استخدام الصوف الصخري الواقي في تحضير مواد بناء عازلة

Abstract

الخلاصة حضر البحث كتل والواح بنائية من خليط الجبس ( البورك ) ومفروم الصوف الصخري ( مطحون الى حد طول شعيرة 1 ملم تقريباً ) , أضيف فيها الأخير بنسب وزنية مقدارها : ( %1 , %2 , %3 , %4 , %5 , %7 و %10 ) وزناً من وزن الجبس وأجريت على النماذج بعد معالجتها وبحسب المواصفات القياسية العراقية والأمريكية (فحوصات تعيين مقاومة الانضغاط للكتل ومعايير كسر الألواح , اضافة الى الكثافة والتوصيل الحراري) , تبين على أثرها أمكانية الحصول على كتل وألواح بنائية حاملة للأثقال تستخدم جدران وقواطع داخلية وتغليف جدران عند أضافة الصوف الصخري والى حد %5 , أما عند زيادة هذه النسبة الى %7 و %10 فأن قيم هذه القوة تنخفض ولكن يمكن استخدام المنتوج تغليف جدران داخلية وقواطع أو سقوف ثانوية غير حاملة للأثقال نظراً لكفاءتها العالية في تحقيق عزل حراري جيد يصل الى حد 0.3 واط /م.كلفن ( أضافة %10 من الصوف الصخري وزناً من وزن الجبس ). المفتاح : ( جبس ،الصوف الصخري،العزل الحراري).

المقدمة يعد الصوف الصخري من المواد العازلة للحرارة, الخاملة, غير قابلة للاحتراق, ذو مرونة عالية, خفيف الوزن سهل المداولة , وغير فعال حيويا حيث لايؤثر على الصحة العامة اضافة الى توافقه مع مواد البناء المختلفة. من اجل ذلك كله فهو احد المواد المستخدمة في صناعة مواد بناء عازلة للحرارة مثل الالواح والكتل بعد اضافة مواد رابطة اليها مثل الجص والنورة والبوليمرات . تستخدم هذه المواد في البناء والانشاء لتحقيق افضل عزل حراري لها يعرف العزل الحراري (thermal insulation) بانه الوسيلة التي بوساطتها تحفظ الطاقة وتوفرمن خلال تخفيض قيمة الكسب الحراري (heat gain) او الضياع الحراري(heat loss) من الابنية والتجهيزات والانابيب الناقلة للموائع الساخنة او الباردة , وذلك باستخدام المواد العازلة التي توضع بين الوسط الساخن والبارد, وتتمتع هذه المواد ينقل حرارة صغيرة جدا ويعود ذلك لاحتوائها على مواد عازلة وفراغات مملؤة بالهواء .لقد اجريت بحوث ودراسات تتناول امكانية تحضير كتل والواح تدخل في تركيبها مواد عازلة مختلفة (الصوف الزجاجي والنايلونو المواد العضوية ...... الخ) باستخدام مادة الجبس (البورك) مادة رابطة مشكلة لهذه الكتل والالواح .لقد استخدم الصوف الصخري عازلاً حرارياً يوضع حشوه على شكل طبقة وسط جدارين مبنيين من كتل جبسية . او يلصق طبقة على الوجه الداخلي للجدار المبني من الجبس بعد تغطية سطحه الداخلي بغشاء رقيق من اي مادة عازلة للحرارة ويغلف بعدها بشكل مناسب. اجريت بحوث اخرى في مجال استخدام الجبس في صناعة كتل والواح تستخدم لتحقيق العزل الحراري داخل المباني باضافة فضلات قناني البولي اثيلين اليه وبنسب مختلفة واظهرت كفاءة عالية في تحقيق عزل حراري افضل, كما بين (سنك) أهمية استخدام الجبس مادة بنائية رابطة ذات ديمومة جيدة في حالة استخدامها بالشكل الصحيح , واظهرت دراسته خصائص العزل الحراري لالواح جبسية مسلحة بالالياف كفاءة هذه الالواح .ان اختيار اي عازل حراري يكون على اساس خواصه الحرارية والكيميائية (معامل التوصيل الحراري و سعة الخزن الحراري و درجة الحرارة التشغيلية و التركيب الكيميائي والمواد المضافة له و نسبة امتصاص الماء % و اخطاره الصحية و قابليته على الاشتعال والاحتراق ) . ولكون الصوف الصخري ( منتج في شركة ذات الصواري العامة ) يتمتع بكل هذه المزايا أرتؤي اجراء بحث يتناول امكانية الاستفادة من هذه المادة التي تختص بالعزل الحراري واستخدامها في تحضير كتل والواح جبسية وذلك عن طريق اضافتها للجبس (البورك) ( بعد تقطيعها وطحنها الى نعومة اقل من 1ملم طولا ) بنسب وزنية مقدارها : (1% ,2%, 3%, 4%, 5%, 7%, و10%) من وزن الجبس .أجريت فحوصات على هذه الكتل والألواح الجبسية وبموجب المواصفـــــــــــات القياسية تبين على أثرها أمكانية الحصول على كتل وألواح واطئة الكثافة (1.12و0.96 كغم /سم3) وذات عزل جيد للحرارة ( قيمة التوصيل الحراري 0.3863 ، 0.302 ) عند اضافة 7 و10% وزنا من الصوف الصخري الى وزن الجبس على التوالي يمكن استخدامها في تحضير الواح للسقوف الثانوية وكتل والواح يمكن ان تستخدم في بناء وتغليف الجدران الداخلية للابنية .

