Αλουμίνιο: Tο ιδανικότερο υλικό για εφαρµογές στη σύγχρονη δόµηση

Τα τελευταία 30 χρόνια, η κατανάλωση αλουμινίου για εφαρμογές στην οικοδομική δραστηριότητα τόσο στη χώρα μας όσο και διεθνώς, παρουσιάζει μια σταθερή και συνεχή αύξηση, αφού το εύρος των διαφορετικών χρήσεων που αυτό βρίσκει εφαρμογές, έχει διευρυνθεί σημαντικά. Σήμερα, το αλουμίνιο είναι γνωστό για την χρήση του στην κατασκευή υαλοπετασμάτων, πορτοπαραθύρων και άλλων κατασκευών, που βρίσκουν εφαρμογή από τις προθήκες των καταστημάτων μέχρι τις μεγάλες υπερκατασκευές για εμπορικά κέντρα και αθλητικά στάδια. Το υλικό αυτό, χρησιμοποιείται επίσης εκτεταμένα για εξωτερικά υαλοστάσια και στέγες, για πάνελς και διαχωριστικά, για συστήματα θέρμανσης και εξαερισμού, για προκατασκευασμένα κτίρια, καθώς επίσης για θερμοκήπια και αίθρια. Επίσης, εξέδρες, σκάλες, κάγκελα, είναι μεταξύ των άλλων διαδεδομένων εφαρμογών του αλουμινίου στη κατασκευαστική βιομηχανία.

Το σημαντικό αυτό υλικό οφείλει την επιτυχία του στον τομέα της δόμησης σ’ ένα μεγάλο αριθμό πλεονεκτημάτων, μεταξύ των οποίων μπορούν να αναφερθούν:

-Τα προϊόντα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται στις οικοδομές έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής, ενώ απαιτούν μικρή – σχεδόν αμελητέα – συντήρηση.

-Η μεγάλη αντοχή του υλικού σε συνδυασμό με το μικρό του βάρος, επιτρέπει στους αρχιτέκτονες να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις ιδιαιτέρων προδιαγραφών, ενώ παράλληλα ελαχιστοποιούν τα φορτία στα στοιχεία του σκελετού.

-Τα προϊόντα από αλουμίνιο που προορίζονται για χρήση στην οικοδομή, κατασκευάζονται από κράματα (περιέχουν μικρές ποσότητες, μέχρι 1,5%, από άλλα στοιχεία όπως μαγγάνιο, μαγνήσιο, πυρίτιο) τα οποία έχουν υψηλή αντοχή, είναι ανθεκτικά στις καιρικές συνθήκες, δεν διαβρώνονται και διατηρούν όλες τις χαρακτηριστικές τους ιδιότητες για μεγάλο χρονικό διάστημα.

-Το υλικό προσφέρει στους μηχανικούς και αρχιτέκτονες μεγάλη ευελιξία σχεδιασμού. Η διεργασία της διέλασης (παραγωγή προφίλ) προσφέρει μια ατέλειωτη ποικιλία προφίλ σε σχήματα και τύπους. Επίσης, το αλουμίνιο μπορεί να κοπεί, να τρυπηθεί, να καμπυλωθεί, να συγκολληθεί είτε στο κατασκευαστικό, είτε στο εργοτάξιο.

-Το αλουμίνιο μπορεί να ανοδιωθεί ή να βαφεί και έτσι αφ’ ενός μεν να ικανοποιήσει τις διακοσμητικές απαιτήσεις του σχεδιαστή, αφ’ ετέρου δε να αυξήσει την φυσική του αντοχή και αντιδιαβρωτική του συμπεριφορά, προσφέροντας παράλληλα μια επιφάνεια εύκολη στο να καθαρισθεί.

