پلیمر ساختمانی چیست؟

به طور کلی، صنعت ساخت‌وساز نقش بسزایی در توسعه تاریخ بشر دارد. مصالح و موادی که از دیرباز در ساختمان‌سازی، صنعت ساخت‌وساز و مهندسی عمران، به کار گرفته می‌شوند شامل چوب، مواد معدنی غیرآلی (مانند بتن، آجر، سنگ و مرمر)، فلز، شیشه و غیره هستندکه می‌توان آنها را به سه گروه سازه‌ای، تزئینی و برخی مصالح خاص تقسیم‌بندی نمود.

در قرن بیستم میلادی، ظهور پلیمرها و کامپوزیت‌ها، گستره و طیف مواد موجود در این زمینه را به گونه‌ای قابل ملاحظه گسترش داده و وسعت بخشید.

سوالاتی که اکنون به ذهن می‌آیند؛ چرا پلیمر؟ پلیمر چیست؟ پلیمر ساختمانی چیست؟ چرا پلیمرها به ماده‌ای محبوب در ساختمان‌سازی تبدیل شده‌اند؟

پلیمر، ماده‌ای نام‌آشنا که این روزها به طرز عجیبی بر سر زبان‌ها افتاده است، چگونه افق‌های بسیار وسیعی را در انواع و اقسام صنایع به وجود آورده است؟

در ساده‌ترین تعریف، اصطلاح پلیمر، ماده‌ای که ساختار مولکولی دارد و عمدتا یا به طور کامل متشکل از تعداد زیادی واحد مشابه به هم‌گره‌خورده است. به عبارت دیگر، این گروه از مواد، هر دسته‌ای از مواد طبیعی یا سنتزی (مصنوعی) هستند که از مولکول‌های بسیار بزرگی به نام ماکرومولکول تشکیل شده و شامل واحدهای شیمیایی ساده‌تر تکرارشونده به نام مونومر هستند.

برخورداری هر دو گروه پلیمرهای طبیعی و سنتزی از طیف وسیعی از خواص و کاربردها از یک سو و پیشرفت روزافزون علم مواد در دنیای مدرن امروز از سوی دیگر، پلیمرها را به موادی فراگیر و پرکاربرد در زندگی بشر بدل کرده است.

صنعت ساخت‌وساز و ساختمان‌سازی نیز از آن جمله صنایعی است که از بهره‌گیری از پلیمرها بی‌نصیب نمانده و پلیمرها جای خود را در آن به خوبی پیدا کرده‌اند به گونه‌ای که آمارها، بیشترین رشد را در میان مواد و مصالح ساختمانی، به پلیمرهای ساختمانی تخصیص داده‌اند.

چنانچه از میزان استفاده پلیمرهای ساختمانی در صنعت ساخت‌وساز امروزی آگاه شوید، بدون شک، شگفت‌زده خواهید شد! پس برای آشنایی با این مقوله تا پایان این مقاله همراه ما باشید.

کاربرد پلیمر ساختمانی

دومین صنعت بزرگی که از طیف وسیعی از کاربردهای پلیمرها بهره می‌برد، ساختمان‌سازی و صنعت ساخت‌وساز است.

به طور کلی، پلیمرهای ساختمانی یا به بیان بهتر، پلیمرها در صنعت ساخت‌وساز کاربردهای متعددی دارند. با یک نگاه‌ سطحی و به دور از هرگونه طبقه‌بندی، از جمله این کاربردها می‌توان به در و پنجره‌ها، لوله‌کشی، رنگ و پوشش، چسب‌های ساختمانی، غشاهای مانع بخار، مصالح کف‌سازی و کف‌پوش‌ها، انواع عایق‌های حرارتی، الکتریکی و رطوبتی، عایق‌های پشت‌بام، انواع فیلم‌های محافظ، درزگیرها، پوشش اجزای ساختمان، سقف کاذب، غشاهای ضدرطوبت و حتی به منظور جلوگیری از مسومیت افراد با سرب اشاره کرد.

در توضیحی دقیق‌تر، پلیمرهای ساختمانی را می‌توان با توجه به کاربردشان به سه گروه بسترها، پوشش‌ها و چسب‌ها (اتصال‌دهنده‌ها) تقسیم‌بندی نمود.

از انواع پلیمرهای ساختمانی برای بسترها:

از آنجایی که پلیمرها را می‌توان به عنوان افزودنی‌های کاربردی برای مصالح ساختمانی سنتی مانند ملات و بتن به کار برد و در این نوع کاربردها از پتانسیل بسیار بالایی نیز برخوردار هستند، بتن‌های پلیمری (Polymer Concrete) از مهم‌ترین کاربردهای پلیمر ساختمانی است که کاربردی بسیار نوین در صنعت ساختمان‌سازی به شمار می‌آید و در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه محققان، طراحان و سازندگان قرار گرفته است.

