فلزات پرکاربرد در صنعت ساختمان سازی

فلزات از جمله مصالحی هستند که تاریخچه استفاده از آن ها در ساخت بنا به هزاران سال پیش باز می گردد. در گذشته از فلز برای ساخت ابزارهای مختلف استفاده می شد که نشانه های آن در میان آثار به جا مانده از مصریان قبل از میلاد مسیح قابل رویت می باشد.

در دنیای مدرن امروز استفاده از فلزات در ساختمان یک امر ضروری است. اگر به آسمان خراش های اطراف خود نگاهی بیندازید متوجه حضور این مصالح در ساخت آن ها خواهید شد.

فلزات از جمله عناصری هستند که دارای خواص ویژه و بعضاً مشترک می باشند. در ادامه این نوشته از ساختمانچی به بررسی انواع فلزات پرمصرف در صنعت ساختمان و ویژگی های آن ها می پردازیم. با ما همراه باشید.

تاریخچه فلزات

با وجود شواهد باستان شناسی که استفاده از آهن را مربوط به 5000 سال قبل از میلاد مسیح می دانند، اما دوره زمانی که به عصر آهن معروف است بین 600 تا 1200 سال قبل از میلاد مسیح است.

ویژگی های فلزات

• فلزات از مقاومت بسیار بالایی برخوردار هستند و برای ساخت انواع سازه مورد استفاده قرار می گیرند.
• قابلیت شکل پذیری فلزات، آن ها را به متریالی ایده آل برای کاربردهای مختلف در ساختمان سازی تبدیل کرده است.
• اصولاً فلزات به صورت خالص استفاده نمی شوند، اما آلیاژهایی که از ترکیب آن ها بدست می آید در امور مختلف قابل استفاده هستند.
• فلزات از هدایت گرمایی فوق العاده ای برخوردار هستند، زیرا یون ها و الکترون های آن ها به راحتی نوسان پیدا می کنند و منجر به نوسان ذرات مجاور خود نیز می شوند. در واقع احاطه شدن یون ها توسط الکترون ها باعث انتقال حرارت در فلزات می شود.
• شکل فلزات تحت تاثیر تعداد الکترون ها، اندازه یون ها و انرژی یون ها و الکترون ها است، به نحوی که اگر فلز گرم تر شود انرژی یون ها و الکترون ها افزایش می یابد، در نتیجه در حرارت های مختلف، فلزات شکل های مختلفی به خود می گیرند.
• حرارت، آرایش یون ها را تغییر می دهد و خاصیت شکل پذیری فلزات را تقویت می کند. اما در بیشتر آرایش ها، یون ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند و همین امر باعث می شود که فلزات در مقایسه با سایر متریال ها از تراکم بالاتری برخوردار باشد.

انواع فلزات پرکاربرد و مهم

فلزاتی که در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرند به دو دسته فلزات آهنی و فلزات غیر آهنی دسته بندی می شوند که از بین آن ها آلومینیوم، فولاد و آهن جزء پر مصرف ترین فلزات به شمار می آیند.

در حال حاضر آلیاژهایی که از فلزات مختلف تولید می شوند بسیار بادوام هستند و روکش هایی که برای محافظت از آن ها به کاربرده می شوند نه تنها مقاومت آن ها را در برابر عوامل مختلف بالا می برند بلکه به ظاهر آن ها نیز تنوع و زیبایی می بخشد. انواع فلزات و آلیاژهای آن ها به شرح زیر می باشد:

آهن

آهن آلات از جمله مصالح ساختمانی بسیار ضروری در صنعت ساختمان هستند که استفاده از آن ها از گذشته تا امروز رایج بوده است. ساخت یک بنا بدون استفاده از فلز امکان پذیر نیست، زیرا بنا از مقاومت لازم برخوردار نخواهد بود.

آهن از جمله پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است که به علت مقاومت بسیار بالا در ساخت سازه های بسیار مقاوم مورد استفاده قرار می گیرد. این متریال از فونداسیون تا نازک کاری در ساختمان سازی کاربرد دارد.

آهن در ساخت انواع میلگرد، تیر آهن، ورق، لوله، نبشی، ناودانی، درب و … به کار می رود و مقاومت ساختمان را تامین کرده و طول عمر آن را بالا می برد. آهن از قابلیت چکش کاری برخوردار است و می توان آن را به اشکال مختلف درآورد.

تنها عیب آهن عدم مقاومت آن در برابر هوازدگی است. این فلز دچار خوردگی و زنگ زدگی می شود به همین دلیل از آلیاژهای آن و روکش های مقاوم برای محافظت از آن در برابر عوامل مختلف استفاده می شود.

