روش ساخت و اجزا تولید پانل در سازه های پیش ساخته سه بعدی

2-1- تولید مفتول

2-1-1- مشخصات

مشخصات مفتول به کار رفته در شبکه جوش شده و مفتول‌های قطری باید مطابق الزامات ذکر شده در استاندارد ASTM A82 باشد. بر اساس این استاندارد چنانچه مقاومت جاری شدن مفتول‌های به کار رفته در شبکه، از MPa 400 فراتر رود، مقدار تنش تسلیم (fy)، باید تنش نظیر کرنش 35/0% در نظر گرفته شود. شکل‌پذیری مفتول‌های به کار رفته باید مطابق با الزامات بند 4-6 آئین‌نامه بتن ایران (آبا) باشد. در مناطق با شرایط محیطی بسیار شدید و فوق‌العاده شدید (طبق تعریف بند 8-2-9 آبا) باید از مفتول‌های قطری گالوانیزه استفاده کرد که باید مشخصات آن مطابق با استاندارد ASTM A79 باشد. همچنین در صورت نیاز می‌توان از شبکه جوش شده گالوانیزه استفاده کرد. قطر اسمی مفتول‌های شبکه جوش شده از 3 تا 6 میلی‌متر با گام 5/0 میلی‌متر می‌باشد. همچنین قطر مفتول‌های مورب (برشگیرهای خرپایی) نباید کمتر از 5/3 میلی‌متر باشد. (استاندارد ملی ایران شاره 3-8133)

2-1-2- شیوه ساخت

- مفتول اولیه: مفتول فولادی از منابع داخلی نظیر ذوب آهن اصفهان، فولاد اهواز و یا از طریق واردات از کشورهای دیگر تأمین می‌گردد. مشخصات فنی مفتول، فولاد از نوع AI با قطر 6 میلی‌متر می‌باشد.

- کشش مرحله اول: در این مرحله حین عبور از دوزه‌های فولادی بسیار سخت، میلگرد ضمن زنگ‌زدایی و پوسته‌گیری در شش مرحله کاهش قطر پیدا می‌کند، به طوری که در انتهای این مرحله قطر مفتول به 3.8mm برسد

- مرحله تنش‌زدایی: به علت کار سختی انجام شده در کشش سرد اولیه و افزایش تردی مفتول، عملیات تنش‌زدایی[1] در درجه حرارت و مدت زمان تعیین شده، صورت گرفته به نحوی که تنش‌های پس‌ماند موجود در مفتول آزاد شود و به این ترتیب کرنش مفتول افزایش یافته و تنش نهایی آن کاهش می‌یابد. برای این کار کلاف‌های مفتول وارد کوره آنیل شده و در مدت 4 ساعت دمای مفتول به 950°C می‌رسد. سپس دما با آهنگ 30°C بر ساعت کاهش می‌یابد. مفتول خروجی از کوره آنیل بسیار نرم بوده و لایه‌ای از اکسیدی روی آن قرار دارد

- کشش مرحله دوم: در این مرحله با عبور دادن مفتول از دو دوزه فولادی، قطر 3.8 به 3.5 میلی‌متر رسیده و در حین عبور از بین دوزه‌ها ضمن پوسته‌گیری ناشی از مرحله قبل، مفتول از مقاومت کششی و نرمی مناسبی برخوردار خواهد شد.

- مرحله E قرقره پیچ و شاخه‌کن: پس از اتمام مراحل کشش و تنش‌زدایی، مفتول‌ها به وسیله ماشین قرقره پیچ روی قرقره بالانس پیچیده می‌شوند. همچنین مفتول‌های تار توسط دستگاه شاخه‌کن که شامل یک قرقره و تیغ برش فولاد می‌باشد، به طول مناسب که پایه پانل نیز محسوب می‌شود، بریده می‌شوند. مجموع این مفتول‌ها برای تولید شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. (علیرضا لک، گزارش شرکت سپ)

شکل 2-3: دستگاه شاخه‌کن

2-2- ساخت شبکه پانل

2-2-1- مشخصات

شبکه جوش شده باید با ماشین‌آلات تمام اتوماتیک ساخته شود. این شبکه باید با الزامات استاندارد ASTM A185 مطابقت داشته باشد. بر این اساس در صورتی که قطر مفتول عرضی کمتر از MM15/3 نباشد و دارای مساختی معادل 40% و یا بیشتر از مفتول تار باشد، حداقل متوسط مقاومت برشی بر حسب نیوتن نباید کمتر از 241 برابر سطح اسمی مفتول طولی بر حسب mm² باشد.