-Είναι καλός αγωγός της θερμότητας, που όμως σε μερικές εφαρμογές αυτό μπορεί να είναι μειονέκτημα. Εντούτοις, όταν απαιτείται, αυτή η ιδιότητα μπορεί να ξεπεραστεί με το κατάλληλο σχεδιασμό του προφίλ και με την χρήση θερμομονωτικών “διακοπών”, που κατασκευάζονται από ειδικά υλικά. Με τον τρόπο αυτό το αλουμίνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή, για παράδειγμα, παραθύρων που έχουν μεγάλη θερμομόνωση.

-Το αλουμίνιο, πρακτικά, δεν απαιτεί συντήρηση, εκτός από τον συνήθη καθαρισμό, στοιχείο που μεταφράζεται σ’ ένα μεγάλο πλεονέκτημα από πλευράς κόστους κατά την διάρκεια ζωής του προϊόντος.

Εκτός από τα οφέλη λόγω των μοναδικών χαρακτηριστικών ιδιοτήτων, το αλουμίνιο προσφέρει επίσης, μεγάλα περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα, μερικά από τα οποία είναι:

-Τα προϊόντα αλουμινίου που προορίζονται για τις οικοδομές, μπορούν να ανακυκλωθούν πλήρως πολλές φορές, εξοικονομώντας ενέργεια και πλουτοπαραγωγικές πηγές.

-Αν και το αλουμίνιο μπορεί να ανακυκλωθεί πολλές φορές, διατηρεί τα αρχικά υψηλά ποιοτικά χαρακτηριστικά του. Έτσι, για παράδειγμα, τα στοιχεία ενός παραθύρου μπορούν να ανακυκλωθούν και να παραχθούν και πάλι στοιχεία για την κατασκευή ενός νέου παραθύρου ή βεβαίως για την κατασκευή οποιουδήποτε άλλου προϊόντος αλουμινίου.

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα των προϊόντων αλουµινίου

Το αλουμίνιο έχει ορισμένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά γνωρίσματα και ιδιότητες, που του δίνουν συγκριτικά πλεονεκτήματα έναντι άλλων υλικών και το καθιστούν το ιδανικότερο υλικό για πλήστες οικοδομικές εφαρμογές. Μερικά από τα χαρακτηριστικά αυτά είναι η σχέση της αντοχής προς το βάρος του, η ασφάλεια, η αντοχή, η ευελιξία στον σχεδιασμό, τα θερμομονωτικά του χαρακτηριστικά κά. Πιο αναλυτικά:

Η σχέση της αντοχής προς το βάρος

Η μεγάλη τιμή του λόγου της αντοχής του αλουμινίου ως προς το βάρος του, είναι ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της χρήσης του στην βιομηχανία κατασκευών. Η πυκνότητα του αλουμινίου είναι 2,7 που σημαίνει τρεις φορές μικρότερη της πυκνότητας του χάλυβα. Με την κατάλληλη κραμματοποίησή του, μπορούν να επιτευχθούν τα επιθυμητά όρια των μηχανικών χαρακτηριστικών που απαιτεί η κάθε συγκεκριμένη εφαρμογή. Τα στοιχεία αλουμινίου συγκριτικά, προσφέρουν μεγάλη αντοχή και ακαμψία, καθιστώντάς τα ιδιαίτερα κατάλληλα για εφαρμογές, όπως πλαίσια πορτών και παραθύρων. Η ακαμψία του υλικού εξασφαλίζει ότι ενώ είναι λεπτά, τα πλαίσια του αλουμινίου παραμένουν σταθερά κάτω από κανονικές καταπονήσεις. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στα υψηλά κτίρια, όπου απαιτείται σταθερότητα των προσόψεων, των υαλοπετασμάτων και των παραθύρων.

Οι προσόψεις αλουμινίου έχουν μια συνεχώς αυξανόμενη χρήση για την κάλυψη κτιρίων. Αυτού του είδους οι προσόψεις βελτιώνουν την εμφάνιση των κτιρίων και αυξάνουν την αντοχή τους. Η μεγάλη αντοχή του αλουμινίου σε σχέση με το βάρος του, είναι μια από τις ιδιότητες που το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές επικάλυψης. Επιπλέον, το μικρό βάρος του υλικού, επιτρέπει την εύκολη επεξεργασία του στο εργοτάξιο, μειώνοντας έτσι το κόστος μεταφοράς των τελικών προϊόντων.