قابلیت شکل پذیری آهن از قابلیت های منحصر بفرد آن است که کاربرد این متریال را در صنعت ساختمان گسترش می دهد. ساخت یک بنا بدون استفاده از آهن امکان پذیر نیست، زیرا استفاده از آهن دوام و مقاومت سازه را افزایش می دهد و طول عمر بنا را طولانی می کند.

آلومینیوم

آلومینیوم خالص فلزی نرم با مقاومت پایین است که از آن به صورت خام استفاده نمی شود، از این رو آلیاژهای آن نظیر منیزیم، سيليسيم و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند. آلیاژهای آلومینیوم وزن بسیار سبکی دارند و در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم هستند.

قابلیت تغییر شکل آن ها بالاست و در برابر گرما و بار اضافی خواص مکانیکی آن ها تغییر پیدا می کند. آلومینیوم برای ساخت پانل های سبک شیروانی ها، اسکلت های سبک، قاب درب و پنجره و … مورد استفاده قرار می گیرد.

مس

مس از جمله فلزات غیرآهنی است که به دلیل جلای منحصر بفرد رنگ قرمز خود به فلزی کاربردی هم در نمای ساختمان و هم در دکوراسیون داخلی تبدیل می شود.

این فلز مقاومت بالایی در برابر پوسیدگی دارد، زیرا سطح آن وقتی در برابر هوا قرار می گیرد اکسید می شود و لایه ای ایجاد می کند که مس را در برابر عوامل مختلف محافظت می نماید.

چدن

چدن از ترکیب آهن با کربن و سیلیسیم بدست می آید و به دلیل سهولت در قالب گیری در گذشته برای ساخت لوله در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گرفت.

این متریال مقاومت بالایی در برابر ضربه ندارد و دچار شکستگی و ترک خوردگی می شود، اما با اعمال عملیات حرارتی می توان آن ها را چکش خوار کرده و تا حدی در برابر ضربه مقاوم سازی نمود. علاوه بر آن مقاومت کششی این ماده پایین است.

فولاد

فولادها دارای انواع مختلفی می باشند و از ترکیب آهن با فلزات مختلف بدست می آید. فولادها دارای خواص مختلفی هستند و برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. فولاد استحکام بسیار بالایی دارد و به دلیل شکل پذیری بالا در مصارف مختلف ساختمان سازی استفاده می شود.

برخی از فولادها نرم و شکل پذیر هستند و برخی دیگر از قابلیت سختی بالایی برخوردار می باشند. کربن، اصلی ترین عنصر در تمام فولادها است و تاثیر بسیاری بر ویژگی آن ها می گذارد.

اگر میزان این عنصر در فولاد کم باشد آن را فولاد کم کربن، اگر زیاد باشد آن را فولاد پر کربن و اگر در حد متوسط باشد آن را فولاد توسط کربن می نامند. ببیشترین مقدار کربن در فولاد حدود 2 درصد است و اگر فولادی بیشتر از 2 درصد کربن داشته باشد آلیاژ چدن نام دارد.

فولاد نرم

فولاد نرم نوعی فولاد است که از مقدار کمی کربن حدودا 0.30% تا 2.0% است، تشکیل می شود. این فلز بیشتر از سایر هم خانواده های خود قابل پردازش، جوش و خمکاری است و دلیل این امر کربن کمی است که دارد. از فولاد نرم در دکوراسیون، اتومبیل و مبلمان و صنعت ساخت و ساز استفاده می شود.

استیل ضد زنگ

استیل ضدزنگ یا استنلس از انواع فولادهایی هستند که برای اولین بار در ساخت کارد و چنگال بکار می رفتند. فلز استیل ضد زنگ در واقع از آلیاژ فولاد و کروم حداقل 10 درصد تولید می شود.

البته در ساخت این فلز از متریال دیگری چون نیکل، مولیبدن، مس، تیتانیوم، کربن و نیتروژن نیز به منظور تقویت ساختار استیل و شکل پذیری آن استفاده می شود.

از استیل امروزه در صنایع پتروشیمی و شیمیایی، تجهیزات دارویی و غذایی، تجهیزات دریایی، سیستم های ماشین سازی، المان های دکوراتیو در دکوراسیون داخلی و … استفاده های فراوانی می شود.

