تحقیق درباره مصالح جدید پوکه لیکا

امروزه دانه‌هاى سبك خاك رس منبسط شده در بيش از 30 كشور جهان با نامهاى تجارى گوناگون توليد و عرضه مى شوند. در اروپا و آمريكا اين دانه‌ها را با عناوينى نظير لايتگ، ليكا، آگلايت و آرژكس مى شناسند. اين دانه‌ها به طور مشابه در ايران با نام ليكا توليد مى شوند.

دانه خاك رس منبسط شده سبك Light Expanded Clay AggregateLECA
ويژگى‌هاى اين دانه‌ها باعث شده است تا در طيف وسيعى از كارهاى عمرانى و صنعتى به كار روند. در اين نگاشت برخى مسائل اساسى در مورد توليد و مصرف ليكا بررسى مى گردد.

1)ليكا چيست؟يكى از روشهاى تهيه دانه‌هاى سبك استفاده از كوره گردان است. وقتى برخى از انواع رس با دانه‌هايى به ريزى صفر تا دو ميكرون در دماى بالاتر از 1000 درجه سانتى گراد در اين كوره‌ها حرارت مى بينند، گازهاى ايجاد شده در داخل آنها منبسط مى شوند و هزاران سلول هواى ريز تشكيل مى دهند. با سرد شدن مصالح، اين سلولها باقى مى مانند و سطح آنها سخت مى شود.

مهم ترين ويژگى‌هاى ليكا عبارتند از : وزن كم، عايق حرارت، عايق صوت، بازدارنده نفوذ رطوبت، مقاومت در برابر يخ زدگى، تراكم ناپذيرى تحت فشار ثابت و دائمى، فسادناپذيرى، مقاوت در برابر آتش و PH نزديك به نرمال.  وزن كم اين دانه‌ها و در نتيجه هزينه حمل پائين آن باعث شده است تا از ليكا در پر كردن فضاهاى خالى استفاده شود. در كاربردهاى خاص نظير زير سازى ساختمان و تسطيح و شيب بندى بام، خواص عايق حرارتى و دوام ليكا مشخصات فنى مناسبى براى آن فراهم مى كند. در راهسازى نيز از تراكم ناپذيرى ليكا براى كنترل نشست پلاستيك بسترهاى سست استفاده مى شود. همچنين جذب آب مناسب ، تخلخل و دوام ليكا آن را براى كشاورزى بدون خاك مناسب ساخته است. همين خواص باعث شده است تا در تصفيه فاضلابهاى خانگى از فيلترهاى ساخته شده از ليكا استفاده شود.

ويژگيهاى بتن ليكا

خواص ليكا باعث شده است تا بتن سبك ليكا كاربردهاى فراوانى داشته باشد. مهم ترين ويژگى‌هاى بتن ليكا عبارتند از:وزن كم، سهولت حمل و نقل، بهره ورى بالا هنگام اجرا، سطح مناسب براى اندود كارى، مقاومت و باربرى، عايق حرارت، مقاومت در برابر آتش، عايق صدا ،‌مقاومت در برابر يخ زدگى، بازدارندگى در برابر نفوذ رطوبت و دوام در برابر مواد آهكى.

متناسب با وزن و مقاومت مورد نظر از بتن سبك ليكا به عنوان پر كننده ، عايق و يا باربر استفاده مى شود. بتن ليكا مى تواند در جا ريخته شود و يا بصورت بلوك، اجزاى ساختمانى وساير قطعات پيش ساخته بكار رود. در هر مورد متناسب با كاربرد و روش اجرا از دانه بندى‌هاى مناسب ليكا استفاده مى شود.

بتن‌هاى پر كننده و عايق اغلب در پى سازى و زير سازى ساختمان، شيب بندى كف و بام، بلوك‌ها يا اجزاى ديوارهاى جدا كننده و محيطى غيرباربر به كار مى روند.

در حالى كه از بتن‌هاى سبك سازه اى – كه البته عايق نيز خواهند بود- در ساخت اجزاى مقاوم نظير بلوك‌هاى باربر، پانل‌هاى ديوارى و سقفى مسلح و نيز اسكلت بتن مسلح ساختمانها استفاده مى شود. قابل توجه است كه به دليل الزامات مقاومت و دانه بندى ، تنها با استفاده از دانه‌هاى ليكا مى توان در ايران بتن سبك سازه اى ساخت. 

