امروزه صنعت ساختمان، بازار مهمی برای استفاده از آلومینیوم است که در آن آلومینیوم و آلیاژهای آن مورد مصرف قرار می‏گیرند. آلومینیوم دارای ویژگی‏های منحصر به فردی بوده که از آن استفاده‌های بسیاری صورت می‌گیرد. سهم آلومینیوم در صنایع مختلف بسیار متفاوت است اما بیشترین سهم آن در ساختمان‏سازی و خودروسازی است. امروزه حدود 35 در صد از آلومینیوم تولیدی دنیا در صنایع ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله قصد داریم به کاربرد آلومینیوم در صنعت ساختمان سازی بپردازیم.

آلومینیوم چیست؟

آلومینیوم خالص، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس، منیزیوم، منگنز،سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. عناصر تشکیل دهنده و منحصر به فرد آلومینیوم و همچنین خواص عالی آن باعث شده است این فلز یکی از پرکاربردترین مواد صنعتی و ساخت مصالح محسوب شود. جرم سبک ،استحکام، وزن و مقاومت بالا در مقابل خوردگی و زنگ زدگی آلومینیم را تبدیل به یک فلز عالی نموده است. آلومینیم قابل بازیافت داشته و با محیط زیست سازگار است. آلومینیم با دوام است و سالها بدون پوسیدگی کار می کند. هر نوع فلز یا به‏طور کلی‌تر هر ماده‏ای با توجه به خواص و ویژگی‏های خاص خود در صنایع مختلف کاربرد متفاوتی دارد. آلومینیوم نیز باتوجه به خواص ویژه خود در صنایع بسیار گوناگونی استفاده شده است. اما آنچه به کاربرد آلومینیوم در صنایع مختلف اهمیت می‏بخشد خواص منحصر به فرد این فلز ارزشمند است. آلومینیوم با توجه به داشتن خواص ویژه و متفاوت خود، در صنایع مختلفی همچون هوافضا، حمل و نقل، خودروسازی، صنایع بسته‏بندی، صنایع الکتریکی، صنایع ساختمانی و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد فراوانی دارد و به‏عنوان یکی از اقلام مصرفی این صنایع به شمار می‏آید.

چرا از آلومینیوم در صنعت ساختمان سازی استفاده می‌شود؟

فلز آلومینیوم بعد از آهن از پر کاربردترین فلزها در صنایع مختلف بوده و یکی از صنعت هایی که خیلی زیاد از آلومینیوم در آن استفاده می‌شود صنعت ساختمانی است که به صورت های مختلف و در موارد بسیار زیاد در این صنعت به چشم میخورد. یکی از دلایل مهمی که کاربرد آلومینیوم در ساختمان سازی را زیاد کرده سبکی آلومینیوم و مقاومت بالا در برابر رطوبت و زنگ زدگی و عایق بودن این فلز در برابر گرما و سرما می باشد و از دلایلی که می توان با آن درب و پنجره های مناسبی ساخت مقاومت بالا در برابر فشار می باشد و می‌تواند وزن زیادی را تحمل کند.

راه اندازی کارخانجات تولید ورقهای فولادی و آلومینیوم

سایر کاربرد های فلز آلومینیوم

• شیمیایی

آلومینیوم برای تهیه کردن انواع عایق و به عنوان یک رسانای خوب گرمایی، در تهیه وسایل آشپزخانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. آلومینیوم بعد از مس، دومین عنصر رسانای جریان های الکتریکی است و به دلیل ایجاد خطوط بسیار قوی الکتریکی، از آن به عنوان تهیه سیم های انتقال ولتاژ بالا استفاده می شود.

• متالوژی

آلومینیوم به همراه درصدی سیلیس، روی منگنز، منیزیم، مس و یا لیتیوم، آلیاژ های مقاومی در برابر فرسودگی و زنگ زدگی له وجود می‌آورد که برای بسته بندی ظروف، کالاهای اکتریکی و مصالح ساختمانی، هوا و فضا و اتوموبیل سازی استفاده می شود.

• بازیافت

آلومینیوم ها به طور کلی قابل بازیافت هستند و نود و پنج درصد نیز قابلیت ذخیره سازی انرژی را دارد. قراضه آلومینیوم در بازار جهانی نیز مورد معامله قرار می گیرد. قراضه های آلومینیوم به طور قابل توجهی به عنوان ذوب کننده آلومینیوم ثانویه فروخته می شود. این روش هم به سلامت و حفاظت محیط زیست کمک خواهد کرد و هم از نظر تجاری مقرون به صرفه خواهد بود، زیرا در هزینه ذوب و تولید آلومینیوم از نظر مصرف انرژی صرفه جوی خواهد شد.

