آجر نسوز و کاربرد آن در معماری

مقدمه

نسوز ، به هر ماده ای که دارای نقطه ذوب غیرمعمول بالا باشد و خواص ساختاری خود را در دماهای بسیار بالا حفظ کند ، گفته می شود. مواد نسوز که به طور عمده از سرامیک تشکیل شده اند ، در صنایع متالورژی ، شیشه سازی و سرامیک سازی به مقدار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند ، جایی که به انواع مختلفی برای قرار دادن فضای داخلی کوره ها ،بیرون کوره ها و سایر دستگاه هایی که مواد را در دمای بالا پردازش می کنند ، شکل می گیرد.

 

آجر نسوز چیست؟

از زرد ، خاکستری ، قرمز و نارنجی سنتی آجرها در بسیاری از شهرهای ما همه جا وجود دارند و به طور گسترده ای در ساخت و سازها استفاده می شوند. به طور خلاصه ، فرایند ساخت آجرهای سنتی شامل قالب گیری خاک رس و پخت آن در کوره ها ، ایجاد تسهیل در ایجاد بلوک های جامد ، بلوک های سوراخ دار ، کوبه ، کاشی و اشکال دیگر است. آجرهای سرامیکی ارزان هستند. راحت پیدا میشوند، به رخ کشیدن مقاومت ، اینرسی حرارتی ، و برای ساخت و ساز به چندان نیروی متخصصی احتیاج ندارند. اما اگر نصب در نزدیکی منابع گرمای زیاد انجام شود ، در پایان آجر معمولی ترک خورده و می شکند و باعث تقاضای آجرهای نسوز می شود. اما این به چه معنا است ؟

 

 

ممکن است متناقض به نظر برسد که ماده ای که در دمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد در کوره ها تولید شده باشد ، نمی تواند در برابر دماهای بالا مقاومت کند. در واقع ، مشکل اصلی شوک حرارتی است. وقتی آجر معمولی با منبع حرارتی تماس پیدا می کند ، به سرعت منبسط می شود. وقتی منبع متوقف شد (به عنوان مثال آتش خاموش می شود) ، مواد منقبض می شوند. این تغییرات ناگهانی دما بر پایداری سازه تأثیر می گذارد و می تواند باعث ایجاد ترک و مشکلات جدی دیگر شود. مواد نسوز موادی هستند که می توانند در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کنند بدون اینکه گرما به ساختار ، مقاومت یا هدایت حرارتی آنها آسیب برساند. در مورد آجر ، ترکیب شیمیایی نسوز با آجرهای معمولی متفاوت است که بر رنگ و رسانایی گرمایی آنها نیز تأثیر می گذارد.

برای مصارف خانگی ، مانند اجاق ها ، کوره های کباب پز و شومینه ، آجرهای نسوز مورد استفاده معمولاً از خاک رس حاوی عمدتا آلومینا و سیلیس تشکیل می شود ، عناصری که قادر به مقاومت در برابر دماهای بالا هستند. در حالی که آلومینا دارای کیفیت بازتابنده است ، سیلیس یک عایق عالی است. هرچه مقدار آلومینای بیشتری در مخلوط وجود داشته باشد ، دمایی که آجر تحمل می کند نیز بالاتر است (یک نکته اساسی برای مصارف صنعتی) و قطعه نیز گرانتر خواهد بود. سیلیس رنگ مایل به خاکستری بیشتری دارد ، در حالی که آلومینا ظاهر زردتری دارد.

علاوه بر عملکرد فنی ، معمارانی هستند که از آجرهای نسوز در معرض دید برای ساخت و پوشش سطوح استفاده می کنند. گاهی اوقات متخلخل ، گاهی مات ،گاهی اوقات یک نورگیر و گاهی اوقات به عنوان پس زمینه عمل می کنند ، این آجرها در سراسر خانه دیده می شوند.

ملات استفاده شده علاوه بر آجرها باید در برابر دمای بالا نیز مقاومت کند. بنابراین ، معمولاً از سنگدانه های خاصی مانند ورمیکولیت و خاک نسوز تشکیل می شود. مانند آجرها ، همچنین می تواند حاوی آلومینا (Al2O3) ، مولیت زیرکونیا و سایر مواد باشد.همیشه تأکید بر این نکته مهم است که ، هنگام طراحی یا ساخت سازه هایی که در تماس با آتش قرار بگیرند ، توجه به مواد مورد استفاده در هماهنگی با مقررات محلی ضروری است. این میزان مراقبت هزینه کمی برای پرداختن به جلوگیری از خسارات مادی یا حوادث جدی تر است. به دنبال مشاوره از متخصصان و تولید کنندگان همیشه ضروری است.

