المواد البديلة للأسقف والتسقيف الصديقة للبيئة -Alternative materials -14
Table of Contents
المقدمة :
تحدثنا في المقال السابق عن استخدام الجص الطيني المقوى بالألياف في مبنى صديق للبيئة -Alternative materials -13
المواد البديلة للأسقف والتسقيف الصديقة للبيئة -للأسقف :
مع زيادة الاهتمام بالبناء المستدام، أصبح استخدام المواد التقليدية للأسقف مثل الحديد الصلب، الصفائح المعدنية، والطوب الأسمنتي يسبب مشاكل بيئية بسبب كثرة الطاقة المستخدمة في تصنيعها وانبعاثات الكربون. لذلك ظهرت مجموعة من المواد البديلة الصديقة للبيئة التي توفر حلاً فعالًا وصحيًا ومستدامًا للأسقف.
البلاستيك البوليمر المقوى بالألياف (Fiber-Reinforced Polymer – FRP)
ما هی مواد البوليمر المسلحة بالألياف(FRP) – للأسقف ؟
اللدائن المدعّمة بألياف (أو البوليمير المدعم بألياف) عبارة عن مادة مركبة مصنوعة من شبكة بوليميرية مدعّمة بألياف، والتي تكون عادة مصنوعة من الزجاج أو الكربون أو الأراميد أو البازلت.هذه الألياف تعتبر متميزة في إستخدامها في مجالات الإنشاء ولها خواص مميزة مع الخرسانة حيث أنها تنتج مركبات قوية تزيد من صلابة و مقاومة الخرسانة عند اضافتها لها كما أنها تعزز خواص الديناميكية لها .
بدأ استخدام الألياف الكربونية (FRP) في تقوية و تدعيم العناصر الإنشائية منذ الستينيات من القرن الماضي بديلا عن الأساليب التقليدية التي غالبا ما تعتمد على تكبير المقطع العرضي لهذه العناصر وما قد ينتج عن ذالك من تغيير في الأبعاد المعمارية للمنشأ غير مرغوبة في كثير من الأحيان . و الألياف عبارة نسيج أسود اللون مكون من مادة البوليميرات (fiber reinforced polymer ) و هی ذات ألياف باتجاه أو باتجاهين متعامدين أو بأربعة اتجاهات و تختلف في السماكات و المقاسات .
تتکون المواد البولیمریه المسلحه بالألیاف (FRP) من مادة بولیمریة ( ایبوکسي، فینیل-إستراو بولي إستر) مسلحة بنوع من الألیاف (الکربون، الزجاج، کیفلر، بازلت او …) و لذلک تسمی بالمواد البولیمریة المسلحة بالألیاف او بإختصار FRP. تعتمد المواد البولیمریة المسلحة بالألیاف في القوة و المرونة علی الألیاف و لذلک یکون الدور الأساسي فی تعیین المواصفات المیکانیکیة لهذة المواد لنوع الألیاف التی تم استخدامها في تسلیح البولیمر. هذه الألياف تعتبر متميزة في إستخدامها في مجالات الإنشاء ولها خواص مميزة مع الخرسانة حيث أنها تنتج مركبات قوية تزيد من صلابة و مقاومة الخرسانة عند اضافتها لها كما أنها تعزز خواص الديناميكية لها .
من جهة أخری تقوم المادة البولیمریة بواجبین مهمین: الاول( نشر الأجهاد فیما بین الألیاف و الثاني) الحفاظ علی الألیاف مقابل التأکل و العوامل البیئیة و الظروف الجویة المختلفة کالصدا و غیرها. تختلف المواصفات المیکانیکیة لهذة المواد من جهة الی اخری حیث أنها مواد غیرمتماثلة. بإمکان المستخدم وضع هذه المواد فی ای جهة للحصول علی المقاومة المطلوبة في الإتجاه المطلوب.
الوصف :
- عبارة عن بلاستيك هندسي مقوى بألياف زجاجية أو كربونية.
- يستخدم بديلًا للصفائح المعدنية التقليدية أو الخشب في الأسقف والهياكل.
- يتم تصنيعه من راتنجات البوليمر (Epoxy, Polyester) مع ألياف تقوية لتوفير صلابة عالية وخفة وزن.
طريقة التصنيع :
- تخلط الراتنجات مع الألياف الطبيعية أو الصناعية.
- يتم صب الخليط في قوالب مصممة للشكل النهائي للصفائح أو الألواح.