قابلیت‌های فلز آلومینیوم 

• قابلیت هدایت حرارتی

هدایت حرارتی بالا در آلومینیوم و سبکی این فلز باعث شده است تا کاربردهای بسیاری داشته باشد. دیگ و ظروف مشابه و ماهیتابه برای مصارف خانگی، مبدل های حرارتی، دستگاه های خنک کننده، سمبه ها و بستار برای موتورهای درون سوز سبک از آن جمله اند. متاسفانه ضریب انبساط زیاد آلومینیوم (در 20 درجه سانتیگراد ضریب خطی انبساط حرارتی آلومینیوم 23.8×10-6 بر درجه سانتیگراد است) و نقطه ذوب کم آلومینیوم، کاربرد آن‌را به عنوان هادی حرارت محدود می کند. در اغلب اوقات درجه حرارت مورد استفاده از 200 درجه سانتیگراد تجاوز نمیکند.

• قابلیت هدایت الکتریکی

مقاومت الکتریکی آلومینیوم به طور چشمگیری بالاتر از مقاومت الکتریکی مس است اما با در نظر گرفتن جرم حجمی کم آن در مقابل مس، مقاومت یک سیم آلومینیومی که جرم آن یک گرم و طول آن یک متر باشد نصف مقاومت الکتریکی سیم مشابه مسی است. به همین علت است که آلومینیوم بیش از پیش به عنوان هادی الکتریسیته به کار میرود به ویژه برای خطوط فشار قوی که در این کاربرد، ضعف مقاومت مکانیکی توسط یک محور فولادی برطرف می گردد. قابلیت هدایت الکتریکی آلومینیوم مانند حالت مس خالص با تغییر شکل سرد، کمی کاهش و با حضور ناخالصی ها شدیدا کاهش می یابد.

• مقاومت خوردگی

از آنجا که آلومینیوم بسیار اکسیده می شود ولی در برابر خوردگی جوی بسیار مقاوم است. زیرا توسط یک قشر نازک، متراکم و چسبنده به نام اکسید آلومینیوم، محافظت شده و آن‌را در برابر نفوذ اکسیژن محافظت می کند. مقاومت خوردگی آلومینیوم با افزوده شدن عناصر آلیاژی کم می شود. تا آنجا که بعضی از آلیاژهای آلومینیوم باید از طریق پوشش ورقه نازکی از آلومینیوم خالص تجارتی به روش نورد محافظت گردند. نام دیگر این محصولات Alclad است. در مجموعه های فلزی باید از تماس آلومینیوم با فلزات نجیب تر از آن جلوگیری نمود. به عنوان مثال آلومینیوم با مس و آهن تولید کوپل گالوانیزه می نماید که قشر آلومینیوم محافظ را خراب کرده پ به این ترتیب موجب خوردگی شدید آن می گردد. اما استفاده از آلومینیوم به عنوان روکش برای آهن، مقاومت به خوردگی آهن را زیاد می کند. با کمک پودر آلومینا به همراه فلاکس کلرید آمونیوم در دمای 900 درجه سانتیگراد در محیط هیدروژن (فرآیند کالرایزینگ) روکش پوشانده می شود.    

آلیاژ های مصرفی آلومینیوم در صنعت ساختمان

این نوع آلیاژ ها در صنعت ساختمان سازی به صورت محصولات نوردی، اکسترورژن، ریخته گری و پرس شده استفاده شده است. از نظر طراحان قطعات تولید شده با روش اکستروژن بسیار مناسب ترند، زیرا روش شکل دهی بسیار مناسبی برای آلومینیوم می باشد و قابلیت تولید انواع مختلفی از پروفیل ها را دارد که محدودیت های موجود در طراحی را تقریبا می تواند رفع کند.

شکل های پیچیده که از طریق اکستروژن قابل حصول است به طراح این امکان را داده تا بتواند پیچیدگی های خاص مانند شیار های لازم برای اتصالات، ملزومات جلوگیری از اتلاف حرارت، لبه های صاف و عاری از عیب را همراه با استحکام کافی محصول که همگی آن ها منجر به بازدهی بالای پنجره های آلومینیومی گسترده محصولات آلومینیومی در ساختمان می شود.

آلومینیوم نورد شده هم نیز در هزاران شکل در سازه های مدرن کاربرد دارد که آن را می توان به ماده ای مناسب برای سقف ساختمان ها تبدیل نمود. نرخ بازیافت محصولات آلومینیومی مورد مصرف در صنایع ساختمان بیش از ۸۰ درصد است. این بازیافت ساده و سریع سبب شده تا قراضه آلومینیومی با قیمت بالا خرید و فروش شود.

