Архитектурно приложение на алуминиевите сплави

В строителния сектор популярността на алуминиевите сплави, във вторичните или декоративни елементи, се е увеличила значително през последните 50 години.

8161

Обхватът на алуминиевите приложения за строителство е широк. Той обикновено се използва във фасадната вентилируема обвивка на сградата, остъклението на фасади, дограми, врати, покривни системи. Алуминият се прилага също и за парапети, балкони, стълбища, отопление/климатизация и слънцезащитни елементи.

Можем да благодарим на Алуминия за променящия се имидж на съвременните градове: яснотата на линиите, трескавото желание да се издигнеш на небето, красотата, функционалността и екологичната съвместимост на съвременните мегаполиси. Стъклените лица на офис небостъргачи се поддържат от леки и здрави алуминиеви рамки. Развлекателните, търговските и изложбените центрове буквално почиват на алуминиевите рамки. Стадиони, басейни и други спортни съоръжения също са изградени с помощта на алуминиеви конструкции.

Този метал стана един от най-популярните материали сред строителите, архитектите и дизайнерите поради факта, че 25% от всичкия произведен алуминий в света се използва в строителството.

Представете си, че имате лек, но в същото време здрав метал, който не е склонен към корозия, който е нетоксичен и издръжлив, и на който може да се придаде практически всякаква желана форма. Алуминият е инструмент за неограничена креативност в ръцете на архитекта, което прави възможно създаването на конструкции, които не могат да бъдат направени от дърво, пластмаса или стомана.

Защо алуминият е толкова често използван в съвременното строителство?

Минималният експлоатационен живот на алуминиевите конструкции е 80 години. В рамките на този период от време, алуминият може да се използва при всякакви климатични условия и не губи свойствата си при температури от -80 ° C до +300 ° C. Алуминиевите конструкции могат да бъдат леко податливи на повреди при пожари, но металът става още по-здрав при ниски температури.

В архитектурата алуминият обикновено се класифицира като метал, чиято основна съставка е или алуминий,  или алуминиева сплав. Чистият алуминий е метал със сила, варираща от 90 MPa до 140 MPa, поради което той с неохота се използва за конструктивни цели в строителството. Когато обаче към него се добавят към други метали, като например Mg (магнезий)  или с металоиди като Si (силиций), се образуват алуминиеви сплави със завишена здравина, която някои случаи може да достигне до 500 MPa. Структурните алуминиеви сплави се класифицират в различни категории по отношение на техния химичен състав и процесите, на които са подложени; всяка сплав се характеризира с уникални свойства и проявява различно структурно поведение. Те представляват широко семейство строителни материали, чиито механични свойства ги правят изключително популярни в строителните работи и обхващат широк спектър от области на приложение.

Чистият алуминий е сравнително мек. За да се преодолее това, металът може да бъде легиран с други метали (легиращи елементи). По-голямата част от алуминия, достигащ до пазара, е легирана с поне още един елемент.

Въз основа на типа легиращ елемент, алуминиевите сплави са разделени на 8 групи (серии)

Серия 1xxx. Тези сплави не съдържат легиращи елементи. Делът на алуминия е 99,3 - 99,9%, а останалата част се образува от малки примеси. Комбинацията от свойства на материала, предоставя на сплавта превъзходна проводимост, те са подходящи за приложения главно в електрическата и топлинната енергия. Материалите от тази серия се считат за невтвърдими сплави и имат якост на опън от 105 - 115 МРа. В тази серия се включва и така позната ни сплав 1050, която също се използва за валцови фасадни приложения, но отстъпва по якост и корозоусточивост от специализираните покривни и фасадни сплави като 3105, 5005 и 5754.

Серия 2xxx. Легиращият елемент е мед. Сплавите от тази серия са сплави с висока якост. Силата се постига чрез процеса на топлинна обработка. Якостта на опън е около 400 MPa при завършване на втвърдяването. Сплавите от тази серия се считат за неподходящи за повърхностни обработки и лоши за заваряване. Използват се в самолетостроеното и военната индустрия.

Серия 3xxx. Легиращият елемент е манган. Сплавите от тази серия са с умерена якост, имат добра формалност. С тази сплав се постига гладка повърхност при тънки дебелини затова се използва при производство на алуминиеви композитни панели. Най-често сплав 3105. Други приложния са алуминиеви кенчета за напитки, винтови затварящи капачки и консерви.

Серия 4xxx. Легиращият елемент е силиций.

Серия 5xxx. Легиращият елемент е магнезий, това придава вече умерена сила подходяща за фасадни елементи (200 - 350 MPa). Силата се постига чрез термична обработка или формоване. Сплавите от тази серия имат отлична устойчивост на корозия в агресивна атмосфера и в морска вода. Отлични при заваряване и подходящи за елоксация (електрохимичен процес за повърхностна обработка за постигане на цвят и подобряване устойчивостта на корозия и абразия). Това са и сплавите,  които са предпочитани в облицовъчната архитектура. Сплав 5005 е с 1% магнезий AlMg1, което подобрява якостта в сравнение с 1050 от  105 - 115 МРа на 145 - 185 МРа и от HB 34 на HB 48, т.е. единици якост по Бринел. НВ – Hardness by Brinell.

Серия 6xxx. Легиращите елементи са магнезий и силиций. Сплавите от тази серия са със сила от (200 - 350 MPa). Те могат лесно да се елоксират. Най-често използвани при екструзията на алуминиеви профили за фасадни системи.