از آنجا كه گياهان داراى جابجايى فيزيكى نيستند، بيش از ساير موجودات به مكان زندگى و تغييرات محيطى وابسته‌اند . رشد جمعيت و به تبع آن رشد توليد مسكن از يك سو و استفاده نابهنجار از مراتع و جنگل‌ها و فرسايش خاك و عوامل مشابه ديگر از سوى ديگر موجب كاهش فضاى سبز مى گردد.

در همين راستانياز به احداث باغچه‌ها و گسترش گلخانه‌ها و ايجاد فضاى سبز در بخش‌هاى درونى و بيرونى ساختمان بيش از پيش احساس مى گردد. گسترش اين روش‌ها نياز به محيط رشدى دارد كه نگهدارنده گياه باشد، آلوده كننده محيط زيست و مضر براى گياه نباشد، از لحاظ وزنى سبك و از لحاظ اقتصادى با صرفه باشد. ليكا پاسخى به اين نيازها است.

 نياز گياهان براى رشد 

آب

قسمت اعظم آبى كه جذب گياه مى شود بصورت تعرق دفع و سبب تنظيم دماى درونى گياه مى گردد. هرگونه نوسانات آبى اعم از كم يا پر آبى براى گياه مضر است و لازم است مقدار آب را از طريق آبيارى سامان يافته تنظيم كرد.

مواد غذايى

كودهاى شيميايى به تناسب نوع گياه عناصر مورد نياز گياه را تأمين مى كنند.

نور و دما

نور از عوامل مهم سوخت و ساز براى گياهان است – دماى مجاز براى گل و گياه بر حسب نوع اقليمي بين 8 تا 30 درجه سانتى گراد متغيير است

خاك

از عوامل بسيارمهم براى گل وگياه است. در عين حال كاربرد خاك مشكلاتى مانند وزن سنگين، فرسايش به مرور زمان، پوشش آسفالت روى خاك و به تبع آن ممانعت از انجام تبادلات گاز و نفوذ آب را به همراه دارد. استفاده از خاك رس نيز در گلدان از يك طرف سطح خاك را غير قابل نفوذ مى نمايد و از جانب ديگر زهكشى به خوبى صورت نمى گيرد.

مزاياى ليكا 

 برخى از ويژگيهاى ليكا كه كاربرد آن را در كشاورزى مناسب مى سازد به شرح زير است :
داراى تخلخل زياد و به علت هواى موجود در داخل و بين دانه‌ها سبك و حمل و نقل گلدان‌ها آسان و در موارد كاشت در پشت بام يا تراس‌ها فشار وارده كم است.

به دليل ثبات ساختارى غير قابل فشردگى است.

به علت فرآورى در دما ى بالا عارى از هرگونه آفت و بيمارى است. خاك‌ها ى معمولي نياز به ضدعفونى كردن و سمپاشى در سطح وسيع دارند و داراى هزينه بالايى هستند.

داراى نفوذپذيرى زياد و قابليت بالاى نگهدارى آب است . به مرور زمان نيز تحت اثر آبيارى و جذب املاح حاصلخيز تر مى شود.

نمونه‌هاى كاربرد ليكا در كشاورزى

درختكارى كنار خيابان‌ها و معابر

برخى از ضوابط مهم درختكارى به منظور بهينه كردن درختان در مناطق شهرى به شرح زير است:
استفاده از خاك زيرين با ساختار مقاوم براى جلوگيرى از كوبش پيش بينى حفاظ مقاوم به مقدار كافى حفظ تعادل

