زهکش شدن قیر از مخلوط، در مدت حمل و نقل و پخش به عنوان یک مشکل برای مخلوطهای آسفالتی با دانهبندی میان تهی، همانند آسفالت متخلخل و SMA تشخیص داده شده است. همچنانکه، نفوذ هوا و نور در داخل این مخلوطها باعث بوجود آمدن مسأله پیرشدگی آسفالت میشود. یک راه منطقی برای رفع این مشکل، افزایش میزان ماده چسباننده به منظور ایجاد پوشش ضخیم دور مصالح است و واضح است که این افزایش دارای یک محدودیت، به دلیل کم شدن درصد فضای خالی در مخلوط آسفالت متخلخل و خطر از دست رفتن پایداری آن است. از طرف دیگر افزایش ماده قیری بیش از یک حد معین باعث ایجاد مشکلاتی در مورد یکنواختی لایه آسفالتی متخلخل میشود. به این معنی که قیر روان شده در موقع تولید، حمل و پخش، جدا شدگی دانهها اتفاق میافتد. به منظور تثبیت ماده قیری از الیافهای معدنی و غیر معدنی (آلی) استفاده میشود. افزودنیهای الیافی به مخلوط آسفالت اضافه میشوند، اگر چه آنها اثری بر خصوصیات رئولوژیکی قیر ندارند، با وجود این، آنها خصوصیات معینی از مخلوط را اصلاح میکنند.
بنابراین الیاف معدنی و آلی به منظور افزایش مقدار قیر آسفالت متخلخل (افزایش ضخامت فیلم قیری) بکار برده میرود.
الیاف سلولزی
امروزه الیاف سلولزی، به طور وسیعی در لایههای اصطکاکی آسفالت متخلخل در چندین کشور در شمال اروپا استفاده میشود. سلولز یکی از پرکاربردترین نوع الیاف در مخلوطهای آسفالتی است. افزودن این الیاف به قیر توسط روشهای ارزان منجر به ارتقای خصوصیات مخلوط آسفالتی میشود. سیستم قیر مسلح با این فیبر، منجر به افزایش ویسکوزیته قیر میشود. بنابراین، مخلوط دارای پایداری و مقاومت بیشتر در برابر ترکهای خستگی است. همچنین استفاده از این فیبر میتواند منجر به کاهش زهکش شدن قیر در مراحل مختلف تولید، حمل و اجرای آسفالت متخلخل و دیگر مخلوطهای با دانهبندی ناپیوسته شود. همچنین میتواند منجر به افزایش دوام مخلوطهای آسفالتی دانه باز به دلیل استفاده از میزان قیر بیشتر و تشکیل فیلم ضخیمتر اطراف دانهها میشود.
آهک
افزودن آهک هیدراته به عنوان فیلر معدنی به مخلوط با دانهبندی باز باعث کاهش جاری شدن قیر، کاهش تمایل به عریان شدگی مخلوط میشود. شایان ذکر است، که افزودن آهک هیدراته علاوه بر فیبر است.
تعیین نوع مناسب افزودنی (الیاف) و مشخصات آن
مهمترین دلیل استفاده از افزودنیها (الیاف) در مخلوط آسفالتی متخلخل کاهش پدیده جاری شدن قیر در این مخلوطها است که با کمک آن میتوان میزان ماده چسباننده مناسب به منظور ایجاد پوشش ضخیم دور مصالح ایجاد نمود، بدون آنکه مشکلات بعدی مشاهده شود. از هر دو نوع الیاف آلی و معدنی میتوان در مخلوطهای آسفالتی متخلخل استفاده نمود ولی بایستی توسط آزمایشهای مرتبط خصوصیات مخلوط آسفالتی متخلخل را کنترل نمود. میزان مصرف الیاف سلولزی بایستی ۰/۳ درصد و میزان مصرف الیاف معدنی ۰/۴ درصد وزن مخلوط آسفالتی باشد. اثر تثبیتی افزودنیهای الیافی نه فقط به طبیعت مواد بستگی دارد بلکه به شکل الیاف بر حسب طول و قطر نیز بستگی دارد.
مزایای آسفالت الیافی
کاربرد الیاف در آسفالت
یک باند مناسب برای فرود هواپیما و مقابله با شرایط جوی و اثر ضربه ایجاب مینماید که باند پرواز نرم پر طاقت و ضربه پذیر باشد لذا بکاربری الیاف در رویه باند فرودگاه بسیار مناسب است.
در طرح جادهها و بزرگراههای پر ترافیک جایگزینی الیاف بسیار مقرون به صرفه و اقتصادی خواهد بود زیرا موجب کاهش ضخامت آسفالت ریزی، کاهش عرض ترکهای ناشی از جمع شدگی و کنترل عرض ترکهای انقباضی و انبساطی میشود. همچنین موجب افزایش مقاومت روسازی در برابر ضربه،خستگی و کاهش آثار مخرب عوامل جوی است ضمن اینکه در پلها و عرشه اسکلهها موجب کاهش بار مرده به علت کم شدن ضخامت دال، جلوگیری از تغییر شکل رویه و کاهش تنشهای حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی و فرسودگی خواهد شد.
شیوه قرارگیری الیاف
نحوه جایگیری الیاف در محور ترک برای انتقال نیرو در سطح ترک بسیار موثر است و الیاف عمود بر سطح ترک بیشترین کارآیی را خواهد داشت. البته جایگیری الیاف در آسفالت به صورت کاملاً تصادفی است که در روسازی راه و فرودگاهها لازم است الیاف در دو بعد طول و عرض و به موازات محور افقی که در واقع در جهت تنشهای کششی وارده می باشد توزیع باید شود.
نتیجه گیری
از همه این مطالب میتوان این چنین نتیجه گیری کرد که استفاده از الیاف در آسفالت هزینه اقتصادی کمتری خواهد داشت، و با توجه به نیاز کشور در زمینههای راه و باندهای فرودگاه، استفاده از آسفالتهای الیافی و ایجاد کارخانههای تولید آسفالتهای الیافی پیش ساخته کمک شایانی هم در اقتصاد کشور و هم زمینههای ایجاد اشتغال را فراهم خواهد کرد. این در شرایطی است که الیاف در داخل کشور تولید شود.
در ضمن استفاده از الیاف در آسفالت باعث افزایش عمر مفید و دوام آسفالت و خاکریز در مقابل عوامل محیطی و بار گذاری میشود، که در زمان طولانی این باعث صرف هزینه کمتری خواهد شد.
بررسی مشخصات مصالح سنگی مورد استفاده در آسفالت متخلخل
مصالح سنگی آسفالت متخلخل مخلوطی از سنگدانههای درشتدانه، ریزدانه و فیلر است که دارای دانهبندی باز یا میان تهی بوده و مصالح سنگی درشتدانه درصد خیلی زیادی از ترکیب مصالح سنگی را تشکیل میدهند به طوریکه بیشتر از ۷۰ درصد سنگدانهها درشتدانه هستند. مصالح سنگی درشتدانه اسکلت و استخوانبندی اصلی مخلوطهای آسفالتی با استخوانبندی سنگدانهای را تشکیل میدهند و عامل اصلی پایداری مقاومت باربری زیاد و مقاومت در برابر شیارافتادگی این مخلوطها است. به همین علت مصالح سنگی درشتدانه مورد مصرف در مخلوطهای با استخوانبندی سنگدانهای بایستی از کیفیت خوبی بر خوردار باشند تا ویژگیهای مورد نظر را تامین نمایند. این مصالح سنگی باید از استحکام و سختی و دوام کافی برخوردار باشند تا در حالت تماس سنگدانه به سنگدانه در مقابل بار ناشی از آمد و شد مقاومت نمایند. لذا در تهیه اینگونه مخلوطهای آسفالتی باید از مصرف سنگدانههای پهن و سوزنی و نیز مواد آلی و مضر اجتناب شود.
مصالح سنگی درشت به بخشی از مصالح سنگی باقیمانده روی الک نمره ۸ اطلاق میشوند که باید تمیز، سخت، محکم، بادوام، تمیز و با خصوصیات کیفی یکنواخت بوده و عاری از هر گونه ذرات رس و لای و شیستی و پوشش خاکی باشد.
به بخشی از مصالح سنگی که از الک نمره ۸ عبور میکنند، اطلاق میشود که میبایست دارای کیفیت مناسبی باشند. مصالح سنگی ریزدانه باید شامل ذرات بادوام و عاری از مواد خارجی مضر باشد. شاخص خمیری آن بخشی از مصالح ریزدانه که از الک نمره ۴۰ میگذرند نباید بیش از ۶ باشد.
مصالح سنگی آسفالت متخلخل مخلوطی از سنگدانههای درشت دانه، ریزدانه و فیلر است که دارای دانهبندی باز یا میان تهی بوده و مصالح سنگی درشتدانه (بالای الک ۴#) درصد خیلی زیادی از ترکیب مصالح سنگی را تشکیل میدهند. به طوری که بیشتر از ۷۰ درصد سنگدانهها درشت دانه هستند. مصالح سنگی درشت دانه اسکلت و استخوانبندی اصلی مخلوطهای آسفالتی با استخوانبندی سنگدانهای را تشکیل میدهند و عامل اصلی پایداری مقاومت باربری زیاد و مقاومت در برابر شیار افتادگی این مخلوطها است.
برای انتخاب مصالح سنگی، بدلیل تماس مستقیم بین دانههای درشت، مصالح باید دارای مقاومت زیاد در برابر صیقلی شدن و سایش و دارای درصد شکستگی زیاد باشند. این مصالح سنگی باید از استحکام و سختی و دوام کافی برخوردار باشند تا در حالت تماس سنگدانه به سنگدانه در مقابل بار ناشی از آمد و شد مقاومت نمایند.
مصالح سنگی درشت باید از شکستن و خرد کردن مصالح کوهی یا مصالح سنگی خرد شده یا ترکیبی از این دو و یا دیگر مصالح که داری مشخصات مشابه هستند، تشکیل شده باشد. بطور کلی مصالح سنگی درشت و ریز مصرفی در آسفالت متخلخل باید سخت، محکم، بادوام، تمیز و مکعبی شکل و صدرصد شکسته و با خصوصیات کیفی یکنواخت بوده و عاری از هر گونه ذرات رس و لای و شیستی و پوشش خاکی باشد.
صنعت راهسازی بیش از ۱۰ درصد از حجم اعتبار کل توسعه کشور را به خود اختصاص می دهد که با توجه به اهمیت این موضوع، بهره بردن از فناوریهای نوین از جمله آسفالت الیافی می تواند منجر به افزایش دوام و عمر راه ها و باند فرودگاهها و بالطبع کمک به رشد اقتصادی کشور شود.
امروزه
کاشی کاری سنتی: مبلمان کاشی کاری شده
کاشی کاری آشپزخانه: دیوار بین کابینت
کاشی کاری آشپزخانه: طراحی دیوار
کاشی کاری مدرن: تابلو های هنری
ب: کاشی معقلی: دارای طرحهای هندسی است واز تلفیق اشکال هندسی ساخته میشود.
کاشیکاری به سبک گره معرق در زمینه رسمی بندی شده در سطح زیرین گنبد آرامگاه حافظ
نطنز آرامگاه شیخ عبدالصمد اصفهانی
کلمات کلیدی : اصول کاشی کاری سنتی و مدرن,کاشیکاری,کاشیکاری سنتی,کاشیکاری مدرن,اصول کاشیکاری,کاشیکاری اسلامی,
در این سایت هیچ فایلی برای فروش قرار نمی گیرد. برای پشتیبانی و خرید فایل به سایت اصلی فروشنده مراجعه بفرمائید:
لینک دریافت فایل از سایت اصلی
ادامه مطلب ...
