آیا بلوک‌های سبک نسل جدید می‌توانند جایگزین کامل مصالح سنتی شوند؟ تحلیل علمی روند جهانی در این مورد چگونه است؟
آیا بلوک‌های سبک نسل جدید از جمله بتن هوادار اتوکلاو‌شده (AAC)، بلوک سبک لیکا، بلوک سبک پوکه ای، بتن فومCLC، بلوک‌های مرکب حاوی الیاف و حتی مصالح زیستی مانند همپ‌کریت، توان تبدیل شدن به جایگزین کامل برای مصالح سنتی مانند آجر رسی پخته و بلوک معمولی را دارند؟
بلوک‌های سبک نسل جدید جایگزین کامل مصالح سنتی
در دنیای امروز که صنعت ساختمان به سمت کاهش مصرف انرژی و کربن‌زدایی حرکت می‌کند، انتخاب مصالح دیگر یک موضوع صرفاً مهندسی نیست؛ بلکه به مسئله‌ای راهبردی و سیاست‌گذارانه تبدیل شده است. یکی از پرسش‌های اساسی در این حوزه آن است که:
آیا بلوک‌های سبک نسل جدید می‌توانند جایگزین کامل آجرهای سنتی، سفال و بلوک‌های سیمانی معمولی شوند؟
طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، بخش ساختمان حدود یک‌سوم کل انتشار گازهای گلخانه‌ای جهان را به خود اختصاص می‌دهد.
این مسئله باعث شده است که کشورها به سمت استفاده از مصالحی حرکت کنند که جرم کمتر داشته باشند، عایق‌تر باشند و در مجموع به کاهش کربن نهفته و مصرف انرژی کمک کنند.
تاثیر محرک‌های جهانی اقلیم، انرژی و کربن بر صدر نشینی بلوک های جدید
امروزه ساختمان‌ها، چه در مرحله‌ی ساخت و چه در دوره‌ی بهره‌برداری، سهم بزرگی در انتشار گازهای گلخانه‌ای دارند. بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، در سال ۲۰۲۲ حدود یک‌سوم کل انتشار کربن به بخش ساختمان (۲۶٪ از بهره‌برداری و ۷٪ از کربن نهفته در مصالح) مربوط می‌شود.
برای رسیدن به هدف خالص صفر، لازم است هم انتشار ناشی از مصرف انرژی ساختمان‌ها کاهش یابد و هم مصالحی با ردپای کربنی کمتر جایگزین مصالح سنتی شوند. این روند جهانی، مسیر انتخاب مصالح ساختمانی را به‌سوی بلوک‌های سبک، کم‌انرژی و کم‌کربن تغییر داده است.
پس حرکت به‌سمت بلوک‌های سبک صرفاً یک انتخاب فنی نیست؛ بلکه ضرورتی استراتژیک در سیاست‌گذاری و بازار برای کاهش مصرف انرژی و کربن است.
انواع بلوک‌های سبک نسل جدید و ویژگی‌های مهم آن ها
۱-بتن هوادار اتوکلاوی (AAC)
پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که طراحی دقیق اختلاط و ریزساختار AAC، نقش تعیین‌کننده‌ای در کارایی عایق حرارتی و مکانیکی دارد. بلوک AAC، ساختار سلولی منظم، وزن کم، رسانایی حرارتی پایین، قابلیت اجرا با ملات نازک، کاهش پل‌های حرارتی، سهولت برش و نصب و مقاومت فشاری متوسط برای دیوارهای باربر را دارد.
۲- بلوک‌های سبک لیکا(LECA) تقویت‌شده با الیاف
ترکیب دانه‌های سبک صنعتی لیکا و الیاف، مقاومت و عایق حرارتی بلوک را همزمان بهبود می‌دهد. در تحقیقات تازه، ترکیب دانه‌های سبک و الیاف بهبود معناداری در ترمو-مکانیک (ترکیب عایق‌بودن و مقاومت کافی) نشان داده این ترکیب زمینه‌ساز تولید بلوک‌های «خودعایق» است که بدون نیاز به عایق جداگانه، عملکرد حرارتی مطلوبی دارند.
