متریال درجه یک در ساختمان

اهمیت مصالح ساختمانی

مصالح ساختمانی به طور کلی؛ می توان آن را انواع مواد خام یا نیمه فرآوری شده یا کاملا فرآوری شده که در سازه گنجانده شده و در ساخت آن استفاده می شود، تعریف کرد. مهندسین وظیفه فرآوری مواد اولیه موجود در طبیعت و قابل استفاده در ساختمان، تهیه پروژه های لازم با انجام طرح های ساختمانی و ساخت ساختمان با مصالح مناسبی را که باید انتخاب شود، بر عهده دارند. به همین دلیل برای موفقیت ساختمان و فعالیتی که در جهت ساخت و ساز باید انجام شود، نه تنها طراحی خوب ساختمان، بلکه انتخاب مناسب ترین مصالح برای استفاده در ساخت وسازساختمان بسیار مهم است. تحقق این امر در صورتی امکان پذیر است که مهندس به خوبی از خواص موادی که می تواند استفاده کند مطلع باشد و متریال درجه یک را انتخاب کند.

از آنجایی که سازه‌ها و تأسیسات کشاورزی برای اهداف تولیدی ایجاد می‌شوند، هدف اصلی به دست آوردن عملکرد کمی و کیفی بالا و استفاده از متریال درجه یک در ساختمان بازار و در نتیجه به حداکثر رساندن درآمد است. حصول اطمینان از این امر با ایجاد درخواست های ساختاری، محیطی و تکنیکی امکان پذیر است. تحقق این امر به انتخاب صحیح مواد مناسب بستگی دارد.

سازه های کشاورزی؛ خانه های روستایی در شرکت های کشاورزی، سازه های تولید گیاهی و حیوانی، سازه های حفاظتی و ذخیره سازی، سازه های ارزیابی و بازاریابی محصول، سازه های آبزی پروری، تاسیسات آب آشامیدنی و تاسیساتی، سیستم های فاضلاب، مخازن کود، تاسیسات بیوگاز، سازه های حفاظت از خاک و آب، می توانند به صورت سازه ها و تأسیسات مانند تأسیسات آبیاری و زهکشی، جاده های مزرعه و حصارها باشد.

انتخاب درست متریال درجه یک در ساختمان

انتخاب مناسب ترین متریال درجه یک در ساختمان برای یک سازه خاص فرآیند آسانی نیست. در انتخاب باید خواص مختلفی از مواد در نظر گرفته شود. مناسب ترین متریال برای هر منظوری تنها ارزان ترین متریال نیست بلکه متریالی که دارای استحکام و ظاهر زیبایی کافی باشد و بسته به محل استفاده بتواند عملکرد مورد انتظار را انجام دهد که این معیار ها برای انتخاب یک متریال درجه یک اولین حرف را می زند.

ویژگی های کلی که در انتخاب مصالح مناسب در ساخت و ساز باید در نظر گرفته شود به شرح زیر است:

دوام مصالح: مصالح ساختمانی باید مقاومت کافی در برابر تأثیرات مخرب خارجی داشته باشد که ممکن است در طول عمر مفید آن مؤثر باشد و عملکرد مورد انتظار را انجام دهد.

هزینه مواد: منابع مالی شرکت ها به طور کلی محدود است. به همین دلیل قیمت متریال درجه یک در ساختمان به نسبت امکان اجرا و استفاده در ساخت باید ارزان باشد.

ظاهر مصالح: همچنین بسیار مهم است که ساختمان به خوبی با محیط اطراف خود ترکیب شود. اگرچه کارکرد در ساختمان هاحرف اول را می زند، اما این نیز مهم است که ساختمان با محیط اطراف خود یکپارچگی زیبایی داشته باشد.