مقدمه:
بلایای طبیعی همواره در کمین هستند و خسارت ناشی از آنها کمتر از جنگ نخواهند بود. اما می توان با استفاده از فناوریهای نوین و بکارگیری اصولی بعضا ساده میزان این خسارتها را کاهش داده و در بسیاری از اوقات به صفر رسانید.
کشور ژاپن با توجه به زلزله خیز بودن تمرکز بسیاری در زمینه کاهش خسارتهای آن داشته و نتایج درخشانی نیز بدست آورده است. نمونه هائی از این نوآوریها شرح داده می شود:
زلزله ، بلائی مهلک اما قابل کنترل بر اساس تحقیقات و مطالعاتی که در طول 30 سال گذشته صورت گرفته هر سال حدود یکصد و پنجاه زلزله با بزرگی 5 ریشتر و بیشتر در جهان رخ می دهد. زلزله بزرگ "هانشین" که در هفدهم ژانویه سال 1995 بوقوع پیوست با بزرگی 3/7 ریشتر سبب کشته شدن بیش از 6000 نفر شده و خسارتی بالغ بر یکصد میلیارد دلار به بار آورد. امروزه تحقیقات مختلفی برای مقابله با این بلایای طبیعی در دست اقدام است. در همین راستا صنعت ساختمان سازی در ژاپن به دنبال دستیابی به فناوریهایی است تا امکان ساخت بناهایی را فراهم کند که نه تنها بر اثر زلزله فرو نمی ریزند بلکه میزان ارتعاش و لرزش نیز در آنها کاسته شده و کنترل می گردد. در این راستا تحقیقات و آزمایشات متعددی به منظور درک صحیح نحوه بروز سوانح و خسارتها انجام شده است. بر اساس تحقیقات بعمل آمده حتی در ساختمانهایی که خود تخریب نمی شوند، عدم مدیریت صحیح اشیاء و وسایل داخل فضاهای مختلف سبب وارد آمدن صدمات جرحی و فوتی می گردند.
ضربه گیرها: به منظور کنترل لرزش های وارد آمده به ساختمان، امروزه استفاده از لاستیک های ضربه گیر با ساختار لایه ای در پایه های ساختمان بسیار متداول شده است. این لاستیکها ساده ترین ضربه گیرهایی هستند که می توان در اکثر ساختمانها نصب و تا حد بسیاری مانع از وارد آمدن ضربه، به سازه بالای آن گردد. در کنار ضربه گیرهای لاستیکی، بکار گیری نوعی سیستم هیدرولیکی دیگر که در طبقات فوقانی ساختمان کاربرد دارد نیز استفاده شده است. این سیستم که نوعی ضربه گیر هیدرولیکی است سبب می شود تا جابجائی های افقی طبقات بالای ساختمانها تا 50 درصد مستهلک شود. بکار گیری این دو نوع وسیله به جهت مقابله با زلزله کمک شایانی خواهد نمود. قانون ستون آزاد وسط برج بزرگ توکیو به نام "Tokyo Sky Tree"در حال ساخت بوده و به ارتفاعی حدود 600 متر خواهد رسید. در این برج از روشهای مختلفی برای ممانعت از آسیب دیدن توسط زلزله استفاده شده است.
سیستم مهندسی ضد زلزله ای که در این برج استفاده شده است برپایه روش سنتی بکار رفته در معابد بلند مرتبه ژاپنی استوار شده است. مطابق روشی که در ساخت معبد "Gojyu-no-tou" استفاده شده، معبد در میانه خود دارای ستونی است که تا سقف امتداد یافته و تنها به همان سقف متصل شده است. تحقیقات نشان داده است که وجود این ستون در سازه به هنگام وقوع زمین لرزه سبب اعمال نیروی مخالف جهت حرکت بقیه سازه خواهد شد. در این روش وجود ستون مرکزی سبب می شود که تکانهای افقی تا حدود 40درصد کاهش یابد. در حقیقت در زمان وقوع زمین لرزه جهت حرکت ستون میانی سازه خلاف جهت خود سازه بوده و به این ترتیب ستون میانی جلوی تشدید حرکتهای سازه را خواهد گرفت. در برج توکیو راه پله میانی برج نقش ستون وسط را باز می کند.
اتصالات آلوروی پلاستیکی: نوع دیگری از فناوری که در ساختمان سازی بکار گرفته شده است شامل استفاده از نوعی آلیاژ آلومینیم روی و پلاستیک است. ویژگی اصلی این آلیاژ قدرت تحمل کشش و فشار متناوب بسیار و در نتیجه جذب و خنثی نمودن ضربات می باشد. از این آلیاژ برای ساخت اتصالات سازه استفاده شده است. این اتصالات می توانند تا دو برابر اندازه اولیه خود کشیده یا فشرده شده، بدون آنکه شکسته شوند و به این ترتیب بخشهای سازه در طول زلزله در جای خود باقی مانده و سازه سرپا می ماند.
سطوح لغزنده: نوآوری دیگر استفاده از سطوح فلزی خاصی است که از جابجائی اشیاء و وسایل داخل ساختمان بر اثر نیروی وارد آمده از سطح و ناشی از زلزله ممانعت بعمل می آورد و به این ترتیب از آسیب رسیدن به ساکنین جلوگیری می شود. استفاده از این سطوح ساده فلزی در کف ساختمانهای اداری و مسکونی سبب می شود تا تجهیزات و مبلمان اداری بر اثر زمین لرزه های تا شدت 7 ریشتر کمترین مقدار جابجائی را داشته و تقریبا از واژگون شدن آنها ممانعت بعمل آورد. نوع برآمدگی های شکل داده شده در این سطوح به گونه ای است که قدرت زلزله باید بیش از 5 ریشتر باشد تا سبب وارد آمدن نیرو به اشیاء روی آن باشد. به این ترتیب در حالت عادی نیز اشیاء به سادگی جابجا نمی شوند.
تعلیق ساختمان: نوآوری دیگری که بصورت آزمایشی اجرا شده است سیستم تعلیق تمام خانه بر روی بستری از هوای فشرده است. در این فناوری خانه ای به وزن 80 تن در زمان زلزله بصورت شناور درمی آید. در این روش وجود یک سنسور، بروز زلزله را تشخصی داده و بلافاصله هوای فشرده در زیر ساختمان تزریق می شود و تمام ساختمان را به اندازه 2 تا 3 سانتی متر از زمین بلند می کند و از انتقال هر نوع نیروئی به ساختمان ممانعت بعمل می آورد. با توجه به آنکه حتی فاصله ای به اندازه یک میلیمتر نیز برای مقابله با زلزله کافی است، این سیستم می تواند در کمتر از نیم دقیقه فعال شده و جان ساکنین را نجات دهد.
« بازگشت به لیست مقالات|شنبه 27 دی 1393|نظرات کاربران ( 0 )
تکنولوژی ضد زلزله سنتی ژاپن
ژاپن یکی از زلزله خیز تزین کشور های جهان است. ساختمان پاگودا که یکی از معابد سنتی ژاپن محسوب می شود، بار ها طی زلزله هایی به بزرگی 7 ریشتر لرزیده است و همچنان پابرحا مانده هست. این ساختمان 5 طبقه همراه با آیین بودایی از چین به ژاپن وارد گردید. در چین این ساختمان از سنگ ساخته میشد، اما در ژاپن به دلیل شدت زلزله، تغیراتی در روند ساخت این معابد به وجود آمد.
یکی از دلایل بروز ویرانی در ساختمان ها به هنگام زلزله، ورود آب به اطراف پی و فروریزش سازه در خاک می باشد. از آنجایی که ژاپن کشوری پر باران است، برای جلوگیری از بروز این مشکل، لبه های سقف این سازه را بلند در نظر گرفته اند. همچنین برای جلوگیری از اشتعال سقف ها در هنگام رعد و برق، روی سقف پاگودای چوبی از سفال های سنگین استفاده میکنند. این امر سبب می شود که از اصابت رعد و برق، اشتعلال صورت نگیرد.
از دیگر خواص این سقف های سفالی سنگین این است که باعث می شود در زمان زلزله سازه کمتر تکان بخورد و به عنوان یک میراگر عمل میکند. در زمان زلزله هر طبقه در جهت مخالف طبقه قبل و بعد از خود ، حرکت میکند. به همین دلیل طبقه های مختلف این ساختمان ها از هم جدا هستند و با اتصال های آزاد بر روی یکدیگر قرارگرفته اند و با جدا کردن آنها سازه در هنگام زلزله می تواند نرم تر حرکت کند.
از خاصیت های ویژه این معبد، ستون غیر باربری است که shinbsshira نام دارد که از زیر سقف بالایی تا پایین سازه در مرکز آن قرار می گیرد که گاهی آن را تا زیر زمین ادامه می دهند و باعث می شود که سازه زیاد جابجا نشود و لرزش زلزله را جبران میکند. این ستون با جلوگیری از جابحایی بیش از حد طبقه ها از تخریب آنها جلوگیری میکند.
نکات ساخت ساختمان های ضد زلزله
مقدمه:
آسفالت مادهای ترکیبی است که از مخلوط کردن شن و ماسه و قیر ساخته میشود و در ساخت جاده، باند فرودگاه و پشت بام ساختمانها به کار گرفته میشود. روسازی راه، سازهای است که روی بستر طبیعی و یا اصلاح شده، با هدف بوجود آوردن یک سطح هموار و در عین حال با ایمنی کافی برای استفاده کنندگان از راه و فرودگاه، احداث می گردد.
هدف اصلی از اجرای روسازی، کاهش تنشهای ناشی از بار چرخ خودروها به میزان قابل تحمل برای خاک بستر، با افزایش سطح باربر میباشد. جهت طرح و محاسبه ضخامت روسازی راه باید رفتار خاک بستر و لایه های روسازی را تحت شرایط عبور ترافیک تعیین نمود و مشخصات مصالح و ضخامت لایه ها را نیز میبایست آنچنان انتخاب نمود که در طی دوره طرح قابلیت تحمل ترافیک مورد نظر را تحت شرایط مختلف دارا باشند.
انواع روسازیها
روسازیها از نظر مصالح بکار رفته در رویه و نحوه توزیع آن و انتقال بار ترافیک به خاک بستر به سه دسته کلی زیر تقسیم می شوند.
1- روسازیهای انعطاف پذیر
2- روسازیهای صلب
3- روسازیهای ترکیبی
روسازیهای انعطافپذیر که شامل انواع آسفالتی و شنی می باشند، روسازیهایی هستند که در آنها ازلایه هایی با سختی (مدول ارتجاعی) کم استفاده می شود. این نوع روسازیها بارهای خارجی را بدون گسترش زیاد و در یک سطح نسبتاً کوچک به خاک بستر منتقل می کنند. در این روسازیها خاک بستر نقش خیلی مهمی را در طراحی روسازی ایفا می نمایند.
روسازیهای صلب که همان روسازیهای بتنی می باشند، روسازیهایی هستند که در آنها از یک یا چند لایه با سختی زیاد استفاده می شود. این نوع روسازیها بار خارجی را بدون تغییر شکل زیاد صفحه صلب، در یک سطح نسبتاً بزرگ به خاک بستر منتقل می نماید.
روسازیهایی که ترکیبی از دو نوع روسازی صلب و انعطاف پذیر باشند، روسازیهای ترکیبی نامیده می شوند. بعنوان مثال در روسازی فرودگاه که با روسازی صلب (بتنی) طرح می شود، دال بتنی را معمولاً بر روی قشری از آسفالت (اساس قیری) قرار میدهند و یا اینکه رویه های بتنی را به هنگام بهسازی با توجه به شرایط خاص طرح با لایه های آسفالتی روکش می کنند.
