کنترل کیفیت وال‌مش با رویکرد دوام بلندمدت شبکه الیاف

وال‌ مش از جمله فناوری‌های نوینی است که طی سال‌های اخیر وارد صنعت ساختمان ایران شده و جایگزین روش‌های سنتی و مرسوم شده است. با وجود مزایای فراوانی که وال‌ مش دارد، در صورتی که در تولید آن از مصالح با کیفیت و مناسب استفاده نشود، دوام کافی نداشته و پس از گذشت مدتی کوتاه با افت کیفیت قابل توجهی مواجه خواهد شد. بنابراین لازم است واحدهای تولیدکننده وال‌ مش چارچوبی جهت ارزیابی و کنترل کیفیت محصولشان تدوین کنند.

اهمیت دوام بلندمدت وال‌ مش

وال‌ مش، به عنوان فناوری نوین مهار لرزه‌ای دیوار، نقش مهمی در پایداری دیوارهای ساختمان هنگام زلزله ایفا می‌کند. این محصول برگرفته از فناوری کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف (FRCM) است که به عنوان یک المان سازه‌ای روی دیوارهای ساختمان اجرا شده و لنگر حاصل از نیروی برون صفحه وارد بر دیوار را تحمل می‌کند. با توجه به نقش سازه‌ای وال‌مش در تحمل نیروهای لرزه‌ای، دوام طولانی مدت این محصول از اهمیت بسیاری برخوردار است.

مؤسسه بتن آمریکا به عنوان یکی از معتبرترین سازمان‌های توسعه‌دهنده استاندارد در صنعت ساختمان، در سال 2013 اقدام به انتشار راهنمای طراحی، تولید و اجرای محصولات مبتنی بر فناوری FRCM نمود. این راهنما که تحت عنوان ACI 549 منتشر شده، امروزه معتبرترین مرجع بین‌المللی بیان کننده ضوابط فنی استفاده از این فناوری است. فصل پنجم از این آیین‌نامه به بیان خصوصیات و ویژگی‌های این محصول پرداخته و ساز و کار ارزیابی و کنترل کیفیت آن را تشریح کرده است. یکی از مهم‌ترین خصوصیات این کامپوزیت از نظر ACI 549 دوام بلندمدت آن است. بند 5-4 این استاندارد به بیان خصوصیات دوام این محصول پرداخته و بررسی دوام را به عنوان یکی از مراحل اصلی کنترل کیفیت آن در نظر گرفته است.

عوامل مؤثر بر دوام وال‌ مش

دو جزء اصلی تشکیل دهنده وال‌ مش، مش فایبرگلاس و پلاستر سیمانی (یا گچی) هستند. مش به عنوان تقویت‌کننده عمل کرده و استحکام کششی سیستم را فراهم می‌کند. در واقع نقش اصلی در تحمل نیروهای زلزله به عهده شبکه الیاف وال‌ مش است. پلاستر (ملات) سیمانی، متشکل از سیمان، سنگدانه‌های ریز و سایر مواد افزودنی، به عنوان چسبنده عمل کرده و انسجام سیستم را تأمین می‌کند.

الیاف فایبرگلاس ذاتاً ماده‌ای مستحکم و بادوام است. با این حال، الیاف شیشه نسبت به محیط‌های قلیایی حساس بوده و در صورتی که برای مدت طولانی در معرض حمله عوامل قلیایی قرار گیرد دچار افت و خوردگی می‌شود. محیط‌های سیمانی دارای ph بالاتر از 12.5 بوده و جزو محیط‌های قلیایی قوی به حساب می‌آیند، بنابراین در صورت استفاده از الیاف شیشه در بتن یا ملات‌های سیمانی، باید تمهیداتی جهت محافظت از آن اندیشیده شود. در همین راستا، پیوست ششم استاندارد 2800 در توضیحات مربوط به مسلح کردن دیوار با شبکه الیاف (وال‌مش)، صراحتاً به این مسئله اشاره کرده که الیاف شیشه مورد استفاده در محیط سیمانی حتماً باید از الیاف شیشه مقاوم به قلیا باشد. همین مسئله یکی از عوامل تأثیرگذار در دوام وال‌ مش است. در واقع می‌توان گفت اصلی‌ترین عامل تعیین دوام وال‌ مش، دوام مش فایبرگلاس در محیط قلیایی پلاستر است.