Τα πάνελς που κατασκευάζονται από φύλλα αλουμινίου με ειδικό βάρος 2 ως 3 Kg/m² μπορούν να μεταφερθούν με τα χέρια, αποφεύγοντας την χρήση βαριών ανυψωτικών μηχανημάτων. Τα πάνελς αλουμινίου, εκτός από το πλεονέκτημα του μικρού βάρους, προσφέρουν αντοχές ίδιες με αυτές που προσφέρουν άλλα εναλλακτικά υλικά. Η υψηλή αντοχή και το μικρό βάρος έχουν σαν αποτέλεσμα την μικρότερη καταπόνηση των σημείων στήριξης. Έτσι, οι διαστάσεις του φέροντος σκελετού μπορούν να μειωθούν. Αυτό είναι ένα πλεονέκτημα ιδιαίτερα σημαντικό στις περιπτώσεις προσόψεων σε υψηλά κτίρια.

Ασφάλεια

Το αλουμίνιο ικανοποιεί τις απαιτήσεις των αρχιτεκτόνων για ένα δυνατό και ασφαλές υλικό. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο σαν μέταλλο, δεν καίγεται και ως εκ τούτου, στους κανονισμούς πυραντοχής, κατατάσσεται σαν άκαυστο υλικό. Τα κράματα αλουμινίου τήκονται στους 650 οC περίπου (μια θερμοκρασία που επιτυγχάνεται μετά από μεγάλη διάρκεια παραμονής σε φωτιά). Αυτή όμως η συμπεριφορά, θεωρείται από τους ειδικούς σαν πλεονέκτημα. Οι οροφές βιομηχανικών κτιρίων και οι εξωτερικές επικαλύψεις, όλο και περισσότερο κατασκευάζονται από πάνελς λεπτών φύλλων αλουμινίου, που μπορούν να σχεδιασθούν έτσι ώστε να τήκονται κατά τη διάρκεια μιας μεγάλης πυρκαγιάς. Με τον τρόπο αυτό, ανοίγει το κτίριο επιτρέποντας την διαφυγή του καπνού και της θερμότητας, με αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση των θερμοκρασιών στο φέροντα σκελετό, ενώ παράλληλα διευκολύνεται η κατάσβεση της πυρκαγιάς. Σαν αποτέλεσμα, ο φέρον σκελετός του κτιρίου μπορεί να σωθεί, αποφεύγοντας την ανάγκη για ανακατασκευή του κτιρίου από την αρχή ή την πλήρη κατεδάφισή του. Παράλληλα, στην πυρκαγιά, τα πάνελς αλουμινίου δεν εκπέμπουν επικίνδυνα αέρια καύσης.

Όταν απαιτείται μεγάλη ασφάλεια, σχεδιάζονται ειδικά πλαίσια από αλουμίνιο για παράθυρα και πόρτες που εξασφαλίζουν προστασία σε περιπτώσεις εκρήξεων, πυροβολισμών ή διαρρήξεων. Στις περιπτώσεις αυτές, ενώ το βάρος των τζαμιών είναι πολύ μεγάλο, το συνολικό βάρος της κατασκευής παραμένει σε χαμηλά επίπεδα εξ αιτίας της χρήσης πλαισίων από αλουμίνιο και έτσι διευκολύνεται η λειτουργικότητά τους.

