پلاستر ویژه وال‌ مش و مزایای استفاده از آن

کامپوزیت سیمانی تقویت‌شده با الیاف (FRCM) یک ماده مرکب است که برای تقویت و تعمیر سازه‌های بتنی و بنایی استفاده می‌شود. این فناوری یک راهکار نوین و مبتکرانه است که مزایای زیادی را نسبت به روش‌های تقویت سنتی ارائه می‌دهد. یکی از اجزای اصلی FRCM، ماتریس سیمانی است که نقش مهمی در این کامپوزیت ایفا می‌کند. ماتریس سیمانی که از سیمان، سنگدانه‌های ریز و سایر مواد افزودنی تشکیل شده است، به نام پلاستر نیز شناخته می‌شود.

پلاستر چیست؟

در سیستم FRCM اصطلاح پلاستر به لایه یا پوشش نازکی از مواد سیمانی اطلاق می‌شود که روی سطح زیرلایه اعمال می‌شود. برای تعریف دقیق‌تر پلاستر، لازم است بدانیم که اجزای اصلی FRCM شامل یک شبکه الیاف (مش) با استحکام بالا و یک ماتریس سیمانی است. مش که معمولاً از الیاف کربن یا شیشه ساخته می‌شود، به عنوان تقویت‌کننده عمل کرده و استحکام کششی سیستم را فراهم می‌کند. ماتریس سیمانی (پلاستر) متشکل از سیمان، سنگدانه‌های ریز و سایر مواد افزودنی، به عنوان چسبنده عمل کرده و انسجام و دوام سیستم را تأمین می‌کند. ACI 549 ملات سیمانی را یک چسب سیمانی غیرآلی تعریف کرده که الیاف تسلیح‌کننده را در دل کامپوزیت نگه می‌دارد.

ملات سیمانی (پلاستر) وظایف مختلفی را در کامپوزیت سیمانی تقویت شده به عهده دارد. ملات به عنوان یک عامل اتصال بین مش تقویت‌کننده و زیرلایه عمل کرده و با تضمین چسبندگی قوی بین دو سطح، امکان انتقال و توزیع بار موثر را فراهم می‌کند. پلاستر یک قفل مکانیکی با مش ایجاد کرده و استحکام کششی، عملکرد کلی و یکپارچگی ساختار سیستم را بهبود می‌بخشد. لایه پلاستر همچنین به عنوان یک پوشش محافظ، از الیاف تقویت‌کننده و بستر زیرین در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، مواد شیمیایی و اشعه فرابنفش محافظت کرده و دوام و مقاومت آن در برابر عوامل محیطی را افزایش می‌دهد.

پلاستر اصلاح شده با پلیمر

از آن جا که کامپوزیت سیمانی تسلیح شده با الیاف، کاربردهای فراوانی دارد، طیف گسترده‌ای از ویژگی‌ها را می‌توان برای اجزای آن در نظر گرفت. در بسیاری از کاربردهای این کامپوزیت، از ماتریس سیمانی ساده به عنوان پلاستر استفاده می‌شود. منظور از ماتریس سیمانی ساده، مخلوطی از سیمان، ماسه و آب یا همان ملات ماسه سیمان رایج در پروژه‌های ساختمانی است. این نوع پلاستر معمولاً برای کاربردهایی استفاده می‌شود که در آن الزامات خاصی برای افزایش خواص مکانیکی یا بهبود خواص شیمیایی وجود ندارد و در مقایسه با ملات‌های اصلاح شده با پلیمر ارزان‌تر است. با این وجود در بسیاری از کاربردها، با توجه به این که FRCM نقش سازه‌ای دارد، ملات ساده انتخاب مناسبی نبوده و باید به سراغ استفاده از ملات‌های اصلاح شده با پلیمر برویم.

ملات‌های اصلاح شده با پلیمر، همانطور که از نامشان پیداست، ملات‌های سیمانی هستند که حاوی افزودنی‌های پلیمری هستند. این افزودنی‌ها می‌توانند بسیاری از خواص پلاستر مانند انعطاف‌پذیری، چسبندگی، دوام و غیره را بهبود بخشند. ملات‌های اصلاح شده با پلیمر در مقایسه با ملات ساده عملکرد بهتری داشته و به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت، انعطاف‌پذیری و دوام بیشتر وجود دارد مناسب‌تر هستند.

