آجر هوشمند، انقلابی در صنعت تولید آجر
گفته می شود چادرنشــینان برای پختن غذا زمین را به اصطلاح اُجــاق چال میکردند. در اثر آتش درون اجاق دیواره و کف اجاق که خاکی بود پخته و ســخت می شــد. همین پدیده سبب پختن خشــت و به وجود آمدن آجر شــد (زمرشیدی، ۱۳۸۴ :۱۲) .حداقل ۵۰۰۰ ســال است که آجر ساخته شده از خاک رس به کار میرود. گویا اول بار، آن را برای ساختن شهرهایی در بین النهرین و دره سند در پاکستان کنونی به کار بردند. انسان در ابتدا، برای درست کردن خشــت، گل رس و کاه را، با لگد کــردن آنها، مخلوط میکرد. آنــگاه، مخلوط آماده شــده را در قالبهای مربع و یــا در مواردی مســتطیلی می فشرد و در آفتاب خشــک می کرد. خشتی که در آفتاب خشک شده بود نمی توانست بدون کاه خودش را نگه دارد. سرانجام، مردم بابل، آشــور و مصر باستان دریافتند که با گداختن رس آجرهایی به دست می آید که محکمتر و در برابر هوا و فشار نیروها مقاومتر از خشت است.
آجر واژه ای بابلی و نام خشت نوشته هایی بوده است که بر آنها فرمان، منشــور و جز اینها را می نوشتند(نعیما، ۱۳۳۴ ). ساده ترین تعریفی را که بخواهیم برای آجر ارائه کنیم آن اســت که بگوییم آجر جســم سختی است مصنوعی که از پختن خاک رس با مقاومتی در حدود سنگ به دست می آید و ابعاد آن مطابق احتیاج قابل تغییر است. آجر همچنین به عنوان یکی از مصالح ساختمانی از دیرباز مورد استفاده بوده است. مصرف آجر به عنوان مصالح ســاختمانی در ایران ســابقه باستانی دارد. در حال حاضر با توجه به بالا رفتن تراکم جمعیت و ساخت بناهای چندین طبقه استفاده از آجر در اسکلت این نوع ساختمانها مقدور نیست و از اسکلتهای فلزی یا بتنی استفاده می شود؛ ولی از آجر برای دیوارســازی میان دهانه ســتونهای فلزی و بتونی و … خصوصاً در نماسازی استفاده فراوان می شود و یا آن را در قسمتی از سالن و ســایر فضاها به طور نمایان به کار می برند.
آجر یکی از مصالح ساختمانی است که با طبع و خوی بشر سازگار بوده و در هر دورانی از تاریخ به نوعی مورد استفاده او واقع شده است. مصرف آجر در ایران سابقه باستانی دارد و از زمان ساسانیان بناهایی به جا مانده که در آنها آجر مصرف شده است مانند طاق کسری و آتشکده هایی از آن دوران که از این نمونه آجرها بعدها برای فرش کردن کف دالان مسجد جامع اصفهان استفاده شده است. ساختمان برج بابل (۵۰۰۰ سال پیش) ، چغازنبیل در جنوب شرقی دزفول مربوط به تمدن ایلامی ،گنبد سلطانیه (بزرگترین گنبد آجری جهان) با ۲۶ متر قطر دهانه گنبد و ۵۱ متر ارتفاع راس آن تا سطح زمین و گنبد قابوس با ۵۳ متر ارتفاع( مرتفع ترین بنای آجری جهان) همه شاهکارهای معماری هستند که از آجر یا ترکیب خشت و آجر به وجود آمده اند )دانشیان و همکاران، ۱۳۹۴ ؛ سرتیپی پور، ۱۳۹۲).
با شروع قرن ۲۰ میلادی نگرانی ها در مورد استفاده از آجر در ساختمان افزایش یافت. دلیل این نگرانی ها را می توان وزن زیاد ساختمان های آجری و خطر زیاد آنها در مواقع بروز زلزله دانست؛ به گونه ای که فعالان و پژوهشگران صنعت ساختمان به فکر تغییر در مصالح مورد استفاده در ساختمان می باشند. استفاده از شیشه و چوب و ترکیبات گچی در ساخت یک سازه را می توان تلاش هایی در راستای رفع این نگرانی ها دانست اما مقاوم نبودن موارد ذکر شده در برابر نیروهای جانبی موجب از بین نرفتن استفاده از آجر در ساخت سازه های عمرانی و محدود شدن استفاده از آنها در مواردی نظیر نما و پوشش های داخلی و خارجی گشته است. با این حال استفاده از بتن با توجه به مقاومت بالا اما وزن زیادش، باعث گردیده که در تمام قسمتهای سازه از بتن و عضوهای بتنی استفاده نگردد و تنها در قسمت هایی که نیروی جانبی و بار اصلی ساختمان باید تحمل گردد به کار گرفته شوند.