Αντοχή

Τα προϊόντα αλουμινίου έχουν απεριόριστη διάρκεια ζωής. Γύρω μας συναντάμε πολλές αποδείξεις της ανθεκτικότητας του μετάλλου. Τέτοια γνωστά παραδείγματα είναι: τα φύλλα αλουμινίου που τοποθετήθηκαν πριν εκατό και πλέον χρόνια στην εκκλησία San Gioacchino στη Ρώμη, τα στοιχεία αλουμινίου που τοποθετήθηκαν στο Empire State στην Νέα Υόρκη το 1935 (είναι το πρώτο κτίριο όπου χρησιμοποιήθηκε ανοδιωμένο αλουμίνιο), ή το άγαλμα του Έρωτα που για ένα αιώνα βρίσκεται στο μέσον της πλατείας Piccadilly Circus του Λονδίνου. Όλα τα παραπάνω παραδείγματα βρίσκονται σε θαυμάσια κατάσταση σήμερα.

Το αλουμίνιο δεν απορροφά υγρασία, δεν διογκώνεται, δεν συρρικνώνεται, δεν ρηγματώνεται, δεν υφίσταται γήρανση όπως συμβαίνει με τα οργανικά υλικά και δεν απαιτεί προστασία από τις υπεριώδες ακτινοβολίες. Επιπλέον, τα κράματα αλουμινίου (που περιέχουν μαγνήσιο, μαγγάνιο και πυρίτιο) συνδυάζουν την υψηλή μηχανική αντοχή με την αποτελεσματική αντοχή σε καιρικές ή ατμοσφαιρικές επιδράσεις, τόσο σε βιομηχανικό όσο και θαλάσσιο περιβάλλον. Σαν αποτέλεσμα, τα προϊόντα αλουμινίου στην κατασκευαστική βιομηχανία έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και δεν απαιτούν συντήρηση πέραν ενός απλού καθαρισμού για αισθητικούς κυρίως λόγους.

Κάτω υπό δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες, ιδιαίτερα σε βιομηχανικές περιοχές, η αντοχή του αλουμινίου στη διάβρωση είναι μια ιδιότητα ιδιαίτερα σημαντική. Αυτή η ιδιότητα εξασφαλίζει επίσης μεγάλη διάρκεια ζωής σε εφαρμογές όπου τα διάφορα στοιχεία δεν είναι εύκολο να ελεγχθούν μετά την ολοκλήρωση του κτιρίου. Η φυσική αντοχή του αλουμινίου σε διάβρωση, επιτυγχάνεται με την γρήγορη δημιουργία στην επιφάνειά του ενός μόνιμου και σταθερού στρώματος φυσικού οξειδίου του αλουμινίου, επιτυγχάνοντας την αδρανοποίηση του υλικού. Ακόμη και αν ξυθεί, το οξείδιο ξαναδημιουργείται αμέσως. Τα λεπτά φύλλα αλουμινίου χρησιμοποιούνται επίσης για την προστασία άλλων οικοδομικών υλικών, όπως για παράδειγμα στα θερμομονωτικά πάνελς. Καθώς το αλουμίνιο δεν απορροφά υγρασία, η επικόλληση φόιλ αλουμινίου στα μονωτικά υλικά τα προστατεύει από την διείσδυση της υγρασίας. Τα λεπτά σε πάχος και ελαφριά σε βάρος φύλλα αλουμινίου ή πάνελς, χρησιμοποιούνται επίσης στις στέγες και στους τοίχους βιομηχανικών κτιρίων.

Το αλουμίνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ανοδιωμένο είτε βαμμένο. Το αποτέλεσμα είναι μια ελκυστική επιφάνεια που μπορεί εύκολα να καθαρισθεί με ζεστό νερό και με ουδέτερα απορρυπαντικά.

Ευελιξία στον σχεδιασμό

Το αλουμίνιο, προσφέρει στους μηχανικούς και αρχιτέκτονες μεγάλη ευελιξία σχεδιασμού. Η διέλαση, για παράδειγμα, έχει την δυνατότητα της παραγωγής μιας μεγάλης ποικιλίας από προφίλ κατάλληλων για την παραγωγή τελικών προϊόντων. Τα πάνελς, μπορούν επίσης να παραχθούν σε επίπεδη ή καμπύλη μορφή και να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή δεξαμενών, σιλό, ή πύργων ψύξης. Η μορφοποίηση μπορεί να γίνει επίσης στο εργοτάξιο με την χρήση μεταφερόμενων μηχανημάτων. Το αλουμίνιο μπορεί να κοπεί, να τρυπηθεί να συγκολληθεί είτε στο κατασκευαστικό είτε στο εργοτάξιο.