هوا-آب در خاك نهال گل و گياه 

انتخاب نهال تنها تابع زيبايى نيست كه عوامل تكنيكى نيز مى بايست در نظر گرفته شود.
ريشه زايى – از انتخاب نهال‌ها با ريشه‌هاى عمودى و يا ريشه‌هاى با نفوذ در عمق زياد مى بايست پرهيز كرد.
مناطق اقليمى – نوع نهال براى كاشت ميبايست برحسب آب و هواى اقليمى انتخاب گردد.
گلكارى در تراس و پشت بام – در نظر گرفتن ارتفاع پوششى ليكا برحسب كم يا زياد بودن وسعت سطح كاشت
چمن و پارك‌ها در اين گونه مكان‌ها بر اثر رفت و آمد زياد، فاصله بين ذرات خاك به تدريج كم و خاك فشرده مى شود. در اثر فشردگى خاك، گياهان به علت كمبود هوا و نفوذ كم آب آسيب پذير مى شوند.
روش استفاده از ليكا در اين نوع زمين‌ها بدين ترتيب است كه در قشر زيرين از دانه‌هاى ليكا به قطر 10تا16ميلى متر و ضخامت 10 سانتى متر به عنوان لايه زهكش استفاده مىشود. پس از آن مخلوطى  از خاك باغچه و دانه‌هاى ريز ليكا تا قطر 6ميلى متر و به ترتيب با نسبت 3به1استفاده مىشود.

نتايج آزمايش‌ها نشان مى دهد كه اين حالت بهترين تركيب از از لحاظ رشد ريشه و دوام آن مىباشد و نفوذ آب در چنين تركيبى بيشترين مقدار ممكن است

کاربرد ليکا در راه سازي

دانه‌هاى ليكا كه وزن فضايى آن در طيف دانه بندى از 0 تا 25 ميلى متر بين 300 تا 600 كيلومتر بر متر مكعب است و همچنين به دليل هدايت حرارتى كم در حد W/M/C   0/17 و خاصيت زهكشى بالا ، كاربردهاى مفيدى در امور راهسازى دارد .

وزن فضايى كم

كنترل نشست

 در خاك‌هاي رسوبى ضعيف و تراكم ناپذير ، بار خاكريزى يكى از عوامل مهم تحكيم و نشست خاك است. ميزان نشست به تناسب ارتفاع خاكريزى و خواص تحكيم پذيرى خاك ميتواند در هموارى ، عملكرد و دوام راه بطور جدى مشكل آفرين باشد. علاوه بر بار ناشي از خاكريزى ، پركردن ترانشه‌ها و كاهش سفره‌هاى آب زيرزمينى نيز مى تواند موجب نشست خاك بستر راه گردد.

استفاده از ليكا به دليل وزن فضايى كم از يك طرف باعث سبك شدن خاكريز جاده و به دليل حجم فضايى بيشتراز خاك از جانب ديگر موجب كاهش تراكم و نتيجتأ عامل مهمى در كنترل نشست و تحكيم خاكريز به شمار مى رود. بار وارده بر زير اساس ناشى از پركردن ترانشه‌ها و كاهش سطح آب زيرزمينى موجب نشست غير يكنواخت مى گردد كه با كاربرد ليكا ميتوان اين نشست را به مقدار زيادى كاهش داد .

پايدارى خاكريزها

بار وارده به زير اساس باعث گسيختگى لايه‌هاى خاك و خرابى خاك ريزى روى خاك‌هاى ضعيف گردد. بار خاكريزى  روى بستر راه را مى توان با استفاده از ليكا كاهش داد تا پايدارى خاك تأمين گردد.

عايقكارى يخبندان

كاهش آسيب يخ زدگى

يخ زدگى زير اساس در اثر نا همگونى زير اساس، سنگ‌ها و نقاط بالاى عمق نفوذ يخبندان در سنگ و نيز در اثر جريان آب در زير اساس روي مى دهد.در زمان ذوب يخ‌ها، آب حاصل از ذوب يخ با خاصيت نفوذپذيرى باعث كاهش ظرفيت باربرى زير اساس و لايه‌هاى جسم راه مى گردد. با عايق كارى جسم راه با ليكا ، اثرات يخ زدگى جاده و آسيب‌هاى ناشى از آن و نيز كاهش ظرفيت باربرى در اثر ذوب يخ از بين مى رود. عايق ليكا در لايه‌هاى جسم راه قرار مى گيرد و مقاومت آنها را در برابر يخ بندان به دليل ظرفيت عايق حرارتى بالاتر نسبت به دانه‌هاى سنگى ، افزايش مى دهد.

تسطيح تورم يخبندان

با پوشش عريض ترى از يك لايه ليكا با ضخامت كمتر به عنوان بخشى از روسازى مى توان از تغييرات طبيعى موثر كه موجب تورم طولى و عرضى ناشى از يخبندان مى گردد جلوگيرى نمود.