در این نوع از مواد، به جای استفاده از سیمان، از یک نوع پلیمر به عنوان چسبنده استفاده می‌شود. بتن پلیمری در مقایسه با بتن سیمانی معمولی دارای کاربردهای گسترده‌ای مانند ساخت دیوارهای پیش‌ساخته، سازه‌های هیدرولیکی مانند مخازن، ستون‌ها و ساخت‌سازهای زیرزمینی است.

از انواع پلیمرهای ساختمانی برای پوشش‌ها:

به منظور پوشش سطح ساختمان‌ها و نیز زیباسازی محیط، این نوع پلیمرهای ساختمانی در انواع دیوارهای درونی و بیرونی، زمین، سقف، پوشش‌های عایق‌های حرارتی، پوشش‌های بازدارنده‌ی اشتعال، پوشش‌های ضدیخ و مقاوم به خوردگی قابلیت کاربرد دارند.

از انواع پلیمرهای ساختمانی برای چسب‌ها (اتصال‌دهنده‌ها):

ملات پلیمری به دلیل قدرت چسبندگی بالا، برای کف‌سازی و چسباندن کاشی و سرامیک کاربرد دارند.

بهترین، محبوب‌ترین و پرکاربردترین پلیمرهای ساختمانی

طبق منابع مطالعاتی، تعدادی از رایج‌ترین پلیمرهای ساختمانی که به طور معمول در ساختمان‌سازی از آنها استفاده می‌شود شامل پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌وینیل‌کلرید (PVC)، پلی‌متیل‌ متاکریلات (PMMA)، رزین پلی‌استر (PR)، پلی‌استایرن (PS)، پلی‌پروپیلن (PP)، رزین فنولیک (PF) و رزین سیلیکون آلی (OSR) و اکریلیک هستند.

از بین پلیمرهای ساختمانی مذکور، پلی‌وینیل‌کلرید (PVC)، پلی‌اتیلن (PE)، اکریلیک و پلی‌پروپیلن (PP) در زمره محبوب‌ترین و پرکاربردترین آنها قرار دارند.

به عنوان مثال، پلی‌وینیل‌کلرید (PVC)، یک پلیمر چندمنظوره، تطبیق‌پذیر، بسیار کارآمد و مقرون‌ به صرفه است که با توجه به برخورداری از مقاومت به خوردگی و پایداری شیمیایی بالا، به عنوان بهترین و ایده‌آل‌ترین انتخاب برای کاربردهای نمای بیرونی ساختمان به‌خصوص در مناطقی که در معرض شرایط آب و هوایی سخت و نوسانات دمایی غیرقابل پیش‌بینی هستند، شناخته می‌شود.

این پلیمر ساختمانی، همچنین برای لوله‌سازی، چارچوب‌های در و پنجره‌ها نیز کاربرد دارد. قیمت پلی‌وینیل‌کلرید (PVC)، در مقایسه با چوب یا فلز بسیار ارزان‌تر است و همان‌طور که اشاره شد، در نگاهی بلندمدت، انتخابی بسیار هوشمندانه و مقرون به صرفه خواهد بود.

پلی‌اتیلن (PE)، پلیمری سبک‌ وزن و بادوام است که در کاربردهای پوشش‌های عایق بام و به طورکلی برای کاربردهایی که نیازمند خاصیت ضدآب بودن است، بهترین پلیمر ساختمانی به شمار می‌آید.

اکریلیک، ترموپلاستیکی شفاف است که برای ساختن پنجره‌های سقفی و طاق ساختمان و نیز به طور کلی پنجره‌ها از بهترین و پرکاربردترین پلیمرهای ساختمانی این زمینه محسوب می‌شوند. شفافیت فوق‌العاده‌ی این پلیمر ساختمانی آن را به بهترین انتخاب برای ساخت دیوارهای با شیشه و ساختمان‌های فرانما و شفاف بدل کرده‌است.

پلی‌پروپیلن (PP)، پلیمری با استحکام بالا که برای تولید مصالح ساختمانی پلیمری کف‌سازی، کف‌پوش‌ها و سایر اجزای داخلی ساختمان استفاده می‌شود. این پلیمر ساختمانی همچنین برای عایق‌های الکتریکی نیز اولین انتخاب هر طراح و مهندس ساختمان است.

مقاومت حرارتی، مقاومت به خستگی و مقاومت به شکست بالا نیز از دیگر ویژگی‌های این پلیمر ساختمانی است که همواره مورد توجه قرار گرفته است.