در همین راستا، برای استفاده از شبکه الیاف شیشه در پلاستر سیمانی، باید از مش فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا استفاده کرد. از این مش به اختصار به عنوان مش AR نیز نام برده می‌شود. AR مخفف کلمه Alkali Resistant است. مطالعات زیادی در زمینه راه‌های محافظت از مش فایبرگلاس در برابر قلیا صورت گرفته و راهکارهای متفاوتی برای دستیابی به مش AR-Glass پیشنهاد شده است. از جمله اصلی‌ترین روش‌های مقاوم سازی مش فایبرگلاس در برابر قلیا می‌توان به دو مورد زیر اشاره کرد:

• افزودن ترکیب دی‌اکسید زیرکونیوم (زیرکونیا) یا ZrO₂ به الیاف شیشه
• محافظت از مش به کمک پوشش‌های پلیمری

در روش اول، الیاف شیشه استفاده شده در مش باید حاوی حداقل 16 درصد وزنی زیرکونیا (ZrO₂) باشد. در روش دوم، از رزین‌های اپوکسی و ترکیبات آب‌بند آکریلیکی برای پوشش الیاف شیشه و محافظت از آن استفاده می‌شود.

قابل ذکر است، با وجود اهمیت بالای دوام مش فایبرگلاس در محیط قلیایی در تعیین دوام وال‌ مش، عوامل دیگری از جمله دوام چسب و پلاستر نیز در تعیین دوام وال‌ مش نقش دارند. چسبندگی پلاستر سیمانی به بستر زیرین، پیوند مستحکم بین مش و پلاستر، طول عمر چسب اپوکسی و … از دیگر موضوعات مهم در تعیین دوام وال‌ مش هستند. در این مقاله، اصلی‌ترین عامل تعیین دوام وال‌ مش یعنی دوام شبکه الیاف در محیط قلیایی سیمان مورد بررسی قرار می‌گیرد.

معیارهای سنجش دوام وال‌ مش

جهت بررسی دوام وال‌ مش، دو رویکرد اصلی وجود دارد. در رویکرد اول، اجزای وال‌ مش به طور جداگانه مورد آزمون قرار می‌گیرند و خصوصیاتشان سنجیده می‌شود. این رویکرد نیازمند استفاده از استانداردهای معتبر جهت شناسایی خواص مورد نیاز مصالح مختلف و روش‌های استاندارد انجام آزمون‌های مرتبط است. رویکرد دوم در بررسی دوام وال‌ مش، سنجش خصوصیات سامانه وال‌ مش به عنوان یک سیستم واحد است. این روش، رویکردی است که از طرف ACI 549 اتخاذ شده. این آیین‌نامه اجزای مختلف وال‌مش را به طور جداگانه بررسی نکرده بلکه کامپوزیت سیمانی تقویت شده با الیاف را به عنوان یک سامانه مورد آزمون قرار می‌دهد.

برای سنجش دوام وال‌ مش به عنوان یک سیستم واحد باید از ضوابط موجود در ACI 549 پیروی کنیم. بند 5-4 این آیین‌نامه برای بررسی خصوصیات دوام FRCM آزمون‌های پیشنهاد شده توسط AC 434 را پیشنهاد داده است. AC 434 استانداردی در زمینه تعیین معیارهای پذیرش تعمیر و تقویت سازه‌های بتنی و مصالح بنایی با استفاده از کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف است که توسط ICC-ES (International Code Council  Evaluation Service) منتشر شده است. ICC یکی از سازمان‌های پیشرو در زمینه انجام ارزیابی‌های فنی محصولات ساختمانی، مصالح و سیستم‌ها برای انطباق آن‌ها با ضوابط استاندارد ملی آمریکا (ANSI)، استاندارد بین‌المللی ساختمان (IBC) و سازمان استاندارد بین‌المللی (ISO) است.

مطابق بند 5-4 استاندارد ACI 549، برای سنجش دوام وال‌ مش باید نمونه‌های کامپوزیت آن را برای مدت زمان مشخص در شرایط محیطی مختلف قرار داد و سپس خصوصیات مکانیکی کامپوزیت را قبل و پس از قرارگیری در معرض این شرایط محیطی با یکدیگر مقایسه کرد.