۳-بتن فومی (CLC)
تولید ساده و جرم حجمی بسیار پایین، وزن کم، عایق مناسب و نیازمند کنترل کیفی دقیق‌تر، از ویژگی های اصلی بلوک CLC می باشد. ولی کیفیت متغیر در تولید کارگاهی، لزوم کنترل استاندارد را افزایش می‌دهد و کنترل‌های استاندارد باید دقیق‌تر اعمال شود.
۴-مصالح زیستی مانند همپ‌کریت
پتانسیل کربن‌منفی در بازه‌ی cradle-to-gate (با ترکیب مناسب)، مناسب برای دیوارهای غیر باربر و عایق‌های طبیعی، رسانایی حرارتی پایین و عملکرد زیست‌محیطی عالی با هدایت حرارتی پایین، مزیت های بلوک های همپ کریپ هستند ولی مقاومت فشاری کم و حساسیت در برابر رطوبت و آتش، استفاده از این بلوک را به لایه‌های پرکننده و عایق محدود می‌کند.
۵-بلوک‌های سبک پوکه معدنی
کاهش وزن سازه، کاهش نیروی زلزله، بهبود بهره‌وری انرژی ساختمان، سرعت و سهولت اجرا، هم‌راستا با اهداف کربن‌زدایی جهانی و جز مصالح سبز طبیعی بودن، از ویژگی های شاخص بلوک سبک پومیس یا پوکه معدنی است که آن را به بلوک پر مصرف تبدیل کرده است که حتی در شمال کشور با آن رطوبت بالا،همه از این وع بلوک می خرند.
چرخه‌ی عمر و کربن نهفته
از دیدگاه سیاست‌گذاری جهانی، کاهش مصرف سیمان و سبک‌سازی ساختمان‌ها یکی از کلیدهای رسیدن به اهداف کربن‌زدایی است.
از منظر سیاست‌گذاری کلان، IEA کاهش انتشار نهفته‌ی سیمان و فولاد تا ۲۰۳۰ را جزو مسیرهای ضروری اعلام کرده است؛ بنابراین جایگزینی مصالحی که مصرف کل سیمان را کاهش می‌دهند یا جرم سازه را پایین می‌آورند، در مسیر خالص‌صفر اهمیت ویژه دارد.
مطالعات LCA نشان می‌دهند که AAC نسبت به آجر رسی، بسته به شرایط تولید، می‌تواند ردپای کربنی پایین‌تری داشته باشد، همچنین مصالح زیستی مانند همپ‌کریت حتی می‌توانند کربن‌منفی باشند، اما کارکرد سازه‌ای آن‌ها محدود است. اما بلوک سبک پوکه ای که با پوکه معدنی طبیعی تولید می شود ردپای کربنی ندارد و برخواسته از دل طبیعت است.
جدول مقایسه‌ی بلوک‌های سبک در برابر مصالح سنتی
| ویژگی‌ها | بلوک سبک (AAC/پوکه‌ای) | آجر رسی سنتی | بلوک بتنی معمولی |
| وزن مخصوص | بسیار سبک (۴۰۰–۸۰۰ kg/m³) | نسبتاً سنگین (۱۶۰۰–۱۸۰۰ kg/m³) | سنگین (۲۰۰۰+ kg/m³) |
| عایق حرارتی | عالی (λ ≈ ۰.۱–۰.۲ W/mK) | ضعیف | متوسط |
| سرعت اجرا | بالا (ملات نازک + ابعاد بزرگ) | پایین | متوسط |
| مقاومت فشاری | متوسط (۳–۶ MPa) | متوسط (۷–۱۰ MPa) | بالا (۱۰–۱۵ MPa) |
| دوام در برابر آتش | بسیار خوب | خوب | خوب |
| دوام در برابر رطوبت | نیازمند اندود و پوشش مناسب | نسبتاً پایدار | پایدارتر |
| هزینه چرخه عمر | مقرون‌به‌صرفه (صرفه‌جویی انرژی) | پایین در خرید اولیه | متوسط |
چرا باید بلوک های سبک جدید جایگزین مصالح سنتی شوند؟
۱-عملکرد حرارتی و صرفه‌جویی انرژی
بلوک‌های سبک، به‌ویژه AAC و بلوک‌های خودعایق، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی ساختمان‌ها دارند. AAC به‌سبب تخلخل بالا، ضریب هدایت حرارتی پایینی دارد و در دیوارهای خارجی، کاهش بار گرمایش/سرمایش را ممکن می‌کند.