عمر مفید سازه: عمر سازه را نمی توان تنها با انجام یک پروژه خوب و افزایش کیفیت کار به دست آورد. یکی از مهم ترین عوامل در اینجا انتخاب خوب مصالح مورد استفاده در عناصر ساختمانی، جایگیری خوب آنها و نگهداری کافی است.

خواص عمومی مصالح ساختمانی و متریال درجه یک

خواص مصالح ساختمانی عمدتاً در سه گروه قابل بررسی است. اینها؛ خواص مکانیکی، خواص فیزیکی و خواص شیمیایی هستند.

خواص مکانیکی

خواصی هستند که با تغییرات شکلی که مصالح ساختمانی تحت تأثیر نیروهای خارجی نشان می دهند، استحکام مصالح را نشان می دهند. طراحی بدون دانستن خواص مکانیکی مصالح ساختمانی غیرممکن است. از آنجایی که یک سازه می تواند از نظر استاتیکی موفق بوده و عمر مفید بالایی داشته باشد، در صورتی که مصالح در برابر بارهای وارده مقاومت کافی از خود نشان دهد، تحت تاثیر قرار می گیرد. این معیار از مهمترین ها در انتخاب متریال درجه یک است. در نظر داشته باشید که خواص مکانیکی به ساختار داخلی ماده بستگی دارد. بنابراین خواص مکانیکی از ماده ای به ماده دیگر و با توجه به نحوه عمل بارها متفاوت است.

هنگامی که خواص مکانیکی مواد ذکر می شود، ویژگی هایی مانند کشش و تغییر شکل، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر سایش و سختی برداشت می شود.

مقاومت داخلی ماده در برابر نیروی وارد بر سطح مقطع هر ماده را تنش می گویند. اگر تنش ناشی از نیروی وارد بر مقطع از تنش مقاومت داخلی بیشتر شود، ماده در آن نقطه خرد یا شکسته می شود. بنابراین، یک شکست رخ خواهد داد.

تمام مصالح ساختمانی تحت تأثیر بار کم و زیاد تغییر شکل می‌یابند. به عبارت دیگر، تغییر شکل وجود دارد. تغییر شکلی که در هر عنصر سازه ای تحت تأثیر بار ایجاد می شود، کرنش نامیده می شود. مقدار کرنش بسته به مقدار بار و نحوه عملکرد آن، مقطع عنصر و سختی ماده ای که از آن ساخته شده است، متفاوت است.

مقاومت در برابر ضربه

مصالح ساختمانی هنگام سقوط یا برخورد یک جسم سنگین به آنها در معرض ضربه قرار می گیرند. اثر ضربه در سازه ها رایج است. به عنوان مثال یک دامداری را در نظر بگیرید، تأثیر ابزار و ماشین آلات مورد استفاده در کارهای روزانه مانند تمیز کردن کود، توزیع خوراک، بارگیری یا تخلیه محصول در ساختمان، یا تأثیر ضربات حیوانات باید در ساخت این دامداری در نظر گرفته شود. پس در ساخت این ساختمان ها مقاوت باید در نظر گرفته شود که متریال درجه یک باعث طول عمر بنا در برابر این ضربات می شود.

مقاومت در برابر سایش

در هر یک از متریال درجه یک در ساختمان سایش در نتیجه مالش ذرات بر روی یک ماده، شکستن ذرات کوچکی که زبری را از سطح ماده ایجاد می کنند، رخ می دهد. مواد به طور جزئی یا کامل از بین رفته و لغزنده می شود. سایش به ویژه در جاده ها و پیاده روهایی که به شدت توسط موجودات زنده، ابزار و ماشین آلات استفاده می شود، رخ می دهد. تعیین مقاومت سایشی بسیار دشوار است، زیرا ساییدگی به دلایل مختلف ایجاد می شود. سعی می شود با آزمایش هایی که در آن شرایط واقعی در آزمایشگاه ها شبیه سازی می شود، تعیین شود.