الجزء العملي كسر الصوف الصخري بعد فرده باليد وتحويله من شكله النسيجي إلى شعيرات يبلغ طول الواحدة منها (بحدود1 ملم) وخلطها جيدا مع الجبس (جافة كليا) وبنسب 1, 2, 3, 4, 5, 7 و 10% وزنا من وزن الجبس , احتسبت كمية الماء المضافة الى الخلطة على اساس الماء المضاف الى الجبس لوحده نظرا لكون هذه الالياف معدنية وبسبب صعوبة الخلط للحصول على تجانس تام اضيفت كمية اخرى من الماء وذلك لتسهيل عملية الصب ، وضعت في القوالب المحضرة مسبقا(نظيفة ومزيتة لمنع الالتصاق ) وسوي سطحها بسطح معدني أملس (مالج) وبعد انتهاء زمن التجمد (20 دقيقة ) فتحت القوالب ورفع منها بحذرلتحاشي تثلم الحواف والحفاظ عليها من الخدش والتشقق لغرض المعالجة (curing) ولحين فحصها باعمار 28 يوم فقط ، وكانت النماذج المصبوبة كما مدرج تفاصيلها في ادناه :ـ نماذج فحص الكثافة :ـ مكعبات بابعاد 50×50×50 ملم3 حفظت في افران الرطوبة (95%) ودرجة حرارة 23مه لمدة 28 يوم ثم وضعت في افران تجفيف بدرج حرارة 45مه ولمدة 7 يوم لغرض اكتمال التجفيف وقبل اجراء الكثافة الظاهرية . نماذج فحص مقاومة انضغاط الكتل :ـ يشترط في هذا الفحص ان تكون النماذج المصبوبة ذات زوايا حادة ومستقيمة وخالية من التشققات ، وقد عولجت النماذج الجبسية المحضرة بوضعها في افران رطوبة (95%) ودرجة حرارة 23 م بعد حصول التجمد النهائي ورفعها من القوالب مباشرة ولحين عمر الفحص 28 يوم ، وضعت بعدها في افران تجفيف او مسخنات حرارية وبدرجة حرارة 45م ولمدة 7 يوم قبل اجراء فحص تعيين مقاومة الانضغاط لها . نماذج فحص معاييرالكسر :ـ بعد رفع الالواح الجبسية من القوالب مباشرة عولجت بتجفيفها في الهواء الطلق (داخل جو المختبر) , وبعد 24 ساعة وضعت في مسخنات حرارية (بدرجة حرارة 45م) بعد تعيين وزنها بدقة , وزنت بشكل دوري (كل 24 ساعة) ولحين ثبوت وزنها . اجري عليها فحص تعيين معاير الكسر , وقد استخدمت مساند خاصة لغرض ابقاء الالواح بصورة عمودية لمنع حدوث التشوهات والانحرافات على جسم اللوح اثناء عملية تصلبه ومحاولة الحفاظ على اللوح باوجه صقيلة وزوايا حادة وذلك بحسب المتطلبات القياسية الامريكية والعراقية كما في الجدول التالي : جدول رقم (1) مقاومة الانضغاط ومعايير الكسر والكثافة لنماذج الكتل والالواح باختلاف نسبة الالياف المضافة نسبة الاضافة (%من وزن الجص) كمية ماء الخلط (ماء/جص) الكثافة الظاهرية (غم/سم3) مقاومة الانضغاط للكتل (كغم/ سم2) معاييرالكسر للالواح (كغم/سم)2 بدون 0.6 1.33 63 477 230 1 0.6 1.22 60 486 258 2 0.6 1.21 58 480 250 3 0.6 1.20 55 460 240 4 0.65 1.18 51 440 230 5 0.65 1.15 50 400 200 7 0.65 1.12 47 330 90 10 0.65 0.96 42 110 70 المواصفة القياسية العراقية 50 360 140