از منظر انرژی عملیاتی، بلوک‌های سبک به‌ویژه AAC و بلوک‌های سبکِ خودعایق پوکه، برتری معنادار نسبت به آجر توپر و بلوک سیمانی معمولی دارند، به‌شرط اینکه اجرای اصولی داشته باشند.
در بلوک‌های سبک لیکا و پوکه ای نیز، طراحی هندسه و اختلاط می‌تواند همزمان مقاومت سازه‌ای و عایق‌بودن را بهینه کند.
همچنین همپ‌کریت نیز در لایه‌های پوسته، به‌ویژه در ساختمان‌های کم‌انرژی، به‌عنوان یک گزینه‌ی سازگار با محیط‌زیست استفاده می‌شود.
نیز همپ‌کریت با جرم حرارتی و بخش‌پذیری خاص خود، برای پوسته‌های عایق و رطوبت‌پذیر مطلوب است، اما معمولاً به‌عنوان لایه‌ی پرکننده عایق استفاده می‌شود.
۲- رفتار مکانیکی و سازه‌ای
مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته‌ی AAC از بلوک بتنی معمولی و آجر رسی استاندارد پایین‌تر است؛ لذا استفاده ی آن دیوارهای غیرسازه‌ای، دیوارهای باربر با ارتفاع محدود و سیستم‌های بنایی طراحی‌شده بر مبنای ضوابط ویژه است، بنابراین بیشتر در دیوارهای غیرسازه‌ای یا باربر محدود استفاده می‌شود.
برای بلوک‌های سبک دانه‌ای تقویت‌شده با الیاف، پژوهش‌های نو نشان می‌دهد می‌توان با طراحی دقیق ترکیب و هندسه‌ی بلوک، به تعادل بهتری بین وزن کم و ظرفیت باربری رسید. با اینکه بلوک‌های سبک دانه‌ای تقویت‌شده با الیاف، در حال تبدیل شدن به مصالحی با تعادل بهتر میان سبکی و ظرفیت باربری هستند، امه فعلا این دستاوردها هنوز نیازمند استانداردسازی و داده‌های میدانی بلندمدت هستند.
بلوک‌های سبک می‌توانند در چارچوب آیین‌نامه‌ای، در ساختمان‌های کم‌تا میان‌مرتبه نقش باربر ایفا کنند؛ ولی جایگزینی کامل در همه‌ی کاربری‌ها و مقیاس‌ها (مانند هسته‌های سازه‌ای، دیوارهای برشی بتنی، بنایی با الزامات سخت در حال حاضر واقع‌بینانه نیست.
۳- رفتار در برابر آتش
AAC به‌طور طبیعی غیرقابل اشتعال است و به دلیل وجود تخلخل و رطوبت اولیه، در برابر آتش مقاومت خوبی دارد. تنها نکته‌ی حیاتی، توجه به جزئیات اتصال، درزها و عبور تأسیسات است که برای حفظ یکپارچگی و عایقیت دمایی حیاتی است.
۴-رفتار لرزه‌ای
در مناطق زلزله‌خیز، بلوک‌های سبک مزیت بزرگی دارند: جرم کمتر → نیروی زلزله کمتر.
مطالعات اخیر نشان می‌دهد که میانقاب‌های AAC با جزئیات مناسب در اتصال و تقویت، می‌توانند هم ظرفیت بیشتری داشته باشند و هم شکل‌پذیری بهتری نشان دهند، البته اگر این جزئیات رعایت نشود، ترک‌های قطری و شکست‌های برشی محتمل خواهد بود.
۵-استانداردها و پذیرش جهانی
- EN 771-4 ویژگی‌های فنی AAC (چگالی، مقاومت، تلرانس ابعادی) را مشخص می‌کند.
- Eurocode 6 اصول طراحی بنایی با ملات نازک ۰.۵ تا ۳ میلی‌متر را پوشش داده است.