سختی

سختی مقاومت سطح ماده در برابر تغییر شکل دائمی است. به عبارت دیگر، مقاومت ماده در برابر جسم سختی است که روی سطح آن غوطه ور می شود. از آنجایی که سختی مواد را می توان به سرعت و به راحتی تعیین کرد، یک ویژگی پرکاربرد در مطالعات کیفیت است. با تعیین سختی مواد، ایده ای در مورد منشاء، استحکام و ماشین کاری مواد به دست می آید.

خزش

اکثر مواد در طول زمان تحت تنش ثابت تحت فشار فزاینده ای قرار می گیرند. این پدیده خزش نامیده می شود. به طور کلی، اگر اثر نیروی وارد شده به هر جسم با قدر معین برای مدت طولانی ادامه یابد، دو نوع تغییر شکل در جسم رخ می دهد.

اولین مورد تغییر شکل ناگهانی است که هنگام اعمال نیرو رخ می دهد و دیگری تغییر شکلی است که با گذشت زمان افزایش می یابد. کرنش کل مجموع این دو مقدار است. عمل اصلی که باعث افزایش رخداد خزش در مواد می شوند دما در تنش کم یا دمای پایین است. سرعت خزش آهسته است و معمولاً شکستگی مشاهده نمی شود.

.

خواص فیزیکی و شیمیایی مصالح ساختمانی

دانستن خواص مکانیکی قبل از انتخاب متریال درجه یک در ساختمان کافی نیست بلکه دانستن خواص فیزیکی مصالح ساختمانی نیز بسیار مهم است. دلیل این امر این است که برخی از عملکردهای مورد انتظار از سازه به طور مستقیم با خواص فیزیکی مواد مرتبط هستند. به عنوان مثال، آب بندی در سازه های ذخیره آب با خواص فیزیکی مواد مرتبط است.
به خصوص در ساختمان های کشاورزی، حفاظت از سایر عناصر ساختمانی به ویژه کف ها در برابر رطوبت بسیار مهم است. برای محافظت سازه ها در برابر رطوبت باید از مصالحی با ضریب موئینگی پایین استفاده کرد.
روابط نزدیکی بین خواص مکانیکی مصالح ساختمانی و خواص فیزیکی آنها وجود دارد. بنابراین، خواص مکانیکی مواد را می توان با بهبود خواص فیزیکی آنها بهبود بخشید.

خواص شیمیایی

خواص شیمیایی مواد شامل نوع اتم های سازنده مواد، الگوهای پیوند آنها، ساختار بلوری، فرآیندهای شیمیایی اعمال شده در تولید مواد و اثرات شرایط محیطی است که در آن مواد استفاده می شود.
فاصله معینی بین اتم های سازنده ماده وجود دارد. مواد را می توان با توجه به آرایش اتم ها یا مولکول ها به سه گروه دسته بندی کرد. اینها؛ ساختارهای آمورف، ساختارهای مولکولی و ساختارهای کریستالی هستند.
ترکیب شیمیایی مواد نیز مهم است. به عنوان مثال، افزایش یا کاهش نسبت کربن در فولادها بر سختی و خواص مکانیکی فولاد تأثیر می گذارد. خصوصیات محیطی که مواد در آن قرار دارند نیز ممکن است باعث تجزیه و خراب شدن مواد شوند و در اثر خوردگی آسیب ببینند.

لیست متریال ساختمانی چه چیز هایی است؟

• سیمان
• مصالح
• سنگ ها
• گل و خاک رس
• بتن
• آجر
• شیشه
• پلاستیک
• فولاد سازه
• فوم
• پارچه
• کاهگل
• الوار و چوب
• کاشی (سرامیک)
• کولار
• بامبو
• فیبر کربن
• اقلام برقی
• مصالح ساختمانی مصنوعی