روسازیهای انعطاف پذیر
بدلیل وجود منابع سرشار نفت و تولید قیر نسبتاً ارزان در کشور، اغلب از روسازیهای انعطاف پذیر در احداث راههای بین شهری و خیابانهای درون شهری استفاده میگردد. در روسازیهای انعطاف پذیر، طرح و محاسبه بصورت یک سیستم چند لایه ای نیمه بینهایت در نظر گرفته شده و مورد بررسی قرار میگیرد. این روسازیها معمولاً از سه قشر زیر اساس، اساس و رویه آسفالتی تشکیل می شود. منظور از ضخامت روسازی مجموع ضخامت مصالحی است که روی خاک بستر متراکم قرار میگیرند.
ویژگیهای لایه های روسازی انعطاف پذیر
همان طور که بیان شد، سازه یک روسازی انعطاف پذیر شامل لایه های زیر اساس، اساس و رویه آسفالتی می باشد. قشر زیر اساس را که روی بستر راه یا لایه تقویتی اجراء میشود، می توان فونداسیون جاده نیز نامید. کار زیر اساس هموار نمودن بستر راه و ایجاد سطحی مناسب برای اجرای لایه اساس می باشد.
قشر اساس بر روی قشر زیر اساس و در مواردی که بستر راه مقاومت بالایی داشته باشد، مستقیماً بر روی بستر راه اجراء می گردد. طراحی قشر اساس باید بصورتی انجام گیرد که تنش بیش از حد به بستر راه منتقل نشود. این لایه را می توان با سیمان یا قیر تثبیت نمود که در این صورت می توان مقاومت بالاتری از آن انتظار داشت.
در نهایت، لایه آسفالتی مقاوم ترین لایه روسازی می باشد که بیشترین سهم را در تحمل تنش های ناشی از بارهای ترافیکی به خود اختصاص می دهد. مقاومت بالای لایه آسفالتی ناشی از ترکیبی از مصالح سنگی با دانه بندی مناسب و قیر به عنوان چسبنده مخلوط آسفالتی می باشد.
لایه آسفالتی
معمولا اجرای آسفالت در سطح راه در دو لایه آستر و رویه انجام میگیرد. قشر آستر قبل از قشر رویه اجرا میشود و سهم مقاومتی بیشتری نیز در مقایسه با قشر رویه برای آن منظور میکنند. میتوان گفت که این قشر در حقیقت توسعه قشر اساس است با این تفاوت که اساس معمولاً از مصالح متراکم غیر چسبنده تشکیل می شود ولی قشر آستر همواره آسفالتی است. قشر رویه در مقایسه با لایه های دیگر اهمیت خاصی در روسازی دارد. از آنجا که چرخ وسایل نقلیه مستقیماً با این قشر تماس دارند، قشر رویه باید به اندازه کافی یکنواخت و هموار باشد تا جاده اطمینان و راحتی مناسبی داشته باشد. همچنین باید مقدار ضریب اصطکاک این قشر با چرخ وسیله نقلیه به اندازهای باشد که موجب سرخوردگی آن و بروز سانحه نگردد. همچنین لایه رویه باید در برابر عوامل جوی نیز دوام داشته باشد تا دچار فرسودگی زودرس نشود.
مخلوطهای آسفالتی بر اساس کاربری، مشخصات مصالح و شرایط ساخت به چهار دسته آسفالتهای حفاظتی، آسفالت ماکادام نفوذی، آسفالت سرد و بتن آسفالتی گرم تقسیم بندی میگردند.
آسفالتهای حفاظتی نوعی از رویه آسفالتی است که در سطح راههای شنی و یا آسفالتی اجرا میشود. ضخامت این آسفالت کمتر از 25 میلیمتر است و لذا به عنوان لایه باربر روسازی راه محسوب نمی گردد و عملکرد سازهای ندارد. آسفالتهای حفاظتی برای غیر قابل نفوذ کردن بستر راه، جلوگیری از گرد و غبار، افزایش مقاومت سایشی و لغزشی راه و نیز بهسازی موقت رویههای موجود آسفالتی و بتنی مورد استفاده قرار میگیرد. کاربرد انواع آسفالتهای حفاظتی به ترافیک سبک و متوسط محدود میگردد و هریک نیز به منظور خاصی اجرا میشوند.
آسفالت ماکادام نفوذی نوعی از روسازی راه است که از مصالح سنگی شکسته درشتدانه با دانهبندی یکنواخت و یا باز تشکیل شده و به وسیله غلتک کوبیده و در هم قفل و بست گردیده و سپس فضای خالی بین آنها ابتدا با قیر تحت فشار و بلافاصله با مصالح سنگی متوسط پر شده باشد. مصالح سنگی درشتدانه از شکستن سنگ کوهی و یا رودخانهای بدست میآید. آسفالت ماکادام نفوذی معمولاً در مناطقی بکار برده میشود که مصالح سنگی رودخانهای با دانهبندی پیوسته یافت نشود. آسفالت ماکادام نفوذی را میتوان به عنوان قشر اساس و یا قشر رویه بکار برد. خاصیت نفوذپذیری قشر آسفالت ماکادام نفوذی در مقابل عوامل جوی و آسیبپذیری آن در مقابل رفت و آمد ترافیک ایجاب مینماید که سطح حاصله با یک نوع رویه پوشش گردد. ضخامت لایه آسفالت ماکادام نفوذی معادل ضخامت متوسط یک سنگدانه است که بر حسب نوع دانهبندی انتخابی تعیین میشود و میانگین آن حدود 75 میلیمتر است.
آسفالت سرد از اختلاط سنگدانهها با قیرهای محلول، قیرآبهها و یا قطران در دمای محیط تهیه و در همین دما پخش و متراکم میگردد. سنگدانهها در زمان اختلاط با قیرآبه میتواند مرطوب باشد ولی برای قیرهای محلول، رطوبت مصالح باید در دمای محیط و یا تحت اثر حرارت خشک شود. آسفالت سرد در قشرهای رویه، آستر و اساس قیری برای ترافیک سبک و متوسط و در قشر اساس آسفالتی برای ترافیک سنگین و خیلی سنگین میتواند مورد استفاده قرار گیرد. از طرفی آسفالت سرد را میتوان در قشر رویه برای ترافیک سبک و یا متوسط مصرف نمود و چنانچه در آینده ترافیک سنگین شد آن را با آسفالت گرم روکش نمود.
مخلوط آسفالت گرم
کلیات
آسفالت گرم مخلوطی از مصالح سنگی و قیر خالص است که بر حسب نوع دانهبندی و قیر مصرفی، در دمایی بین حداقل 105 الی حداکثر 163 درجه سانتیگراد در کارخانه آسفالت تهیه و در محدوده همین حرارت روی سطوح آماده شده راه مانند بستر روسازی تقویت شده، زیراساس، اساس، پوششهای گوناگون آسفالتی سرد و گرم و رویههای بتنی پخش و کوبیده میشود.
در گروه مخلوطهای آسفالت گرم، بتن آسفالتی ممتازترین، مقاومترین و بادوامترین نوع آن است که از اختلاط مصالح سنگی مرغوب و شکسته با دانهبندی منظم و پیوسته و قیر خالص، ضمن اعمال کنترل و نظارت دقیق در کلیه مراحل تولید به دست میآید. بتن آسفالتی در کلیه قشرهای مختلف روسازی راه و در هرگونه شرایط جوی و ترافیکی، بدون هیچ محدودیتی قابل مصرف است در حالی که در شرایط مشابه، کاربرد سایر انواع آسفالتهای گرم با دانهبندیهای گسسته، باز و یا منظم محدودیتهای زیادی دارد. انواع مخلوطهای آسفالت گرم و بتن آسفالتی مصرفی در قشرهای روسازی راه به شرح زیر است.
قشر رویه (توپکا)
آسفالت رویه آخرین قشر آسفالتی است که در تماس مستقیم با بارهای وارده از ترافیک و عوامل جوی محیط قرار میگیرد، و لذا باید طوری طرح و اجرا شود که در مقابل اثرات سوء آب، یخبندان، و تغییرات دما از پایایی و مقاومت لازم برخوردار باشد. قشر رویه معمولاً نسبت به قشرهای آستر (بیندر) و اساس قیری دارای دانهبندی ریزتر و در نتیجه قیر بیشتر میباشد. حداکثر اندازه سنگدانهها در این قشر از 5/9 تا 19 میلیمتر متغیر است که با توجه به بافت سطحی مورد نیاز انتخاب میشود. برای ازدیاد مقاومت در مقابل لغزندگی و جلوگیری از ایستابیهای سطحی، از یک نوع آسفالت رویه با دانهبندی باز استفاده میشود که حداقل ضخامت آن حدود 20 میلیمتر است که جزو سیستم روسازی راه منظور نمیشود و نمیتوان از
یک روش عمده برای تهیه آسفالت رنگی و درنتیجه سطوح رنگی استفاده از بایندرهای رنگی است. عمده آسفالت رنگی بوسیله اضافه کردن پیگمنت در هنگام اختلاط آسفالت تهیه می شود و بیشتر از پیگمنت اکسید آهن استفاده می کنند. معمولاً از آسفالت رنگ شده باکیفیت استفاده می کنند تا مطمئن شوند سطح رویی مواد هنگامی که در معرض ترافیک قرار می گیرد خصوصیات رنگ خود را حفظ کند. ضعف اصلی مخلوط آسفالت رنگی که با استفاده از قیرهای معمولی تهیه می شود به شرح زیر است:
برای تهیه آسفالت بارنگ هایی به غیر از قرمز، قیرهای اصلاح شده پلیمری معرفی شده اند. در این نوع قیرهای سنتزی به دلیل عدم حضور آسفالتن می توان از پیگمنت های مختلف برای به دست آوردن انواع رنگ ها استفاده کرد. خواص رئولوژیک و مکانیکی این بایندرهای سنتز شده با قیرهای معمولی یکی است با این تفاوت که دمای تجهیزات ویسکوز درجه حرارت بالا این بایندرها ۱۵ درجه سانتی گراد کمتر از قیر نفوذی مربوطه است. آسفالت های تهیه شده بوسیله این بایندر برای رنگی شدن به یک تا دو درصد پیگمنت نیاز دارند در صورتی که برای تهیه آسفالت قرمزرنگ با قیرهای معمولی به بیش از ۵ درصد پیگمنت نیاز است.
کاربردهای آسفالت رنگی:
درجه مخلوط قیری
سایه رنگی
رنگدانه توصیه شده
غلظت توصیه شده رنگدانه(%)
مخلوط قیری استاندارد
قرمز
Bayferrox® 130
4 ـ 3
زرد
-
-
قهوه ای
-
-
سبز
-
-
مخلوط قیری اختصاصی با رنگ روشن
قرمز
Bayferrox® 130
2 ـ1
زرد
Bayferrox® 3950
2 ـ1
قهوه ای
Bayferrox® 645 T
2 ـ1
سبز
Chrome Oxide Green GN
2 ـ1
1- قیر رنگی
قیر رنگی از اختلاط قیر با رنگدانه ها بدست می آید که این رنگدانه ها به دو دسته آلی و غیرآلی تقسیم می شوند. رنگدانه های غیرآلی مانند اکسید آهن، اکسید کروم، دی اکسید تیتانیوم و رنگدانه های مخلوط (مثل کبالت آبی) برای رنگی کردن مخلوطهای قیری مناسبند. این رنگدانه ها در هر شرایط آب و هوایی پایدار هستند اما رنگدانه های آلی که از حشرات و گیاهان استخراج می گردند در برابر حرارت و شرایط آب و هوایی ناپایدار، گران قیمت و برای اختلاط با قیر نامناسبند.
مهمترین نوع رنگدانه های آلی، آزوپیگمان (azo pigment) نامیده می شوند که از هیدروکربنهای آروماتیک تشکیل شده اند.
اکسید آهن از متداولترین رنگدانه های غیر آلی است و به دو نوع طبیعی و سنتزی تقسیم می شود. نوع طبیعی آن در محدوده رنگ زرد، قرمز قهوه ای روشن، قهوه ای متمایل به سبز و قهوه ای پررنگ و نوع سنتزی آن در محدوده رنگهای زرد و قرمز تا سیاه و قهوه ای وجود دارند.