- يتم تصلب المادة تحت حرارة أو ضغوط معينة حسب نوع الراتنج المستخدم.
- بعد التصلب، يتم قص الألواح وتنعيم الحواف للتثبيت في الموقع.
المزايا :
- خفيف الوزن وسهل التركيب.
- مقاوم للرطوبة والتآكل الكيميائي.
- عمر طويل يتجاوز 20–25 سنة.
- يمكن إعادة تدويره جزئيًا في صناعة منتجات أخرى.
العيوب :
- تكلفة مبدئية أعلى مقارنة بالصفائح المعدنية العادية.
- قابلية محدودة للانحناء عند الأحمال الثقيلة جداً، لذلك يحتاج تصميم هيكلي مناسب.
مثال :
- مبنى إداري في كوالالمبور، ماليزيا: استخدم سقف FRP على هيكل فولاذي خفيف لتقليل وزن الأحمال، مع مناطق شفافة لإدخال الضوء الطبيعي.
رغوة البلاستيك المقوى (Foam Reinforced Plastic) – للأسقف :
الوصف :
- مادة مركبة خفيفة الوزن تجمع بين البلاستيك المقوى ورغوة عازلة.
- تعمل كعازل حراري وصوتي ممتاز للأسقف.
طريقة التصنيع :
- إنشاء قلب من الرغوة البلاستيكية الصلبة أو البولي يوريثان.
- تغليف الرغوة بألواح FRP أو ألواح بوليمرية لتوفير صلابة وحماية.
المزايا :
- عزل ممتاز للحرارة والصوت.
- يقلل من وزن المبنى.
- مقاوم للماء والرطوبة، مناسب للمناطق الاستوائية والرطبة.
العيوب :
- مقاومة محدودة للحرائق، لذلك يحتاج معالجة خاصة لمقاومة الاشتعال.
- تكلفة إنتاجية أعلى من البلاستيك التقليدي.
البولي كربونات والأكريليك – للأسقف :
ما هو البولي كربونيت؟
البولي كربونيت هو بوليمر لدن بالحرارة ، وبوليستر من حمض الكربونيك والكحول ديهيدري.
براءة اختراع في عام 1953 تحت العلامة التجارية “ماكرولاون”.
ظهرت مواد لها خصائص مشابهة في وقت مبكر – في نهاية القرن التاسع عشر.
تم إطلاق الإنتاج الصناعي للبولي كربونيت في عام 1960.
منذ ذلك الوقت ، تم افتتاح عدد كبير من مصانع البولي كربونيت في العالم.
أصبحت هذه المادة واحدة من اللدائن الحرارية الأكثر شعبية.
اليوم ، يتوفر البولي في العديد من التعديلات.
في المجالات الأكثر تنوعا ، الواح و ، يتم استخدام بولي كربونيت شفافة و بولى كربونيت ملونة.
العلامات التجارية المتقدمة التى تميز البولى كربونيت وتخصصمها هى مضادة للخدش.
المجال الرئيسي لتطبيق البولي الخلية هو التزجيج من الستائر ، الدفيئات ، الحدائق الشتوية ، العرش ، ملاعب التنس ، مربعات التدريب.
تستخدم الطوابع المتآلفة من أجل تزجيج الشرفات الأرضية وكابينات الاستحمام والشرفات وتصنيع الزجاج الأمامي والجزء السفلي من اليخوت والمراكب الشفاف.
ما هو الاكريليك؟
أكريليك هي واحدة من أسماء زجاجي.
وهذه المواد يمكن العثور تحت أسماء زجاج الاكريليك، PMMA، وزجاج شبكي، والزجاج العضوي.
تم الحصول على أول عينات من الأكريليك في عام 1928 ، وبعد 5 سنوات تم إطلاق المادة في الإنتاج الضخم.
أقدم ماركة أكريليك هي Plexiglas (ألمانيا).
يتم إنتاج الأكريليك عن طريق بلمرة الميثيل methacrylate monomer.
هناك نوعان من التقنيات لتصنيع زجاج شبكي – صب وقذف.
يتم تعيين صب أكريليك Plexiglas GS، extrusion – Plexiglas XT.
هذين النوعين من المواد لديها بعض الاختلافات.
الاكريليك النتوء هو أرخص ، ولكن أقل متانة.
الوصف
- مواد شفافة أو نصف شفافة تستخدم للأسقف التي تحتاج دخول الضوء الطبيعي.
- مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، عازلة للحرارة إلى حد معين.
طريقة التصنيع :
- صهر مادة البولي كربونات أو الأكريليك وصبها في ألواح بمقاسات قياسية.
- إضافة طبقات مضادة للأشعة فوق البنفسجية للحماية من التغير اللوني.
المزايا
- إدخال ضوء طبيعي يقلل استهلاك الكهرباء للإضاءة.
- خفيفة الوزن وسهلة التركيب.
- مقاومة للماء والرطوبة.
العيوب :
- عرضة للخدش بسهولة.
- مقاومة محدودة للحرائق، تحتاج طبقة حماية أو تصميم مناسب.
مثال :
- مركز علمي في سنغافورة: استخدم سقف من البولي كربونات الشفاف في القاعات التعليمية لتوفير إضاءة طبيعية وتقليل استهلاك الطاقة الكهربائية.
بلاط التسقيف الخرساني الصغير
الوصف
- بلاط خرساني أصغر من البلاط التقليدي.
- يستخدم لتغطية الأسطح مع تقليل استهلاك المواد الخام والطاقة في التصنيع.
طريقة التصنيع
- خلط الأسمنت والرمل والماء مع مواد إضافية لزيادة قوة التحمل.
- صب الخليط في قوالب صغيرة الحجم.
- التجفيف والمعالجة حتى تصل إلى القوة المطلوبة.
المزايا
- متانة عالية وقدرة على التحمل.
- تقليل كمية الخرسانة المستخدمة مقارنة بالبلاط الكبير.
- مقاوم للحريق.
العيوب
- يحتاج هيكل تحتي قوي نسبيًا لدعم الأوزان.
- أقل قدرة على العزل الحراري مقارنة بالبلاستيك أو الخيزران.
صفائح التسقيف المموجة من الخيزران
الوصف
- خيزران طبيعي مموج يستخدم لتغطية الأسقف.
- مصدر متجدد سريع النمو (3–5 سنوات).
- يمكن معالجة الخيزران ليصبح مقاومًا للماء والحشرات.
طريقة التحضير
- تقطيع الخيزران إلى أعمدة رفيعة، ثم تنظيفها وتجفيفها.
- معالجة الأعمدة بمحلول طبيعي أو كيميائي مقاوم للحشرات والرطوبة.
- تركيب الصفائح المموجة على الهيكل الداعم بمسامير أو حبال طبيعية.
المزايا
- خفيف الوزن وسهل التركيب.
- مصدر متجدد وصديق للبيئة.
- يعطي مظهر طبيعي وجمالي للمباني.
- مقاوم جزئي للرطوبة والحرارة.
العيوب
- يحتاج صيانة دورية لمنع التعفن أو تلف الحشرات.
- مقاومة محدودة للحرائق، يجب معالجة إضافية.
مثال
- مركز ثقافي في بالي، إندونيسيا: استخدم أسقف من الخيزران المموجة على مبانٍ منخفضة لتقليل استهلاك المواد الثقيلة، وإضفاء طابع طبيعي على التصميم.
الخاتمة :
سوف نتحدث في المقال التالي عن المواد البديلة الأخشاب المعالجة والتعبئة الخشبية -Alternative materials -15
المراجع :
https://www.afzir.com/arabic/strengthening-with-frp/what-is-frp-composite
http://www.hansetiles.com/roof-tile/concrete-roof-tiles.html
https://ar.kindle-tech.com/faqs/what-is-the-alternative-material-for-graphene
https://jsos.journals.ekb.eg/article_337177.html?lang=en
https://mjaf.journals.ekb.eg/article_138721.html?utm_source=chatgpt.com
https://uku.eu/en/clay-products/ceb-compressed-earth-block/
https://homeworlddesign.com/mexican-house-build-compressed-earth-blocks
يمكنك الاطلاع أيضاً علي :
أسس تصميم غرفة الاجتماعات (1) 2023 – Meeting Room
أسس تصميم المطاعم (1) 2023 – Restaurant Design – Fundamentals for the best interior design
أسس تصميم المولات التجارية (أنواع المولات و معايير التصميم التخطيطي) 2023أسس تصميم غرفة الاجتماعات (1) 2023 – Meeting Room
أسس تصميم المطاعم (1) 2023 – Restaurant Design – Fundamentals for the best interior design
أسس تصميم المولات التجارية (أنواع المولات و معايير التصميم التخطيطي) 2023
