معرفی و بررسی ICF
سیستم قالب عایق ماندگار (سقف ICF) نوع خاصی از قالب را فراهم می‌کند که در آن قالب‌های سبک به طور دائم نصب و با بتن روان، پر می‌شوند. حاصل کار انجام شده ساخت اجزای سازه‌ای از جمله دیوارها می‌باشد که کاملاً یکپارچه بوده و عایق خوبی در برابر گرما، سرما و صدا هستند. این سیستم نوعی ساخت بتن آرمه درجا، از انواع دیوارهای باربر با قالب‌های عایق ماندگار است که به (ICF) Insulating Beton Formwork (PIF) Permanently Insulated framework یا نام قالب‌های عایق ماندگار معروف می‌باشد.
یکی از مرسوم‌ترین روش‌های رایج در صنعتی نمودن ساختمان، روش قالب‌های عایق ماندگار بتن می‌باشد. این روش دارای سازه‌ای بتنی متشکل از دیوارهای باربر بتن مسلح با قالب‌های پلی‌استایرن در دو طرف دیوار می‌باشد که قالب‌های پلی‌استایرن در سازه باقی می‌ماند و علاوه بر نقش قالب در بتن‌ریزی دیوارها، نقش یک عایق صوتی و حرارتی در کاهش مصرف انرژی در رابطه با قوانین ملی ساختمان اعمال می‌شوند. حداکثر ارتفاع مجاز در این روش ۵۳ متر (۱۴ طبقه) و حداقل ضخامت دیوارهای بتنی ۱۵ سانتی‌متر می‌باشد.
با این مقدمه، اگر بخواهیم این روش را از نظر اقتصادی ارزیابی کنیم، خواهیم دید که هزینه اجرای این نوع ساختمان‌ها در حدود هزینه سازه‌های بتنی و حتی اندکی کم‌تر از آن است، اما به تعداد طبقات مرتفع، سطح مفید ساختمان به دلیل ضخامت بیش‌تر دیوارها کاهش می‌یابد. این مورد در قالب‌های بتن و پلی‌استایرن در مقایسه با سازه‌های فلزی و بتنی و سایر روش‌های صنعتی قابل مشاهده است.
اما می‌توان به دلیل استفاده از دو لایه پلی‌استایرن در دیوارها و همچنین مقاومت و سختی بیش‌تر این سازه در برابر زلزله، سرعت بالای اجرا و جلوگیری از ریزش مصالح، در مصرف انرژی صرفه‌جویی زیادی کرد. هزینه مناسب اجرا را می‌توان از نقاط قوت این نوع سازه شمرد.
انواع ICF
سیستم ICF از لحاظ قالب‌بندی به سه دسته افقی، عمودی و پانلی مهرفی می‌شوند که در ادامه به توضیحات هر یک پرداخته‌ایم.
- سیستم افقی ICF
در این سیستم عملیات قالب‌بندی به صورت افقی انجام می‌شود. قالب‌های این سیستم بلوک‌هایی هستند که دارای برجستگی و فرورفتگی هستند و به راحتی در هم قفل می‌شوند. بلوک‌ها معمولاً ابعادی در حدود ۱۲۰ در ۳۰ سانتی‌متر دارند که با قرار گرفتن در کنار هم، قالبی برای دیوار بتنی تشکیل می‌دهند.
- سیستم پانلی ICF
در این سیستم از قطعات بزرگ‌تر تخته پلی‌استایرن استفاده می‌شود. ابعاد متداول این نوع قالب ها ۱۲۰ سانتی‌متر عرض و ۱۲۰ سانتی‌متر ارتفاع می‌باشد. در این حالت، عمل میلگرد گذاری در یک راستا و یا در مواردی در دو جهت و اغلب در فرآیند تولید پانل انجام می‌شود.
- سیستم عمودی ICF
در این سیستم، قالب‌های موجود همانند نوارهای عمودی در کنار یکدیگر نصب می‌شوند. سایز قالب‌ها نسبت به سیستم‌های افقی بزرگ‌تر بوده و با توجه به نیاز طرح، آرماتوربندی در کارگاه انجام خواهد شد. امروزه با توجه به مزایای سیستم قالب‌بندی عمودی نسبت به سایر انواع قالب که ذکر خواهد شد، این سیستم بیش‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد و این روش به عنوان بهترین تکنولوژی ساخت و ساز توسط موسسه فناوری‌های نوین ساختمان در سال ۲۰۰۷ در ایالات متحده آمریکا انتخاب شد.
مزایای اجرای سیستم عمودی ICF
با توجه به اندازه قالب‌ها و نحوه قرارگیری آنها، عملیات اجرایی با سرعت بالاتری نسبت به دو سیستم دیگر انجام می‌شود. قالب‌ها به صورت خود ایستاده بوده و در صورت عدم امکان در دو سیستم دیگر، امکان دسترسی به داخل قالب برای تکمیل یا اصلاح آرماتور و یا تثبیت و سفت کردن آنها به همدیگر به صورت راحت وجود دارد. قالب‌ها و تیرهای I شکل به صورت جداگانه به کارگاه حمل می‌شوند و هزینه حمل و نقل در مقایسه با سیستم پانلی بسیار کم‌تر خواهد بود. همچنین با توجه به ابعاد قالب‌ها امکان حمل و نقل آنها در کارگاه به راحتی و توسط یک شخص بدون نیاز به کمک دیگری یا جرثقیل وجود دارد.
روش اجرای سیستم عمودی ICF
پس از اجرای فونداسیون و نصب آرماتورهای انتظار، ناودانی‌های گالوانیزه با میخ‌های شلیکی در محل نصب می‌شوند، سپس نصب قالب‌ها از گوشه ساختمان شروع می‌شود. پس از قرار دادن هر قالب یک خرپا I شکل برای اتصال قالب‌های دیگر قرار می‌گیرد و قالب‌گیری به همین ترتیب ادامه می‌یابد. بعد از قرار دادن قالب‌ها نوبت به آرماتوربندی آنها می‌باشد.
البته لازم به ذکر است که یکی از ویژگی‌های این سیستم این است که امکان نصب قالب‌ها ابتدا از یک طرف و نصب سمت دیگر بعد از عملیات آرماتوربندی وجود دارد. بتن‌ریزی پس از آرماتور توسط ماشین آلات مخصوص انجام می‌شود. در کشور ماشین آلات مخصوصی که ذکر شد وجود ندارد در نتیجه این عمل با جرثقیل‌های معمولی انجام می‌شود.
مقایسه سیستم ICF با TCF
امروزه با توجه به نیاز روز افزون کشور به مسکن و برنامه‌های دولت برای ساخت مسکن از جمله مسکن مهر، نیاز به ساخت سریع و ارزان مسکن مقاوم در برابر زلزله احساس می‌شود. به این ترتیب مشخص می‌شود که استفاده از سیستم‌های سنتی در ساخت و ساز پاسخگوی نیاز جامعه نیست و استفاده از فناوری‌های نوین در این بخش اجتناب ناپذیر است.
دو نمونه از سیستم‌های برجسته در این زمینه سیستم قالب تونلی (TCF) و سیستم قالب عایق ماندگار (ICF) می‌باشد. یکی از روش‌های متداول ساخت و ساز ساختمان، استفاده از سیستم باربر دیوار و سقف بتنی است که سرعت، کیفیت و هزینه اجرای این روش به طور قابل توجهی به انتخاب، طراحی و مدیریت سیستم قالب بستگی دارد. سیستم‌های قالب عایق ماندگار (ICF) و قالب تونلی (TCF) از جمله روش‌های اجرای دیوارهای باربر و سقف‌های بتنی هستند.
در سیستم ICF اجرای ساختمان بتن آرمه با قالب‌های عایق پلی‌استایرن بادوام انجام می‌شود و دیگر نیازی به استفاده از قالب‌های جانبی نمی‌باشد. در حالی که از قالب‌های فلزی یا چوبی در سیستم قالب تونلی که پس از بتن‌ریزی و گیرش برداشته خواهند شد، استفاده می‌شود. در ادامه سعی شده است این دو سیستم با پارامترهای ساختاری و عملیاتی متفاوت با یکدیگر مقایسه شوند.
محدودیت‌های معماری
محدودیت معماری سیستم ICF این است که به دلیل ضخامت زیاد دیوارها، بار مرده سیستم افزایش می‌یابد، بنابراین لازم است دیوارهای طبقات مختلف تراز شود. در سیستم تونلی به دلیل روش اجرای خاص سیستم، دیوارهای سازه‌ای متعدد به موازات یکدیگر قرار می‌گیرند و به همین دلیل هر دو سیستم دارای محدودیت‌هایی در زمینه معماری هستند. البته آزادی عمل در سیستم ICF بیش‌تر می‌باشد.
حداکثر تعداد طبقات در ICF
حداکثر تعدادطبقات در سیستم ICF به نوع رابط‌ها وابسته می‌باشد. این رابط‌ها معمولا پلیمری هستند و در برخی سیستم‌ها از رابط‌های فولادی با پوشش گالوانیزه نیز استفاده می‌شود. در صورت استفاده از کانکتورهای پلاستیکی به جای اتصالات فلزی به دلیل مسائل آتش‌سوزی حداکثر ارتفاع ساختمان دو طبقه خواهد بود. مانند سیستم شبکه سوراخ‌دار که نوع متداول ICF مورد استفاده در ایران می‌باشد. در صورتی که در سیستم تونلی در بسیاری از مناطق واجد شرایط تا ۱۵ طبقه هم می‌توان پیش رفت.
بررسی عملکرد حرارتی
سیستم ICF به دلیل استفاده از دو لایه عایق حرارتی پلی‌استایرن که معمولاً ضخامت هر کدام حدود ۵ سانتی‌متر است از این نظر مشکل چندانی ندارد. همچنین به دلیل آب بندی و هوابندی مناسب دیوار می‌توان از میزان نفوذ هوا و تبادل حرارت ناشی از آن چشم‌پوشی نمود. در این سیستم دمای سطح داخلی دیوار به دلیل وجود لایه داخلی عایق حرارتی ساختمان یکنواخت است و پل‌های حرارتی قابل توجهی در این سیستم وجود ندارد. اما در سیستم قالب تونلی به دلیل نداشتن عایق حرارتی، انتقال حرارت بین داخل و خارج ساختمان بسیار زیاد است.
نتیجه‌گیری
هر دو سیستم ICF و قالب تونلی به دلیل یکپارچگی اتصالات دیوار و سقف رفتار لرزهای خوبی از خود نشان می‌دهند، اما نسبت به یکدیگر، سیستم قالب تونلی به دلیل استفاده از میلگرد کم‌تر سبک‌تر است و در نتیجه رفتار لرزهای قابل قبول‌تری دارد.
در صورت رعایت نکات اجرایی، هر دو سیستم در برابر حریق مقاومت خوبی دارند، اما اگر رطوبت بیش از حد مجاز باشد، سیستم ICF به دلیل داشتن دو لایه عایق پلی‌استایرن و عدم تبخیر، خطرناک‌تر از سیستم قالب تونلی می‌باشد. دو لایه پلی‌استایرن در ICF باعث می‌شود که این سیستم عملکرد حرارتی و صوتی (آکوستیک) بهتری نسبت به سیستم تونلی نشان دهد.
در سیستم تونلی به دلیل نصب سریع‌تر قالب‌ها نسبت به سیستم ICF سرعت اجرای بالاتری دارد و برای تولید انبوه مناسب‌تر است. در سیستم تونلی به دلیل استفاده کم‌تر از میلگرد و امکان استفاده مجدد از قالب‌ها از نظر مصالح مصرفی نسبت به سیستم ICF هزینه کم‌تری دارد. اما در سیستم تونلی، ماشین آلات مورد استفاده گران‌تر از سیستم ICF می‌باشد.