قیر بکار رفته نیز نقش مهمی در تولید مخلوط رنگی دارد و بیشتر اوقات اکسید آهن قرمز و اکسید کروم سبز برای آن استفاده می شود. رنگهای شفاف و روشن را فقط می توان در بیندرهای بی رنگ (Pale or colorless binder) بکار برد. این بیندرها فاقد آسفالتن و دارای رنگ پذیری بالایی هستند. اصولاً با این بیندرها می توان رنگهای متنوع تری با استفاده از اکسید آهن زرد، قهوه ای و سیاه و اکسید کروم سبز بدست آورد البته به شرطی که مقاومت حرارتی مناسبی داشته باشند. در دماهای بالای 180 درجه سانتیگراد، اکسید آهن زرد و سیاه تبدیل به اکسید آهن قرمز می شوند و باید توجه داشت که دمای اختلاط معمولاً بیش از180 درجه سانتیگراد است. همچنین از محصولات فریت روی با مقاومت بالای حرارتی برای رنگ زرد و مخلوط منگنز و اکسیدهای آهن برای رنگهای قهوه ای و خاکستری استفاده می گردد.
قابل ذکر است که مقاومت حرارتی رنگدانه هایی مانند اکسید آهن قرمز، اکسید کروم سبز و دی اکسید تیتانیوم برای تولید مخلوط آسفالت رنگی در مصارف راهسازی مناسب است. دی اکسید تیتانیوم یکی از متداولترین پیگمانهای غیرآلی با ضریب شکست بالاست که تولید رنگ سفید می نماید و رنگدانه های آن از نظر مورفولوژی به دو شکل آناتاز(anatase) و رتایل (rutile) هستند.
در کل، اکسید آهن قرمز برای مخلوطهای قیری مناسبترین رنگدانه ها می باشند اما با قیرهای بدون آسفالتن، محدوده وسیع تری از رنگها شامل زرد تا آبی قابل حصول است.
جدول 1: مشخصات رنگدانه های اکسید آهن
Sieve residue on 0.045 mm mesh
(max%)
pH value
(range)
Oil/Water absorption
(approx%)
Loss on heating at 1000°C 0.5hour
(max%)
Moisture at 105°C
(max%)
Water soluble salts
(max%)
Fe2O3or Fe3O4
(min%)
Color
25
5
94
Red
3-6
40
14
86
Yellow
5-8
95
Black
30
85
Brown
1خصوصیات فیزیکی رنگدانه ها: رنگدانه ها از نظر فیزیکی به چهار شکل زیر وجود دارند:
1- فشرده (compact)
2- پودری (powder)
3- گرانول (granules)
4- دوغاب (slurry)
اندازه ذرات در نوع فشرده در بهترین حالت بین 0001/0 تا 001/0 میلیمتر است. برای تهیه این نوع رنگدانه، ذرات ریز رنگدانه در یک بیندر سازگار با قیر (مانند ملات سیمان) مخلوط می گردند تا به هم چسبیده و به صورت کره های کوچک فشرده روان درآیند. این بیندر مقدار فشردگی رنگدانه ها را کنترل می نماید تا اطمینان حاصل گردد که در طول حمل ونقل و ذخیره سازی نیز پایدار بمانند و در حین حال به راحتی در مخلوط آسفالتی بشکنند.
رنگدانه های پودری ذرات بسیار ریزی هستند که به راحتی روان نمی شوند. این بدین معناست که هنگام تخلیه سیلوهای ذخیره باید از یک وسیله مکانیکی مانند لرزاننده استفاده کرد. اما رنگدانه های فشرده چون به راحتی روان می شوند، می توان آنها را به آسانی در سیلوها ذخیره و تخلیه کرد، گرد و غبار نیز ایجاد نمی کنند. یکی دیگر از امتیازات رنگدانه های فشرده آن است که دانسیته بالک بیشتری نسبت به نوع پودری دارند که باعث می شود هنگام ذخیره سازی جای کمتری اشغال نمایند. در جدول 2 خصوصیات فیزیکی دو شکل فشرده و پودری یک نوع رنگدانه اکسید آهن با هم مقایسه شده اند.
جدول2 : مقایسه رنگدانه فشرده و پودری
مشخصات فیزیکی
رنگدانه فشرده
رنگدانه پودری
روش استاندارد
اندازه ذرات (mm)
8/0- 3/0
00017/0
-
مقدار Fe2O3 (%)
97- 92
97- 94
DIN 55913
مقدار SiO2 + Al2O3
4- 2
4- 2
DIN 55913
دانسیته بالک (kg/l)
4/1- 0/1
7/0
DIN EN ISO 787-11
مقدار مواد محلول در آب (%)
5/3 >
5/0 >
DIN EN ISO 787-3
جذب آب (g/100 g)
25
25
DIN EN ISO 787-5
رطوبت (%)
0/1 >
5/0 >
DIN EN ISO 787-2
دانسیته (g/ml)
0/5
0/5
DIN EN ISO 787-10
pH
8- 4
8- 4
DIN EN ISO 787-9
رنگدانه های دوغابی به صورت امولسیون ذرات جامد در رنگ معمولی با خصوصیات فیزیکی زیر می باشند:
جدول3 : خصوصیات فیزیکی رنگدانه های دوغابی
مشخصات فیزیکی
مقدار
روش استاندارد
محتوای جامد
55- 50
DIN EN ISO 787-2/ ASTM D 3926
مقدار Fe2O3 در جامد (%)
93
DIN 55913
pH سوسپانسیون
10- 7
DIN EN ISO 787-9/ ASTM E 70
دانسیته (g/ml)
6/1
DIN EN ISO 787-10
ویسکوزیته (mPa.S)
1500- 1200
ASTM D 153-84
3- مقدار رنگدانه های مصرفی:
برای قیر معمولی سیاهرنگ، افزودن حدود 3-4% رنگدانه اکسید آهن سنتزی قرمز با قدرت رنگ دهندگی بالا نسبت به کل مخلوط کافی است. افزایش مقدار رنگدانه اثر کمی در ازدیاد شدت رنگ دارد اما اگر قدرت رنگ دهندگی رنگدانه ها کمتر باشد این درصد بیشتر می شود. برای سایر رنگدانه ها مانند اکسید کروم سبز که برای تغییر رنگ طبیعی قیر سیاه خیلی مناسب نیستند، این درصد به هیچ وجه کافی نیست. همچنین رنگهایی به غیر از قرمز را به راحتی نمی توان در قیرهای سیاهرنگ بوجود آورد و لازم است از سنگدانه های رنگی در تولید مخلوط آسفالتی استفاده شود.
قیرهای بی رنگ که قبلاً ذکر شد فقط در برخی از کشورها وجود دارند. از معایب آنها قیمت بالا و مقاومت کم آنها در برابر تغییرات آب و هوایی است. اما هنگام کار با آنها می توان محصولات رنگی بیشتری را به راحتی و با بکار بردن حدود 1-2% رنگدانه تولید کرد.
4- آسفالت رنگی:
روشهای تولید آسفالت رنگی به شرح زیر می باشد:
4-1- افزودن رنگدانه ها به مخلوط آسفالتی در طول فرآیند تولید آسفالت: این فرآیند به دو صورت ناپیوسته و پیوسته انجام می شود.
در واحد ناپیوسته، رنگدانه ها را می توان بصورت دستی از طریق شوتهای معمولی مستقیماً به مخلوط اضافه کرد. معمولاً رنگدانه ها در بسته بندیهای پلی اتیلن ریخته می شوند که نیازی به خالی کردن این بسته ها نیست چون پلی اتیلن در 130-140 درجه سانتیگراد کاملاً حل می شوند. از مزایای این روش آن است که هیچ گونه گردوغباری ایجاد نمی شود و عمل اختلاط در زمان کوتاهی در حدود 60-90 ثانیه انجام میگیرد. برای جلوگیری از لخته شدن رنگدانه ها باید آنها را قبل از قیر اضافه کرد و حدود 10-15 ثانیه با سنگدانه ها مخلوط نمود.
در واحدهای پیوسته که نمی توان با روش دستی رنگدانه ها را اضافه کرد لازم است کارخانه، مجهز به یک واحد اندازه گیری رنگدانه ها باشد.اما در کل، واحد تولید آسفالت رنگی به جز همزن نیازی به تجهیزات خاص دیگری ندارد.
مقدمه
فناوری نانو در صنایع ساختمان هم نقش بسزایی دارد، در این راستا بیشترین سهم را صنایع فولاد، شیشه وبتن ایفا می کنند. کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان که مهمترین آن ها نانولوله های کربنی(CNT (و دی اکسید تیتانیوم(TiO2) هستند، عموما” در سازه های اصلی باعث افزایش خواص مکانیکی نمونه ها شده و در بخش نازک کاری نیز کاربرد نانو پوشش ها در نمای داخلی وخارجی ساختمان ها نیز از اهمیت ویژه ای برخورداراست. نانو پوشش ها ی ساختمان ضمن اینکه باعث دفع آب شده وجذب کثیفی را به حداقل می رسانند، نمای ساختمان را در مقابل اشعهUV مقاوم می سازند. این نانو پوشش ها در سطوحی از جمله؛ سیمان، آجر، سفال، سنگ معمولی، کاشی ، مرمر، چوب، سرامیک، شیشه، فولاد وبتن به کار می روند. ساخت بتن تقویت شده، خود تعمیر کننده و خود تمیز شونده، شیشه های خود تمیز شونده، مقاوم در برابر آتش وکنترل کننده انرژی ودر نتیجه صرفه جویی درمصرف انرژی، استفاده از رنگ های حاصل ازعلم نانوکه باعث عدم نفوذ باکتری ها به ساختمان های اداری، مسکونی، بیمارستان هاوغیره شده وبه آنهاعمری طولانی، محیطی عاری از باکتری و ماهیتی غیر قابل کثیف شدن وفرسودگی می بخشند نیز از دیگر کاربردهای مهم فناوری نانو در صنعت ساختمان است. بدین ترتیب به راحتی می توان تشخیص داد که ما با دنیای تازه ای به نام فناوری نانو روبروهستیم. متخصصان علم نانو براین باورند که بعد از تولید ماشین های بخار، موتور وتوسعه IT ، فناوری این علم افق های تازه ای رابه دنیای انسان ها بازخواهد کرد. فناوری نانو، قادراست مواد را تا اندازه ای کوچک کند که با دوباره سازی آن ها بتوان مواد وفنآوری های جدیدی را به دنیا عرضه نمود.
برای مثال، گل رس وسرامیک را می توان به ابعاد نانو درآورده وبه صورت پودر با نانو پلیمرها مخلوط کرده ودر محیطی خنثی مصالحی سخت ومقاوم را که نمونه آن تا به حال دیده نشده بوجود آورد.
فناوری نانو وپوشش های ساختمانی
نانو پوشش های ساختمان درسطوح داخلی وخارجی ساختمان ها ازجمله: سطوح شیشه ای، پلاستیکی، چوبی، فولادی، سنگی،آجری، کاشی، سرامیکی،سیمانی و بتنی و… استفاده می شوند. دراین سطوح (سطوح هوشمند) که عموما” فوق آبدوست و یا فوق آبگریزهستند واکنش ها برروی سطح صورت می گیرد. لازم به ذکر است که نانوپوشش ها ساختمان آنتی باکتریال بوده وبرای سلامتی انسان بی ضررهستند.