جهت سنجش مقاومت مش در برابر قلیا به عنوان یک المان مجزا، مطابق استانداردهای موجود باید مش را درون محلول قلیایی قرار داده و مقاومت کششی آن را قبل و پس از قرارگیری در محلول مقایسه نمود.

سنجش دوام شبکه الیاف شیشه در محیط قلیایی

اشاره شد که روش‌های مختلفی از جمله افزودن زیرکونیا و یا استفاده از پوشش‌های اکریلیک برای دستیابی به مش AR وجود دارد. با این حال برای آن که بتوانیم یک مش را ضد قلیا یا AR بنامیم، باید معیار مشخصی برای ضد قلیا بودن مش تعریف گردد. صرف نظر از نوع فناوری مورد استفاده برای محافظت از مش در برابر قلیا، معیار اصلی دوام مش فایبرگلاس، افت متعارف مقاومت کششی نمونه مش پس از 28 روز قرارگیری در محلول قلیایی مطابق استاندارد ASTM E2098 است. مطابق این استاندارد، نمونه‌های مش به طول 30 و عرض 5 سانتی‌متر باید آماده شوند. نیمی از نمونه‌ها در شرایط محیطی آزمایشگاه نگه‌داری شده و نیمی دیگر برای مدت 28 روز در محلول 5 درصد سدیم هیدروکسید (NaOH) در دمای 22 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرند. مقاومت کششی هر دو مدل نمونه‌ها اندازه‌گیری شده و با یکدیگر مقایسه می‌شوند. در صورتی که مقاومت کششی مش پس از قرارگیری در قلیا کمتر از 30 درصد افت کند، مش معیارهای دوام در برابر قلیا را دارا بوده و به عنوان مش فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا، در پلاستر سیمانی قابل استفاده است.

استاندارد ASTM E2098 یکی از معتبرترین مراجع برای سنجش مقاومت مش در برابر قلیا است. با این حال استفاده از این روش زمان‌بر است و بیش از یک ماه برای حصول نتایج آزمایش زمان لازم است. واحدهای تولیدکننده مش برای اطمینان از مقاومت مش تولیدیشان و کنترل کیفیت آن نیاز به انجام تست‌های دوره روی محصولشان دارند. استفاده از آزمون 28 روزه، انجام تست‌های دوره‌‌ای را می‌تواند با چالش مواجه کند چرا که نتایج تست‌ها باید به موقع بررسی شوند. بنابراین استفاده از روشی سریع‌تر باید در دستور تیم کنترل کیفیت مش قرار گیرد. خوشبختانه در این راستا استاندارد ملی ایران روشی مناسب و سریع را با بهره‌گیری از استاندارد بین‌المللی EN 13496 معرفی کرده است. استاندارد ملی ایران 11061 با تشدید شرایط محیط قلیایی، زمان انجام آزمون را از 28 روز به 24 ساعت کاهش داده است. مطابق استاندارد ملی 11061، نمونه‌های مش باید برای مدت 24 ساعت در محلول قلیایی در دمای 60 درجه سانتی‌گراد قرار گیرند.

سخن پایانی

با توجه به نقش سازه‌ای وال‌ مش در مهار لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای، دوام بلندمدت این محصول مسئله‌ای بسیار حائز اهمیت است و شرکت وال‌ مش نسبت به این موضوع آگاه است. مهم‌ترین عامل در تعیین دوام وال‌ مش، مقاومت مش فایبرگلاس آن در برابر محیط قلیایی سیمان است. مش باید پس از گذشت مدت زمان طولانی، نسبت قابل قبولی از مقاومت کششی اولیه خود را حفظ کند. به این منظور استفاده از مش ضد قلیا در پلاستر سیمانی وال‌مش ضروری است. معیار اصلی برای قرارگیری مش در دسته مش‌های مقاوم در برابر قلیا، میزان افت مقاومت کششی مش پس از قرارگیری در محلول قلیایی است. شرکت وال‌ مش با پیروی از دستورالعمل‌های موجود در آیین‌نامه‌های معتبر داخلی و بین‌المللی، مش فایبرگلاس تولیدی خود را مورد سنجش قرار داده است. نتایج حاصل از آزمون‌های متعدد نشان دادند شبکه الیاف شیشه مورد استفاده وال‌ مش به خوبی در برابر محیط قلیایی مقاومت کرده و در طول زمان میزان قابل قبولی از مشخصات مکانیکی خود را حفظ می‌کند.