تحقق «معماری پایدار» با فلز نقره‌ای

به گزارش می متالز، از این‌رو توجه ویژه به این عنصر و فراگیری اساسی کاربرد بهینه آن درعرصه‌های گوناگون، می‌تواند رشد و نمو یک جامعه اقتصادی پربار را تعالی بخشد. ویژگی‌های مثبت این فلز اعم از استحکام، مقاومت، زیبایی، سبکی و از همه مهم‌تر پایداری محیطی، وجه تمایز این فلز با سایرین است. پایداری محیطی بسیار مناسب آلومینیوم در حدی است که می‌تواند تنها با ۵ درصد از انرژی اولیه خود، بازیافت شود.
کاربرد مختلف آلومینیوم در صنایع گوناگون پهنه‌ای بسیار وسیع دارد که ازجمله آنها می‌توان به صنایع هواپیماسازی، خودروسازی، ساختمان‌سازی، کشتی‌سازی، راه‌سازی و پل‌سازی، صنایع نظامی و دفاعی، لوازم خانگی و تجهیزات برق و... اشاره کرد.

آلومینیوم و ویژگی‌های آن

آلومینیوم با علامت شیمیایی AL و شبکه کریستالی FCC می‌تواند اتم‌های عناصری مانند کربن، نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن را به دلیل شعاع اتمی کوچکی که دارد، در خود به شکل محلول جامد حل کند. نقطه ذوب آن ۶۶۰ درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن ۲۷۵۰ درجه است. آلومینیوم را در دماهای ۱۰۰۰ درجه و بالاتر از آن استفاده نمی‌کنند. مهم‌ترین آلیاژهای آلومینیوم عبارتند از آلیاژ آلومینیوم با منیزیم، مس و سیلیسیم یا آلیاژهای با ترکیب این 3 عنصر.
در اثر آلیاژ کردن، خواص مکانیکی مقاومت به خوردگی و ماشین کاری آلومینیوم افزایش می‌یابد. آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب پایین و سیالی زیادی که دارد افزایش خواص مکانیکی در اثر آلیاژسازی و همچنین قابلیت عملیات حرارتی دارد. اگرچه آلومینیوم، یک عنصر فراوان در پوسته زمین است، این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از طلا به شمار می‌آمد. بنابراین به‌عنوان فلزی صنعتی موردتوجه قرار گرفته و در مقیاس‌های تجاری تنها بیش از ۱۰۰ سال است که مورد استفاده است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگ‌ها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم در زمین به‌شکل ترکیب بود، سخت‌ترین فلز از نظر تهیه به‌شمار می‌آمد اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن، نرخ آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه دوباره این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه‌ای نیست، بلکه از قرن 19 یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با این همه تا اواخر دهه ۶۰ این یک کار کم‌منفعت بود تا زمانی‌که بازیافت قوطی‌های آلومینیومی آشامیدنی‌ها بازیافت این فلز را موردتوجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارتند از خودرو‌ها، پنجره‌ها، درها، لوازم منزل، کانتینرها و سایر محصولات.
یکی از ویژگی‌های مهم آلومینیوم که بازیافت آن را مورد توجه قرار می‌دهد آن است که هیچ تفاوتی بین کیفیت آلومینیوم بازیافتی و آلومینیوم تازه تولید شده وجود ندارد. آلومینیوم که عنصری نقره‌ای و انعطاف‌پذیر است، بیشتر در معدن بوکسیت یافت می‌شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن، قابل‌توجه است.

کاربردهای آلومینیوم

چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن بوده و به‌طور تقریبی در تمامی بخش‌های صنعت دارای اهمیت است. آلومینیوم خالص، نرم و ضعیف است اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقدار کمی از مس، منیزیوم، منگنز، سیلیکون و دیگر عناصر به‌وجود آورد که ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکت‌ها را می‌سازند. وقتی آلومینیوم را در خلأ تبخیر کنند، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوشش‌ها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را به‌وجود می‌آورند که مانند پوشش‌های نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است. موارد استفاده رایج آلومینیوم عبارتند از:

• حمل‌ونقل (خودرو‌ها، هواپیماها، کامیون‌ها، کشتی‌ها، ناوگان‌های دریایی، راه‌آهن و...)
• بسته‌بندی (قوطی‌ها، فویل و...)
• ساختمان (در، پنجره، دیوار‌پوش‌ها)
• کالاهای بادوام مصرف‌کننده (وسایل برقی، وسایل آشپزخانه و...)
• خطوط انتقال الکتریکی و...