آجرنسوز چگونه ساخته می شود ؟

یک آجر نسوز در درجه اول برای مقاومت در برابر دمای بالا ساخته می شود ، اما برای هدایت بیشتر انرژی نیز معمولاً رسانایی گرمایی کمی دارد . معمولاً آجرهای نسوز متراکم در کاربردهایی با تنش های شدید مکانیکی ، شیمیایی یا حرارتی ، مانند داخل کوره ها که در معرض سایش خاکستر یا سرباره قرار دارند ، مورد استفاده قرار می گیرند، اما شکل گیری و عایق بندی آنها بسیار بهتر از آجرهای متراکم ، سبک تر و آسان تر است . در هر صورت ، آجرهای نسوز نباید جوش بزنند و در هنگام تغییرات سریع دما ، مقاومت آنها باید به خوبی حفظ شود.آجرهای نسوز در اثر فشار خشک ، گل سفت ، ریخته گری با گل نرم و فشار داغ مورد استفاده در ساخت آجرهای ساختمانی ایجاد می شوند. برخی مواد ، از جمله منیزیت و دولومیت ، نیاز به پخت در کوره های دوار دارند تا قبل از اینکه مواد خرد شده و اندازه آنها به شکل نسوز شده و مجدداً ساخته شوند ، پخت و چگالی ایجاد کنند. مواد اولیه در کوره الکتریکی ذوب می شوند . ارتباط بین خواص نسوزهای سرامیکی و شیمی و ریزساختار آنها در آجر نسوز مواد شامل مواد معدنی غیر فلز در انواع اشکال برای استفاده در دماهای بالا تشکیل، به ویژه برای عملیات متالورژی و ساخت شیشه ای است . مواد اولیه اصلی برای آجر نسوز مورد استفاده در شومینه ها ، به طور عمده سیلیکات های آلومینیوم هیدراته هستند. مواد معدنی با محتوای اکسید آلومینیوم بالا ، مانند بوکسیت ، دیاسپور و کیانیت، منابع سیلیس ، از جمله شن و ماسه و کوارتزیت ، مواد معدنی منیزیا ، منیزیت ، دولومیت ، فورستریت و الیوین ، کرومیت ، یک محلول جامد اکسید کروم با اکسیدهای آلومینیوم ، آهن و منیزیم ، کربن به عنوان گرافیت یا کک ، ورمیکولیت میکا. مواد اولیه جزئی عبارتند از زیرکونیا ، زیرکون ، توریا ، بریلیا ، تیتانیا و سریا و سایر مواد معدنی حاوی عناصر کمیاب زمین.

کاربرد آجر نسوز

آجر نسوز که برای شومینه ، کوره و کوره در پوشش داخلی استفاده می شود. اینبه این دلیل است که آنها عایق های قوی هستند ، که به شما کمک می کند تا با حداقل اتلاف حرارت ، برنامه ها را با انرژی کمتری مصرف کنند. آجر نسوز سرامیکی به گونه ای طراحی شده است که در برابر دمای بسیار بالایی مقاومت کند که آجر سفالی معمولی نمی تواند.
از آجر متراکم نسوز معمولاً در کاربردهای شدید شیمیایی و مکانیکی مانند کوره استفاده می شود که در معرض دمای بالاتر و خسارت بالقوه بیشتری قرار دارند. برای کاربردهای بسیار کم مانند کوره برقی ، “آجرهای کوره” سبک تر گزینه ایده آل هستند زیرا سبک تر و متخلخل تر هستند ، در عایق بندی بهتر و شکل گیری آنها راحت تر است.
چه بخواهید آجر نسوز را برای شومینه ، کوره یا سایر کاربردهای دمای بالا در نظر بگیرید ، آجر آتش نشانی برای کارکرد ایمن و موثر یک ضرورت است.
تفاوت آجر نسوز با آجر سفال استاندارد چیست؟
چندین تفاوت اساسی بین آجرهای نسوز و آجرهای سفالی استاندارد وجود دارد:
• تحمل دما: آجرهای نسوز دارای خواص نسوز هستند ، که به آنها اجازه می دهد تا دمای 1800 درجه فارنهایت را تحمل کنند. در آن درجه حرارت بالا ، یک آجر سفالی معمولی ترک می خورد و آسیب می بیند. از آنجا که آجر سفالی از آجر نسوز متخلخل تر است ، آجر سفالی در 1200 درجه فارنهایت آسیب می بیند.
• شکل و رنگ: در حالی که آجرهای معمولی به طور یکنواخت شکل نمی گیرند ، آجرهای نسوز مستطیل شکل هستند. از نظر رنگ ، آجرهای معمولی بر اساس نوع خاک مورد استفاده متفاوت هستند اما می توانند در رنگ های مختلف ساخته شوند . با این وجود آجرهای نسوز به طور طبیعی سفید هستند. برای افزودن رنگ به آجرهای نسوز ، لکه هایی در طی مراحل تولید اضافه می شوند.
• بهره وری انرژی: آجر نسوز و آجر سفالی استاندارد هم از نظر صرفه جویی در مصرف انرژی مناسب هستند ، اما از آنجا که آجر نسوز توانایی بیشتری در جذب دمای بالا دارد ، مقدار عایق بندی بهتری را فراهم می کند. این بدان معنی است که هدایت حرارتی آجر نسوز مقدار کمتری نسبت به آجر سفالی استاندارد دارد که باعث کارآیی بیشتر آن می شود.
• ترکیب: آجر نسوز عمدتا از سیلیس با درصد کمتری آلومینا و سایر مواد تشکیل شده است و آن را بسیار متراکم می کند. آجر سفالی استاندارد دارای مواد شیمیایی مشابه اما در مقادیر کمتر غلیظ برای ساختاری با پیوند سبک تر است.