استفاده از آلومینیوم در صنعت ساختمان سازی

• ساخت تجهیزات معماری

• مقاومت در برابر آتش سوزی

• کاهش خطرات ناشی از زلزله 

• ساخت نما برای ساختمان های بزرگ

• ساخت درب، سایه بان، ویترین مغازه ها با فلز آلومینیوم

• ساخت سقف های داخلی و خارجی ساختمان و پوشش دهی سقف ها با آلومینیوم

• ساخت درب و پنجره های آلومینیومی به دلیل محکم بودن این فلز و استحکام بالا و عایق بودن در برابر گرما و سرما

ورق فولادی در مقابل ورق آلومینیوم و برنجی

کاربرد آلومینیوم در ساختمان سازی

سیستم در و پنجره گرمابند ( ترمال بریک)

اگر چه در و پنجره‌های آلومینیومی یکی از محصولات قدیمی و پرکابرد در صنایع ساختمان سازی به حساب می‌آیند، اما با پیشرفت تکنولوژِی و اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی، این پنجره‌ها نیز به تکنولوژی جدید دست یافته‌اند که ترمال بریک یا گرمابند نامیده می‌شوند. پنجره‌های آلومینیومی معمولی در هوای سرد رطوبت و سرما را به جداره داخلی منتقل می‌کنند و دارای فاکتور U بالایی هستند. سیستم ترمال بریک با حذف این مشکل، فاکتور U پنجره‌های آلومینیومی را از ۲ به ۱ می رساند. حاصل ساخت اینگونه پنجره‌ها این است که جداره خارجی گرما و یا سرما را به جداره داخلی انتقال نمی‌دهد. سیستم ترمال بریک از دو مقطع پروفیل آلومینیومی از هم مجزا که توسط نوارهای لاستیکی پلی آمید به هم متصل شده اند تشکیل شده است. نوار پلی آمید مانع انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر می‌شود که در واقع عنوان ترمال بریک برای این سیستم به این علت است که حرارت را می‌شکند و مانع نفوذ آن به محیط دیگر می‌شود. پلاستیک‌های پلی آمد مصرفی در این سیستم دارای نسبت استحکام مکانیکی به وزن بالا ، ضریب انبساط حرارتی پایین ، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، آب، اشعه و حرارت، خواص مکانیکی در دمای بالا و طول عمر زیاد هستند.

علاوه بر موارد بالا استفاده از سیستم ترمال بریک سبب عدم ورود سر و صدا به محیط داخلی ساختمان می‌شود. امروزه جلوگیری از نفوذ آلودگی‌های صوتی به محیط‌های کاری، بیمارستانی، سالن‌های فرودگاه، مدارس حائز اهمیت بسیار است. طبق استانداردهای موجود در این سیستم، درصورت استفاده از شیشه دوجداره چهار میلیمتری با حد فاصل هوایی دوازده میلیمتر، میزان صدا در فرکانس ۱۰۰۰ سیکل بر ثانیه را به ۳۵ دسی بل کاهش می‌دهد. در فرودگاه­ها که میزان صدا هنگام برخاستن هواپیما از زمین حدود ۱۲۰ دسی بل است با استفاده از پنجره‌های استاندارد کاهش صدا تا ۴۷ دسی بل در داخل سالن فرودگاه امکان پذیر است که صدای غرش هواپیما را به صدای کمی بلندتر از صدای زنگ تلفن کاهش می‌دهد.

همچنین قابلیت جلوگیری از ورود هوا، گردوغبار، آلودگی‌ها و نیز قابلیت جلوگیری از نفوذ آب از سایر مزایای این نوع پنجره‌ها محسوب می‌شود. طراحی مناسب و ایجاد منافذ و شیب‌های لازم در مقاطع پروفیل و نیز وجود محل‌هایی جهت تخلیه آب و هدایت آن به خارج از پنجره کمک بزرگی در جلوگیری از نفوذ آب به داخل ساختمان می‌کند که این نوع طراحی با توجه به خاصیت اکسترود پذیری و قابلیت شکل پذیری مناسب آلومینیوم امکانپذیر است. استفاده از سیستم شیشه دوجداره به همراه سیستم پنجره‌های آلومینیومی ترمال بریک، تکنولوژی است که ضمن ایحاد زیبایی، دوام، سبکی و تنوع در شکل و رنگ و جلوگیری از ورود سروصدا، باعث جلوگیری از اتلاف انرژیِ در ساختمان به میزان قابل توجهی می‌شود.

