ضرورت تحول دیجیتال در صنعت ساختمان ایران
۱. معرفی بتن مسلح به الیاف شیشه (Glass Fiber Reinforced Concrete)
بتن مسلح به الیاف شیشه یا به اختصار GFRC نوعی بتن الیافی است که در آن از الیاف شیشه جهت بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن استفاده می‌شود. بتن الیافی نوعی کامپوزیت متشکل از مصالح سیمان، مصالح ریزدانه، الیاف و مواد افزودنی می‌باشد. اضافه نمودن الیاف شیشه در بتن ریزدانه، باعث بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی GFRC می‌شود؛ برای مثال مقاومت کششی ناشی از خمش در بتن معمولی تا ۵ مگاپاسکال بدست می‌آید، درحالی که در GFRC این عدد به ۲۵ مگاپاسکال هم می‌رسد. این افزایش مقاومت کششی باعث می‌گردد نیاز به آرماتورگذاری در GFRC کاملا برطرف شود. از طرف دیگر، با افزایش خصوصیات مکانیکی، ابعاد هندسی و خصوصیات وابسته به مقطع را می‌توان کاهش داد؛ به طوری که ظرفیت باربری مورد نیاز توسط مقطعی با ابعاد کوچک‌تر می‌تواند تامین شود. کمتر شدن ابعاد باعث کاهش چشم‌گیر در وزن قطعات GFRC تولیدی در مقایسه با بتن معمولی می‌شود. این مزیت استفاده از نمای GFRC هم زمان با افزایش ساخت‌وساز ساختمان‌های بلند مرتبه در ایالات متحده آمریکا گسترش یافته است. در ایران نیز برای اولین بار شرکت دیسمان در سال ۱۳۹۰ هجری شمسی با راه اندازی خط تولید نماهای پیش ساخته بتنی با مصالح GFRC اقدام به اجرای نمای سالن همایش‌های بین المللی اصفهان (شکل ۱) نمود و بعد از آن پروژه‌های متعدد دیگری در سطح کشور اجرا نمود، که در بند ۳-۲ به آنها اشاره می‌شود.
۲ . روش‌های تولید بتن GFRC
الیاف شیشه بیشتر به دو صورت رشته‌های بریده شده و رول‌هایی با تارهای پیوسته مطابق با شکل ۲ در GFRC استفاده می‌شوند. رشته‌های بریده شده در پیش مخلوط به عنوان الیاف مسلح کننده بتن کاربرد دارند و رول‌هایی با تارهای پیوسته در تولید به روش پاشش به کار می‌روند.
تولید قطعات GFRC به دو روش پاشش (اسپری) و پیش مخلوط (پریمیکس) انجام می‌گیرد. انتخاب روش تولید به ضخامت، ابعاد، مجوف یا یکپارچه بودن و مقاومت مورد انتظار قطعات وابسته است. به صورت معمول برای تولید قطعات و پوسته‌های بزرگ، یکپارچه و ظریف از تولید به روش پاشش، و برای تولید محصولات مجوف، ضخیم و پیچیده از تولید به روش پیش مخلوط استفاده می‌گردد. در ادامه، فرآیند تولید هر یک از روش‌ها به اختصار توضیح داده می‌شود.
۲-۱. تولید به روش پاشش
در تولید به روش پاشش، از دستگاه پاشش که در شکل ۳ نشان داده شده است، استفاده می شود. در این روش، ملات دوغابی ماسه- سیمان و الیاف شیشه برش خورده، توسط نازل پاشش به طور همزمان بر روی سطوح یا داخل قالب از پیش آماده شده، مطابق با شکل ۴ پاشیده می‌شود. ملات به کمک پمپ دستگاه، نازل پاشش را تغذیه می‌نماید. پس از برش خوردن الیاف شیشه با طول‌هایی بین ۵/۲ تا ۴ سانتیمتر و با مقدار ۴ تا ۶ درصد وزنی، مخلوط یکنواختی از الیاف و ملات با فشار هوا بر روی قالب پاشیده می‌شود. پاشش در لایه‌های به ضخامت ۴ تا ۶ میلیمتر انجام می‌شود و سپس هر لایه توسط غلتک‌های مخصوص متراکم می‌گردد.
۲-۲. تولید به روش پیش‌مخلوط
در تولید به روش پیش‌مخلوط، تمامی مواد مصرفی شامل سیمان، ماسه، آب، افزودنی‌ها و الیاف شیشه برش خورده در داخل یک مخلوط کننده با هم ترکیب می‌شوند. برای تولید قطعات با کیفیت به روش پیش مخلوط لازم است ترکیب اجزا در دو مرحله انجام شود. مرحله اول، طراحی و تولید ملاتی بسیار با کیفیت برای رسیدن به اسلامپ و کارآیی مناسب می‌باشد؛ به طوری که در ترکیب با الیاف، یک مخلوط یکنواخت ایجاد شود. مرحله دوم، ترکیب نمودن آرام الیاف با ملات تهیه شده است.
میزان الیاف برش خورده اضافه شده به ملات معمولا بین ۵/۱ تا ۵/۲ درصد وزنی است؛ ولی به طور معمول درصد الیاف شیشه به ۳ درصد وزنی محدود می‌شود.
طول الیاف معمولا بین۱۲ تا ۲۵ میلیمتر است. دلیل اصلی استفاده از الیاف با طول کوتاه‌تر در روش پیش مخلوط، کارآیی مناسب، اجرای راحت‌تر و کاهش حباب‌های محبوس در قطعات GFRC می‌باشد. تراکم این نوع بتن معمولا توسط میز ویبره انجام می‌گیرد. در شکل ۵ یک نمونه قطعه تولید شده به روش پیش مخلوط نشان داده شده است.