متخصصان و پژوهشگران در سال های اخیر تحقیقاتی رادر ارتباط با آجر انجام داده اند که چند نمونه از آن ها در ادامه آورده شده است: تابش پور(۱۳۸۸) به بررسی تطبیقی آیین نامه های مختلف دنیا از جمله آیین نامه۲۸۰۰ در مورد اثر دیوار پر کننده آجری پرداخت. هوشمند زاده(۱۳۹۰) به تحلیل و طراحی قاب های با دیوار آجری پر کننده پرداخت، او در این تحقیق بر اساس استانداردهای موجود در کشورهای دیگر، مطالب کاربردی ارائه نمود.
در راستای دستیابی به ساختمانی ایمن تر و سبک تر پژوهشگران زیادی در حال ساخت گونه های مختلفی از آجر و انجام تست های مختلف بر روی آنها می باشند. یکی از این مصالح نوین که در این مقاله معرفی و بررسی خواهد شد آجرهای هوشمند می باشد که توسط کمپانی” kite brick “معرفی شده است. این آجرها که شباهت زیادی به تکه های لِگو خانه سازی دارند ممکن است در صورت سربلندی در آزمایشات، در آینده ای نه چندان دور جایگزین آجر های امروزی و حتی مصالح دیگر در صنعت ساختمان شوند و بخش قابل توجهی از بازار داخلی و خارجی را تحت تاثیر قرار دهند.
آجر هوشمند
آجر هوشمند انقلابی در صنعت تولید آجر بوده و اساس یک سیستم ساختمانی جدید است که تحت پوشش ثبت اختراعات ایالات متحده قرار دارد.تولید آجرهای هوشمند به معنی فرا رسیدن زمانی است که دیگر بزرگسالان هم می توانند لگوی مخصوص خود را داشته باشند. در چند سال گذشته ، لگو رابطه خود را با معماری پذیرفته است و مدل هایی از ساختمانهای معروف را تولید کرده است. در حال حاضر شرکت Kite Bricks در حال توسعه یک سیستم ساختمانی مدولار است که بسیار شبیه به Lego عمل می کند و از طریق اتصالات مختلف و ویژه به شکلی ایمن در کنار یکدیگر قرار می گیرند. هندسه آجرها جهت کم شدن وزن آن و همچنین اتصال مناسب آجر ها به یکدیگر می باشد. آجرها به گونه ای طراحی شده اند که علاوه بر راحتی در اتصال ، شامل فضاهای درونی باز برای عایق کاری و جاسازی عناصر تاسیساتی و زیرساختی هستند و پنل های متصل شونده به آجرها قابل جدا شدن بوده و دسترسی آسان به این عناصر را امکان پذیر می کنند.دقت شود که این پنل ها برعکس پنل های گچی مورد استفاده در ساختمان به جای اینکه پیچ شوند، در آجر ها قفل می شوند و همین ویژگی سبب میشود که یکبار مصرف نبوده و در صورت نیاز به انجام تعمیرات بتوان آن را به راحتی جدا و سپس متصل نمود و با توجه به پیش بینی کمپانی مربوط ،این موضوع در حدود ۳۰% کاهش مصرف انرژی به همراه خواهد داشت. (شکل ۱)
شکل (۱) : جزییات ساختار آجرهای هوشمند
این آجر که از بتن مقاوم با ویژگی های منحصر به فرد ساخته شده است ، امکان ایجاد سازه های کاملا اکولوژیک را فراهم کرده است. میدانیم که ۶۰ درصد از هزینه های انرژی در ساختمان مربوط به گرمایش و سرمایش من جمله گرمایش آب مصرفی است. آجر هوشمند به علت خواص حرارتی شگفت انگیزش با هدایت موثر گرما در تابستان ، ضمن به دام انداختن آن در زمستان ، امکان صرفه جویی عظیمی در مصرف برق و سایر هزینه های انرژی را فراهم می کند.