برنج

برنج آلیاژی است که از ترکیب مس و روی تشکیل می شود. نسبت این متریال در ساخت برنج متنوع است اما به طور معمول از 67 درصد مس و 33 درصد روی تشکیل می شود. مقدار مس در ساخت برنج می تواند از 55 تا 95 درصد نیز متغیر باشد.

به آلیاژ مس معمولا فلز سرب را نیز با غلظت حدود 2 درصد می افزایند. سرب سبب می شود تا قابلیت ماشین کاری برنج افزایش یابد. از برنج معمولا در ساخت سازهای موسیقی، رادیاتورها، تجهیزات ساختمانی، لوله و اتصالات آن،وسایل تزئینی مانند لوستر و … استفاده می شود.

برنج متریالی است که قابلیت انعطاف پذیری بالایی دارد و به دلیل آکوستیک مطلوب، در ساخت سازهای موسیقی بکار می رود.

همچنین این آلیاژ از اصطکاک و نقطه ذوب پایینی برخوردار بوده و انتقال گرمای خوبی دارد. برنج در برابر سیالاتی مانند آب نمک از مقاومت بالایی برخوردار است و به راحتی دچار خوردگی نمی شود.

تیتانیوم

از جمله فلزات سبک و بسیار با دوام در صنعت ساخت و ساز می توان به تیتانیوم اشاره کرد. از این فلز به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، در سیستم های گرمایش و سرمایش استفاده می شود. همچنین از تیتانیوم در لوله ها، سقف و سیستم های امنیتی هم استفاده می شود.

روی

فلز روی رنگی مایل به آبی دارد اما در محل شکستگی براق می باشد. وزن مخصوص روی 7.3 می باشد و تا 419 درجه سانتی گراد را می تواند تحمل کند. این فلز بسیار ترد بوده و به راحتی زنگ نمی زند.

از فلز روی در ساخت سیمان، صنعت دندان، ساخت کبریت، کف سازی، صنعت خودرو، روکش فولاد، تهیه آلیاژ برنج و برنز، لحیم کاری، قوطی های خمیر دندان و … استفاده های فراوانی می شود.

قلع

رنگ قلع سفید نقره ای و متمایل به آبی می باشد. این فلز دارای وزن مخصوص 7.3 است و در دمای 232 درجه سانتی گراد مقاومت خود را از دست می دهد و ذوب می شود.

قلع دارای درجه انبساط بالا، سهولت در خم کاری، مقاوم در برابر اسیدها و پوسیدگی می باشد و متریالی نرم محسوب می شود.

از فلز قلع به منظور تهیه برنز و لحیم های نرم و اندود کردن ظروف مسی در سفیدگری استفاده می شود. برای تولید ظروف فلزی از قلع به منظور روکش کردن فلز اصلی نیز استفاده می شود.

سرب

رنگ سرب خاکستری است و وزن مخصوص آن 11.34 می باشد. این متریال در گرمای 337 درجه سانتی گراد ذوب می شود، بسیار نرم بوده و درجه انبساط طولی بالایی دارد. از سرب در ساخت مهمات و صنایع دفاعی به وفور استفاده می شود.

این فلز به دلیل چگالی بالایی که دارد، در دیواره راکتورهای اتمی و اتاق اشعه ایکس و رادیوگرافی ها به عنوان جاذب اشعه های مضر به کار می رود.

برنز

برنز آلیاژی است که از 90 درصد مس و 10 درصد قلع تولید می شود و رنگ آن از برنج تیره تر و به مس شباهت بیشتری دارد. وزن مخصوص برنز 8.5 بوده و تا 930 درجه سانتی گراد مقاومت دارد. سایر خواص فلز برنز مانند برنج بوده و معمولا در مجسمه سازی ها از آن استفاده می شود.

نیکل

نیکل فلزی است که رنگ سفید نقره ای دارد و نسبتا سخت می باشد. وزن مخصوص نیکل 8.9 است و در گرمای 1453 درجه سانتی گراد مقاومت حرارتی خود را از دست می دهد و ذوب می شود. نیکل خالص بسیار کمیاب است.

معمولا نیکل را از سیلیکات نیکل آهن و منیزیم به دست می آورند. از نیکل به منظور تهیه آلیاژهای مختلف فولاد و سیم های کروم و همچنین مصارف مختلف در صنایع برق استفاده می شود.

کلام پایانی

امیدواریم نکات ارائه شده در این نوشته از ساختمانچی شما را با انواع فلزات و آلیاژهای آن آشنا کرده باشد. در صورت تمایل می توانید نقطه نظرات خود را در این خصوص با ما در میان بگذارید.