نانو پوشش های سنگ وچوب
این نانو پوشش ها ی آنتی باکتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از پوشش های اصلی صنعت ساختمان به شمار می روند. نانو پوشش های سنگ وچوب ترکیباتی هستند که ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی وسایرو آلودگی ها را از سطح دفع می کنند. ضمنا” نانو پوشش های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیرکه خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولا” شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می باشند و باتوجه به موارد مصرف ممکن است متفاوت باشند، اما در اکثرآن ها فاز حامل آب والکل است وذرات آنها تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد مقاوم هستند.
مزیت ها: پوشش سطوح منفذ دار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی، امکان تمیز شدن لک ها ازجمله؛ چربی ها وروغن ها با آّب، جلوگیری از ایجاد کپک، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح ازتاثیرنم وکثیفی ها.
موارد مصرف
سطوح چوبی
نانوپوشش های سنگ وچوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار وسطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. درسطوح چوبی جلادارسه ماه پس ازاعمال جلا مورد استفاده قرارمی گیرند وبرای سطوح چوبی رنگ شده ازنانوپوشش های چند منظوره استفاده می شود.
سیمان های الیافی
ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه وکثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده درنمای ساختمان ها، کثیفی هاوکپک ها رامکیده وباتاثیر نورخورشید آنها رابخوبی درداخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها وکثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب درنمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند وظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.
آجرها وسرامیک ها
درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته وبرای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزارتمیزکننده بافشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر وراحت تراز قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از با نانوپوشش های سنگ وچوب ضروری به نظر می رسد.
ماسه سنگ ها و بتن گازی
بتن گازی وماسه سنگ هایی که ساختار سفید رنگی دارند واغلب در آتلیه ها و ایوان ها به کار می روند، کثیفی ها وچربی ها را جذب کرده وظاهر آنها خیلی سریع به صورت نامطلوبی تغییرمی کند. در این شرایط استفاده ازتمیز کننده های بافشار بسیار قوی نیز کارساز نمی باشد. اما در صورت استفاده از نانو پوشش های سنگ وچوب درحالی که به سطح اجازه تنفس داده می شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می شوند، بدین ترتیب رنگ وساختار اصلی سطح حفظ می شود.
کاشی ها و لوح های سنگی
استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب باعث می شوند ساختمان ها همراه با باغچه ها و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرورزمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود.
شیشه
نانو پوشش های شیشه در صنایع ساختمان واتومبیل بیشترین کاربرد را دارند، در ادامه به برخی ازکاربرد های آنها در صنایع ساختمانی اشاره شده است.
شیشه های خود تمیز شونده
این نوع نانو پوشش ها، باضخامت چند نانومتر در سطح شیشه یک فیلم آب دوست تشکیل می دهند، سطح هیدروفیل آنها از تاثیر نور خورشید یک فوتوکاتالیست تشکیل داده وآب جمع شده در سطح، درمقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب/ هوا را برروی خود افزایش داده وبدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماما” پخش شده وبخودی خود امکان تمیز شدن رابوجود می آورد.
نانوپوشش های استفاده شده برروی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی را از خود نشان می دهند. بنا به گفته متخصصین نانوذرات TiO2 موجود در این نانو پوشش ها دارای دو خاصیت است ؛ یکی از آن ها فوق العاده هیدروفیل بودن آن است، دیگر آن که دارای خاصیت ضد عفونی کنندگی است، زیرا TiO2 قادربه شکستن وتجزیه آلاینده های آلی است. این تاثیرپس ازگذشت چند هفته در شیشه ایجاد می شود، زیرا تیتانیوم دی اکساید باید در داخل ماتریس شیشه جایگزین شده٬ و شیشه ها را از کثیفی های موجود رها کرده وسپس کثیفی های محیط رابه صورت کاتالیتیک تجزیه نموده واز بین ببرد. خاصیت پخش شوندگی مساوی آ ب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه ای باقی بماند سطح ازکثیفی ها عاری شود.
شیشه های کنترل کننده انرژی
این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع دررنگ وسایر خصوصیات، قادرند باکاهش شدید امواج ماوراء بنفش ومادون قرمز عبوری وتنظیم عبور نورمرئی، در زمستان تا ۸۵درصد ودر تابستان تا ۸۰درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده ودر صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.
شیشه های محافظ در برابر آتش
شیشه های محافظ دربرابر آتش نیز یکی دیگراز دستاوردهای فناوری نانو است. این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات سیلیس (SiO2) درمیان دو صفحه شیشه ای ساخته می شود که در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره ومقاوم دربرابر آتش می شود.
بتن
تحقیقات بسیاری در زمینه بکارگیری فناوری نانو درساختمان بتن درحال انجام است به منظور درک این مطلب در سطح علم پایه از فناوری هایی مانند؛ میکروسکپ هایAFM ،SEM ، FIB که برای مطالعه در مقیاس نانو ساخته شده اند استفاده می شود
نانوسیلیس ها(SiO2)
با استفاده از نانوذرات سیلیس می توان میزان تراکم ذرات را در بتن افزایش داده که این به افزایش چگالی میکرو ونانوساختارهای تشکیل دهنده بتن ودر نتیجه ویژگی های مکانیکی می انجامد. افزودن نانوذرات سیلیس به مواد بر مبنای سیمان هم موجب کنترل تجزیه شیمیایی ناشی ازH-C-S(کلسیم- سیلیکات – هیدرات)، که در اثر نشست کلسیم در آب رخ می دهد، ونیز جلوگیری از نفوذ آب به داخل بتن می شود که هردوی این موارد دوام بتن را افزایش می دهند.
نانولوله های کربنی (CNT)
تحقیقات گسترده ای درخصوص کاربردهای نانولوله های کربنی در حال انجام است وتاکنون خواص قابل ملاحظه ای از آن ها کشف شده است؛ برای مثال باوجود اینکه چگالی آن ها یک ششم چگالی فولاد است، مدول یانگ آنهاپنج برابر واستحکام آنها هشت برابر فولاد است. درصورت افزودن نیم الی یک درصد وزنی از این نانولوله ها به ماتریس بتن خواص نمونه ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. (نانولوله ها ی کربنی به صورت های تک جداره ویاچند جداره مورد استفاده قرار می گیرند.
نانولوله کربنی تک جداره
نانو ذرات رس (Nano-Clay)
برخی از انواع نانوذرات درچسب های (ملات های binder) مختلف ونحوه تاثیر آنها برروی ویژگی های کلیدی مرتبط با فرسایش بتن؛ مانند ممانعت ازانتقال یون های کلر، مقاومت دربرابر دی اکسید کربن، پخش بخار آب، جذب آب وعمق نفوذ هدایت می شوند. نوعی حلال متشکل از رزین اپوکسی باوزن ملکولی پایین ونانوذرات رس(Nano-Clay)، نتایج امیدوارکننده ای را در این زمینه نشان داده است.
نانوذرات اکسید آهن یا هماتیت(Fe2O3)
درصورت اضافه نمودن نانوذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را ازطریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی امکان پذیر می سازد.
نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2)
نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم هم برای بهبود ویژگی های بتن در نمای ساختمان ها به عنوان پوشش بازتاب
چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است. مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است.
در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعملها گشته اند.
افزودنی های خاص در شرایط ویژه :
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای ۱۹۴۰ کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای ۱۹۶۰ در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند.
طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود ۵۰ درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود ۴۰ درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین ۹/۰ تا ۱ می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.
بتن (به فرانسوی: Béton)، از ریشه لاتین (به لاتین: Bitume) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته میشود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولانها، سرباره کورهها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلأ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کنندههای مختلف استفاده شود. با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژیهای فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظهای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست. در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها، سولفورها، پلیمرها، الیافهای مختلف و افزودنیهای متفاوتی هستند، تولید میشوند.
بتن از پر کاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین میتوان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام میگیرد. بتن به طور کلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگدانههای مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل میشود و دارای ویژگیهای خاص است. بتن اینک با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازههای بتنی چون ساختمانها، سازهها، سدها، پلها، تونلها و راهها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است که صرف توجه به مقاوت به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربردهای مختلف نمیتواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازههای بتنی ایجاد میگردد. چند سالی است که مسئله دوام بتن در محیطهای مختلف مورد توجه قرار گرفته است. مشاهده خرابیهایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتنها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار و اذهان را به سمت طرح بتنهایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پارهای از کشورها دستورالعملها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعملها گشتهاند.
مواد تشکیل دهنده
سنگدانهها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آنرا تشکیل میدهند و ملات سیمان و آب یک چهارم برمبنای حجم، سنگدانههای مورد استفاده در بتن را به سه دسته تقسیم میکنند.
سیمان (Cement)[
سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب میشود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانههای گرد داغ شده و ضمن عرق کردن به هم میچسبند و به صورت کلوخهای کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخها و سپس آسیاب کردن آنها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید میشود.
آب (Water)[
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصیهای موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتناثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکههایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود.[۲] در اکثر اختلاطها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.[۲] مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm میباشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان میباشد. معیار قابل آشامیدنبودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانههای سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد میتواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمیرساند
مقدار آب مصرفی
مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمیکند و واکنش نداده باقی میماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی میماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتاً کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.
مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف میشود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ میشود که مقدار رطوبت سنگدانهها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ میکند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگدانهها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است.
عمل آوری
با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش مییابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرایند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرایند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول میکشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی میماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل میتواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه میشود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.
سنگدانهها (Aggregates)[
سنگدانهها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آنرا تشکیل میدهند از اینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پارهای از اوقات شیمیایی آنها در عملکرد بتن تأثیر میگذارد. دانههای سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگهای مادر تشکیل میشوند.[۴] البته این مطلب نباید درمورد سنگدانهها فراموش شود. سطح سنگدانههای اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود در صورت لزوم.
اندازه دانههای سنگی
بتن عموماً از سنگدانههایی به اندازههای مختلف که حداکثر قطر آن بین ۱۰ میلیمتر و۵۰ میلیمتر میباشد ساخته میشود. به طور متوسط از سنگدانههایی با قطر ۲۰ میلیمتر استفاده میشود توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به طور کلی دانههای با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلیمتر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شدهاند که این حد فاصل توسط الک ۴٫۷۵ میلیمتری یا نمره چهار مشخص میگردد. حد پایین ماسه عموماً ۰٫۰۷ میلیمتر یا کمی کمتر میباشد. مواد با قطر بین ۰٫۰۶ میلیمتر و ۰٫۰۲ میلیمتر به نام لای(سیلت)و مواد ریزتر رسنامگذاری شدهاند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتاً مساوی ماسه و لای و رس میباشد.
کانیهای مهم
کانیهای مهم و متداول سنگدانهها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانیهای سیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت) فلدسپاتها، کانیهای میکا، کانیهای کربناتی، کانیهای سولفاتی، کانیهای سولفور آهن، کانیهای فرومنیزیم، کانیهای اکسیدآهن، زئولیتها و کانیهای رس.
طبقهبندی براساس شکل ظاهری
در استاندارد ASTM سنگها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شدهاند:کاملاً گرد گوشه، گرد گوشه، نسبتاً گرد گوشه، نسبتاً تیز گوشه و تیز گوشه.
در استاندارد BS این نامگذاری به صورت:گرد گوشه، بی شکل-بی نظم، پولکی، تیز گوشه، طویل، پولکی طویل میباشد.
افزودنیها آرتاپ
ماده افزودنی بتن آرتاپ یا (Admixtures) مادهای است به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه، و آب، که به صورت گرد یا مایع، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده میشود.[۱۰] مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنیهای شیمیایی و مواد افزودنیهای معدنی تقسیم میشوند.
انواع معمول مواد افزودنی بتن به شرح زیر است.
کاربرد دیرگیرکننده در مواد افزودنی بتن: کار مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن به تأخیر انداختن گیرش بتن است. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن در بتن ریزیهای حجیم استفاده میشود. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن برای جلوگیری از ترکهای ناشی از گیرش در بتنریزی های پشت سر هم مناسب میباشد. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن برای حمل بتن در فاصلههای زیاد استفاده میشود.
