ديوارهاي هوشمند، ساخت ديوارهاي بتني شفاف با قابليت تغيير رنگ

ديوارهاي هوشمند، ساخت ديوارهاي بتني شفاف با قابليت تغيير رنگ

ديوارهاي هوشمند، ساخت ديوارهاي بتني شفاف با قابليت تغيير رنگ

چکيده

امروزه از بتن به عنوان يکي از عناصر مهم سازه اي ياد مي شود، با توجه به پيشرفتهاي تکنولوژي قرن ١٢ اين ماده نيز ساخت و ساز طراحي را دگرگون کرده و به کمک معماران آمده است، بتني توليد شده که قابليت تغيير رنگ داشته و فضاي معماري را به فضايي متنوع تبديل ساخته است، اين مقاله سعي دارد نحوه ساخت اين بتن خاص و تاثير آن را در فضاي معماري و طرحهاي معماران مورد بررسي قرار دهد. مقاله اين فرض را پيش ميکشد که استفاده از بتن شفاف رنگي در طرحهاي معماري باعث ميشود که نور و رنگ به فضاهاي معماري وارد شود و علوه بر صرفه جویی در مصرف انرژي، فضايي دلنشين و مفرح را وارد بستر معماري کند. هدف اصلي اين است که استفاده از نور خورشيد به عنوان يک منبع نور براي کاهش مصرف برق است همچنين استفاده از فيبر نوري احساس تنش سازه اي را کم کرده و اين بتن زيباشناختي را رارد معماري ساختمان ميکند.

واژه هاي کليدي: بتن شفاف، رنگ، فيبر نوري، زيباشناختي معماري، صرفه جويي در مصرف انرژي.

1– مقدمه

در چند دهه پيش شهرهاي ما شهرهاي سرد و بيروح، خشن و بتن به عنوان معماري فضا، فضاهايي را بدون ايجاد احساس رضايت براي ساکنان به وجود آورده بود و معماري در خدمت سازه بود، فضاها، فضاهاي سنگين بوده و و اغلب نور فقط از طريق دريچه کوچک وارد فضا شده. با پيشرفت هاي علم و تکنولوژي، بتن پيشرفت هاي قابل ملاحظه اي کرده، اين پيشرفت ها نه تنها اين ماده را بهبود بخشيده بلکه از نظر زيباشناسي مادهاي را ساخته که در بهبود وضعيت اقليمي ما نقش بسزايي خواهد داشت.

در سال ٢٠٠١ مفهوم بتن شفاف براي اولين بار توسط معمار مجارستاني  Aron Losonzi معرفي شده و اولين بلوک بتن شفاف با موفقيت با مخلوط کردن فيبر شيشه اي در سال ٢٠٠٣ ساخته شد و به نام تجاري Litracorn معروف گرديد.

سوال اوليه پژوهش اين است که اين بتن شفاف رنگي از چه ترکيباتي ساخته شده است . و همچنين اين سوال مطرح ميشود که چگونه اين بتن پيشرفته ميتواند فضاي معماري را معمارانه تر کرده و روح و رنگ را وارد فضاي معماري کند.

مقاله اين فرض را پيش ميکشد که بتواند با استفاده از اين تکنولوژي روح را وارد فضاي معماري کرده و معماري ارگانيک با توجه به پيشرفتهاي تکنولوژي امروزي ايجاد کند. ضرورت اين پژوهش اين است که استفاده بهينه از اين نوع بتن در معماري امروز علوه بر حضور جوش و خروش و هيجان به فضاي معماري و به وجود آوردن فضايي مفرح و صرفه جویی در بتن در مصرف انرژي نيز صرفه جویی کرده.

 2– مواد استفاده شده براي بتن شفاف رنگي

دو مواد اوليه مورد استفاده در ساخت بتن شفاف، يکي از حوزه ساختوساز و ديگر از حوزه سنجش وجود دارد. بتن يکي از مهمترين مواد مهندسي با مزاياي استفاده ار مواد اوليه غني، کم هزينه و فرآيند توليد ساده است و ديگري فيبر نوري جهت هدايت انتقال نور مواد مصنوعي و نور آفتاب، طراحي بدون نور، گرما، فرآيند نور الکتريکي و فوتوشيميايي و عکس اثر الستيک است که ميتواند مورد استفاده قرار گيرد.

 

شکل ١.انتقال بتن سبک و اجزاي آن.