كاربرد ليكا به عنوان زهكش

با استفاده از ليكا و انجام زهكشى موثر لايه‌هاى روسازى مى توان از افت باربرى آن در اثر ورود آب جلوگيرى شود و ظرفيت باربرى مطلوبى را در طول  عمر راه تامين شود.

به دليل خواص مطلوب انتقال آب، ليكا به عنوان مصالح پركننده و هدايت كننده آب در كانال‌هاى زهكش مورد استفاده قرار مى گيرد.

به هدايت مستقيم جريان آب زيرزمينى توسط يك لايه ليكا با شيب ملايم به كنار جاده، خسارت يخبندان و افت ظرفيت باربرى جاده حذف مى گردد.

نتيجه گيرى

با توجه به ويژگيهاى ليكا و از آن جمله وزن فضايى كم، زهكشى، عايق بودن، موئينگى كم، دوام، مقاومت در برابر تغيير شكل و ظرفيت باربرى كافى ، كاهش رانش ديوارهاى حايل پل‌ها و شيروانى‌ها همراه با اجراى صحيح مى توان بسيارى از مشكلات راه سازى را حل و ايمنى و دوام آن را تضمين شود.

ليکا در شيب بندي

ليكا دانه‌هاى مدور و سبك رس منبسط شده ايست كه در كوره‌هاى گردان و در حرارت بالاى 1100درجه سانتى گراد در يكى از مدرن ترين واحدهاى صنعتى ايران توليد مى شود. ليكا فى الواقع پوكه ايست صنعتى و داراى كاربردهاى وسيع در ساختمان و كشاورزىويژگيهاى پوكه صنعتى ليكا

دانه‌هاى ليكا بشكل تقريبأ مدور و با سطحى زبر و ناهموار است. قشر ميكروسكپى  خارجى آن قهوه اى و داحل دانه‌ها بشكل بافت سلولى و برنگ سياه است

دانه‌هاى توليدى كارخانه در اندازه‌هاى متفاوت و كلأ در چهار نوع دانه بندى (20-10, 10-3, 3-0) ميلى متر و مخلوط(20-0) عرضه مى گردد.

وزن فضايى دانه‌هاى خشك ليكا بصورت فله و براى دانه بندى 20-10ميلى متر حدود 300كيلوگرم در متر مكعب است، اين سبكى بعلت هواى موجود بين و داخل دانه‌هاست كه بر حسب دانه بنديها بين 73تا88درصد فضاى كل را اشغال مى كند.

ويژگيهاى مهم دانه‌هاى ليكا بشرح زير است:

• - فوق العاده سبك است .
• - غير قابل احتراق و فسادناپذير است.
• - بهترين عايق حرارتى است كه تعادل گرما و سرما را در فصول مختلف در داخل ساختمان برقرار مى كند.
• - عايق فوق العاده مناسبى براى صدا است.
• - بهترين ماده شناخته شده براى جلوگيرى ار نفوذ رطوبت است.
• - مقاومت بسيار عالى در مقابل يخ زدگى.
• - در مقابل فشار مكانيكى دائمى فشرده نمى شود و نسبت درصد هواى موجود ثابت مى ماند.
• - ضريب انتقال حرارتى دانه‌هاى ليكا بصورت فله بر حسب دانه بنديها بين 10/0تا 34/0متغير است.

براى شيب بندى كف و پشت بام: پوكه صنعتى ليكا بهترين مصالح ساختمانى براى پوشش كف و سقف پشت بام است. كاربرد انجام پذير بوده و طريقه مصرف آن كاملأ براى معماران و مهندسين شناخته آن بسادگى شده است . لايه ليكا كه بضخامت حدود 10تا15سانتى متر بكار گرفته مى شود بدو طريق سفت مى گردد:

براى عايق بندى كف

براى كف‌هاى چوبى: كف اتاق قبلأ با ورقه اى از پلاستيك يا قير گونى پوشانده مى شود. پس از اطمينان به اينكه كف چوبى قدرت تحمل فشار حدود 35تا40 كيلوگرم بر متر مربع را دارا مى باشد دانه‌هاى ليكا در داخل كادرها به ضخامت 10تا15 سانتى متر ريخته مى شودوسپس تخته چوبهاى فشرده بضخامت 18 ميلى متر روى كادرهاى چوبى ميخكوب مى گردد.