۳. نمای پیش‌ساخته با GFRC
بتن مسلح به الیاف شیشه کاربرد ویژه‌ای در تولید قطعات نما دارد. به گونه‌ای که امکان تولید قطعات با ابعاد بزرگ و ضخامت بسیار کم در حدود ۱ تا ۲ سانتیمتر را فراهم می‌نماید. از دیدگاه ساخت‌وساز صنعتی، نماهای اجرا شده به روش‌های معمول و با استفاده از مصالح و روش‌های اجرای سنتی نه تنها پاسخگوی حجم بالای اجرای سازه‌های بلند مرتبه و پیچیده نمی‌باشد، بلکه از نظر اقتصادی و ایمنی نیز توجیه‌پذیر نیست. لذا اقبال عمومی به استفاده از مصالح و تکنولوژی‌های نوین ساختمانی اجتناب‌ناپذیر است. پاره ای از مزایای استفاده از نماهای پیش‌ساخته GFRC به شرح زیر می‌باشد:
استحکام و دوام دراز مدت نما در برابر شرایط محیطی، باد و زلزله
امکان تولید قطعات نما با ابعاد بزرگ و ضخامت کم
امکان تولید در رنگ ها و طرح‌های منحنی، پیچیده، متنوع و ظریف
امکان استفاده از مزایای صنعت پیش‌ساختگی و افزایش سرعت اجرای نما
امکان تعمیر و بازسازی بخشی از نما بدون آسیب به بقیه قسمت‌ها
کاهش وزن نما نسبت به سایر مصالح مشابه
کنترل کیفیت بالای قطعات و نمای نهایی
تولید قطعات نماهای پیش‌ساخته GFRC با ابعاد بزرگ عمدتا به روش پاشش انجام می‌گیرد. دلیل آن، جهت گیری الیاف در روش پاشش در صفحه عمود بر راستاهای خمشی اصلی است. در حالی که در روش پیش‌مخلوط، به دلیل نوع ترکیب الیاف با ملات، جهت‌گیری به صورت کاملا تصادفی است. در نتیجه، مقاومت خمشی نمونه‌های ساخته شده به روش پاشش به مراتب بیشتر از نمونه‌های پیش مخلوط مشابه تولیدی است. علاوه بر این، درصد الیاف بالاتر استفاده شده در روش پاشش نسبت به روش پیش مخلوط باعث بیشتر شدن این اختلاف می‌گردد. بنابراین در پوسته‌های با ابعاد زیاد، یکپارچه و نازک که مقاومت خمشی بیشتری مورد نیاز است، تولید به روش پاشش انجام می‌شود.. در سازه‌های با ارتفاع متوسط نیز که طراحی بر اساس بارگذاری لرزه‌ای و نیروهای ایجاد شده در سازه ناشی از زلزله است، نیز استفاده از نمای GFRC بسیار کاربرد دارد. در این ساختمان‌ها با بکارگیری نمای GFRC می‌توان وزن ناشی از دیوارهای پیرامونی را ۳۰ تا۵۰ درصد کاهش داد. این کاهش در بار مرده یک ساختمان، تاثیر به سزایی در کاهش بار جانبی لرزه‌ای در سازه داشته و از نقطه نظر طراحی بسیار حائز اهمیت است.
۳-۱. اتصال قطعات نمای پیش ساخته GFRC به سازه اصلی
مطابق توصیه اغلب آیین‌نامه‌ها، با توجه به بارهای دینامیکی وارده بر اتصالات قطعات نما به سازه، به کارگیری اتصالات تر در سازه‌های بلند مرتبه مجاز نیست. اتصالات قطعات GFRC به سازه اغلب از نوع پیچی یا جوشی بوده و دارای رفتار مطلوبی در طی فرآیند بارگذاری دینامیکی می‌باشد. برای اتصال نماهای پیش‌ساخته GFRC به سازه اصلی، مطابق شکل ۶ از یک قاب پشتیبان فلزی استفاده می‌شود، که توسط میلگردهای ساده کوتاه بدون آج به پوسته نما متصل می‌شوند. اتصال میلگردهای کوتاه به پوسته نما توسط باندینگ پد از جنس بتن GFRC انجام می‌گیرد که در شکل ۷ نشان داده شده است. نحوه طراحی پوسته بتنی به همراه قاب فلزی پشتیبان به صورتی انجام می‌گیرد که علاوه بر تحمل بارهای وارده، کمترین تنش‌های حرارتی در پوسته ایجاد شود. برای اتصال قطعات نمای پیش‌ساخته بتنی به سازه اصلی نیز از اتصالات فلزی که عمدتا به صورت پیچی ودر بعضی موارد به صورت جوشی است، مطابق با شکل۸ استفاده می‌شود.
۳-۲. معرفی چند پروژه نمای پیش‌ساخته GFRC اجرا شده
تاکنون پروژه‌های زیادی از نماهای پیش‌ساخته GFRC در نقاط مختلف کشور توسط شرکت دیسمان اجرا شده است، که از آن جمله می‌توان به پروژه نمای برج‌های مسکونی شهرک شهید خرازی تهران (شکل ۹)، برج‌های مسکونی پزشکان اصفهان (شکل ۱۰)، هتل پرستیژلند اصفهان (شکل ۱۱) و مجتمع مسکونی مهندسین بابل (شکل ۱۲) اشاره نمود.
دیدگاهتان را بنویسید