بلوک هاي پيش ساخته حدود ٤ درصد از الياف شيشهاي تشکيل شده، شيشه و بتن يک ماده همگن به وجود آورده، فيبر نوري شيشه يا پلستيکي که به صورت تارهاي نازک  مويي است طراحي شده که نور در طول آن حمل شده و انتقال دهنده نور مي باشد. بتن شفاف از ريزدانه بتن و پارچه شفاف تشکيل شده است که از لايه هاي ريخته گري در قالب پيشساخته توليد مي شود (2000,511,Chung) .

اين بتن با نفوذ نور از طريق فيبر نوري از مصرف بيرويه انرژي جلوگيري کرده و فيبر نوري نور، سايه و حتي رنگ را از طريق ديوار ضخيم عبور ميدهد. با توجه به اندازه کوچک الياف آنها را با بتن مخلوط کرده و اين مواد مانندشيشه در بتن مخلوط شده و ماده همگن ايجاد ميکند. فيبرهاي نوري باعث آن ميشود که نور از هر دو سمت قابليت عبور داشته باشد، از آنجايي که موقعيت آنها موازي است، نور در سمت روشنتر بدون تغيير به سمت تيره تر مي رسدو فرم جالبتر اين پديده آن است که صفحه نمايش سطحي از سايه ها را در سمت ديگر خلق کرده و رنگ نور نيز يکسان باقي ميماند (2000,511,Chung) .

3- عملکرد فيبرهاي نوري

فيبرهاي نوري نور را در امتداد محور خود توسط فرآيند بازتاب انتقال ميدهند.

هسته: مرکز شيشه اي نازک از فيبر که از آن نور عبور ميکند.

روکش فلزي: مواد نوري بيروني اطراف هستند که منعکس کننده نور به داخل مي باشند، براي بازتاب در هسته ضريب شکست هسته بايد بيشتر از روکش فلزي باشد.

پوشش: پوشش پلستيکي که فيبر را از آسيب محافظت ميکند.

در پنل بتن شفاف مواد درون هسته مانند آکريليک نور را به طور مداوم به داخل ساختمان انتقال ميدهند. Ansari,2007,879

 

شکل٢- نور منعکس شده در پنل بتن

٣-١- انواع فيبرهاي نوري:

١- چندحالته فيبر درجهت بندي شاخص
٢- چند حالته فيبر گام اول
٣- تک حالته الياف گام اول

فيبر چندحالته ميتواند صدها حالت نور را در يک زمان انتشار دهد در حالي که الياف تک حالته تنها توانايي انتشار يک حالت را دارا ميباشد. از آنجايي که الياف تک حالته نور را در يک مسير تعريف شده انتشار مي دهند در آنها اثر پراکندگي وجهي وجود ندارد، الياف اجازه مي دهند که نور در پهناي يک فيبر حرکت کنند از سوي ديگر الياف چند حالته داراي اثرات بزرگ پراکندگي وجهي با توجه به حالتهاي نور انجام ميدهند.(2005,5855,Kalymnios)

4– فرآيند توليد

مخلوط بتن از ترکيبات همگن ساخته شده رشته هاي فيبر نوري ٤درصد حجم بتن را شامل مي شود اين الياف به طور موازي انتقال نور بين دو سطح بتن را انجام مي دهند. ضخامت فيبرهاي نور بين ٢ ميکرون تا ٢ ميليمتر با توجه به شرايط خاص انتقال نور متغيير مي باشد. شرط مهم براي موفقيت اين فيبر هاي نوري انتقال نور بين دو سطح بتن است در غير اين صورت ناتوان عمل خواهد کرد براي رسيدن به اين هدف با استفاده از قالب هاي طولني که با يک ليه نازک از بتن پرشده , قبل از ليه هايي از رشته هاي فيبر نوري بتن اضافه مي شود تا زماني که قالب کامل شود. بلوک ساختماني شامل مواد و ريخته گري تعبيه شده و الياف انتقال نور در مواد ريختگري از اولين سطح جانبي از بلوک هاي ساختمان به سطح جانبي دوم مخالف مرتب شده اند .)2003,863,Zhou (

5– تغييرات رنگ بافت

نور از lucem (بلوک بتني رنگي)  به خوبي منتقل مي شود فيبرهاي نور وظيفه روشن کردن را به عهده دارند، بتن به طور معمول مخلوطي از شن و ماسه و سيمان و سنگدانه ها و دانه هاي بزرگتر در بافت lucem بتن انتقال نور را تا حد زيادي تحت تاثير شکل ظاهري محصول قرار مي دهيد. نور تنها از طريق بتن درخشان نميشود همراه با الياف شفاف ساختار بتن مسئول است ظاهر بيروني lucem را نوراني کند توليد lucem بتن انتقال نور هميشه بر اساس سيمان سفيد بوده و مي تواند در رنگ هاي سفيد و خاکستري و آنتراسيت با رنگ رنگدانه اکسيد آهن ساخته شود.