براى كف‌هاى شفته اى: در طول اتاق يا سالن بفاصله‌هاى دو متر تخته‌هائى بارتفاع 10 تا 15 سانتى متر (ضخامت لايه بتن ليكا) كادر بندى مى شود سپس دانه‌هاى ليكا در داخل اين كادرها ريخته و به آرامى تخته كوب مى گرددسپس با تخته اى صاف و بطول بيش از 2متر تراز مى شود و در مرحله آخر با دوغاب سيمان عمل تثبيت انجام مى گيرد

ليكا در بتن سبك و نيمه سبك

بتن سبك ليكا از مخلوط كردن دانه‌هاى ليكا با سيمان و آب بدست مى آيد-دوغاب سيمان عمل بهم چسباندن دانه‌ها به يكديگر و ايجاد پيوستگى در دانه‌هاى ليكا را انجام مى دهد.

افزايش ماسه بافت بتن را پيوسته تر و در نتيجه تخلخل را كاهش مى دهد. با اين عمل حجم هواى داخل بتن كاهش و در عوض استحكام ساختار بتن افزايش پيدا مى كند – اين نوع بتن ساخته شده از سيمان، ليكا، ماسه و آب، بتن نيمه سبك ناميده مى شود.

اين دو نوع بتن اصولأ براى نيل به هدف سبك كردن در صنعت ساختمان به كار گرفته مى شود. مصرف ليكا ضمن كاهش وزن فضايى بتن هدايت حرارتى بتن را نيز فوق العاده كاهش مى دهد

مقاومت فشارى  

بتن ليكا با وزن فضايى بين 900 تا 1850 كيلوگرم بر متر مكعب داراى مقاومت بسيار عالى است. بطور نمونه بتن ليكايى كه به صورت مكعب 15×15×15 سانتى متربا وزن فضايى1500كيلوگرم بر متر مكعب(وزن خشك) در مركز تحقيقات ساختمان و مسكن ايران تحت آزمايش مقاوت فشارى قرار گرفت، مقاوت 28روزه آن به 208كيلوگرم بر سانتى متر مربع بالغ گرديد.

توليد سه نوع بتن مطابق توصيه فرم (Comite europeen du Beton C.E.B) يا كميته اروپايى بتن با مشخصات زير انجام مى گيرد.

تيپ structural) S) با وزن فضايى 1600تا 1900 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت فشارى بيشتر از 200 كيلوگرم بر سانتى متر مربع يپ Isolant Structural) I.S) با وزن فضايى 1450 تا1600 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت فشارى  كيلوگرم بر سانتى متر مربع يپ Isolant) I) با وزن فضايى كمتر از 1450كيلوگرم بر متر مكعب  و مقاومت فشارىحداقل 150 كيلوگرم بر سانتى متر مربع  

موضوع : تهيه بتن ليكا با مقاومت بالاى 250 كيلوگرم بر سانتى متر  با درخواست كمپانى راهسازى ايتاليا

نمونه‌هاى ليكا از دانه بندى 3-0 ميلي متر با وزن فضايي 850 كيلوگرم بر متر مكعب در شهر رم و توسط دفتر مشاوره ملى تحقيقات (CNR) و همچنين آزمايشگاه داويدسون آزمايش گرديد – طرح اختلاط به شرح زير بود.

مشخصات دانه‌ها و بتن حاصل به شرح زير بدست آمد.

نقل از LecaInternational  دانه كاربرد بتن‌هاى ليكا

بتن ليكا داراى كاربردهاى فوق العاده وسيع بوده كه اهم آنها به شرح زير است. _ شيب بندى و پوشش‌هاى سقف و كف_ پركننده سبك و افزايش هواى لايه بندى‌ها_ توليد بلوك‌هاى سبك ساختمانى عايق و باربر_ پانل‌هاى ساندويچى پيش ساخته_ سنگفرش محوطه(دال) و درپوش‌هاى راه آب و ... غيره مزاياى كاربرى بتن سبك ليكا_ وزن فضايى كاهش يافته و راحتى و آسانى حمل و نقل_ ايزولاسيون حرارتى و بادوام به دليل نسج سلولى دانه‌ها و توده هواى بسيار زياد بين و داخل دانه‌ها _ مقاومت فوق العاده در مقابل آتش و عدم ايجاد گازهاى سمى در آتش سوزى _ كاهش هزينه‌هاى دستمزدى و سرعت بخشيدن به كار به دليل سبكى بتن _ سهولت ماله كشى و اندودهاى سنتى به دليل نسج باز و رويه زبر بتن ليكا_ مقاومت بسيارخوب در مقابل فشارهاى وارده_ ضريب هدايت حرارتى فوق العاده پايين_ عايق بسيار خوب براى صدا با ضريب بسيار مناسب جذب آكوستيك_ مقاوم در مقابل يخ زدگى، نفوذ رطوبت و مواد آهكى