مصالح زیادی برای ساخت خانه های لوکس استفاده می شود. برخی از بهترین مواد برای ساخت آنها عبارتند از چوب قرمز، مس، فولاد، بتن و شیشه. در حالی که این مواد زیبایی و دوام را به خانه می بخشند، مهم است که قبل از انتخاب آن تصمیم بگیرید که کدام یک در منطقه خاص شما بهترین کار را دارد. به عنوان مثال: اگر در منطقه ای زندگی می کنید که رطوبت آن بالا است، چوب قرمز به دلیل قرار گرفتن در معرض آب بهترین گزینه ممکن نیست. در مورد مس هم همینطور. در مناطق مرطوب تمایل به اکسید شدن دارد. با این حال، اگر در آب و هوای خشک‌تری زندگی می‌کنید، هر کدام از این مواد می‌توانند به خوبی روی خانه لوکس شما کار کنند.
یکی دیگر از مواردی که باید هنگام انتخاب مصالح برای ساخت یک خانه لوکس در نظر گرفت، نگهداری مورد نیاز برای حفظ بهترین ظاهر آن است. به عنوان مثال، صاحب خانه ای که در آب و هوای مرطوب زندگی می کند، ممکن است به دلیل قرار گرفتن در معرض آب و مشکلات احتمالی زنگ زدگی، مایل به انتخاب مس برای خانه خود نباشد. صاحب خانه ای که در یک منطقه خشک کن زندگی می کند می تواند چوب قرمز را به عنوان یکی از مواد خود انتخاب کند زیرا بدون نیاز به نگهداری زیاد همچنان عالی به نظر می رسد.
حال به بررسی یکسری از متریال ها و مصالح ساختمانی در جهت انتخاب متریال درجه یک در ساختمان می پردازیم.

چوب و محصولات چوبی

چوب یکی از متریال درجه یک در ساختمان از نوع طبیعی با منشا آلی است. استفاده از چوب به عنوان مصالح ساختمانی به اندازه ی قدمت تاریخ بشریت است. به ویژه در مناطقی که جنگل ها و درختان فراوان هستند به طور گسترده استفاده می شود. اما امروزه به دلیل جنگل زدایی، قطع بی رویه درختان، آتش سوزی ها و کاهش وجود جنگل ها به موازات افزایش جمعیت انسان، به ماده ای گران قیمت و صعب العبور تبدیل شده است.

در حالی که به طور کلی در سیستم های سقف، قالب ها و داربست های ساخت و ساز، نازک کاری در و پنجره در سازه های دیگر استفاده می شود، همچنین می تواند به طور گسترده در عناصر باربر مانند ستون ها، تیرها و کف در سازه های کشاورزی استفاده شود.

مزایا و معایب چوب

این ماده به طور کلی یک ماده سبک است، اگرچه با توجه به گونه درختی که چوب از آن به دست می آیند متفاوت است. اگرچه چوب سبک است، اما مقاومت بالایی در برابر فشار و کشش دارد. ویژگی عایق حرارتی کافی است. این ماده ای است که پردازش و ترکیب آن آسان است.
مهمترین عیب این است که تحت تأثیر آب قرار می گیرد. از آنجایی که این ماده ناهمسانگرد است، خواص استاتیکی آن در هر نقطه و جهت متفاوت است. یکی از مهم ترین ایرادات به خصوص از نظر مناطق روستایی این است که در برابر آتش بسیار آسیب پذیر است.

انواع چوب

چوب های به دست آمده از کنده ها بسته به نوع درخت و محل استفاده از آنها در ساختمان می توانند اندازه های مختلفی داشته باشند. به اینها لَت، عصا، تیرآهن، تخته و چوب می گویند.
الوارهای ساختمانی با در نظر گرفتن تعداد گره، میزان ترک، صافی الیاف، وجود قطعات پوسیده، تغییر رنگ و اشکال در شکل به سه گروه دسته بندی می شوند:
• چوب درجه یک
• چوب درجه دو
• چوب درجه سه
چوب درجه دو عموماً در کلیه کارهای ساختمانی به ویژه تیرها و ستون ها استفاده می شوند.