افزودنی‌های پلیمری می‌توانند به شکل امولسیون‌های لاتکس، پلیمرهای خشک پودری یا پلیمرهای مایع باشند که به ملات ساده اضافه می‌شوند و یا ملات اصلاح شده به شکل مخلوط خشک از پیش ترکیب‌شده‌ای باشد که در محل پروژه تنها با افزودن آب آماده استفاده می‌شود. برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های ملات که می‌توان با افزودنی‌های پلیمری آن‌ها را بهبود بخشید در ادامه آورده شده است:

• چسبندگی: پلیمرها می‌توانند چسبندگی بین ملات و انواع زیرلایه مانند سطوح بتنی یا مصالح بنایی را افزایش دهند.
• مقاومت: اصلاح پلیمری می‌تواند مقاومت ملات را افزایش دهد. برهم‌کنش پلیمرها با ذرات سیمان، ماتریس متراکم‌تر و پیوسته‌تری را تشکیل می‌دهد. این امر منجر به بهبود استحکام فشاری، خمشی و چسبندگی می‌شود.
• دوام: ملات اصلاح شده با پلیمر دوام بیشتری دارد. این ملات‌ها مقاومت بهتری در برابر حملات شیمیایی، سایش، هوازدگی و افت مشخصات در طول زمان ارائه می‌دهند، در نتیجه عمر طولانی‌تری دارند.
• کارپذیری: پلیمرها انعطاف پذیری، انسجام و سهولت کاربرد ملات را افزایش داده و امکان ماله‌کشی و تثبیت بهتر را فراهم می‌کنند.
• کنترل جمع‌شدگی: پلیمرها با کاهش نرخ از دست رفتن آب ملات و کنترل سرعت خشک‌شدگی آن، مشکلات مربوط به انقباض ملات را کاهش می‌دهند.
• انعطاف پذیری و سختی: اصلاح پلیمری، انعطاف‌پذیری و سختی ملات را افزایش داده و به آن اجازه می‌دهد جابجایی، ارتعاش و ضربه را بهتر تحمل کند. این خاصیت به کاهش ترک خوردگی و افزایش دوام ملات کمک می‌کند.
• نفوذپذیری: ملات اصلاح شده با پلیمر مقاومت در برابر آب را بهبود می‌بخشد و نفوذپذیری ملات را کاهش می‌دهد. این خاصیت با محافظت از ملات در برابر نفوذ رطوبت و جلوگیری از آسیب ناشی از چرخه های انجماد و ذوب یا حمله مواد شیمیایی، دوام ملات را افزایش می‌دهد.

پلاستر ویژه وال‌مش چیست و چه مزایایی دارد؟

یکی از محصولات نوین برگرفته از فناوری کامپوزیت سیمانی تسلیح شده با الیاف (FRCM)، وال‌مش است. با توجه به نقش وال‌ مش در مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای، پلاستر مورد استفاده در آن باید ویژگی‌های به خصوصی داشته باشد. پلاستر ویژه والمش از نوع ملات‌های اصلاح شده با پلیمر است که با توجه به ویژگی‌های مورد نیاز این محصول به کمک افزودنی‌های پلیمری، بهینه شده است.

پلاستر ویژه والمش متشکل از سیمان تیپ 2 و 5، سیلیس، پودر سنگ و 3 افزودنی پایه پلیمری است. این 3 افزودنی پلیمری مزایای زیر را برای پلاستر ویژه والمش به همراه داشته‌اند:

• بهبود چسبندگی: چسبندگی بیشتر، اتصال بهتر کامپوزیت به سطح زیرین (بلوک سیمانی، سفالی، آجر و غیره) را تضمین می‌کند و خطر لایه لایه شدن یا جدا شدن کامپوزیت از دیوار را کاهش می‌دهد. در صورتی که چسبندگی کامپوزیت به دیوار مناسب نباشد، در هنگام زلزله کامپوزیت از دیوار جدا شده و از مدار باربری خارج می‌شود. در این شرایط دیوار به تنهایی در برابر بارهای زلزله قرار گرفته و دچار آسیب جدی می‌شود. پلاستر ویژه والمش با چسبندگی مناسبی که دارد موجب عملکرد عالی و یکپارچگی دیوار است.
• افزایش مقاومت: اصلاح پلیمری اعمال شده روی ملات ویژه والمش موجب بهبود خصوصیات مکانیکی آن از جمله مقاومت فشاری، خمشی و استحکام چسبندگی شده است.
• زودگیری ملات: افزودن اصلاح‌کننده‌های پلیمری به ملات والمش، واکنش هیدراتاسیون ملات را بهینه کرده و گیرش سریع‌تر پلاستر را به همراه داشته است. افزودنی های پلیمری با افزایش ظرفیت جذب آب ملات والمش، امکان هیدراتاسیون سریع و کارآمد ذرات سیمان را فراهم می‌کنند و به عنوان عوامل نگهدارنده آب، مقدار آب کافی برای انجام واکنش هیدراتاسیون را تأمین می‌کنند. همچنین وجود پلیمرها در ملات والمش به پراکندگی مؤثرتر ذرات سیمان کمک می‌کند. این پراکندگی بهبود یافته، سطح بزرگتری از ذرات سیمان را در معرض آب قرار داده و سرعت هیدراتاسیون را افزایش می‌دهد.
• محافظت از سیمان: با افزایش سرعت هیدراتاسیون در ملات والمش، سرعت گیرش آن افزایش یافت اما هیدراتاسیون سریع به سیمان آسیب می‌زند. هیدراتاسیون سریع مقدار قابل توجهی گرما ایجاد می‌کند که اگر به درستی دفع یا کنترل نشود، منجر به ترک حرارتی در ملات می‌شود. این ترک‌ها استحکام، دوام و یکپارچگی کلی مواد سیمانی را مختل می‌کنند. همچنین هیدراتاسیون سریع می‌تواند باعث کاهش کارپذیری، کاهش چسبندگی، کاهش مقاومت و جمع‌شدگی ملات شود. افزودنی های پلیمری ملات والمش، رسانایی حرارتی مواد سیمانی را بهبود بخشیده و اتلاف گرما در طول هیدراتاسیون را تسهیل می‌کنند. با افزایش انتقال حرارت، از افزایش بیش از حد دما جلوگیری شده و خطر ترک‌خوردگی حرارتی کاهش می‌یابد. پلیمرهای اصلاح‌کننده موجود در پلاستر ویژه والمش از سیمان در برابر هیدراتاسیون سریع محافظت کرده و اجازه نمی‌دهند هیچ اخلالی در کارپذیری، چسبندگی، مقاومت یا کنترل انقباض ملات به وجود آید.

مشخصات فیزیکی پلاستر

پلاستر وال‌مش باید دارای مشخصات مکانیکی مطلوب باشد تا از اثربخشی و عملکرد کلی سیستم اطمینان حاصل شود. الزامات این مشخصات و روش‌های سنجش آن‌ها در مراجع معتبر آمده است. ACI 549 مرجع اصلی ضوابط فنی سیستم‌های FRCM است. همچنین آیین‌نامه AC 434 که معیارهای پذیرش مقاوم‌سازی دیوار با کامپوزیت سیمانی تسلیح شده با الیاف را شرح داده است، یکی از معتبرترین مراجع در این زمینه است. اصلی‌ترین خصوصیات مکانیکی که باید برای والمش مورد بررسی قرار گیرند شامل استحکام چسبندگی، مقاومت فشاری ملات و معیارهای دوام است. این مشخصات به همراه استاندارد روش تست آن‌ها در جداول زیر آمده است:

توجه به این نکته مهم است که خواص مکانیکی پلاستر را می توان تحت تأثیر عواملی مانند نوع و دوز اصلاح‌کننده‌های پلیمری، الیاف تقویت‌کننده، ترکیبات ملات و شرایط پخت دانست. انتخاب مناسب مواد و طرح اختلاط صحیح برای دستیابی به خواص مکانیکی و عملکرد مطلوب وال‌مش ضروری است.

چرا باید از پلاستر ویژه وال‌مش استفاده کنیم؟

با توجه به نقش وال‌مش در مهار دیوارهای ساختمان، لزوم استفاده از پلاستر اصلاح شده با پلیمر به جای ملات ساده روشن است. با این حال، از آن جا که اصلاح ملات امری کاملاً تخصصی است، انتخاب افزودنی‌های ملات باید توسط افراد متخصص و بر اساس آیین‌نامه‌های معتبر صورت گیرد. استانداردهای زیادی از جمله ASTM C 270، ASTM C 1438 و ASTM C 387 ضوابط استفاده از ملات و اصلاح آن با افزودنی‌ها را مشخص کرده‌اند.