جدول كاربردهاى ليكابر حسب اندازه دانه‌ها

آتش در ساختمان

با گسترش كاربرد مصالح و وسايل قابل اشعالدر ساختمان‌ها و توسعه شبكه‌هاى انرژى نظير گاز و برق، خطر آتش سوزى در ساختمان‌هاافزايش يافته است . از سوى ديگر افزايش ارتفاع و زير بناى مورد نياز ساختمان‌هاباعث شده است كه موضوع كنترل و مهار آتش و به حداقل رساندن خسارت جانى و مالى آنمورد توجه بيشترى قرار گيرد

هنگام رويكرد آتش سوزى در ساختمان، اسكلت سازه اى گرم مى شود و در نتيجه مقاومت عناصر باربر كاهش مي‌يابد. اين امر در نهايت موجب خرابى اسكلت مى گرددو از سوى ديگر توليد گازهاى سمى ناشى از اشتعال مصالح ساختمانى ، اثرات سويى بر افراد حاضر در ساختمان دارد.

براى مقابله با چنين آسيب‌هايى، لازمست اجزاى ساختمان شامل عناصر باربر و نيز اجزاى غير سازه اى بنحوى مناسب در برابر آتش محافظت گردند.

اجزا و قطعات ساختمانى با توجه به زمان مقاومت در برابر آتش به سه گروه تقسيم مى شوند:

-مانع گسترش آتش: با حداقل نيم ساعت مقاومت در برابر اشتعال و سرايت آتش به طرف ديگر.

2- مقاومت در برابر آتش: با حداقل يك و نيم ساعت مقاوت در برابر آتش و نيز پايدارى در برابر فشار آب آتش نشانى.

3- بسيار مقاوم در برابر آتش: با حداقل سه ساعت مقاوت در برابر آتش.

لازم به ذكر است ، مقاو در برابر آتش زمانى است كه يك جزء سازه مى تواند آتش را بدون فروريختن تحمل كند و درجه حرارت در سمت غير نمايان از 140درجه سانتى گراد و در هرنقطه ديگر از 180درجه سانتى گراد بالاتر نرود. بنابراين تعريف اجزاى اصلى سازه نظير ديوارهاى باربر، تيرها و ستونها بايستى در يكى از گروههاى 2و3 قرار گيرند.

ويژگيهاى ليكا در كنترل آتش

از آنجا كه دانه‌هاى در دماى نزديك به 1200 درجه سانتى گراد توليد مى گردند، قادرند شوك حرارتى تا 1100درجه سانتى گراد را بدون اشتعال تحمل نمايند. از سوى ديگر اين دانه‌ها داراى قابليت هدايت حرارتى پايين و در حدود 10/0تا17/0وات بر متر بر درجه، نقش مؤثرى در جلوگيرى از انتقال آتش دارند.

با توجه به اين ويژگيها ، ساير فرآورده‌هاى ساخته شده از دانه‌هاى ليكا نظير ملات سيمانى، بلوك بتنى و بتن دانه سبك نيز قابليت خوبى براي مقابله با آتش و جلوگيرى از انتقال آن دارند.

مطالعات و پژوهش‌هاى آزمايشگاهى نشان داده‌اند كه زمان مقاوت ديوار ساخته شده از بلوك‌هاى سبك ليكا به جرم ديوار بستگى دارد و به صورت رابطه زير بيان مى گردد:

T=140(m/100) 1.72

كه در آن :

M: وزن متر مربع ديوار بر حسب كيلو گرم، وT: زمان مقاومت در برابر آتش بر حسب دقيقه است. نمودار ارائه شده همين ارتباط را نشانمى دهد.