چرا از پلیمر ساختمانی استفاده می‌کنند؟

شاید مهم‌ترین علت استفاده از پلیمر در ساختمان‌سازی را بتوان در خواص فیزیکی و شیمیایی فوق‌العاده و نیز دوام و ماندگاری طولانی‌مدت‌ آنها جست‌وجو کرد. به عبارتی، این مواد به حدی ماندگار هستند که به کم‌ترین منابع اضافی برای تقویت و بازسازی در طول چرخه حیات خود نیاز دارند.

درحالی که مصالح ساختمانی قدیمی سنتی عموما 30 تا 50 سال دوام می‌آورند، مصالح ساختمانی که بر پایه پلیمر هستند، مانند لوله‌های پی‌وی‌سی (PVC)، عمر بیشتری دارند.

پلیمرها با توانایی خود در تولید مصالح و سازه‌های ساختمانی با‌دوام، کم‌مصرف و مقرون به صرفه در صنعت ساخت‌وساز، محبوبیت فوق‌العاده‌ای به دست آورده‌اند. به علاوه، سهولت ساخت و توانایی تولید پلیمرهای نهایی با هزینه تمام شده پایین نیز از دیگر دلایلی است که استفاده از پلیمرهای ساختمانی به طور فزاینده‌ای رو به توسعه و گسترش است.

گذشته از خواص شگرف آنها نظیر ضد آب بودن، مقاومت به خوردگی و سایش، ضدلرزه و سبک بودن، استحکام بالا، عایق حرارتی و الکتریکی و ارائه رنگ‌های متنوع، شاید اصلی‌ترین دلیل نفوذ و رخنه پلیمرها در ساختمان‌سازی را بتوان به تطبیق‌پذیری بی‌نظیر و متحیرکننده آنها نسبت داد که طراحی و ساخت طیف وسیعی از محصولات را به منظور برآورده‌سازی نیازهای کاربردی با هزینه‌ای قابل قبول میسر می‌سازد.

زمانی‌که صحبت از تطبیق‌پذیری می‌شود، یعنی پلیمرها نه‌تنها به خودی خود، بلکه دارای قابلیت ترکیب با پلیمرهای دیگر و یا مصالح ساختمانی قدیمی سنتی، افزودنی‌هایی برای بهبود عملکرد، تهیه کامپوزیت‌های زمینه پلیمری به وسیله عوامل تقویت‌کننده نظیر الیاف و پرکننده‌ها نیز هستند.

اگرچه پلیمر در ساختما‌ن‌سازی، در سال‌های اخیر، رواج بیشتری یافته است، اما استفاده از آنها خیلی موضوع جدیدی نیست و از زمانی که پا به عرصه ظهور نهاده‌اند، نقش قابل توجهی ایفا کرده‌اند. به عنوان مثال، پیش از اینکه عایق‌های متنوع و پیشرفته برای ساخت‌وساز ساختمان در دسترس باشند، برخی از پلاستیک به عنوان پوشش روی آجر برای عایق‌سازی بهره می‌بردند.

یا در نمونه‌ای دیگر، با توجه با قابلیت شکل‌پذیری و الاستیسیته بالا، از آنها به عنوان عناصر تزئینی نیز استفاده می‌کردند.

اما اکنون، مواد پلیمری در لوله‌کشی، عایق لوله‌های آب‌رسانی، زه‌کشی ساختمان، سیستم روشنایی، الکتریکی و الکترونیکی، قالب‌های پنجره، پوشش اجزای ساختمان، غشاهای ضد رطوبت، سیم و کابل و مواد عایق دیوارها و بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در حالی که شاید تصور عموم این باشد که مصالح سازه‌ای و زیرساخت‌ها مانند فولاد، بتن یا چوب که رکن اصلی ساختمان‌سازی است، غیرقابل جایگزینی با پلیمر هستند،  خالی از لطف نیست اگر بدانید پیشرفت‌های روزافزون و سرسام‌آور تکنولوژی مهندسی و علم مواد به بشر این امکان را داده است که سازه‌ها و آسمان‌خراش‌هایی با طرح‌های پیچیده از جنس پلیمرها در زمان‌های بسیار کوتاه بسازد.

این مهم که در آینده‌ای نه چندان دور به صورت گسترده وارد بازار خواهد شد، هم‌اکنون نیز در ساختمانی مانند ساختمان قرکین (گرکین) در لندن به چشم می‌خورد. ساختمانی که اگر پلیمرهای ساختمانی در دسترس نبودند، هرگز ساخته نشده و به وجود نمی‌آمد.