نماذج الأقراص الخاصة بفحص التوصيل الحراري و تجفيفها في جو المختبر لمدة 24 ساعة .وضعت بعدها في المسخنات (درجة حرارة 45م) بعد وزنها. واعيد الوزن كل 24 ساعة لحين ثبوته .أرسلت لغرض فحص التوصيل الحراري , اذ يرمز لها ب (K) ويعني مقدار الحرارة التي تتسرب بين وجهي السطح مقدرة بالسعرات الحرارية لكل متر مربع من السطح تحت تاثير فرق درجة حرارة مئوية بين جهتي السطح في زمن مقداره ساعة واحدة وعليه فكلما كانت قيمة K اعلى فان ذلك يعني قيمة النقل الحراري اعلى . ادرجت نتائج الفحص في الجدول رقم (2). جدول رقم (2) التوصيل الحراري لخلطات الجص مع الصوف الصخري

المادة نسبة الصوف الصخري % الموصولية الحرارية (واط/مه. كلفن) الجص ـــــ 0.589 الجص + الصوف 1 0.583 الجص + الصوف 2 0.522 الجص + الصوف 3 0.488 الجص + الصوف 4 0.459 الجص + الصوف 5 0.402 الجص + الصوف 7 0.386 الجص + الصوف 10 0.302

المناقشة والاستنتاج 1- تنخفض مقاومة الانضغاط للكتل المحضرة مختبريا كلما زادت نسبة الصوف الصخري ويمكن ان يعزى سبب ذلك الى أن استبدال جزء من المادة الرابطة والتي تعطي قوى تلاصق وتماسك (الجبس) بمادة الصوف الصخري وهي مادة خاملة غير متفاعلة ، ولا تمتلك خاصية الربط . زيادة كمية ماء الخلط (القيمةالحقيقية غير المقاسة ) بسبب استبدال مادة رابطة بمادة مالئة خاملة (Filler) وأن إضافة نسب من الصوف الصخري الى الجبس والى حد 5% وزنا من وزن الجبس اليه يمكن الحصول على قيم لمقاومة الانضغاط ضمن الحدود المحددة في المواصفة ان النقصان في هذه القيم يعد قليلا نسبيا نظرا لكون الياف الصوف الصخري تتشابك داخل الكتلة المصبوبة مما يعطيها نسيج قوي ومترابط ، وهذا التاثير واضح في قيم معايير كسر الألواح إذ تزداد مع اضافة الصوف الصخري وتستمر بالزيادة الى حد نسبة اضافة مقداره 7% وزنا تنخفض عندها هذه القيم . تنخفض قيم كثافة المكعبات المحضرة من الجبس والصوف الصخري عن قيم مكعبات الجبس لوحده مع زيادة نسب الصوف الصخري في النموذج وهذا واضح بسبب كون انخفاض كتلة شعيرات الصوف الصخري اولا ، وتبخر الماء الفائض المضاف ثانيا تاركا وراءه فراغات او مسامات مملوءة بالهواء ، وهذا يعني قابلية توصيل حراري اقل مع زيادة نسب الصوف الصخري في الكتلة ، وهذا بديهي اولا لانها (الصوف الصخري ) مادة عازلة للحرارة وثانيا وجود الفراغات داخل نسيج الكتلة الجبسية المحضرة بعد اضافة الصوف الصخري اليها والذي اعطاه عزل حراري اضافي . 2- أمكانية تحضير كتل والواح جبسية خفيفة الوزن واطئة الكثافة عن طريق استبدال جزء من الجبس ( البورك ) بالصوف الصخري وكنسبة مئوية وزنية والحصول على كتل والواح جبسية عازلة للحرارة لاتزيدعلى %5 وزناً من وزن الجبس لها مقاومة انضغاط ومعايير كسر ضمن حدود المواصفات القياسية . 3- أن أضافة مادة الصوف الصخري بنسب %7 و %10 وزناً من وزن الجبس يمكن من الحصول على كتل والواح جبسية خفيفة الوزن عازلة للحرارة ولكنها غير حاملة للاثقال .

المصادر 1-Nourdin Benichou , Mohamed A L Sultan, Venkatesh R Kodur ,”Fire Resistance Performance of lightweight Framed Wall Assemblies Effects of various parameters, Key design considerations and Numerical Modeling”, Conference papers, fire and materials 2003, Interscience communications,London,UK,(2003) . 2-De Korte ACJ Brou Wers HJH .”calculation of thermal conductivity of Gypsum Plaster Boards at ambient and Elevated Temp”. fire and Materials,34: 88 55 – 75. DOI: 10.1002 / fam. 1009.(2010). 3- المواصفة القياسية العراقية رقم 27 " الفحوص الفيزياوية للجص لاغراض البناء" 1988.و المواصفة القياسية العراقية رقم 28 "الجص للاغراض البنائية " 1988.