Τα πολύπλοκα σχήματα που μπορούν να επιτευχθούν με την διέλαση, επιτρέπουν στους σχεδιαστές παραθύρων να ενσωματώσουν διάφορα εξαρτήματα, όπως, μεντεσέδες, εξαρτήματα, υλικά βελτίωσης της θερμομόνωσης, υαλοπίνακες κλπ. Αυτή η δυνατότητα σε συνδυασμό με την υψηλή αντοχή σε σχέση με το μικρό βάρος, έχει σαν αποτέλεσμα την κατασκευή συστημάτων παραθύρων υψηλών ποιοτικών προδιαγραφών.

Το αλουμίνιο μπορεί να υποστεί επιφανειακές επεξεργασίες για την κάλυψη των ιδιαιτέρων διακοσμητικών απαιτήσεων των εφαρμογών. Οι πλέον διαδεδομένοι τρόποι επιφανειακής επεξεργασίας του αλουμινίου είναι η ανοδίωση και η βαφή. Οι επιφανειακές επεξεργασίες βελτιώνουν την φυσική αντοχή του υλικού στην διάβρωση και εξασφαλίζουν μια πολύ καλή συνάφεια με το μέταλλο βάσης. Υπάρχει μια ευρεία γκάμα αποχρώσεων που μπορούν να επιτευχθούν σε υψηλή, μέση ή χαμηλή στιλπνότητα.

Η ανοδίωση περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός χρωματιστού ή όχι, λεπτού επιστρώματος οξειδίου, μέσω μιας διαδικασίας ηλεκτρόλυσης. Οι ανοδιωμένες επιφάνειες του αλουμινίου είναι σκληρές και ανθεκτικές, και η αντοχή τους ξεπερνά την προσδοκώμενη διάρκεια ζωής του κτιρίου όπου χρησιμοποιούνται. Επίσης, προσφέρουν μεγάλη αντοχή στη διάβρωση και όταν οι επιφάνειες είναι λείες, καθαρίζονται εύκολα.

Θερμομονωτικά χαρακτηριστικά

Τα προϊόντα αλουμινίου συμβάλλουν σημαντικά στην εξοικονόμηση ενέργειας, την ποιότητα και την ασφάλεια των κτιρίων, όταν χρησιμοποιούνται υπό μορφή φύλλων πάνω σε θερμομονωτικά υλικά. Όπως όλα τα μέταλλα, το αλουμίνιο θερμαίνεται εύκολα. Παρ’ όλα αυτά, σε εφαρμογές όπως τα πλαίσια παραθύρων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικά σχεδιασμένα προφίλ που εξασφαλίζουν υψηλή απόδοση σε θερμομόνωση. Για παράδειγμα, τα θερμομονωτικά προφίλ των σύγχρονων παραθύρων αλουμινίου κατασκευάζονται από τρία κομμάτια: από ένα εσωτερικό και ένα εξωτερικό προφίλ αλουμινίου, μεταξύ των οποίων παρεμβάλλεται ένα υλικό με υψηλή αντοχή, μεγάλη σταθερότητα στον χρόνο και υψηλό συντελεστή θερμομόνωσης. Αυτό το ενδιάμεσο υλικό (πολυαμίδιο) ελαχιστοποιεί την μεταφορά θερμότητας που θα συνέβαινε εξαιτίας του μεγάλου συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του αλουμινίου, ελαχιστοποιώντας τις απώλειες θερμότητας και την εμφάνιση συμπυκνωμάτων των υδρατμών.