استفاده از تکنیک‌های فوق پیشرفته مهندسی پلیمر و پلاستیک، اکنون اجازه طراحی و ساخت ساختما‌ن‌هایی با هر اندازه و شکلی را فراهم آورده است و نظر طراحان و مهندسان بسیاری را در سراسر دنیا به خود جلب کرده‌است.

خرید پلیمر ساختمانی

نظر به اینکه خواص مکانیکی و فیزیکوشیمیایی پلیمرها مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده در اینکه آیا آنها مطلوب برای استفاده در ساخت و ساز هستند یا خیر، و یا اینکه در چه بخشی از ساخت قابلیت کاربرد دارند، هستند، باید در خرید پلیمرهای ساختمانی مورد توجه ویژه قرار گیرند.

نسبت استحکام به وزن بالا، چقرمگی، خاصیت کشسانی، رسانایی الکتریکی و حرارتی پایین مقاومت به خوردگی، رنگ، شفافیت در زمره مهم‌ترین خواص مکانیکی و فیزیکوشیمیایی به شمار می‌روند که حتما باید در فهرستی که برای خرید انواع پلیمر ساختمانی تهیه می‌شود، در دستور کار قرار گیرند.

گذشته از آن، تاکید روی خواص مکانیکی و شیمیایی پلیمرها به علت نقش پررنگ آنها در تعیین‌ میزان دوام آنها نیز است؛ برای مثال تغییرات پاسخ مکانیکی برخی از پلیمرها در برابر تغییرات دمایی کم، بسیار چشم‌گیر و قابل توجه است که همین موضوع موجب کنار رفتن آنها برای استفاده در کاربردهای حرارتی خواهد شد.

مهم‌ترین ویژگی‌هایی که باید در خرید پلیمرهای ساختمانی در نظر گرفت، شامل موارد زیر هستند:

• چگالی(دانسیته)
• انبساط حرارتی
• رسانایی حرارتی و الکتریکی
• نفوذپذیری
• پایداری شیمیایی
• استحکام و مقاومت
• ماندگاری و دوام
• سمیت

تولیدکنندگان پلیمرهای ساختمانی

گروه حکیم یکی از انواع شرکت‌های معتبر در صنعت پلیمر ایران است که اتفاقا در زمینه پلیمرهای ساختمانی نیز فعالیت می‌کند.

شرکت فنی مهندسی آریا پلیمر پیشگام که یک شرکت دانش‌بنیان در زمینه پلیمر است و یکی از محصولاتی که در سبد محصولات خود دارد، پلیمر ساختمانی است.

دیگر تولیدکننده معروف در این زمینه، بتن پلیمر برنا است که در زمینه‌ی تولید و عرضه مواد مهندسی شیمیایی ساختمان و افزودنی‌های بتن فعالیت دارد.

تولیدکننده لوله و اتصالات یزدپلیمر نیز از دیگر شرکت‌های باسابقه در زمینه‌ی پلیمر ساختمانی است.

جمع‌بندی

در پایان، بد نیست بدانید گزارش‌ها و مطالعات صورت گرفته حاکی از آن است که صنعت ساخت‌وساز و ساختمان در هزاره‌ی بعدی با مشکلات عمده‌ای مواجه خواهد شد که استفاده از مواد و مصالح پلیمری در صنعت مذکور، قادر به ارائه‌ی راه‌حل‌هایی مقرون‌ به صرفه به منظور برطرف‌سازی آنهاست. به عنوان مثال:

• رفع عیوب رایج در ساختمان‌سازی مانند نشت، فرسایش و خوردگی شیمیایی و محیطی
• تولید مواد و اجزای کم مصرف در مسیر بهینه‌سازی مصرف انرژی
• به حداقل رساندن هزینه ساخت
• قابل حمل ساختن ساختار ساختمان
• بهبود عایق حرارتی و صوتی اسکلت ساختمان
• استفاده از مصالح ساختمانی سازگار با محیط‌زیست
• تقویت سازه‌ها و بناهای تاریخی
• برخورداری از نسبت استجکام به وزن بالای اسکلت ساختمان
• ارائه سبک زندگی‌های مدرن همراه با معماری‌هایی با کیفیت بالا

تنها گوشه‌ای از مزایایی است که استفاده از پلیمر در صنعت ساختمان برای بشر به ارمغان خواهد آورد.

اگرچه به‌کارگیری آنها در صنعت ساخت‌وساز همچنان جدید و بدعت‌آمیز به شمار می‌رود و شاید به چند نوع پلیمر خاص محدود می‌شود، اما مطالعات و پژوهش‌های بسیاری در زمینه معرفی پلیمرهای جدید که به شکل سنتزی تولید می‌شوند صورت گرفته است که اهمیت و سهولت بهره‌وری از این گروه از مواد شگفت‌انگیز را بیش از پیش آشکار نموده است.