خواص آجرنسوز

بسیاری از سرامیک ها به دلیل استحکام بالایی که توسط پیوندهای شیمیایی اولیه آنها به نمایش گذاشته شده ، دارای ترکیبات غیرمعمولی خوب از نقطه ذوب بالا و بی اثر بودن شیمیایی هستند. این باعث می شود که آنها به عنوان مواد نسوز مفید باشند. کلمه نسوز از زبان فرانسوی réfractaire به معنای ذوب زیاد آمده است. خاصیت بی اثر بودن شیمیایی در متالورژی و شیشه سازی ، جایی که کوره ها در معرض مواد مذاب و گازهای بسیار خورنده هستند ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مواد نسوز علاوه بر مقاومت در برابر دما و خوردگی ، باید از مقاومت در برابر سایش فیزیکی یا سایش برخوردار باشند و همچنین باید در برابرشوک حرارتی .مقاوم باشند. شوک حرارتی زمانی اتفاق می افتد که جسمی به سرعت از دمای بالا خنک شود.

لایه های سطحی در برابر لایه های داخلی منقبض می شوند و منجر به ایجاد تنش کششی و گسترش ترک می شوند. سرامیک ها ، به رغم شکنندگی شناخته شده ، با تنظیم ریزساختار آنها در حین پردازش ، در برابر شوک گرمایی مقاوم می شوند. ریزساختار نسوزهای سرامیکی در مقایسه با ظروف سفالی مانند پرسلن یا حتی با محصولات رسی ساختاری با بافت ریز مانند آجر کاملاً درشت است . اندازه دانه های پرکننده بر روی مقیاس میلی متر به جای مقیاس میکرومتر دیده می شود. علاوه بر این ، اکثر محصولات نسوز سرامیکی کاملاً متخلخل هستند ، فضای زیادی از هوا با اندازه های مختلف در مواد گنجانده شده است. وجود دانه های بزرگ و منافذ می تواند قدرت تحمل بار محصول را کاهش دهد ، اما همچنین می تواند سرعت پخش ترک ها را کند نماید و در نتیجه حساسیت به شوک حرارتی را کاهش دهد. اما در مواردی که نسوز با مواد خورنده تماس پیدا کند (به عنوان مثال در کوره های ذوب شیشه) ، ساختار متخلخل نامطلوب است.

مواد سرامیکی را می توان با تراکم بالاتر ، با ترکیب منافذ کمتری ، تهیه کرد.
ترکیب و پردازش نسوز سرامیک به طور گسترده ای با توجه به درخواست و نوع مقاوم به درمان متفاوت است. بیشتر مواد نسوز را می توان بر اساس ترکیب دسته بندی کرد که به صورت رس و یا غیر رس است. . طیف گسترده ای از مواد نسوز غیر رس است ، از جمله آلومینای فوق العاده زیاد ، سیلیس ، کاربید سیلیکون، و مواد زیرکون. بیشتر فرآورده های پایه رس به روشی مشابه سایر سرامیک های سنتی مانند محصولات ساختاری رس تولید می شوند. به عنوان مثال ، فرایندهای سفت و سخت مانند تشکیل پرس یا اکستروژن برای تشکیل ظروف استفاده می شود ، که پس از آن خشک می شود و برای پخت از کوره های طولانی تونل عبور می کند.