آلومینیوم در صنعت ساختمان

امروز حدود ۳۵درصد از آلومینیوم تولیدی جهان در صنایع ساختمانی مصرف می‌شود. آلومینیوم به شکل‌های مختلف در ساختمان به کار می‌رود. آلومینیوم اکسترود شده، نورد شده و ریختگی برای ساخت قالب‌های در و پنجره، سقف، کف کاذب، نما، یراق‌آلات، پرده دیواری، سیستم‌های حرارتی و تهویه‌ای، پرده و حفاظ، سایبان و پارتیشن‌ها و پانل‌ها، ساختمان‌های پیش‌ساخته، خانه‌های سبز و داربست‌ها استفاده می‌شود. مهم‌ترین دلیلی که باعث شده آلومینیوم با این وسعت و به این اندازه در صنایع ساختمانی به کار رود سبکی و وزن کم تجهیزات آلومینیومی است که عامل بسیار مهمی در کاربردهای مهندسی ساختمان به شمار می‌رود. آلومینیوم به فلزی است با وزنی حدود یک سوم وزن فولاد، این سبک وزنی و همچنین قابلیت شکل‌پذیری بالا، آلومینیوم را به فلزی مناسب برای ساخت در و پنجره تبدیل کرده است.  موارد آلومینیومی مصرفی در ساختمان طول عمر بالایی داشته و به تعمیر و نگهداری نیازی ندارند. آلومینیوم موجب می‌شود خطرات احتمالی ناشی از زلزله به حداقل برسد همچنین بار استاتیکی وارد بر ساختمان کم شود 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 ساختمان‌سازی اهمیت ویژه‌ای به آن می‌دهند. آلومینیوم دارای چگالی حدود ۷.۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، یعنی حدود یک سوم چگالی فولاد، استحکام آلیاژهای آلومینیوم را نیز می‌توان با انتخاب آلیاژ مناسب و گاه با اعمال عملیات حرارتی خاص به حد استحکام فولاد رساند، درنتیجه می‌توان آلومینیوم با استحکام و سختی بالا به‌دست آورد و در ساخت حمایل‌ها و فرم‌های پنجره‌ها و درها استفاده کرد. سختی و استحکام مواد آلومینیومی باعث می‌شود یک نوار باریک برای قاب آلومینیومی بتواند در مقابل بارها و تنش‌های اعمالی پایدار بماند و این مورد در ساختمان‌های بلندمرتبه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است زیرا پایداری و ثبات استاتیکی از خواص ضروری برای پنجره‌ها، سردرها و سایبان‌ها به‌شمار می‌رود. سردرهای آلومینیومی به عنوان پوششی در مقابل نور و حرارت به‌کار می‌روند و کاربرد آنها در ساختمان‌های غیرمسکونی بیشتر  است.  این پوشش‌ها باعث افزایش عمر ساختمان می‌شوند، خواص عایق‌بندی مناسب را فراهم می‌کنند و بازده بهره‌برداری از انرژی را تقویت می‌کنند. نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم، باعث شده این فلز به عنوان ماده مناسب برای کاربرد در نماسازی مطرح باشد. علاوه بر آن موجب کاهش هزینه‌های حمل و انتقال تجهیزات می‌شود. وزن کم محصولات آلومینیومی جابه‌جایی آن را از مکانی به مکان دیگر تسهیل می‌کند. پانل‌های رول شده با وزن مخصوص کم، قابل جابه‌جایی با دست هستند و نیاز به تجهیزات بزرگ و سنگین ندارند. سازه‌های سبک و پارتیشن‌های آلومینیومی به راحتی قابل اتصال و جابه‌جایی هستند و نصب آنها با سرعت و به‌آسانی امکان‌پذیر است. یکی دیگر از خواص آلومینیوم در صنایع ساختمانی قرار گرفتن آلومینیوم در زمره مواد غیر مشتعل است زیرا آلومینیوم نمی‌سوزد و قابل اشتعال نیست و در آتش‌سوزی در زمره مواد غیر مشتعل شونده دسته‌بندی می‌شود.  آلومینیوم در ۶۵۰ درجه سانتیگراد ذوب می‌شود که تا رسیدن به این دما به زمان زیادی نیاز است. در یک آتش‌سوزی بزرگ این خاصیت یک مزیت مهم به شمار می‌رود زیرا انرژی آتش صرف ذوب و گرم کردن آلومینیوم می‌شود. سقف‌های صنعتی و دیوارهای خارجی ساخته شده از پانل‌های نازک آلومینیوم طوری طراحی می‌شوند که در یک آتش‌سوزی بزرگ ذوب شوند. درنتیجه ساختمان باز شده، گرما و دود آزاد شده و اجازه خروج پیدا می‌کند و درنتیجه دمای اعمال شده به ساختار کم می‌شود و خاموش کردن آتش آسان‌تر می‌‌شود. درنتیجه سازه اصلی ساختمان سالم باقی می‌ماند. خطرات ریزش کمتر می‌شود و در ضمن نیاز به بازسازی کامل سازه‌ها بعد از آتش‌سوزی نیز از بین می‌رود. علاوه بر مسائل یادشده نکته مهم این است که آلومینیوم هنگام گرم شدن و حتی ذوب شدن گاز و دود خطرناک و سمی تولید نمی‌کند، درنتیجه در مقایسه با در و پنجره‌های چوبی یا پی‌وی‌سی به دلیل تولید نشدن گاز یا دود خطرناک از کیفیت بالاتری برخوردار است.
آلومینیوم سخت، محکم و پایدار است و یکی از مزایای پنجره‌های آلومینیومی بر پنجره‌هایی از جنس چوبی یا وینیلی (PVC) سختی آنها است. آلومینیوم  ۲۳.۲ برابر سخت‌تر از وینیل و ۷.۲ برابر سخت‌تر از چوب است. از این‌رو در‌و پنجره و سازه‌های آلومینیومی در برابر کج شدن ناشی از تحرک ساختمان مشکلی از خود نشان نمی‌دهند و در برابر بارهای اعمالی تغییر شکل نمی‌دهد. برخلاف 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 می‌بینیم، بیشتر است. آلومینیوم رطوبت را جذب نمی‌کند، متورم نمی‌شود، ترک نمی‌خورد، شکافته و پاره نمی‌شود، منقبض نمی‌شود و قابل فاسد شدن نیست. آلومینیوم در مقابل اشعه ماوراء بنفش به هیچ‌گونه پوششی نیاز ندارد. محصولات مصرفی آلومینیوم در ساختمان به شکل آلیاژهای آلومینیوم هستند که به شکل ریختگی یا فولادی بوده و حاوی عناصری مانند منگنز، منیزیم و سیلیسیم است. وجود این عناصر به شکل آلیاژی باعث ایجاد خواص پایداری و دوام و مقاومت در برابر اتمسفر و هوا و استحکام بالا تاحد فولاد می‌شود.