این بلوک ها امکان ساخت سریعتر ، ارزانتر ، دقیق تر و قوی تر از آنچه در روش ساختمان سازی سنتی موجود است را می دهند و برای ساختن ساختمان ها ، پل ها و دیگر موارد قابل استفاده اند. آجرهای هوشمند به گونه ای طراحی شده اند که مقاوم سازی در آنها به وسیله ی میلگرد صورت گیرد. فضاهای خالی تعبیه شده در ساختار این آجرها امکان عبور میلگرد از آنها را فراهم می سازد. این محصول در شکل ها و اندازه های مختلف تولید خواهد شد و نیاز به شکل دهی جهت ساخت درها، پنجره ها و … نمی باشد. کف ها، دیوارها و سقف ها همگی با این آجرها قابل اجرا بوده و امکان ساخت و ساز آسان و مستحکم در کنار کاهش قابل ملاحظه هزینه های ساخت را فراهم می آورد.(شکل۲)
شکل (۲) : کاربرد آجرهای هوشمند در کف و دیوارها (میلگردهای مقاوم سازی در تصویر مشاهده می شود)
ویژگی های آجرهای هوشمند:
صرفه جویی در منابع:
آجر های هوشمند قابلیت اجرای پاکیزه ای دارند و کار با آنها بسیار آسان و آرام خواهد بود ؛ همچنین این محصول به صورت سفارشی در اشکال،ابعاد و متریال های مختلف سطح تولید می شود و دور ریز آن به حداقل می رسد . روش های ساخت آجر هوشمند نیاز به مواد طبیعی مانند ماسه ، آهن و آب را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در پروژه ساختمان سازی با آجرهای هوشمند ، آجرهای مورد نیاز به محل ساختمان تحویل داده می شود ، جایی که در ترکیب با درها ، پنجره های و دیگر عناصر مرسوم ، ساختار مورد نظر به سرعت و بی سر و صدا با حداقل کار و زمان تکمیل می شود
مقاومت بالا:
این بلوک با کمک متخصصان برجسته در زمینه ساخت و طراحی، طراحی شده است. بلوک و سازه های مرتبط با آن به منظور استحکامی فوق العاده ،از جمله در هنگام زلزله و تنش های مربوط به تغییرات آب و هوا ساخته شده اند.
فناوریهای ساختمانی حقیقی:
جایگزینی واقعی برای آجرهای هوشمند وجود ندارد و آجر هوشمند علاوه بر دارا بودن ویژگی تمام انواع آجرها شامل مواردی نظیر : کنترل حرارتی بالا ، عبور کامل لوله ها ، سیم ها ، کابل ها و موارد مشابه ، به کارگیری درجداره های داخلی و خارجی ساختمان ، مقاومت کششی فوق العاده ، سهولت ساخت ، ایمنی مصالح و کاربرد در کل ساختار – کف ، سقف ها و دیوارها در تمام مناطق آب و هوایی می باشد.
کاهش هزینه ها:
معمارانی که در ساخت و ساز از آجرهای هوشمند استفاده کنند ، دنیای جدیدی از امکانات و فرصت ها را برای ساخت سازه های ارزان قیمت و متفاوت از خانه های تک واحدی تا ساختمانهای چند طبقه (امکان اجرا حتی تا ۸ طبقه)مشاهده می کنند.
طبق گفته ی کمپانی سازنده با استفاده از آجر هوشمند تا ۵۰% کاهش هزینه های مربوط به کنترل دمایی فضا ها و جمع آوری نخاله های ساختمانی خواهیم داشت (عدم وجود آوار و زباله در محل ساختمان). عدم نیاز به داربست و جرثقیل در ساخت سازه های چند طبقه و چیدن آجرها بدون نیاز به ملات و تراز (برای سازه های بلندتر ، وجودآسانسور در محل برای حمل آجرها کافی است). همچنین عدم نیاز به شن و ماسه در کفسازی از موارد بسیار مهم در کاهش هزینه ها می باشد زیرا به طور کلی با کمبود منابع شن و ماسه و در نتیجه گرانی آن مواجه هستیم.
از سوی دیگر تمام زیرساخت ها و تاسیسات از طریق صفحات متحرک قرار گرفته بر روی بلوک ها قابل دسترسی بوده و بنابراین دیگر نیازی به شکستن کف یا دیوارها برای دسترسی به لوله های نشت داده یا کابل های فرسوده نیست.