مزایای آجر نسوز

1. آجرهای نسوز ماندگاری زیادی دارند
آجرهای نسوز ساخته شده از مواد معدنی با فرمولاسیون دقیق ، منابع محلی و منطقه ای فراوان و موجود ، و چرخه عمر طولانی آجر سوخته از جمله مزایای منطقه زیست محیطی و بهداشتی موجود است. آجرها با دوام ، قابل بازیافت و غیر آلاینده بوده و به طور طبیعی در برابر آفات و آتش سوزی مقاوم هستند. از این رو ، آجرها و آجرهای نسوز ایمن برای زندگی هستند و آن را به گزینه اصلی در طراحی ساختمانهای مسکونی اقتصادی و قابل اطمینان تبدیل می کنند.

2. آجر باعث کاهش مصرف سوخت های فسیلی می شود
تحقیقات اخیر نشان داده است که جرم و ضخامت دیواره یکی از اجزای اساسی در صرفه جویی انرژی در سیستم طراحی معماری غیرفعال است. آجر نسوز همان چیزی است که معماران آن را “گرمای دمای بالا” می نامند ، که به ایجاد ثبات در تغییرات دما در ساختمان کمک می کند. هنگامی که آجرها با سایر طراحان معماری سیستم غیرفعال مرتبط هستند ، یعنی جهت گیری ساختمان ، تهویه و عایق بندی ، وابستگی به گرمایش و سرمایش مصنوعی کاهش می یابد و باعث کاهش مصرف انرژی می شود.

3. آجرهای نسوز برای بهینه سازی مصرف انرژی
برای گرمایش مطلوب در زمستان و خنک سازی در تابستان ، آجر کاملاً با سیستم طراحی غیر فعال ساختمان برای استفاده بهینه از منابع طبیعی و انرژی سازگار است. تراکم فشاری طبیعی و خاصیت عایق حرارتی آجرهای نسوز ، به دلیل فرمولاسیون دقیق مواد آن ، باعث متعادل سازی دمای ساختمان و کاهش میزان انرژی مصرفی برای سهولت و صرفه جویی در هزینه ها در طول سال می شود.

4. هزینه نگهداری آجرهای نسوز بسیار کم است
نقاشی یا سایر روش ها برای حفظ زیبایی و افزایش طول عمر نمای ساختمان نیازی به انجام آن نیست. از این رو به منظره این ساختمان ها نگاه دائمی گفته می شود که حتی پس از 50 سال نیز همچنان مقاوم ، قابل اعتماد و بدون هزینه است که باعث صرفه جویی در هزینه و زمان لازم برای نگهداری ساختمان در شرایط ایده آل می شود ، در مقایسه با سایر مصالح .

5. طراحی سبک و معماری با طیف گسترده ای از آجرهای نسوز
آجرهای نسوز سبک خاصی را به هر ساختمان اضافه می کند. رنگها و بافتهای طبیعی آن ، ایجاد کنتراست شدید در نماهای چشمگیر یا طرحهای رنگی زنده از طراحی سنتی را برای شما امکان پذیر می سازد ، بنابراین استفاده از آن در طراحی معماری مدرن و همچنین در طراحی معماری کلاسیک کاملاً امکان پذیر است.

6. آجر نسوز کاملاً قابل اعتماد است
آجر نسوز به عنوان یکی از محبوب ترین مصالح در جهان و منبع قابل اعتماد مصالح ساختمانی پایدار ، به دلیل مقاومت بالا و پتانسیل سرمایه گذاری قابل اعتماد مشهور است. یک ساختار با کیفیت ، یک نظم آرام و یک ظاهر جاودانه از یک ساختمان آجر نسوز ، این ساختمان را برای خانواده شما و نسل های آینده حفظ خواهد کرد.

7. آجرهای نسوز رنگارنگ هستند و از الهامات متنوعی برخوردارند
برای طراحی و استفاده از رنگ های خلاقانه در نمای ساختمان فقط می توانید به آجرهای نسوز فکر کنید. آجرهای نسوز با طیف رنگی بسیار متنوع از شکلاتی تا تن های قرمز و پرتغالی ، رنگ های مختلف خاکستری تا مشکی ، یا پایین رنگ طلایی و رنگ های طبیعی آجر ، یک رنگ و ماندگاری متضاد چشمگیر ایجاد می کند ، که برای همه شرایط مناسب هستند.

8. آجرهای نسوز در برابر تمام شرایط آب و هوایی کاملاً مقاوم هستند
مهمترین ویژگی ساختمان با نمای آجری نسوز ، توانایی مقاومت در برابر زمان ، حتی در آب و هوای شدید است. رنگ ، مهر و موم و یا سایر هزینه های زیاد را فراموش کنید زیرا کاملاً در برابر شرایط آب و هوایی مقاوم است و عملاً بدون هیچ گونه نگهداری ، یک عمر بدون نقص ادامه خواهد داشت.