اثر كاربردى ليكا در مقاومت برابرزلزله

نياز مسكن با توجه به شرايط محدودبودن زمين، توجه توليدكنندگان ساختمان را به استفاده از فضا براى ساخت و ساز هرچه بيشتردر طبقات عمودى جلب نموده است – اين ساخت و سازها در مناطق اقليمى مختلف و همچنين در مراكز تراكم شهرها و يا در مناطق كم جمعيت رو ستاها با اشكال متفاوتى انجام مىگيرد.

مراكز تراكم شهرها 

امروزه اكثر ساختمانها در اين شهرها داراى اسكلت فلزى يا بتنى هستند-به عبارت ريگر در اين ساختمانها ، ديوار باربر كه وزن سقف اعم از بار مرده و زنده را تحمل كنند وجود ندارد – اين امر باعث مى شود كه از ديوارهاى جدا كننده انتظار تحمل مقاوت فشارى بالا را نداشته باشيم – فى الواقع اگر اين ديوارها فقط وزن خود را تحمل كنند و اگر مقاومت فشارى حدود 20 تا 30 كيلوگرم بر سانتى متر مربع را داشته باشند كافى است .
استفاده از دانه‌هاى ليكا در شيب بندى بام، كف اتاقها و ساير اجزاى سطحى ساختمان و به عبارت ديگر ايجاد بتن سبك و كاربرد آن با وزنى معادل يك سوم بتن معمولى باعث سبك شدن ساختمان و بالنتيجه موجب كاهش قدرت زلزله متناسب با كاهش وزن ساختمان خواهد گرديد. نيروى ناشى از زلزله در يك سازه با وزن سازه نسبت مستقيم دارد. به عبارت ديگر هر قدر وزن سازه كمتر باشد نيروى ناشى از زلزله بر سازه هم كمتر مى شود.

اگر يك سازه تحت اثر شتاب زمين(شتاب حركت زلزله)‌قرار گيرد، شتاب ايجاد شده در ساختمان برابر شتاب زمين است كه آن را با بيان مى كنيم . اگر جرم ساختمان برابر با باشد نيروى وارده بر آن طبق قانون نيوتن برابر است باF=M.A جرم در اين رابطه بر حسب وزن(W و شتاب ثقل() بيان مى گردد. نتيجه آنكه از فرمول چنين استفاده مى گردد كه هر قدر وزن ساختمان بيشتر باشد، نيروى ناشى از زلزله بر سازه و به تبع آن تخريب بيشتر است- بالعكس هر قدر وزن سازه كمتر باشد، تخريب كمتر خواهد بود .

استفاده از بتن سبك ليكا به صورت دانه‌هاى ليكا در سطوح و به صورت بلوك در ديوارى جداكننده و جانبى از عوامل بسيار مهم براى كاهش وزن ساختمان و به تبع آن كاهش نيروى زلزله خواهد بود.

مناطق روستايى و كم جمعيت

به منظور كاهش نيروى زلزله در اين مناطق كه اصولأ ساختمانها فاقد طبقات عمودى هستند از دو طريق استفاده مى شود :

در مناطق جنگلى و مراتع اصولأ از مصالح چوبى استفاده مى گردد كه به علت وزن كم والاستيسيته زياد، مانع از وارد آوردن خسارت بر اثر نيروى ناشى از زلزله مى گردد.

در ساير مناطق و در ساختمانهاى يك يا دو طبقه از سيستم جدايش پى ساختمان از سازه و از طريق استفاده از مواد لاستيكى و امثالهم مى گردد. امروزه استفاده از دانه‌هاي ليكا در سيستم پى لغزشى براى محافظت ساختمانهاى كوچك در برابر زلزله نيز مورد تحقيق قرار گرفته كه نتايج مثبتى نيز از آن حاصل شده است.

رسانايي حرارتي

انتقال انرژى حرارتى از جايى به جاى ديگربه سه روش رسانايى، همرفتى و تشعشع صورت مى گيرد.