نماهای آلومینیومی

نمای سازه علاوه بر اینکه به ساختمان زیبایی خاصی می بخشد، ظاهر شهر را نیز زیباتر می‌کند. ویژگی‌های چشمگیر آلومینیوم، انقلاب جدیدی را در مهندسی معماری و ساختمان به راه انداخته است. نماهای آلومینیومی با قابلیت شکل پذیری بالا، زیبایی چشمگیر و خارق العاده، تنوع، طراحی و اتصال آسان، امروزه طرفداران بسیاری پیدا کرده است. با انتخاب نمای مناسب برای ساختمان می توان سازه‌های زیبایی ساخت که در هنگام حوادثی مانند زلزله ایمن بوده و خطر آفرین نباشند. نماهای آلومینیومی در مقایسه با سایر نماها برای این منظور مناسب ترند. در نماهای سنگی خطر سقوط سنگ وجود دارد که بسیار خطرناک است علاوه بر آن چون زیرسازی نماهای سنگی، سیمانی، آجری و غیره بر روی دیوارهای خارجی ساختمان است و دیوارهای خارجی به دلیل اتصال نداشتن به سازه در هنگام زلزله به سرعت فرو می‌ریزند، بنابراین اجزای اینگونه نماها منطقی و ایمن نیستند. اما نماهای آلومینیومی به دلیل داشتن اتصال مناسب بوسیله پلیت و نبشی به اسکلت ساختمان، دارای مقاومت بالایی درمقابل زلزله و حوادث دیگر بوده و تنها اشکال آن ها فروریختن شیشه ها می باشد که این مشکل نیز با استفاده ای شیشه های جدید که ایمن هستند و یا ورق های پلی کربنات حل شده است.

علاوه بر مسئله سبکی، مقاومت به خوردگی، قابلیت استفاده از آلومینیوم در مناطق با آب و هوای مختلف، قابلیت رنگ پذیری و تولید ساختارهای زیبا و با دوام باعث استفاده چشمگیر این فلز در ساختمان‌ها شده است. استحکام بالای این فلز همراه با سبکی آن تولید نمایی با ارتفاع‌های بلند را مقدور کرده است. وجود تنوع در سیستم نماهای اختصاصی آلومینیومی، قابلیت انتخاب بهترین نوع سیستم را با توجه به شرایط آب و هوایی و ژئوفیزیکی منطقه و مشخصات سازه ممکن می نماید. علاوه بر موارد ذکر شده، کاربرد آلومینیوم در بخش‌های مختلف ساختمان مثل سیستم‌های حرارتی، رادیاتورهای آلومینیومی، سیستم‌های تهویه، دستگیره‌ها و یراق آلات، نرده‌ها و حفاظ‌ها، پلکان‌ها، مبل‌ها و صندلی‌ها، چراغ‌ها نیز روز به روز افزایش می‌یابد.

سقف‌های کاذب آلومینیومی

از دیگر کاربردهای آلومینیوم در صنعت ساختمان می‌توان به تولید سقف‌های کاذب اشاره نمود. نیاز فروشگاه‌های ساختمانی بزرگ، هتل‌ها و بیمارستان‌ها به محیطی آرام و زیبا، نیاز استخرها و محیط‌های مرطوب به سقف‌های با مقاومت به خوردگی بالا باعث شده است تا آلومینیوم این بار خود به شکل سقف‌های کاذب ( دامپا و تایل) کناره‌ها و سایبان‌ها در عرصه ساختمان وارد نماید.

انواع سقف‌های کاذب با طرح‌های مختلف با لایه پشم سنگ همراه ، که این سقف‌ها را به عایقی مناسب تبدیل می‌کند در بناها بکار می‌روند. از مزایای سقف‌های کاذب می توان به موارد زیر اشاره کرد : دامنه مصرف وسیع، ظاهری آراسته ودکوراتیو، آکوستیک، غیرقابل اشتعال، قابلیت نصب سریع، دسترسی ساده و سریع به تجهیزات پشت سقف، تنوع و زیبایی رنگ، دوام، قابلیت نصب بر روی دیوار، قابلیت تجهیز به هر نوع چراغ، قابلیت ایجاد دریچه بلندگو و قابلیت شستشو. مجموع این خواص باعث شده تا این نوع سقف‌ها مناسب برای استفاده در مراکز صنعتی، بیمارستان‌ها، هتل‌ها، استخرها و محیط‌های مرطوب، سالن‌های ورزشی و حتی فضاهای باز مثل سقف پمپ بنزین باشد.