سخن‌آخر

بهره‌گیری از فناوری‌های نوین ساختمانی و مصالح جدید یکی از ضرورت‌های اساسی برای ارتقای کیفی صنعت ساختمان در جهان و در ایران به شمار می‌رود. روش‌های نوینی که در صنعت ساختمان مطرح شده است و تجهیزات ساختمانی که دارای امکان تولید صنعتی به‌ شکل پیش‌ساخته هستند، می‌توانند نیازهای کمی و کیفی بخش مسکن را برآورده کنند.
یکی از این روش‌ها اجرای ساختمان با استفاده از آلومینیوم است. در بسیاری از موارد راه‌حل‌هایی که اجرای آن برای عموم مردم از سهولت بیشتری برخوردار بوده و نیازمند وجود شرایط، امکانات و تجهیزات پیچیده‌ای نباشد، راه‌حل‌های واقعی‌تر و مناسب‌تری هستند. در این زمینه کاهش وزن اجزای ساختمان، استفاده از مصالح سبک به عنوان راه‌حل‌هایی که می‌توانند سبب افزایش سرعت ساخت و کاهش هزینه اجرای ساختمان‌ها شوند و مهم‌تر از آن آسیب نرساندن به محیط‌زیست باید مورد توجه قرار گیرند.
 درنهایت می‌توان گفت نیل به این اهداف موجب تحقق معماری پایدار می‌شود.