Τα οικολογικά οφέλη του αλουµινίου

Ανακύκλωση

Χωρίς αμφιβολία, το αλουμίνιο είναι ένα οικολογικό προϊόν. Εκτός από την ιδιαίτερα μεγάλη διάρκεια ζωής που έχουν τα προϊόντα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές, μετά το τέλος της ζωής τους μπορούν είτε να επαναχρησιμοποιηθούν είτε να ανακυκλωθούν, χωρίς να χάσουν κανένα από τα ιδιαίτερα ποιοτικά χαρακτηριστικά τους. Η χρήση ανακυκλωμένου αλουμινίου, προσφέρει επίσης σημαντικά ενεργειακά οφέλη. Η παραγωγή αλουμινίου από ανακύκλωση απαιτεί 5% μόνο της ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή του πρωτόχυτου μετάλλου. Έτσι, το αλουμίνιο, αντί να συμβάλλει στην δημιουργία απορριμμάτων, μπορεί να επαναχυτευθεί και να παραχθούν και πάλι νέα προϊόντα για τις κατασκευές.

Γενικά, το αλουμίνιο ανακυκλώνεται σε μεγαλύτερο ποσοστό από όλα τα άλλα υλικά. Με την κατάλληλη υποδομή είναι δυνατόν να ανακυκλωθούν όλα τα προϊόντα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές και υπάρχουν πολλοί λόγοι που συντελούν σ’ αυτό. Πρώτον, υπάρχει διαθέσιμη σχετικά μεγάλη ποσότητα σκραπ αλουμινίου. Δεύτερον, η υψηλή τιμή του σκραπ συμβάλλει σημαντικά στη μείωση του κόστους κατεδάφισης. Τέλος, υπάρχει η απαιτούμενη τεχνογνωσία για την συλλογή και αξιοποίηση του σκραπ, που συνεχώς αναπτύσσεται. Σήμερα, το 40% περίπου του αλουμινίου που χρησιμοποιείται διεθνώς προέρχεται από ανακύκλωση. Εν τούτοις, αυτό δεν δίνει την πραγματική εικόνα του βαθμού ανακύκλωσης που μπορεί να επιτευχθεί, καθώς η φυσική αντοχή των στοιχείων από αλουμίνιο που είναι ενσωματωμένα στα κτίρια, καθιστούν το υλικό μη διαθέσιμο για ανακύκλωση για πολλά χρόνια από την στιγμή της τοποθέτησής του.

Ενεργειακό ισοζύγιο

Αν εξετάσουμε τον πλήρη κύκλο ζωής, από την παραγωγή της πρώτης ύλης μέχρι την ανακύκλωση των χρησιμοποιημένων κομματιών, τα προϊόντα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται στην οικοδομική και γενικά στην κατασκευαστική δραστηριότητα, παρουσιάζουν σημαντικά οφέλη από πλευράς εξοικονόμησης ενέργειας και πλουτοπαραγωγικών πόρων. Μελέτες που έχουν γίνει για διάφορα προϊόντα, αποδεικνύουν ότι τα ενεργειακά και περιβαλλοντικά οφέλη από την χρήση προϊόντων αλουμινίου είναι σημαντικά.

Το μικρό βάρος του υλικού έχει σαν αποτέλεσμα την εξοικονόμηση ενέργειας κατά την διαδικασία της μηχανικής επεξεργασίας, την μεταφορά και τον χειρισμό. Η χρήση προϊόντων αλουμινίου απαιτεί ελαφρύτερους σκελετούς για την κατασκευή των κτιρίων. Τα προφίλ αλουμινίου μπορούν να σχεδιασθούν, έτσι, ώστε να απαιτούνται λιγότερες περαιτέρω μηχανικές επεξεργασίες με αποτέλεσμα την εξοικονόμηση ενέργειας. Η μεγάλη αντοχή σε διάβρωση του υλικού, μειώνει τις απαιτήσεις για συντήρηση και επιμηκύνει την διάρκεια ζωής του προϊόντος. Η ανακλαστικότητα τέλος του υλικού, προσφέρει σημαντικά θερμομονωτικά πλεονεκτήματα.

Πηγή: “Aluminium Magazine”