حداقل نیروی اعمال شده به اتصال جوش نقطه‌ای در شبکه جوش شده تا مرحله خرابی باید برابر با مقدار Po بر حسب نیوتن باشد که از رابطه زیر حاصل می‌شود:

کنترل کیفیت از نظر شکل ظاهری جوش شبکه باید به طور کامل انجام شده باشد، به طوری که حداکثر تعداد نقص، در رفتگی و عدم اتصال قابل قبول، تنها برابر با یک نقطه جوش در هر متر مربع پانل باشد. (استاندارد ملی ایران شماره 3-8133)

کدگذاری شبکه‌های جوش شده به شکل می‌باشد که در آن:

F₁= قطر مفتول تار             F₂= قطر مفتول پود

S₁= فاصله تارها از یکدیگر     S₂= فاصله پودها از یکدیگر

L₁= طول شبکه (تار)           L₂= عرض شبکه (پود)

برای مثال در یک پانل باربر به طول 3 متر که قطر مفتول تار و پود 5/3 میلی‌متر و فاصله تارها و پودها 80 میلی‌متر و عرض شبکه 1200 میلی‌متر باشد شبکه جوش شده به صورت زیر تعریف می‌گردد:

2-2-2- شیوه‌ی ساخت

مفتول‌هایی که به صورت قرقره پیچ تهیه شده، به عنوان مفتول‌های طولی (تار) و آن دسته از مفتول‌ها که به صورت شاخه تهیه می‌شوند، به عنوان مفتول‌های عرضی (پود)، معرفی می‌شوند. تعداد قرقره پیچ‌های دستگاه تولید شبکه بر اساس طول چشمه و عرض مدول پایه می‌باشند. به طور مثال با مدول پایه 120 سانتی‌متر و مدول چشمه 8 سانتی‌متر، تعداد 16 پایه قرقره به عنوان مفتول تار در دستگاه وجود دارد. در یک فرآیند کاملاً اتوماتیک مفتول‌های تار به صورت موازی روی یک صفحه تخت حرکت می‌کنند و در همین حال مفتول‌های پود با فواصلی مطابق چشمه روی شبکه تار می‌افتند. سپس یک سری فک جوش به روش جوشکاری مقاومتی تار و پود را در نقاط تقاطع به یکدیگر متصل می‌کنند (شکل 2-4).

شبکه تولید شده بر اساس طول مورد نیاز توسط برش‌زن (گیوتین) بریده می‌شود و در محل مناسب انبار می‌گردد. (علیرضا لک، گزارش شرکت سپ)

شکل 2-4: دستگاه تولید مش

2-3- لایه پلی استایرن

2-3-1- مشخصات

ضخامت و نوع عایق در پانل‌های پیش‌ساخته بستگی به خواص حرارتی ماده عایق و مقاومت حرارتی مطلوب پانل دارد. عموماً در دنیا برای عایق‌بندی پانل‌های ساندویچی از پلی استایرن، پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات استفاده می‌شود.

خواص مکانیکی، اثر گذشت زمان بر مقدار مقاومت گرمایی، میانگین اثرات دمایی، اثر رطوبت، مقاومت در برابر حل شدن، استحکام ابعادی، خوردگی، قابلیت جابجایی، مقاومت در مقابل اشعه خورشید، پخش شعله، قابلیت اشتعال و دیگر خواص مؤثر در طی انبار کردن، از جمله عوامل مؤثر در انتخاب نوع عایق برای سیستم‌های پانلی می‌باشند. لایه عایق پانل‌های پیش‌ساخته سبک از نوع پلی استایرن انبساطی[2] با علامت اختصاری EPS می‌باشد که با انبساط گرانول‌های پلی استایرن در اثر حرارت ساخته می‌شود. پلی استایرن مورد استفاده برای پانل‌های ساندویچی باید دارای خصوصیت جذب آب کم به منظور پایین آوردن نقصان جذب آن از پانل بتن‌پاشی باشد.

از مهمترین خصوصیات پلی استایرن این است که به هیچ وجه تبدیل به محل رشد و نمو قارچ‌ها نگردیده و نیز قابل تجزیه نیست و مانند موادی همچون لاستیک، چرم و پارچه با گذشت زمان متلاشی نمی‌گردد. از آنجایی که پلی‌استایرن یک هیدروکربن خالص است، با آب تجزیه نشده و متورم نمی‌گردد. پلی‌استایرین انبساطی باید دارای حداقل چگالی اسمی 16 kg/m³ طبق استاندارد ASTM E78 می‌باشد. همچنین این لایه تحت آزمایش استاندارد ASTM E84 باید حداکثر شاخص گسترش شعله 25 و حداکثر شاخص گسترش دود 450 را داشته باشد. لایه عایق هنگامی که مطابق استاندارد ASTM C236 آزمایش می‌شود، باید دارای حداکثر پتانسیل گرمایی 68 MJ/m² باشد. مشخصات فیزیکی و مکانیکی پلی‌استایرن در جدول 2-1 آورده شده است. (استاندارد ملی ایران شماره 7143)