از جمله از مواد افزودنی بتن میتوان از ژل میکرو سیلیس میکروسیلیکا ژل سیلیکافیوم نام برد همچنین گروت انواع روانکنندهها فایبر نیز از انواع افزودنی بتن میباشند.
معمولاً به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمانهای معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه اینکه نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی" با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه میشوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه میشوند. افزودنیهای شیمیایی اساساً عبارتند از:تقلیل دهندههای آب، کندگیر کنندهها و تسریع کنندههای گیرش که در آیین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوانهای تیپهای C،B،Aطبقهبندی شدهاند. دستهبندی افزودنیها در استاندارد BS نیز مشابه میباشد. در ضمن افزودنیهای دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است
بتن (به فرانسوی: Béton)، از ریشه لاتین (به لاتین: Bitume) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته میشود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولانها، سرباره کورهها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلأ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کنندههای مختلف استفاده شود.[۱] با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژیهای فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظهای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربر
در حالت کلی به هر چیزی که ساخته می شود ساختمان می گویند ولی در این بخش منظور از ساختمان منظور بناهای ساخته شده با مصالح بنایی ( آهن – سیمان – گچ – آجر و غیره ) است ، شاید بتوان گفت:یک ساختمان خوب از نظر ما: مفید،قابل استفاده ،زیبا ودلنشین،راحت وآرام بخش،محکم وبادوام است.اقتصادی و کم هزینه بوده ،با نیازهای روحی و جسمی استفاده کننده ،زمین وشرایط محیطی هماهنگ است.در این قسمت سعی بر توضیح جامع هر چند مختصر از اجرای یک ساختمان به صوت یک سری مراحل پی در پی داریم.دید دالان به شما همچون پیمانکاری است که قصد اجرای یک پروژه مسکونی را دارد.امیدواریم که تا پایان انجام پروژه از بسته های آموزشی ما در شماره های مختلف دالان بهره ی کافی را ببرید.
انواع ساختمان :
الف) از نظر مصالح مصرفی: اسکلت بتنی – اسکلت فلزی – آجری – خشتی و گلی
ب)از نظر کاربرد مصرف: مسکونی – اداری – تجاری – آموزشی – بیمارستان – انبارها – ورزشگاه …
از نظر مصالح مصرفی :
۱- ساختمان های اسکلت بتنی : اسکلت این نوع ساختمان ها (تیرهای اصلی و ستون ها) از بتن مسلح (بتن آرمه) با فرمول ترکیبی به قرار زیر ساخته می شود.
فولاد (به صورت میلگرد ساده و یا آجدار)+ سیمان + آب + ماسه + شن = بتن آرمه
معایب:
۱-ساخت آن زمان زیاد می برد ۲- سنگینی وزن بتن (افزایش بار مرده) و …
محاسن:
۱-عمر طولانی (بتن ۲۸ روزه ۹۰% مقاومت خود را بدست می آورد و ۱۰ % باقی مانده در ۲۰ تا ۲۵ سال بدست می آید.)
۲- مقاومت در مقابل نیروهای (کششی – فشاری و…) ۳- مقاومت در برابر آتش سوزی و …
بارمرده ساختمان شامل بارهای ثابت و غیرقابل جابجایی ساختمان مانند بارهای سقف و تیر و ستون و… می باشد و بار زنده در ساختمان شامل بارهای قابل جابجایی (متحرک) ساختمان مانند میز، صندلی ، انسان و.. می باشد.
۲- ساختمان اسکلت فلزی: اسکلت این نوع ساختمان ها (پل ها و ستون ها) از پروفیل های فولادی بوده و اتصالات آن معمولاً از جوش یا پیچ و مهره استفاده می شود.
معایب:
۱-زنگ زدگی در برابر رطوبت ۲- در برابر آتش سوزی های شدید تغییر شکل می دهد.
۳-جوش نامناسب : در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و …برزگترین ضعف میباشد. و…
پیشنهاد میکنیم ورکشاپ رایگان علائم جوش را از دست ندهید.
محاسن:
۱-ساخت (اجرای) اسکلت سریع صورت می گیرد. ۲- فضای کمتری اشغال می کنند. و …
اتصالات اسکلت فلزی در ایران به وسیله ی جوش انجام می شود و در برخی کشور ها از پیچ ومهره استفاده می کنند.
در اتصالات اسکلت فلزی از تسمه و نبشی و در اتصالات زیر ستون از پلیت PL یا صفحه ی فولادی استفاده می کنند.
سازه های فلزی پیچ ومهره ای دارای سرعت انجام اجرای بسیاربالا ومقاومت زیادتری نسبت به اتصالات جوشی دارد.ازآنجاییکه هنوز استاندارد دقیق وکاملی نسبت به اتصالات جوشی وجود ندارد.
سازههای بتن آرمه در مقابل سازههای فولادی معمولاً نیاز به هزینه کمتر و زمان بیشتری برای ساخت دارد، در حالیکه سازههای فولادی ابتدا نیاز به سرمایه زیادی برای خرید آهن آلات دارد ولی در عوض شاهد سرعت اجرای بالاتری خواهیم بود. بنابراین در ساختمانهای عادی کمتر از ۶ طبقه در نهایت از این منظر تفاوت زیادی وجود ندارد گر چه هر سازندهای با توجه به شرایط و معیارهای خود تصمیمگیرنده اصلی است.
اما با توجه به استفاده و کاربرد بیشتر از سازه های فولادی در مقایسه با سازه های بتنی ما در این آیتم سعی بر توضیح سازه های فولادی (اسکلت فلز) را داریم .
شاید مقاله مقایسه ساختمان های بتنی و فولادی به کارتان آید.
مرحله اول : گذراندن مراحل اولیه اداری و تهیه نقشه :
مراحل اداری جهت اجرای ساختمان به ترتیب به شرح زیر می باشد :
۱-درخواست صدور مجوز ساخت از سوی مالک به شهرداری منطقه (۱-تکمیل فرم درخواست مجوز ۲-ارائه اسناد مالکیت ۳-کروکی دقیق محل)
۲-پرداخت حق تشکیل پرونده و بازدید در وجه دفتر خدمات شهرداری و اخذ رسید.
۳-بازدید کارشناس شهرداری از محل و کنترل میزان عقب نشینی،ارتفاع کلی ساختمان و… ودادن گزارش کتبی
۴-مراجعه مالک به یکی از دفاتر مهندسی (دارای مجوز نظام مهندسی ) و تهیه نقشه ساختمانی مورد نظر
۵-تائید نقشه توسط “واحد دایره ساختمان شهرداری” و مهر تائید آنها
۶-مراجعه به دفتر مهندسی و تهیه نقشه های فونداسیون ،معماری،تاسیسات مکانیکی،برقی و… توسط طراح
۷-به تائید رسیدن نقشه های فوق توسط “کمیته ی فنی نظام مهندسی”
۸-تعیین ناظرین ساختمان (حداقل ۳ نفر)توسط “دفتر نمایندگی نظام مهندسی”
۹-امضای برگه ی تعهد ما بین ناظر و مالک مبنی بر این که تا آخر عمر سازه مسئول هرگونه خرابی است.
۱۰-تائید نهایی نقشه ها توسط نظام مهندسی
۱۱-بازگشت مالک ساختمان به همراه نقشه های تائید شده نظام مهندسی به شهرداری
۱۲-استعلام شهرداری از کلیه ارگان های ذیربط همچون اداره برق،مخابرات،گاز و…
۱۳-ارسال مالک به “واحد نوسازی و درآمد شهرداری”جهت پرداخت عوارض و سایر حقوق
۱۴-ارسال مالک به “سازمان بیمه تامین اجتماعی” جهت بیمه نمودن ساختمان
۱۵-صدور پروانه ساخت و تعیین مدت اعتبار پروانه توسط شهرداری
۱۶-امضای فتوکپی صفحه اول پروانه توسط ناظران
۱۷-قبل از شروع عملیات تخریب به ادارات گاز،برق،آب مراجعه کرده و قطع موارد
۱۸-بازدید مامور ادارات فوق از زمین در صورت نبودن مشکل عملیات تخریب آغاز می شود
۱۹-مراجعه مالک به به همراه اصل پروانه به ادارات پست و اخذ کد پستی برای واحد ها
۲۰-شروع مراحل و عملیات ساختمانی( از قبیل تخریب و آماده سازی زمین،نقشه برداری زمین،پی کنی جهت اجرای ساختمان و… )
مرحله دوم : تخریب و آماده سازی زمین :
پس از تهیه نقشه های مورد نظر وگذراندن کلیه کارهای اداری در مرحله اول،مرحله دوم (تخریب و آماده سازی زمین)شروع می شود
گام اول : تخریب مجموعه قدیمی جهت آماده سازی مجدد زمین
گام دوم : در اغلب موارد بعد از تخریب و حمل مواد اضافی به خارج از مجموعه عملیات گود برداری آغاز می شود.
به منظور گودبرداری یک لودر چرخ لاستیکی به محل ساختمان آورده شده و شروع به کار می کند برای گودبرداری تا عمق موردنظر باید مرتب توسط کارگران اندازه گیری شود که بیش از مقدار مورد نظر گودبرداری نشود.به همراه گود برداری باید خاک و مصالح استخراج شده ی اضافی توسط وسایل نقلیه ی مخصوص به خارج از مجموعه هدایت شوند.
گام سوم : ایمنی سازی گود برداری وجلوگیری از تخریب سازه های مجاور :
یکی از مهمترین مشکلات و دغدغه های موجود در رشته مهندسی عمران، احداث سازه ها، حفاظت از گودبرداری و ساختمان های موجود در مجاورت آن می باشد و در صورت عدم رعایت روش های مناسب به منظور حفاظت گودها و همچنین شیب های در حال احداث، منجر به خسارت جبران ناپذیری خواهد گردید و مخاطرات بوجود آمده ناشی از نشست های احتمالی و تقلیل ظرفیت باربری و تغییر مکان های جانبی موجب ایجاد ترک در سازه های مجاور گود خواهد شد. به منظور جلوگیری از موارد ذکر شده لازم است قبل از شروع عملیات گودبرداری از روش های نگهداری و مهار بندی جانبی استفاده شود تا در محیطی پایدار و ایمن بتوان عملیات را ادامه داد.
اهداف اصلی ایمن سازی گودبرداری:
۱-حفظ جان انسان های داخل و خارج از گود .
۲- حفظ اموال داخل و خارج از گود .
۳- فراهم آوردن شرایط ایمن و مطمئن برای اجرای کار .
در این راستا سیستم های حفاظت جانبی بطور کلی شامل موارد زیر می شوند:
مشاهده ورکشاپ رایگان دیافراگم خالی از لطف نمی باشد.
جداره های مهاربندی شده توسط خرپا:
این روش، یکی از مناسبترین و متداولترین روشهای اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری است .برای اجرای این نوع سازه نگهبان ابتدا در محل عضوهای قائم خرپا که در مجاورت دیواره گود قرار دارند،چاه هایی را حفر می کنیم . آنگاه درون شمع را آرماتوربندی کرده و عضو قائم را در داخل شمع قرار می دهیم و سپس شمع را بتن ریزی می کنیم .پس از سخت شدن بتن انتهای تحتانی عضو قائم به صورت گیردار در داخل شمع قرار خواهد داشت . سپس خاک محصور بین اعضای قائم و افقی خرپاها را درسرتاسر امتداد دیواره به صورت مرحله به مرحله بر می داریم و در هر مرحله اعضای افقی و قطری خرپارا به تدریج نصب میکنیم تا آنکه خرپا تکمیل شود .
شاید ورکشاپ انواع شمع و مشخصات سازه ای آن ها به کارتان آید.