در روش رسانايى، حرارت از طريق جسم انتقال مى يابد. با استفاده از مواد نارسانا يا داراى رسانايى ناچيز، ميزان انتقال حرارت كاهش مى يابد. براى انتقال حرارت به روش همرفتى ، بايد هوا امكان جريان يافتن داشته باشد. در اين صورت هوا با گرم شدن منبسط مى گردد و جريان پيدا مى كند و با تماس با اجسام سرد، حرارت را انتقال مى دهد محدود كردن  فضاهاى داراى هوا به ابعاد كوچكتر از 25 م م – با تعبيه لايه‌هاى مناسب- انتقال حرارت را در اين روش كاهش مى دهد و سرانجام تشعشع روشى براى انتقال حرارت به اجسام تحت تأثير تابش است . كاربرد اجسامى كه بتوانند سهم بيشترى از انرژى را بازتاب دهند، يك روش مناسب براى جلوگيرى از اين حال انتقال حرارت است .

براى ارزيابى كمى ميزان رسانايى يا مقاومت حرارتى اجسام از ضرايب متداولى استفاده مى شود. مقدار توان حرارتى از دست رفته بر حسب وات از يك مترمربع سطح و يك متر ضخامت مصالح با اختلاف يك درجه سانتى گراد بين دو سمت آن را ضريب رسانايى حرارتى مى نامند. مقاومت حرارتى عكس اين ضريب است.

تخلخل بالاى دانه‌هاى ليكا سبب قابليت رسانايى حرارتى ناچيز اين دانه‌ها مى گردد. مقادير رسانايى حرارتى براى دانه‌هاى بزرگتر ، كاهش مى يابد. همچنين در يك توده انبوه از مصالح، ميزان قابليت رسانايى حرارتى به تراكم توده بستگى پيدا مى كند. به اين ترتيب كه براى انبوهى از دانه‌هاى درشت ، ميزان تخلخل و هواى بين دانه‌ها زياد مى شود و جريان همرفتى سبب افزايش رسانايى حرارتى مى گردد. در اين حال انتقال حرارت از طريق تشعشع ناچيز است. قابليت رسانايى حرارتى با كاهش تخلخل در شرايط فوق كاهش مى يابد. تا زماني كه به دليل تراكم بيشتر دانه‌ها و افزايش سطح تماس آن‌ها، رسانايى حرارتى مجددأ افزايش يابد.

بنابراين كمترين مقدار رسانايى حرارتى به ازاى مقدار تراكم معينىقابل دستيابى است. اين مفهوم در نمودار 4-7 ديده مى شود.

هر چه چگالى دانه‌هاي ليكا بيشتر باشد، قابليت رساناى حرارتى نيز افزايش مى يابد. افزايش چگالى ممكن است به دليل ريزترشدن ابعاد دانه‌ها و يا كاهش انبساط در فرآيند پخت روي دهد. رابطه قابليت رسانايى حرارتى و چگالى مى تواند با يك نمودار نمايى تخمين زده شود. اين روابط اساس تجربى دارند و براى فرآورده‌هاى ليكا نيز قابل تعميم مى باشند. نمودار 4-8 نمونه اى از اين اثر را براى نمونه دانه‌هاى ليكا نشان مى دهد.

همچنين جدول 4-8 اين اثر را در بتن ساخته شده با اين دانه‌ها بيان مى كند.

جدول 4-8-اثرچگالىبررسانايىحرارتىبتن ليكا

اثر دما و رطوبت بر رسانايى حرارتى دانه‌هاى ليكا مانند اغلب مصالح ديگر است. به گونه اى كه افزايش رطوبت به ميزان يك درصد حجمى، سبب افزايش رسانايى حرارتى به ميزان 2 تا 6 درصد مى گردد. همچنين با افزايش دما، به ويژه در دماي بالاتر از 100درجه سانتى گراد ، ميزان رسانايى حرارتى افزايش مى يابد.ميزان افزايش در دماهاى معمول حدود 5/0 درصد به ازاي هر درجه سانتى گراد افزايش دماست. نمودار 4-9 اين مفهوم را براي نمونه اى از دانه‌هاى ليكا نشان می دهد.

قابليت رسانايى حرارتىبلوك‌هاى ليكا با وزن فضايى حدود kg/m31000 نزديك به W/M/c4/0 است. بر اين اساس مىتوان ضريب رسانايى و مقاومت حرارتى اين بلوك‌ها را محاسبه و با ساير مصالح مقايسه نمود.

نمودار 4-14 نمونه اى از اين مقايسه را نشان مى دهد. جزييات محاسبات در بخش 5 آمده است.