تخته های چوبی

تخته های چوبی از جداسازی ضایعات به دست آمده از کارگاه های چوب بری یا درختانی که به عنوان الوار استفاده نمی شوند بدست می آیند که با جداسازیشان به شکل الیاف به روش های مختلف، ترکیب آنها با چسب های مختلف و فشار دادن آنها ساخته می شوند. می توان تخته های چوبی را با توجه به روش ها و خواص آن ها درچند گروه جمع آوری کرد.
• تخته های فیبرچوبی
• تخته خرده چوب
• ورق های تخته سه لا
• ورق های تراشه رنده
• تخته خرده چوب سیمانی

بتن

بتن سنگ مصنوعی است که با ریختن مواد حاصل از اختلاط سنگدانه های معدنی (شن و ماسه) با گرانولومتر معین (ماسه و شن) به عنوان ماده چسبنده و مواد افزودنی مختلف در صورت لزوم، ریختن آن در قالب های پلاستیکی و سفت شدن و در نتیجه هیدراته شدن سیمان استحکام پیدا می کند.
بتن یکی از مهمترین متریال درجه یک در ساختمان در ساخت و سازدرعصر ماست. همچنین به صورت گسترده در کار ساختمان سازی و ساخت و ساز استفاده می گردد. مهمترین دلایلی که باعث می شود بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی مهم باشد عبارتند از: استحکام آن بالاست، به راحتی در هر جایی ساخته می شود، شکل مورد نظر با قالب داده می شود، در برابر آتش و عوامل خارجی مقاوم است و مقرون به صرفه است.
بتن را می توان با در نظر گرفتن وزن واحد، خواص مقاومتی، مکان های تولید و روش های کاربرد طبقه بندی کرد. با در نظر گرفتن وزن واحد حجمی بتن سخت شده ۲۸ روزه؛ آنها را می توان به سه گروه بتن سبک، بتن معمولی و بتن سنگین تقسیم کرد. همچنین بتن ها را می توان با توجه به محل تولید به دو گروه بتن ساخت و ساز و بتن آماده تقسیم کرد.

عناصر تشکیل دهنده بتن

عناصر تشکیل دهنده بتن؛ در صورت لزوم از سنگدانه، سیمان، آب و مواد افزودنی استفاده می شود. هنگامی که ترکیب بتن ذکر می شود، مقادیر مواد اولیه در بتن ۱ متر مکعبی که در جای خود قرار داده شده است، درک می شود.
سنگدانه بتن از مخلوطی از شن و ماسه تشکیل شده است. سیمان پرتلند مطابق با استانداردها عموماً در تولید بتن مورد استفاده قرار می گیرد، اما در صورت لزوم می توان آن را برای سیمان های زود سخت ترجیح داد.
در تولید بتن می توان از انواع آب با منبع طبیعی که حاوی مواد خارجی که ممکن است خواص بتن را مختل کنند، نباشد استفاده کرد. آب آشامیدنی باید ترجیح داده شود. عملکرد آب در تولید بتن؛ خیس کردن سنگدانه، ایجاد واکنش شیمیایی در طول گیرش و سخت شدن است.
به انواع مواد افزوده شده به بتن، غیر از سنگدانه، سیمان و آب، افزودنی گفته می شود. مواد افزودنی را می توان در بتن برای اهداف مختلف استفاده کرد. مواد افزودنی مستقیماً در مخلوط بتن یا با اختلاط آب یا مخلوط کردن آنها با سیمان در کارخانه ها ساخته می شوند. افزودنی های شیمیایی به صورت ژل یا پودر هستند. پوزولان ها، یعنی افزودنی های معدنی، مواد سیلیسی و آلومینیومی هستند.