آجرها در اندازه ها ، تعداد و سطوح مناسب وارد محل شده و هیچ کار تکمیلی اضافی در محل ساختمان مورد نیاز نیست که این امر نیز با کاهش هزینه در نیروی کار و زمان توام خواهد بود.
کاربردها و اجرا:
آجر های هوشمند بر خلاف آجر های دیگر، می تواند در دیوار، پی، سقف و … به کار گرفته شود و دیگر احتیاجی به تیر یا ستون در ساختمان های ساخته شده با این تکنولوژی نمی باشد. در اصل این آجر های بصورت قطعات خانه سازی در تمام قسمت های ساختمان به یکدیگر وصل شده و ساختار یکپارچه ای را به وجود می آورد. باید توجه داشت جهت اتصال مناسب آجرهای هوشمند به یکدیگر، هندسه آن با توجه به کاربرد آن در پی، دیوار، سقف و … متفاوت می باشد.
خلاصه ای کلی از مراحل اجرای ساختمانی چند طبقه با استفاده از آجر های هوشمند به صورت زیر می باشد:
در ابتدا طبق نقشه ی از قبل طراحی شده پی ساختمان با آجرهای هوشمند اجرا می شود(شکل ۳)
شکل (۳) :اجرای پی ساختمان با آجرهای هوشمند
سپس تاسیسات مخصوص طبق نقشه تاسیسات در فواصل مختلف از داخل آجرها به صورت افقی و عمودی عبور داده می شوند و دیوار های طبقه اول به وسیله آجرهای هوشمند اجرا میگردند (شکل۴)
شکل (۴) : عبور لوله های تاسیساتی به صورت افقی و عمودی از پی ساختمان و دیوارچینی
سپس عبور تاسیسات از داخل آجر های دیوار تا زیر طبقه دوم انجام میگیرد (شکل ۵)
شکل(۵) : عبور تاسیسات از داخل دیوار
در مرحله بعد نماکاری دیوار ها بوسیله نمای خشک اجرا می گردد(شکل ۶)
شکل(۶) : دیوار نماکاری شده
در مرحله بعد سقف طبقه اول به وسیله آجر های هوشمند به صورتی که در شکل ۷ مشاهده میشود اجرا می گردد
شکل(۷) : اجرای سقف با آجرهای هوشمند
در نهایت پنل هایی بر روی پی ساختمان و سقف طبقه نصب می گردد و طبقات دیگر نیز به همین ترتیب قابل اجرا می باشد و ساختمان به وسیله آجر های هوشمند ساخته میشود (شکل۸)
شکل(۸) : نصب پنل ها بر روی کف ها و ساختمان ساخته شده با آجر هوشمند
نتیجه گیری :
با پیشرفت های انجام شده در دهه های اخیر، توجه به مصالح نوین که دارای وزن کم، کاهش اتلاف انرژی، کاهش هزینه ها ومنابع و سهولت در اجرا باشند، از اهمیت به خصوصی برخوردار می باشد. یکی از این مصالح نوین آجرهای هوشمند می باشد که یک شرکت ساختمانی قصد دارد با استفاده از آجرهای متصل شونده مدولار، به ساخت و ساز کارآمدتری دست یابد.ماده اصلی تشکیل دهنده ی این آجر ها بتن با مقاومت بالا می باشد. ظاهر این آجر ها شبیه تکه های خانه سازی (Lego) است بدین منظور که با اتصال مناسب این آجرها به یکدیگر بتوان ساختمان یکپارچه ای را ساخت. در مقایسه با آجرهای معمولی یا بلوک های بتنی ،آجر هوشمند کنترل انرژی حرارتی بیشتر ، هزینه های ساخت کمتر و تنوع بیشتر را ارائه می دهد. هزینه کم و انعطاف پذیری زیاد آجر به این معنی است که می توان آن را از طیف وسیعی از مصالح ساخت که منعکس کننده قابلیت های محلی و مصارف رایج آن است. ویژگی های این آجر شامل مقاومت بسیار زیاد، ذخیره منابع، صرفه جویی در مصرف انرژی، امکان رنگ آمیزی، عبورکامل کابل، لوله وعناصر تاسیساتی از میان آن، سهولت ساخت و ساز، اجرای کامل ساختمان در دیوارها، کف و …می باشد. کاهش هزینه ساخت و افزایش کیفیت و دوام سازه ها قطعا خبر خوبی برای سرمایه گذاران و حتی ساکنین این سازه ها خواهد بود.