همچنین طبق توصیه مؤسسه بتن آمریکا در استاندارد شماره 549، کامپوزیت FRCM سیستمی است که در آن تمام اجزای تشکیل‌دهنده به عنوان یک ترکیب منحصر به فرد تولید و آزمایش می‌شوند و باید از انتخاب و اختلاط تصادفی محصولات موجود در بازار برای تولید آن اجتناب شود. بسیاری از ملات‌های اصلاح شده موجود در بازار دارای ترکیبات مناسبی نیستند و بهتر است از استفاده از محصولات متفرقه در این زمینه اجتناب شود. در ادامه به طور خلاصه برخی از مشکلات ملات‌هایی که به طور استاندارد اصلاح نشده‌اند ذکر می‌شود:

• ملاتی که برای اجرای وال مش استفاده می‌شود باید میزان چسبندگی مشخصی داشته باشد. تولیدکنندگان متفرقه ملات، برای آن که با روش ارزان‌تری این چسبندگی را فراهم کنند، به جای افزودن پلیمرهای لازم، از ترکیبات حاوی گچ در ملات استفاده می‌کنند. گچ چسبندگی لازم را به وجود می‌آورد ولی درطول زمان با جذب رطوبت دچار انبساط شده و به نازک‌کاری آسیب می‌زند. از آن جا که پلاستر ویژه والمش هیچگونه ترکیبات حاوی گچ نداشته و چسبندگی را با افزودن پلیمرهای مناسب تأمین می‌کند، افزایش و کاهش حجم نداده و هیچ آسیبی به نازک‌کاری در طول زمان وارد نمی‌کند.
• افزایش سرعت هیدراتاسیون جهت گیرش سریع ملات برای پلاستر والمش لازم است. اما محافظت از سیمان در برابر آسیب‌هایی که هیدراتاسیون سریع به آن وارد می‌کند، مسئله‌ای است که در ملات‌های متفرقه رعایت نمی‌شود. ملاتی که در برابر هیدراتاسیون سریع محافظت نشود دچار ترک‌های حرارتی شده و به مقاومت، چسبندگی، کارپذیری و دوام آن لطمه وارد می‌شود.
• یکی از اصلی‌ترین عواملی که می‌تواند موجب آسیب به والمش شود، محیط قلیایی سیمان است. الیاف شیشه در محیط قلیایی آسیب‌پذیر بوده و دچار خوردگی می‌شود. یکی از راهکارهای مقابله با این مشکل، استفاده از افزودنی‌های ملات است که PH ملات را متعادل کند. ملات‌های متفرقه، محیط قلیایی شدیدی دارند و مش آن‌ها در طول زمان از بین می‌رود. مشخص است در صورت از بین رفتن الیاف شیشه، والمش به هیچ عنوان عملکرد مناسبی نخواهد داشت. پلاستر ویژه والمش به گونه‌ای اصلاح شده که آسیبی به مش وارد نکرده و وال‌مش در طول زمان عملکرد مناسب خود را حفظ خواهد کرد. در راستای اطمینان از این امر و انجام آزمایشات تکمیلی، طی قرارداد پژوهشی که بین شرکت وال‌مش و مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی منعقد شده، خصوصیات دوام وال‌مش بر اساس ضوابط ACI 549 و AC 434 در حال سنجش است.

سخن پایانی

امروزه وال‌ مش به دلیل مزایای فراوانی که دارد، جایگزین روش‌های سنتی مانند وال‌ پست شده است. باید در نظر داشت که وال‌ مش به عنوان یک فناوری نوین، ضوابط فنی بسیاری داشته و کنترل کیفیت و مشخصات مکانیکی و شیمیایی اجزای آن امری بسیار مهم است.

بیشتر بخوانید: مزایا و معایب وال مش

در صورتی که این اجزا توسط افراد متخصص و مطابق استانداردهای معتبر تهیه و تولید نشوند، عملکرد نهایی وال‌مش مطابق انتظار پیش نرفته و در هنگام زلزله، صدمات مالی و جانی به همراه دارد. بنابراین بسیار مهم است که در تهیه این محصول به سراغ تولیدکنندگان معتبر برویم. شرکت وال‌ مش محصولات خود را با رعایت تمامی الزامات فنی آیین‌نامه‌های معتبر داخلی و بین‌المللی تهیه کرده و با انجام آزمایش‌های مختلف، از کیفیت این محصولات اطمینان حاصل کرده است.