Серия 7xxx. Легиращият елемент е цинк. Сплавите от тази серия имат най-висока якост сред всички серии. Якостта на опън в диапазона между 450 - 500 MPa може да надвиши 600 MPa в някои случаи. Тези сплави са склонни към корозия на напрежението, особено когато са заварени.  Приложение - самолетостроене, при леярски изделия и други.

Серия 8xxx. Легиращият елемент е различен от други серии (включително литий). Спрещат се в хранително вкусовата индустрия.

По отношение на серията алуминиеви сплави и използването им в строителни приложения, по-конктретно облицовъчните системи във фасадното инженерство, се отличават сплави от серия 3xxx като 3105, които се характеризират с относително добра якост и добра корозионна устойчивост и отлична гладкост, така и сплавите от серия 5xxx (5005 и 5754),  които са много устойчиви на корозия, подходящи са за заваряване, отлични при елоксация. 

Като най-подходящи и масови за фасадни облицовки са сплавите 5005 и 5754.

Може да си направим изводи, че алуминий с дебелина 2мм в сплав 5754 AlMg3 H22, специално разработен за фасадни обшивки, е с подобни характеристики на натоварване с 3мм в сплав 5005 AlMg1 H14. Това означава, че теглото на материала се намалява с една трета и,  че с тази дебелина на материала може да се постигне същата ширина на натоварване. Така материалът е идеален за инсталация, транспорт и манипулация.

AlMg3, дебелина 2.0мм = 5.4кг/м2

AlMg1, дебелина 3.0мм = 8.1кг/м2

Дори при по-високи сгради, където ветровите натоварвания са по-големи, може да се използва AlMg3, дебелина 2.0мм. При сгради тип небостъргачи, предпочитаната дебелина на използваната ламарина е 3.0мм 5754. Въпреки високите натоварвания, движенията на сградата и температурните разлики,  алуминият е подходящият материал за подобни сгради. Сплавта 5754 е устойчива и в морски райони, благоприятна е за обекти в голяма близост до морски басейни, за екстремни климатични зони и замърсени промишлени райони.

Алуминият е в съответствие с най-новите EN 13501 стандарти за негоримост, като нормативно се дефинира към А1 (абсолютно негорими материали). Това се отнася само за цялостен, еднороден алуминий.

Припомняме, че съгласно действащите в България строителни разпоредби, в сгради с височина над 28 метра могат да се използват само негорими материали. Това изискване се прилага независимо от височината за обществени съоръжения като детски градини, училища, летища, хотели и болници.

Строителният сектор е най-големият потребител на суровини и енергия и ролята на параметрите на околната среда по отношение на проектирането и изграждането на строителни приложения става все по-значима. В областта на строителството сградите консумират значителни количества енергия, понастоящем около 40%  от общото потребление на енергия в страните-членки на Европейския съюз (ЕС) и допринасят около 45% от емисиите на въглероден диоксид, отделени в атмосферата. В тази рамка е наложително необходимостта от намаляване на потреблението на изкопаеми източници на енергия, за справяне с проблема с потока на материали и производството на отпадъци и тяхното третиране.

Алуминият може с основание да бъде описан като "зелен метал". Той е нетоксичен и рециклируем, лесно се формира, но заедно с това е здрав, издръжлив и същевременно модерен.

Големи намаления на разходи при използване на енергия могат да се постигнат с помощта на алуминиеви фасади, които действат като слънчеви отражатели и термични буфери. Алуминиева фасада може да бъде интегрирана в разнообразието на архитектурната традиция.

Освен това алуминиевите сплави показват отлична рециклируемост. Използваните алуминиеви продукти и скрап могат да бъдат рециклирани, като по този начин се намалява въздействието върху околната среда, свързано с отпадъците. Тъй като почти всички алуминиеви материали, използвани в строителството, могат да бъдат рециклирани, значителната енергия, инвестирана в производството на първичен алуминий, може да бъде реинвестирана в други алуминиеви продукти. Възможно е скрапът да не бъде рециклиран обратно в оригиналния му продукт или дори повторно използван в страната, в която е произведен за първи път, но оригиналната инвестиция в енергия няма да бъде загубена.

Алуминиевите конструкции са лесни за демонтиране и транспортиране, а процесът на рециклиране за получаване на вторичен слитък от скрап изисква само 5% от вложената енергия, необходима за производството на първичен алуминий и без загуба на качество. Понастоящем се постига 85% рециклиране в строителната индустрия. Последната фаза от живота на сградата също трябва да бъде взета предвид при избора на материал.

За разлика от други метали, алуминият се рециклира по начин, който е устойчив. Алуминият има ниска температура на топене и затова може да бъде рециклиран със сравнително малко енергия.

Около 30% от използваният алуминий в света е от преработката на отпадък след приложение.

Автор: Стефан Моллов, Аксал ЕООД - алуминиеви продукти за фасади

                                                                   

 

 

Нови
Блогове

VELUX прозорци за плосък покрив от ново поколение със стъкло

Новата линия на прозорци VELUX за плосък покрив беше представена пред софийска аудитория на 28.07.2022 в рамките на събитието „При VAS под прозорци за плосък покрив VELUX“ в производствената ни база. Сред гостите имаше архитекти, строители и инсталатори. Крафт бирата и бургерите на Благой Стоянов внесоха много настроение и домашен уют.

30 години фирма VAS

Фирма VAS стана на 30 години. Години, изпълнени с много труд, ентусиазъм и внимание към хора. Обръщаме се с благодарност към всички онези, кото са част от нашата 30-годишна история. Благодарим Ви! Без Вас нямаше да се получи.

Изпрати запитване