2-3-2- شیوه ساخت

روش تولید پلی‌استایرن انبساطی را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

مرحله اول، انبساط دانه‌ها: گرانول‌های پلی استایرن در داخل محفظه انبساط ریخته شده و بخار آب با حرارت حدود 120 تا 160 درجه سانتی‌گراد موجب می‌گردد تا در زمان کوتاهی (حدود یک دقیقه) دانه‌ها شکفته شده و منبسط گردد. در این حالت دانه‌ها افزایش حجمی حدود 80 برابر مقدار اولیه پیدا می‌کنند. درجه حرارت و مقدار فشار بخار و زمان پخت از پارامترهای مهم در انبساط مواد می‌باشند.

جدول 2-1- مشخصات فیزیکی و مکانیکی پلی‌استایرن

- مرحله دوم، گاز زدایی: مواد پخته شده توسط دستگاه مکنده و پمپ هوا وارد سیلو می‌شوند. این دانه‌های بعد از 24 ساعت با هوادهی غیرمستقیم در انبار گاززدایی می‌گردند. در این حالت بخار و گاز پنتان موجود در آن تقریباً متصاعد شده و جدا می‌گردد. در صورت عدم انبارش، بلوک تولید شده فشردگی و استحکام کافی را نخواهد داشت. زمانی این انبارش معمولاً حدود 10 ساعت است. در پایان این مرحله گرانول‌ها ضمن خشک بودن دارای خاصیت الاستیک مناسبی شده و توسط پمپ هوای مکنده یه سیلوی بعدی وارد می‌شوند.

- مرحله سوم، تهیه بلوک: در مرحله بعد گرانول‌ها در دستگاه پرس ریخته می‌شود. اندازه داخلی قالب دستگاه پرس متناسب با ابعاد بلوک مورد نیاز می‌باشد. یکی از معمول‌ترین این ابعاد (300´120´60) سانتی‌متر می‌باشد. در این مرحله مجدداً حرارت لازم توسط بخار آب به مواد جدا شده اعمال می‌شود. در اثر این حرارت، دانه‌های جدا شده، بار دیگر منبسط می‌گردد. به دلیل فضای بسته داخلی، این فشار باعث می‌شود تا دانه‌های کروی فضای خالی بین خودشان را پر کنند. خروج بلوک از دستگاه باید پس از خارج شدن رطوبت بخار از بلوک انجام شود. بلوک‌های تولید شده باید 24 ساعت در محوطه باز نگهداری شده‌ها بخار آب و گاز پنتان موجود در مواد آن تبخیر و متصاعد گردد

مرحله چهارم، برش بلوک: بلوک‌های تولید شده بر روی دستگاه برش که از سیم‌های پر مقاومت شبیه المنت تشکیل شده است، قرار گرفته و با شیب اندکی با حرکت به جلو توسط این المنت‌ها به ضخامت‌های مورد نیاز در سفارش تولید بریده می‌شود.

2-4- تولید پانل

2-4-1- ویژگی‌ها

مشخصات مفتول به کار رفته در اعضای قطری (مورب) باید مطابق الزامات ذکر شده در استاندارد ASTM A82 باشد. قطر مفتول‌های مورب حداقل 5/3 میلی‌متر می‌باشد. مشخصات جوش مفتول‌های قطری باید الزامات ذکر شده در استاندارد ASTM A185 را تأمین نماید. از نظر شکل جوش شبکه باید به طور کامل انجام شده باشد، به طوری که حداکثر نقص، در رفتگی و عدم اتصال قابل قبول، تنها یک نقطه جوش در هر متر مربع پانل باشد.

2-4-2- شیوه ساخت

بعد از تولید شبکه، یک صفحه پلی استایرن در بین دو لایه شبکه جوش شده قرار گرفته و در یک فرآیند اتوماتیک مفتول‌های قطری برشگیر[3] بعد از رد شدن از بین لایه عایق، به شبکه‌های طرفین جوش می‌شوند. جوش مورد استفاده در اتصال مفتول‌های پانل ساندویچی به یکدیگر، جوش نقطه‌ای یا مقاومتی می‌باشد (شکل 2-7).

مشخصات مورد استفاده برای اتصال مفتول‌ها در شبکه جوش شده و نیز اتصال وادارهای برشی به شبکه‌های جوش شده باید با الزامات ذکر شده در استاندارد ASTM A185 مطابقت داشته باشد. (استاندارد ملی ایران شماره 7143 و علیرضا لک، گزارش شرکت سپ)

[1]. Annealing

[2]. Expanded Polystyrene

[3]. Shear connctor