار می گیرد که از ورق های عریض در نمای ساختمان استفاده میشود.

مزیت های این روش این است که:

۱-برای ساختمان های بلند در اجرای نمای ساختمان آن ها از پانل های بزرگ استفاده میشوذ مناسب است.

۲-برای اجرای نمای ساختمان هایی که در طراحی نمای ساختمان از پانل افقی استفاده شده کاربرد دارد.

۳-در ساختمان های بلند یا فضاهایی که نیروی فشار باد در آ نها زیاد است استفاده میشود.

آشنایی با ورق نمای کامپوزیت

نمای کامپوزیت به طیف گسترده ایاز مواد ترکیبی شامل دو یا چند ماده گفته میشود که دارای یک ماده زمینه (اصلی) و یک ماده پرکننده (تقویت کننده) است دسته ای از کامپوزیت ها از دیدگاه مهندسان ، کامپوزیت های با زمینه فلزی (آلومینیوم)میباشد

ورق کامپوزیت به ورقی گفته میشود از دولایه ورق آلومینیوم که در دو طرف یک لایه پلی اتیلن قرار گرفته است تشکیل شده است به صورت کلی اجزای تشکیل دهنده ورق کامپوزیت مانند چارت زیر میباشد

امروزه استفاده از ورق کامپوزیت به طراحی و اجرای نمای ساختمان ها به انتخاب اول بزرگترین طراحان جهان و همچنین طراحان برجسته ایرانی تبدیل شده است

مشخصات نمای کامپوزیت با توجه به ابعاد در نظر گرفه شده است در سازه قابل تولید است اما ابعاد استاندارد و روتین ان

 1.25 *3.20 متر است ضخامت کلی پانل 4 میلیمتر است و از ضخامت 3 میل تا 6 میل قابل تولید است.ضخامت پوسته آلومینیوم در دو طرف پانل (0.3*0.3) و (0.5*0.5) میباشد

ورق کامپوزیت از لحاظ رنگ تنوع بوده و دارای رنگ های متفاوتی نظیر رنگ های معمولی (مات) ، متالیک ، شاین ، هایگلاس ، طرح چوب ، طرح سنگ ، اسپکتر (هفت رنگ) ، براش ، میرور میباشد

از لحاظ نوع رنگ و رزین های متفاوتی از لحاظ ساختار شیمیایی و دوام و ثبات رنگ در تولید ورق کامپوزیت کاربرد دارد که میتوان به انواع زیر نمای کامپوزیت اشاره کرد

رنگ PVDF

دبل پلی استر

FEVE

پی استر

نمای کامپوزیت در مهندسی عمران

چندین سال است که مواد کامپوزیتی به دلیل ویژگیهای منحصر به فردی همانند استحکام زیاد، وزن کم، دوام و پایداری عالی و رفتار مناسب در برابر آتش سوزی، نسبت به مواد سنتی مانند فولاد، بتن و آلومینیوم در صنایع گوناگون ازجمله هوافضا، خودرو و غیره در نمای کامپوزیت به کار میروند. بیش از 10 سال است که مزایای کاربردی این مواد در صنعت عمران نیز به وضوح مشاهده شده است. طرحهای پزوهشی و به دنبال آن پروژه های اجرایی انجام شده در کشورهای گوناگون در این سالها راه را برای به کارگیری این مواد در صنعت ساختمان چه در ساخت سازه های تمام کامپوزیتی و چه تقویت سازه های گوناگون دیگر هموار کرده است. به عنوان مثال، از سال 1960 پلاستیک های تقویت شده با الیاف شیشه در صنعت ساختمانی لندن به کار گرفته شده اند. در این کشور برخی از بخشهای سازه های قدیمی و مشهور همانند گنبدها و بام ها با قدمتی 70- 80 ساله با استفاده از پوشش های کامپوزیتی تعدیل شده اند.

  پانل های GRP (پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه)

برخی از سازه های بزرگراهی که از عرشه های بتنی مهار شده توسط تیرهای فولادی تشکیل شده اند، در طول عمرشان چندین بار رنگ آمیزی میشوند. تعمیر، نگهداری و رنگ آمیزی این تیرهای فولادی به ویژه در پل های قدیمی بلند که دسترسی به آنها مشکل است، بسیار هزینه بر است. استفاده از پانل های  نمای کامپوزیت ی GRP روشی مناسب برای کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری این سازه هاست. این پانل ها از روش هایی همچون لایه چینی دستی و پالتروژن ساخته میشوند. پل وینتر بروک بر روی رودخانه تایمز در انگلستان نمونه ای از کاربرد این پانل هاست. دسترسی دائمی به این پانل ها برای بازبینی و تعمیر و نگهداری بسیار آسان است.

پل های عابر پیاده

پل های عابر پیاده ساخته شده از مواد کامپوزیتی، نمونه های بارز گسترش کاربرد کامپوزیت های GRP در صنعت عمران هستند. چندین پل عابر پیاده مشهور جهان در دهه اخیر با استفاده از کامپوزیت ها ساخته شده اند. پل عابر پیاده باشگاه گلف ابرفلدی بر روی رودخانۀ تای در اسکاتلند در سال 1992 تکمیل شده است. سازه کابل مهار این پل با طول بیش از 113 متر نخستین پل مهمی بود که به طور کامل از FRP و به روش پالتروژن ساخته شد. پل فایبر لاین در دانمارک، با استفاده از مقاطع استاندارد GRP های پالتروژن شده ساخته شده است. این پل بر روی یک مسیر راه آهن دو ریله کشیده شده و کابل مهاری آن 40 متر طول دارد. برای سادگی حمل و نقل، سازه اصلی این پل در دو بخش در کارخانه ساخته شده و به محل موردنظر انتقال داده شد. موشل پل عابر پیاده دیگری است که به صورت تمام نمای کامپوزیت طراحی شده و در پایان سال 2000 روی رودخانه تایمز نصب شده است. طرح کامپوزیتی پیشنهاد شده برای این پل، هم در اسکلت پل و هم در فونداسیون های آن حدود 10 برابر سبک تر از نمونه فلزی آن است و باتوجه به هزینه های تعمیر و نگهداری، کل هزینه این پل کامپوزیتی حدود 10 تا 15 درصد کمتر از نمونه فلزی است. 

تقویت سازه ها

جدای از ساخت سازه های تمام کامپوزیتی، در صنایع گوناگون ازجمله صنعت ساختمان، نمای کامپوزیت  برای مقاوم سازی و ترمیم سازه های گوناگون چوبی، فلزی، بتنی و غیره نیز به کار گرفته میشوند. استفاده از مواد کامپوزیتی برای تقویت و احیای پل ها و ساختمان ها در اروپا، آمریکا، کانادا و آسیا به فعالیتی سودآور تبدیل شده و جای روش های سنتی تعمیر و تقویت را گرفته است. امروزه کاربرد عمده کامپوزیت در صنعت ساختمان، استفاده از صفحات پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن ( CFRP) به صورت پالترود شده یا الیاف پیش آغشته (پری پرگ)، برای افزایش ظرفیت خمشی و برشی سازه های موجود است. اینگونه ورقهای کامپوزیتی در اغلب کشورهای جهان از جمله انگلستان، وجود داشته و جای مواد سنتی را در تقویت و احیای سازه ها گرفته اند؛ چرا که جدای از استحکام و مقاومت، از نظر هزینه نیز قابل رقابت با مواد سنتی هستند. در 18 ماه گذشته، بیش از 100 پل و سازه دیگر در انگلستان توسط صفحات CFRP تقویت شده اند.