- دستورالعمل‌های فنی اروپا حتی برای اتصالات نما و انکرها نیز مقادیر مشخصه‌ی مورد نیاز را تعیین کرده‌اند.
بلوک‌های سبک، به‌ویژه AAC، در اروپا پشتوانه‌ی آیین‌نامه‌ای قدرتمندی دارند و پذیرش آن‌ها در دیگر کشورها نیز در حال افزایش است.
۶-چرخه‌ی عمر و کربن نهفته
از دیدگاه سیاست‌گذاری جهانی، کاهش مصرف سیمان و سبک‌سازی ساختمان‌ها یکی از کلیدهای رسیدن به اهداف کربن‌زدایی است.
از منظر سیاست‌گذاری کلان، IEA کاهش انتشار نهفته‌ی سیمان و فولاد تا ۲۰۳۰ را جزو مسیرهای ضروری اعلام کرده است؛ بنابراین جایگزینی مصالحی که مصرف کل سیمان را کاهش می‌دهند یا جرم سازه را پایین می‌آورند، در مسیر خالص‌صفر اهمیت ویژه دارد.
مطالعات LCA نشان می‌دهند که AAC نسبت به آجر رسی، بسته به شرایط تولید، می‌تواند ردپای کربنی پایین‌تری داشته باشد، همچنین مصالح زیستی مانند همپ‌کریت حتی می‌توانند کربن‌منفی باشند، اما کارکرد سازه‌ای آن‌ها محدود است. اما بلوک سبک پوکه ای که با پوکه معدنی طبیعی تولید می شود ردپای کربنی ندارد و برخواسته از دل طبیعت است.
۷-اقتصاد و صنعت
اجرای سریع‌تر، صرفه‌جویی انرژی و کاهش هزینه‌های چرخه‌ی عمر، از مزیت‌های اقتصادی بلوک‌های سبک هستند، با این حال، قیمت اولیه در بعضی بازارها بالاتر از آجر و بلوک معمولی است. همچنین کنترل کیفیت تولید، دسترسی به دانه‌های استاندارد و گواهی‌های زیست‌محیطی (EPD) نقش تعیین‌کننده‌ای در پذیرش بازار دارند.
جمع‌بندی کلی برای سازندگان
بلوک‌های سبک می‌توانند به‌طور گسترده جایگزین مصالح سنتی شوند، اما هنوز هم به مصالح سنتی مثل بتن مسلح و آجر و بلوک مقاوم نیاز داریم.
از دیدگاه انرژی و کربن، بلوک‌های سبک نسبت به آجر رسی و بلوک بتنی معمولی مزیت قابل توجهی دارند. از منظر اقتصادی نیز گرچه هزینه اولیه ممکن است بالاتر باشد، اما در چرخه عمر، به‌ویژه در مصرف انرژی و سرعت اجرا، کاملاً مقرون‌به‌صرفه هستند.
بلوک‌های سبک، به‌ویژه AAC و بلوک‌های خودعایق، نسبت به آجر و بلوک‌های بتنی معمولی برتری آشکاری از نظر صرفه‌جویی انرژی و عملکرد حرارتی دارند. از نظر سازه‌ای، آن‌ها برای دیوارهای غیرسازه‌ای و باربر محدود گزینه‌ای عالی‌اند، اما در بلندمرتبه‌ها، جایگزین بتن و فولاد نمی‌شوند.
در حوزه‌ی آتش و زلزله نیز عملکرد آن‌ها مطلوب است، به شرطی که جزئیات اتصال و اجرا به‌درستی رعایت شود. از منظر زیست‌محیطی، بلوک‌های سبک می‌توانند ردپای کربنی کمتری داشته باشند و با اهداف جهانی کربن‌زدایی همسو باشند.
به طور کلی، بلوک‌های سبک قرار نیست جایگزین کامل همه‌ی مصالح سنتی شوند، بلکه نقش هوشمندانه‌ی آن‌ها در دیوارچینی غیرسازه‌ای، دیوارهای باربر، ارتقای انرژی ساختمان‌ها و کاهش کربن است. ترکیب آن‌ها با سیستم‌های سازه‌ای متعارف، راهبردی واقع‌بینانه و پایدار برای آینده‌ی معماری و ساخت‌وساز خواهد بود.
دیدگاه ها