مواد فلزی

مواد فلزی موادی هستند که از قدیم الایام برای مردم شناخته شده بوده و در کاربردهای مهندسی کاربرد فراوانی دارند. خواص مواد فلزی به طور قابل توجهی با سایر مواد متفاوت است. از آنجایی که سختی و استحکام فلزات خالص کم است، از آنها در سازه ها استفاده نمی شود. این ویژگی‌های فلزات خالص با شکل‌دهی در زمانی که سرد باشد و عملیات حرارتی افزایش می‌یابد یا از آلیاژهایی استفاده می‌شود که خواص نامطلوب فلز خالص را به عنوان یک ماده ساختمانی حذف می‌کند، اما خواص برتر آن را برجسته‌تر می‌کند.
فلزات به عنوان مواد حامل در ساختمان ها استفاده می شوند. بر این اساس، فلزات مورد استفاده در ساخت و ساز را می توان با توجه به ترکیب آنها به دو گروه فلزات آهنی و فلزات غیرآهنی دسته بندی کرد.
مصالح فولادی مورد استفاده در ساختمان ها؛ می توان آن را در چهار گروه فولاد بتن مسلح، فولادهای پروفیل، سیم و کابل کششی فولادی و سایر مواد فولادی جمع آوری کرد.
فولاد بتن آرمه: این میله‌های فولادی با مقطع گرد هستند که در سازه‌های بتن مسلح برای رفع تنش‌های کششی و برشی استفاده می‌شوند. به آنها فولاد تقویت کننده بتن مسلح نیز می گویند.

فولادهای پروفیلی: فولادهایی هستند که در کوره های مخصوص به دست می آیند و در قالب ریخته می شوند و پس از حرارت دادن به درجات قرمز می توان با نورد شکل های دلخواه را به آنها داد. فولادهای پروفیل; دارای بخش هایی است که به صورت I، L، U، T، H و Z تعریف شده اند.
فولادهای توخالی: فولادهای توخالی; پروفیل های فولادی دایره ای، مربعی یا مستطیلی هستند که در داخل توخالی هستند.

میلگرد مسطح: در اتصالات عناصر فولادی یا چوبی ساختمان، در بدنه و درپوش تیرهای توپر استفاده می شود.
سیم و کابل کششی فولادی: در سازه های بتن آرمه پیش تنیده و پل های معلق کاربرد دارند.
سایر مواد فولادی: اینها عبارتند از صفحات ورق گالوانیزه، پروفیل ورق فولادی، لوله های فولادی گالوانیزه و الیاف فولادی.

فلزات و آلیاژهای غیرآهنی

فلزات غیر آهنی مورد استفاده در ساختمان ها؛ آلومینیوم، روی، مس، سرب و آلیاژهای آنها.
آلومینیوم در طبیعت به صورت بوکسیت وجود دارد. آلومینیوم در نتیجه حرارت دادن این فلز تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد، تبخیر آب و جداسازی اکسید خالص با الکترولیز به دست می آید.
روی معمولاً به صورت سولفات در طبیعت یافت می شود. آنها با گرم شدن در هوا اکسید می شوند. بیشتر به صورت دال در ساختمان ها استفاده می شوند.
مس یک ماده مقاوم در برابر خوردگی است. در یک محیط مرطوب، یک لایه سولفات مس سبز رنگ روی سطح تشکیل می شود که از پیشروی خوردگی به اعماق جلوگیری می کند.
هنگامی که سرب با هوا تماس پیدا می کند، یک لایه کربنات روی سطح آن تشکیل می شود. این لایه در برابر عوامل خارجی محافظت می کند.

سخن آخر

در این مقاله به بررسی یکسری متریال درجه یک در ساختمان و در ساخت و ساز پرداخته شد تا طراحان و معماران الگویی در انتخاب متریال درجه یک در کار ساخت بنا داشته باشند. از این رو انتخاب مصالح با استفاده از کاربرد و ویژگی هر کدام با توجه به بودجه کاری حساس و دقیق است که باید به آن توجه شود.

.