مرحله سوم : پــی ســـازی :
گام اول : امتحان مقاومت زمین:
یک صفحه بتنی ۲۰*۲۰*۲۰ یا ۲۰*۵۰*۵۰ از بتن آرمه گرفته و روی آن به وسیلهُ گذاشتن تیرآهنها فشار وارد می آورند . وزن آهنها مشخص و سطح صفحه بتن هم مشخص است فقط یک خط کش به صفحه بتنی وصل می کنند و به وسیله میلیمترهای روی آن میزان فرورفتگی زمین را از سطح آزاد مشخص و اندازه گیری می کنند ولی اگر بخواهند ساختمانهای بسیار بزرگ بسازند باید زمین را بهتر آزمایش کنند . برای این منظور با دستگاه فشار سنج زمین را اندازه گیری می کنند و آزمایش فوق برای ساختمانهای معمولی در کارگاه است .
گام دوم : پی کنی کنی :
پس از عملیات فوق پی کنی را آغاز می کنند و پس از پی کنی شفته ریزی شروع می شود . اﺻﻮﻻ ﭘﯽ ﮐﻨﯽ ﺑﺎ دودﻟﯿﻞ اﻧﺠﺎم ﻣﯽ ﮔﯿﺮد: .
۱-دﺳﺘﺮﺳﯽ ﺑﻪ زﻣﯿﻦ ﺑﮑﺮ ۲-ﺑﺮای ﻣﺤﺎﻓﻈﺖ ﭘﺎﯾﻪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎنﻣراﺣل اﺟرای ﯾﮏ ﺳﺎﺧـﺗﻣﺎن از ﭘﯽ ﺳـﺎزی ﺗﺎ ﻓرش ﮐف
گام سوم : قالب بندی پی که به صورت بلوک چینی انجام می شود.
گام چهارم : اجرای بتن مگر:
بتن مِگر (بتن با عیار کم سیمان که بتن نظافت نیز نامیده می شود.) معمولا با ضخامت ۱۰ الی۱۵ سانتی مترو از هر طرف۱۰ الی ۱۵ سانتی متر بزرگتر از خودفونداسیون ریخته شود.
دلایل استفاده از بتن مِگر :
ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺑﺘﻦ ﻣﮕﺮ در ﺣﺪود ۱۰ﺳﺎﻧﺘﯽ ﻣﺘﺮ ﺑﻮده و ﻣﻌﻤﻮﻻ ﻗﺎﻟﺐ ﺑﻨﺪی از روی ﺑﺘﻦ ﻣﮕﺮ ﺷﺮوع ﻣﯽ ﺷﻮد .
گام پنجم : پی سازی :
پی را باید با مصالح مناسب بسازند تا به سطح زمین رسیده و قابل قبول برای هر گونه بنا باشد مصالحی که در پی بکار می رود باید قابلیت تحمل فشار مصالح بعدی را داشته باشد و ضمناً چسبندگی مصالح نسبت به یکدیگر به اندازه ای باشد که بتوانند در مقابل بارهای بعدی تحمل کند و فشار را یکنواخت به تمام پی ها انتقال دهد چون هرچه ساختمان بزرگتر باشد فشارهای وارده زیادتر بوده و مصالحی که در پی بکار می رود باید متناسب با مصالح بعدی باشد.
پی سازی را با چند نوع مصالح انجام می دهند مصالحی که در پی بکار می رود عبارتند از : شفته آهکی ، پی سازی با سنگ ، پی سازی با بتن ، پی سازی با بتن مسلح.
در این آیتم به پی سازی با بتن مسلح می پردازیم.
مرحله چهارم : آرمـــاتــور بندی پی :
گام اول : آرماتور بندی پی:
قبل از اتمام گام پنجم در مرحله سوم (پی سازی) آرماتور بندی پی جهت مسلح کردن بتن صورت می گیرد.
ﮐﻠﯿﻪ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﻨﺎﺋﯽ ازﺟﻤﻠﻪ ﺑﺘﻮن ﺗﺎب وﺗﺤﻤﻞ ﮐﺸﺶ را ﻧﺪاﺷﺘﻨﺪ ودراﻧﺪک ﻣﺪت درﻣﻘﺎﺑﻞ ﻧﯿﺮوی ﮐﺸﺸﯽ ازھﻤﺪﯾﮕﺮ ﮔﺴﯿﺨﺘﻪ ﻣﯿﺸﻮﻧﺪ و ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﻧﯿﺮوی ﮐﻪ ﺑﺘﻮن ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺗﺤﻤﻞ ﻧﻤﺎﯾﺪ ۳۲ﮐﯿﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮﺳﺎﻧﺘﯽ ﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ ﻣﯿﺒﺎﺷﺪ و اﯾﻦ در ﺻﻮرﺗﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺘﻦ ﺑﺎ ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻋﺎﻟﯽ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ درﻛﺎرﮔﺎه ھﺎی ﻣﻌﻤﻮﻟﯽ ﮐﻤﺘﺮ ﻣﯽ ﺗﻮان ﺑﻪ اﯾﻦ ﻧﺘﯿﺠﻪ رﺳﯿﺪ ﺑﺮای اﯾﻨﮑﻪ ﺗﺎب ﺗﺤﻤﻞ ﻧﯿﺮوی ﮐﺸﺸﯽ در ﺑﺘﻦ را درﺣﺪ دﻟﺨﻮاه ﺑﺮﺳﺎﻧﯿﻢ ازﻓﻮﻻد ﮐﻪ ﻣﻌﻤﻮﻻ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﯿﻠﮔﺮد آﺟﺪار ﯾﺎ ﺳﺎده ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ در ﻣﻘﺎطﻌﯽ ﮐﻪ ﺑﺘﻦ ﺗﺤﺖ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﻧﯿﺮوی ﮐﺸﺸﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﻓﻮﻻد ﮔﺬاری ﻣﯿﺸﻮد ﻓﻮﻻد آﻟﯿﺎژی اﺳﺖ ﮐﻪ از آھﻦ ﮐﺮﺑﻦ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه ھﺮ ﻗﺪر درﺻﺪ ﮐﺮﺑﻦ ﺑﯿﺸـﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ ﻓﻮﻻد ﺳﺨـﺖ ﺗﺮ و ﺷﮑﻨﻨﺪه ﺗﺮ ﺷﺪه و ﺧﺎﺻﯿﺖ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﯾﺮی آن ﮐﻤﺘﺮ ﻣﯽ ﺷﻮد ﻓﻮﻻدی ﮐﻪ در ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻣﺼﺮف ﻣﯽ ﺷﻮد ﺑﺎﯾﺪ ﺑﻪ راﺣﺘﯽ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﯾﺮ ﺑﺎﺷﺪ ﺗا ھﻤﯿﺸﻪ و ھﻤﻪ آﻧﮫﺎ ﺑﺼﻮرت دﻟﺨﻮاه وﺳﺮد ﺧﻢشوند..
در پی میلگردها را در دو جهت به صورت مشبک به یکدیگر بافته و آن را حدود ۵ سانتی متر بوسیله فاصله گذار (اسپیسر) بالاتر از کف رو بتن مِگر قرار می دهیم.
اسپیسر میلگرد (فاصله گذار) :المانی به منظور ایجاد فاصله ی میلگرداز سطح بیرونی بتن مورد استفاده قرار می گیرد.
انواع اسپیسر : ۱- فلزی ۲- بتنی ۳- پلاستیکی (اقتصادی)
فواید اسپیسر :
۱-مانع از رسیدن عوامل خورنده محیط به سطح میلگرد. ۲- فاصله مناسب میان میلگرد تا سطح بیرونی بتن.
۳-قرار گرفتن آرماتور به صورت کامل در بتن.
انواع آرمــاتور : ۱-
جوشکاری (به انگلیسی: Welding) یکی از روشهای تولید میباشد. هدف آن اتصال دائمی مواد مهندسی (فلز، سرامیک، پلیمر، کامپوزیت) بهیکدیگر است؛ بهگونهای که خواص اتصال برابر با خواص مادهٔ پایه باشد.
جوشکاری همچنین یکی از فرایندهای اتصال دائمی قطعات (فلزی یا غیرفلزی)، به روش ذوبی یا غیر ذوبی، با بکارگیری یا بدون بکارگیری فشار، با استفاده یا بدون استفاده از ماده پرکننده میباشد. فرایندهای جوشکاری به دو دسته اصلی تقسیم میشوند: فرایندهای جوشکاری ذوبی و فرایندهای جوشکاری غیر ذوبی
پیشینه
فرایندهای جوشکاری
فرایندهای جوشکاری با قوس الکتریکی
جریان الکتریکی از جاریشدن الکترونها در یک مسیر هادی بهوجود میآید. هرگاه در مسیر مذکور یک شکاف هوا (گاز) ایجاد شود، جریان الکترونی و در نتیجه جریان الکتریکی قطع خواهد شد. چنانچه شکاف هوا بهاندازهٔ کافی باریک بوده و اختلاف پتانسیل و شدت جریان بالا، گاز میان شکاف یونیزهشده و قوس الکتریکی برقرار میشود. از قوس الکتریکی بهعنوان منبع حرارتی در جوشکاری استفاده میشود. حرارت ایجاد شده در جوشکاری به دلیل حرکت الکترونها در ستون قوس و بمباران الکترونی قطعه کار میباشد. روشهای جوشکاری با قوس الکتریکی عبارتاند از:
فرایندهای جوشکاری مقاومتی
در جوشکاری مقاومتی برای ایجاد آمیزش از فشار و گرما استفاده میشود. گرما بهدلیل مقاومت الکتریکی قطعات کار و تماس آنها در فصل مشترک بهوجود میآید. پس از رسیدن قطعه بهدمای ذوب و خمیری فشار برای آمیخته دو قطعه بهکار میرود. در این روش فلز کاملاً ذوب نمیشود. گرمای لازم از طریق عبور جریان برق از قطعات بهدست میآید. روشهای جوشکاری مقاومتی عبارتاند از:
فرایندهای جوشکاری حالت جامد
دستهای از فرایندهای جوشکاری هستند که در آنها عمل جوشکاری بدون ذوبشدن لبهها انجام میشود. در واقع لبههای تحت فشار با حرارت یا بدون حرارت در همدیگر له میشوند. فرایندهای این گروه عبارتاند از:
در این روش بهجای استفاده از انرژی الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیاز ذوب فلزات از انرژی مکانیکی استفاده میگردد. بهاین ترتیب که یکی از دو قطعه که با سرعت درحال دوران است بهقطعهٔ دوم که ثابت نگه داشتهشده تماس داده میشود. در اثر اصطکاک بین دو قطعه و تولید حرارت، محل تماس دو قطعه ذوبشده و لبههای تحت فشار با حرارت در همدیگر له میشوند.
فرایند جوشکاری با گاز
جوش گاز.
گروه فرایندهای جوشکاری است که در آن، اتصال با ذوبشدن توسط یک یا چند شعلهٔ مانند استلن ا پروپان، با اعمال فشار یا بدون آن، با کاربرد فلز پرکننده یا بدون آن انجام میشود.
فرایند جوشکاری با لیزر
در این روش از پرتوی لیزر برای جوشکاری استفاده میشود. در جوشکاری لیزری دانسیتهٔ انرژی فراهمشده، بسیار بیشتر از جوشکاری با دیگر فرایندها است.
از لیزرهای مختلفی مانند «زر گاز کربنیکی» یا لیزر یاقوت برای جوشکاری میتوان استفاده کرد. دقت میشود که انرژی پرتو، آنقدر زیاد نباشد که باعث تبخیر فلز شود.
