بنر

مروری بر تاثیرات نانوتکنولوژی بر افزایش بهره وری مصالح ساختمانی

در این مقاله ابتدا چکیده ای از علم نانوتکنولوژی رابا هم مرور میکنیم سپس به کارایی نانوتکنولوژی و موارد استفاده ی آن در ساختمان سازی می پرداریم . فناوری نانو دانشی مهندسی است که به مطالعه ی مواد در مقیاس مولکولی و اتمی می پردازد . در علم نانو اغلب با ذراتی که مقیاسی کمتر از 100 نانومتر دارند سروکار داریم . در سالهای اخیر فناوری نانو پتانسیل بسیار بالایی در زمینه ی پزشکی، الکترونیک و رباتیک از خود به نمایش گذاشته است . نانوتکنولوژی در مهندسی عمران و زیر شاخه هایی از آن مثل تصفیه آب شهری  و سیستم انتقال آب، شهرسازی، پل سازی و غیره راه را برای پیشرفت و توسعه هموار می سازد .

 

نانوتکنولوژی و ساختمان

فناوری نانوتکنولوژی و کابرد آن در ساخت و ساز موجب ایجاد درک جدیدی نسبت به مقاومت مصالح به کار رفته در ساختمان و متریال مصرفی شده است . استفاده از نانو ذرات در ساخت بتن و استفاده ازآلومنیا و سیلیس برای هیدراتاسیون ذرات سیمان باعث بهبود عملکرد بتن و ایجاد بتن هایی با کارایی بالاتر شده است . با استفاده از فناوری نانو فولادی سخت تر و بادوام تر خواهیم داشت، شیشه هایی که آب گریز هستند و نیاز به تمیز شدن کمتری دارند . عایق بندی مناسب تر ساختمان با استفاده از مواد نانو و وکیوم شدن ساختمان از لحاظ تبادل انرژی از جمله مواردی است که در ادامه راجع به آنها بیشتر با هم به تبادل اطلاعات می پردازیم.

 

نانوتکنولوژی و بتن 

به منظور افزایش کیفیت بتن بررسی و درک ساختار و رفتار بتن برای ما از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است . به همین منظور با استفاده از اسکنر هایafm و میکروسکوپ های الکترونی semi  و  با استفاده از یونازیسیون متمرکز به تجزیه و تحلیل بتن می پردازند و داده های حاصله به طور دقیق مورد بررسی قرار میگیرد . یکی از پیشرفت های حاصل از مطالعه ی رفتار بتن و استفاده از فناوری نانو استفاده از نانو سیلیس ها در فرایند تولید سیمان و بتن است . افزودن نانو سیلیس  منجر به افزایش تراکم و بهبود ساختار بتن در خواص مکانیکی آن می شود .
افزودن کلسیم سیلیکات نیترات با ایجاد واکنش اساسی از نفوذ آب به بتن جلوگیری میکند و در نتیجه شاهد ایجاد بتنی با ساختاری متمرکزتر و یک شکل تر هستیم . استفاده از ماده ای به اسم ocp و افزودن آن به بتن به همراه سیمان پرتلند معمولی و شن و ماسه باعث ایجاد ذرات بیشتری در حجم مورد نظر می شود، به عبارت دیگر چگالی افزایش میابد و بتن از مقاومت بالاتری برخوردار خواهد بود .


دی اکسید تیتانیوم و تاثیر آن برنانوتکنولوژی

یکی از مواد بسیار کاربردی مبتنی برنانو که می توانیم در این مبحث از آن یاد کنیم دی اکسید تیتانیوم می باشد . این ماده به شکل رنگ دانه های سفید است و قابلیت اکسید کردن مواد آلی و حتی اکسیژن را دارد به همین منظور به رنگ ها  و سیمان ها اضافه میشود . به علاوه خاصیت ضدعفونی کنندگی قوی، بوگیری و ضد رسوب دارد و از آن میتوان به جهت وکیوم کردن پنجره ها و آب گریزی کاشی ها و غیره استفاده کرد . استفاده از آن در مصالح ساختمانی در یک فضای باز موجب کاهش آلاینده های موجود در هوا میشود و همچنین به خاطر خاصیت آب دوستی آن برای پوشش های ضد مه و پنجره ها بسیار کاربرد دارد .