Lucem بتن انتقال نور در سه رنگ که آزمايش شده در دسترس است و داراي دوام بلند مدت بوده. مصالح lucem علاوه بر سيمان سفيد رنگي و  50 در صد شن و ماسه، شامل  ulmer  سفيد ٣ ميليمتر،    calcilith خاکستري ٣ ميليمتر و  alcilith آنتراسيت ٣ ميليمتر مي باشد.

 

شکل٣- تغييرات رنگ بافت

 6– نمونه کاربردي

در ساختمان جديد دانشگاه  RWTH آخن، اولين تعامل انتقال نور از يک نما در سراسر جهان تحقق يافت. ١٣١ پنل مانند صفحه نمايش بزرگ کار ميکنند و از طريق برنامه آيفون کنترل شده و اجازه ميدهند نور سناريوي رويايي خود را نمايش دهد.

بتن و نور به عنوان يک جفت متريال که مکمل يکديگر هستند در معماري به لوکوربوزيه و تادائو آندو الهام بخش بودهاند، اين ترکيب فوقالعاده امروزه به صورت دهانههاي نور درون بتن شکل گرفته است و باعث به وجود آمدن فضايي رويايي در شب ميشود.

ماده توليد شده توسط شرکت lucem متشکل از شن ، ماسه و سنگ مرمر که در يک ماتريس سيمان قرار گرفته، فيبرهاي نوري در اين ماده هدايتگر نور بوده که در بتن تعبيه شده، لامپ هاي استفاده شده به عنوان منبع نور مصنوعي به پانل هاي نما متصل شدهاند. نشانه ها در طول روز به عنوان يک نما با سنگ طبيعي عمل ميکنند. در فضاي تهويه مناسب بين عناصر صفحه پرده و حمايت از پانل هاي ديواري با استفاده از چراغ با سه تراشه  RGB رنگ، هر پانل ميتواند به طور مستقل کنترل و روشن شود، فنآوري DMX در اين نما استفاده شده که ميتواند در مجموع بيش از ١١ ميليون رنگ را توليد کند که قابليت نمايش تک رنگ در تمام سطوح، حروف ، آرم با افزايش تاريکي و يا شدت نور را دارا مي باشد.

 

 

شکل ٤-سطوح نمايش بتني

در اين پروژه صرفه جويي در بتن تا 80 درصد و 50 درصد صرفه جویی درco2 نسبت ساخت وساز بتن مسلح معمولي يک عامل مهم براي رسيدن به معماري همساز با اقليم خواهد بود. اين متريال به نما شخصيت داده و بر خلف بنر، پوستر، چراغ که در جاي ديگر نما الحاق ميشود در اينجا با نما يکي شده و با شروع غروب خورشيد ظاهر ميشود. نما ترکيبي است ازHVAC و فوتوولتاييک، حفاظت از آبو هواي آينده و استفاده از عايق حرارتي نمايي بسيار سبک که در ارتباط کامل با محيط است را ايجاد کرده است.

7-مزايا و معايب

– مزيت اصلي اين محصول قابل مشاهده بودن بافتروي بتن با توجه به بافت ظريف بتن

– هنگامي که يک ديوار جامد توانايي انتقال نور را داشته باشد به اين معني است که يک خانه مي تواند چراغ کمتري روشن کند .

– اين خلقيت معماري براي جهت دادن احساس زيبا شناختي به فضا

– صرفه جويي در مصرف انرژي با استفاده از بتن شفاف

– نقطه ضعف اصلي با توجه به فيبر هاي نوري هزينه زيادي دارد

– ريخته گري بتن شفاف به کارگر ماهر نياز دارد.

8-نتيجه گيري

ماده سنتي بتن را مي توان با اضافه کردن فيبر نوري و يا الياف شيشه اي در بتن توسعه داد. نسبت حجم فيبر بتن بسته به نسبت انتقال نور دارد، بتني که با وجود الياف فيبر نوري قابل انتقال را نداشته باشد به نام looses معروف است اين بتن داراي خاصيت زيبا شناختي بوده و موجب زيباتر ساختن  نماي ساختمان شده . اين نوع جديد از بتن مفهوم صرفه جويي و کار برد انرژي سبز را وارد معماري مي کند .

[ratings]

بدون دیدگاه

ارسال دیدگاه

دیدگاه
نام
ایمیل
وبسایت