فرایند جوشکاری با اشعه الکترونی
کاربرد جریانی از الکترونها است که با ولتاژ زیاد شتاب داده شدهاند و بهصورت باریکهای متمرکز بهعنوان منبع حرارتی جوشکاری بهکار میروند. بهدلیل دانسیتهٔ بالای انرژی در این پرتو، منطقه تفدیده بسیار باریک میباشد و جوشی با کیفیت مناسب بهدست میآید. این فرایند بهعنوان اولین فرایند جوشکاری بهکاررفته برای ساخت بدنهٔ جنگندهها استفاده شد.
کنترل کیفیت و بازرسی
طبق طبقهبندی استانداردهای مدیریت کیفیت (ایزو ۹۰۰۰)جوشکاری جزء فرایندهای ویژه طبقهبندی شدهاست که این نشاندهندهٔ این است که برای کنترل کیفیت و تضمین کیفیت این فرایند ویژه میباید پیشبینیهای خاصی انجام داد. به این منظور پیش از عملیات جوشکاری تمام پارامترها دخیل در فرایند شامل مواد اولیه (آلیاژها)، دستگاه و تنظیمات آن، مواد مصرفی و جوشکار بر طبق استاندارد (ایزو ۳۸۳۴) مورد ارزیابی و بررسی و تأیید قرار میگیرند
جوشکاری با برق
برای لوله کشی گاز، ساختن اسکلت فلزی و … از جوش برق استفاده میشود.
جوشکاری با برق به ۲ طریق انجام میشود:
جوشکاری با برق متناوب
در این نوع جوشکاری از دستگاهی که در اصطلاح جوشکاران به ترانس مشهور است استفاده میشود. ترانس را مستقیماً به برق شهر که برق آن متناوب است وصل مینمایند این دستگاه که عبارت است از یک مبدل الکتریکی (ترانسفرماتور) پتانسیل برق را پایین آورده و شدت جریان آن را زیاد میکند قطب منفی برق را به فلزی که باید جوش شود وصل میکنند و قطب مثبت آن را به الکترود جوشکاری متصل میکنند. با نزدیک کردن الکترود به قطعهای که باید جوشکاری شود و تنظیم فاصله آن یک قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه به وجود میآید که دارای حدود ۲۵۰ درجه سانتی گراد حرارت میباشد این حرارت موجب ذوب شدن ۳ قطعه فلزی که در مجاورت قوس الکتریکی میباشد می گردد (الکترود و ۲ قطعه فولادی که میباید با جوش به همدیگر متصل بشوند) پس از ذوب شدن و دوباره سخت شدن قطعات آنها به همدیگر متصل میگردند.
جوشکاری با برق مستقیم(DC)[
در این نوع جوشکاری جوشی مقاوم تر و توپرتر حاصل میشود و باید اسکلتهای فلزی ساختمانها با همین برق جوشکاری شود. برای تولید این نوع برق معمولاً به ۲ طریقه عمل مینمایند طریقه اول آست که برق متناوب شهری را با دستگاهی به نام رکتی فایر (rectifier) یا یکسو کننده به برق متوالی تبدیل میکنند این دستگاه را که جوشکاران به آن دینام میگویند به برق شهر وصل نموده و از آن استفاده میکنند.
راه دیگر برای ایجاد برق متوالی استفاده از دستگاههای تولید برق میباشد این دستگاهها که در اصطلاح جوشکاران به موتور سیار مشهور میباشد دارای موتوری است که به یک دینام تولید برق متوالی متصل است موتور که قوه محرکه دستگاه است با بنزین یا گازویل کار میکند در این جوش کاری قطب منفی به قطعه ایی که میباید جوشکاری شود وصل میگردد و قطب مثبت را به الکترود جوشکاری وصل میکنند و از نزدیک کردن این دو قطب به همدیگر قوس الکتریکی با ۳۵۰۰ درجه حرارت تولید میشود که این حرارت موجب ذوب شدن و در نتیجه اتصال قطعات به یکدیگر میگردد. برای ایجاد این قوس الکتریکی باید هوای موجود بین الکترود و قطعه ایی که میخواهیم جوش بدهیم هادی بشود تا امکان پریدن الکترونها از یک قطب به قطب دیگر و در نتیجه ایجاد قوس الکتریکی امکانپذیر بشود برای این کار جوشکار با کشیدن الکترود به روی قطعه فلزی هوای موجود بین دو قطب مثبت و منفی را یونیزه کرده و به فوریت فاصله را تنظیم مینماید تا قوس الکتریکی برقرار شود. با درجه حرارت زیادی که در این قوس ایجاد میشود اگر حوضچه ذوب کاملاً محافظت نشود فوراً به وسیلهٔ اکسیژن هوا اکسیده شده و محیط جوش فاسد میگردد و همچنین اگر فلز الکترود با دقت تعیین نشود جوشکاری و اتصال انجام نمیشود به همین لحاظ انتخاب الکترود از لحاظ جنس و قطر میله و غیره در جوشکاری از اهمیت مخصوصی برخوردار میباشد.
الکترود
الکترود جوشکاری از ۲ قسمت تشکیل شده است:
کارخانههای تهیه الکترود فلز جوشکاری را با قطرهای مختلف از ۲ میلیمتر تا ۶ میلیمتر و گاهی نیز بیشتر تهیه مینماید برای جوشکاری قطعاتی که ضخامت آنها ۱ یا ۲ میلیمتر میباشد از الکترودهای باریک استفاده مینمایند مانند جوشکاری در و پنجره که اغلب از پروفیلهایی ساخته شده از ورقی به ضخامت ۱٫۵ میلیمتر تهیه شدهاند و برای جوشکاری قطعات ضخیمتر مانند جوشکاری قطعات تیر آهن و صفحات کلفت و اصولاً برای جوشکاری ساختمانهای فلزی از الکترود به قطرهای بالا استفاده مینمایند.
آلیاژ فلزی که برای جوشکاری انتخاب میشود باید دارای ویژگیهای زیر باشد:
فلز جوشکاری (الکترود) را با موادی که در اصطلاح جوشکاران به آن گل روی الکترود میگویند می پوشانند. این گل سراسر طول الکترود را که حدود ۳۵ سانتیمتر است میپوشاند به جز ۱٫۵ سانتیمتر بالای آن را که محل اتصال الکترود به انبر جوشکاری میباشد. جنس گل روی الکترود باید دارای ویژگیهای زیر باشد:
چون احتیاجات بشر ، اتصال و جوش در همه موارد را خواستار بوده است، لذا مثلاً از رومیهای قدیم ، فردی به نام "پلینی" از لحیم به نام آرژانتاریم وترناریماستفاده میکرد که دارای مقداری مساوی قلع و سرب بود و ترنایم دارای دو قسمت سرب و یک قسمت قلع بود که هنوز هم با پرکنندگی مورد استفاده قرار میگیرند.
دقت و ترکیبات شیمیایی و دستگاههای متداول طلاسازی از قدیمالایام در جواهرات با چسباندن ذرات ریز طلا بر روی سطح آن با استفاده از مخلوط نمک و مس و صمغ آلی که با حرارت ، صمغ را کربونیزه نموده ، نمک مس را به مس احیاء میکنند و با درست کردن آلیاژ طلا ، ذرات ریز طلا را جوش میدهند و تاریخچه ای به شرح زیر دارند:
چون علم جوشکاری همراه با گنج تخصصی بود، یعنی هر جوشکار ماهر در طی تاریخ درآمد زیادی داشت، سبب شد که اسرار خود را از یکدیگر مخفی نمایند. مثلاً هنوز هم در مورد لحیم آلومینیوم و آلیاژ ، آن را از یکدیگر مخفی نگه میدارند. در جریان جنگهای جهانی اول و دوم جوشکاری پیشرفت زیادی کرد. احتیاجات بشر به اتصالات مدرن – سبک – محکم و مقاوم در سالهای اخیر و مخصوصاً بیست سال اخیر ، سبب توسعه سریع این فن گردید و سرمایهگذاریهای عظیم چه از طرف دولتها و چه صنایع نظامی و تخصصی در این مورد اعمال گردید و مخصوصاً رقابتهای انسانها در علوم هستهای ( که فقط برای صلح باید باشد ) ، یکی دیگر از علل پیشرفت فوق سریع این فن در چند ده سال اخیر شد که به علم جوشکاری تبدیل گردید.
گروههای مختلف جوشکاری
چون مواد و فلزات تشکیلدهنده و جوشدهنده و گیرنده از لحاظ متالوژیکی بایستی دارای خصوصیات مناسب باشند، بنابراین جوشکاری از لحاظ متالوژیکی بایستی مورد توجه قرار گیرد که آیا قابلیت متالوژی و فیزیکی جوشکاری دو قطعه مشخص است؟ پس از قابلیت متالوژی ، آیا قطعه ای را که ایجاد میکنیم، از لحاظ مکانیکی قابل کاربرد و سالم است؟
آیا میتوانیم امکانات و وسائل برای نیازها و شرایط مخصوص این جوشکاری ، مثلاً گاز و دستگاه را ایجاد نمائیم و بر فرض ، ایجاد نیرو در درجه حرارت بالا یا ضربه زدن در درجه حرارت پایین ممکن باشد؟ زیرا استانداردهای مکانیکی و مهندسی و صنعتی جوشکاری باید در تمام این موارد رعایت شود تا
جوشکاری زیرپودری
دراین روش جوشکاری، قوس الکتریکی بین الکترود بدون پوشش و قطعه کار در زیر پودر مخصوص (که قبل از ایجاد قوس ریخته شده است) حوضچه ذوب را بوجود میآورد. الکترود مصرفی به صورت خودکار به محل ذوب تغذیه میشود. جوشکاری زیر پودری معمولاً با آمپر نسبتاً بالا صورت گرفته و منجر به عمق نفوذ بیشتری در مقایسه با سایر روشهای جوشکاری میشود، که لزوم پخ زدن در ورقهای با ضخانت بالا (۸ میلیمتر) را منتفی میسازد. در مواردی که عمق نفوذ کامل است، به منظور جلوگیری از جاری شدن مذاب از تکیه گاه، از جوش پشتی استفاده میشود. روانکار علاوه بر محافظت ممکن است دارای یک سری مواد اکسیژن زدا یا عناصر آلیاژی برای تغییر ترکیب جوش باشد. گرمای قوس، الکترود روانکار و فلز پایه را ذوب کرده و یک حوضچه مذاب ایجاد مینماید. سیم الکترود به صورت خودکار تغذیه میشود. بعد از عملیات جوشکاری، روانکار ذوب نشده، بوسیله سیتم خلاء جهت استفاده مجدد جمع آوری میگردد. این فرآیند منطبق با روش نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک است و به صورت دستی نیز انجام میشود.
کاربردهای فرآیند جوشکاری زیرپودری
از کاربردهای این فرآیند میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
– عمدتاً برای جوشکاری با نرخ رسوب بالا یا جوشکاری با نفوذ زیاد استفاده میشود.
– در صنعت کشتیسازی وساخت مخازن ذخیرهای وتحت فشار وساخت H-Beam استفاده شده در سازه فلزی، بهکار گیری میشود.
– پوشاندن فلز پایه با یک فولاد زنگ نزن در تولید مخازن تحت فشار
– عملیات سخت کردن سطحی(رویه سختی)
اثرات پودر Flux بر خصوصیات قوس وجوش
این اثرات عبارتند از:
انواع و مزایای پودر مورد استفاده
در زیر انواع پودر و مزایای آن آورده شده است.
مزایای فرآیند جوشکاری زیرپودری
مزایای این فرآیند عبارتند از:
معایب فرآیند جوشکاری زیرپودری
از معایب این فرآیند میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
الکترودهای فرآیند جوشکاری پلاسما
سیم جوشهای مصرفی در جوشکاریSAW، دارای قطر ۴/۶-۶/۱ میلیمتر بوده ودر طولهای مختلف که بصورت کویل و قرقره در بازار موجود است، به کار میروند.