 

نانوتکنولوژی و فولاد 

یکی از موارد حایز اهمیت در اسکلت هر ساختمان و صنعت ساختمان سازی تیر آهن و فولاد  به کار برده شده در ساختار ساختمان است که شامل پیچ و مهره ی استفاده شده، ستونها و خلاصه هرچیزی ست که جنس آن از فولاد است . فولاد در تمامی موارد ساختمانی از جمله در برج ها و پل ها مورد استفاده قرار میگیرد . تخریب ساختار فولاد هنگامی که تحت بارگزاری چرخشی قرار میگیرد یکی از موارد استرس زا و دغدغه های مهندسین ساختمان سازی است . هنگامی که مقاومت کششی فولاد بیشتر از 1200 مگاپاسکال باشد موجب ایجاد ناهمواری هایی در ساختار فولاد شده و شکنندگی آن افزایش پیدا میکند و سبب افزایش احتمال ایجاد ترک در فولاد می گردد . افزودن نانو ذرات مس به فولاد باعث کاهش تنش عملکردی ماده شده و با جلوگیری از ایجاد ترک و صیقلی شدن هرچه بیشتر فولاد منجر به ایجاد فولادی با آستانه مقاومت بیشتر و مطمئن تر می شود .  افزایش مقاومت فولاد تاثیر بسیار زیادی بر محاسبات مربوط به زلزله نگاری و محاسبات مربوط به عکس العمل ساختمان در مقابل رانش زمین دارد .

 

نانوتکنولوژی و شیشه  های ضد حریق

یک از کار بردهای نانوتکنولوژی استفاده از آن جهت پنل های شیشه ای ساختمان است . شیشه ها در کنترل نور و گرمای ساختمان و هدر رفت انرژی از اهمیت ویژه ای برخوردارند . به این منظور از چهار شیوه جهت افزایش سطح کارایی شیشه استفاده می شود :

 شیوه ی اول استفاده از الکتروکرومیک  به منظور ایجاد عایق حرارتی ست که با ایجاد یک لایه تنگستن و مات کردن  شیشه سعی در کنترل حرارت دارد . در این شیوه از پوشش های نازکی که از نظر طیفی بسیار حساس هستند برای فیلتر فرکانس های مادون قرمز ناخواسته ی نوراستفاده میشود .

 شیوه ی دوم استفاده از فناوری ترموکرومیک است که موجب جلوگیری از هدر رفت گرما شده و مانند یک عایق حرارتی عمل میکند .

شیوه ی سوم استفاده از فناوری فوتوکروم است که به تغییرات نوری حساس است و موجب ورود نوربیشتر به ساختمان و روشنایی بیشتر البته با در نظر گرفتن طیف نورهای خروجی می شود .

و در آخر استفاده از نانو ذرات سیلیس بخار در بین شیشه ها که با گرم شدن به کمک ما آمده و مانند سپر آتشنشانی سفت و مات عمل میکنند و درنهایت موجب ایجاد پایداری سطح انرژی و بهبود عملکرد شیشه در ساختمان میشوند .

 

نانوتکنولوژی و سیمان 

پوشش های کنونی ساختمان که از جنس سیمان هستد دارای نقاط ضعف بسیاری می باشند . از جمله میتوان به ایجاد تخلل و ترک درسیمان اشاره کرد . به دلیل ضخامت کم و شکنندگی بالای سیمان،  با اضافه کردن مواد پلیمری به سیمان باعث افزایش چسبندگی و بهبود عملکرد آن میشویم . نانو تکنولوژی در نظر دارد با افزودن موادی به سیمان باعث ایجاد یک پوشش سخت، با دوام و با تحمل زیاد حرارتی شود که بتوان آن را جایگزین موارد فعلی کرد .

 

نانوتکنولوژی و لوله ها

با استفاده از فناوری نانو در تولید لوله ها ما شاهد لوله هایی با وزن کمتر، محکمتر و با دوام بالاتری هستیم . و استفاده از نانو لوله ها با الیاف پلی پروپیلن موجب افزایش استحکام لوله ها در برابر آتش، فشار و کاهش هدر رفت انرژی می شود . این لوله ها در میان مدت از لحاظ اقتصادی برای ساختمان مرقون به صرفه بوده و سبب کاهش هزینه های نگهداری و تعمیرات می گردد .

 

 

 

 

ثبت نظر
عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :