پ-١-١ معرفی مختصر تعدادی از نانومواد
پ-١-١-١ نانو لوله کربنی
نانولولههای کربنی به دو دسته کلی نانولولههای کربنی تکدیواره و نانولولههای کربنی چند دیـواره تقسیم میشوند. میزان هدایت حرارتی و الکتریکی نانولولـه هـای کربنـی فـوق العـاده بـالا اسـت و استحکام بسیار بالایی دارند. نانولوله های کربنی دارای کاربردهای زیادی هستند، به عنوان مثال بـه عنوان عامل استحکام دهنده و به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت هـا، عامـل ایجـاد رسـانایی در رنگ ها و پلاستیکها و لایههای رسانا بر روی شیشه و کاربردهای مختلف در صنعت الکترونیک به کار میروند.
پ-١-١-٢ نانو رس
نانو رس ها برای اصلاح خواص مکانیکی مواد پلیمری و به عنوان عامل استحکام در پلیمرها بکار می روند. در نانورس ها دو خاصیت مهم یعنی خالص بـودن و ظرفیـت تبـادل کـاتیونی سـبب کـاربرد موفقیت آمیز آن ها شده اسـت. نـانورس هـایی کـه از لحـاظ تجـاری مـورد توجـه هسـتند شـامل میکافلورید، مونت موریلونیت، بنتونیـت، کائولینیـت، هیـدرتالکیت و اکتاسـیلیکیت مـی باشـد کـه اکتاسیلیکیت و هیدروتالکیت از لحاظ فیزیکی و قیمـت محـدودیت دارنـد و میکافلوریـد یـک رس سنتزی است و مونت موریلونیت تنها رس طبیعی است که به عنوان یک نانورس بیشتر مورد توجـه است و از مونت موریلونیت به دلیل داشتن خصوصیات انتشار و پراکندگی خـوب و قالـب دار شـدن معمولا بیشتر از دیگر انواع رس ها استفاده می شود.
پ-١-١-٣ نانو سیلیس
مزیت اصلی نانوسیلیس در مقایسه با میکروسیلیس، سطح ویژه بالای آن بوده که باعث میشـود در بسترهای مورد استفاده برهمکنش بیشتری از خود نشـان دهـد. نانوسـیلیس مـی توانـد بلـوری یـا آمورف، متخلخل یا کاملا فشرده باشد. کاربردهای مختلف آن بر اساس نوع نانوسیلیس بسـیار زیـاد است مثلا میتواند شامل استحکام دهی به محصولات مختلف مانند سیمان، بتن و هم چنین ایجاد سطوح آب گریز بر روی برخی انواع مواد و محصـولات، عـایق حرارتـی و صـوتی بـه شـکل آئـروژل و افزودنی و پرکننده شود. نانوسیلیس به شکل های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد: نانوسیلیس رسـوبی، سـل نانوسـیلیس، ژل نانوسـیلیس، نانوسـیلیس پایروژنیـک، نانوسـیلیسهـای آبگریـز، نانوسیلیس مزومتخلخل، نانوسیلیسهای بلوری و نانوسیلیسهای متخلخل.
پ-١-١-٤ نانو اکسید روی
از این پودر به عنوان افزودنی در محصولاتی مانند سرامیک، سیمان و رنگ استفاده می شود. اکسید روی به دلیل خواص آنتی باکتریال دارای کاربردهای فراوانی میباشـد. بـرای مثـال عملکـرد آنتـی باکتریال نانوساختار اکسید روی دارای خواص آنتیباکتریال و فوتوکاتالیستی قوی است.
پ-١-١-٥ نانو دی اکسید تیتانیوم
سه نوع اکسید تیتانیوم بلوری به طور طبیعی وجود دارد: روتیل، آناتازو بروکیت. آناتاز و روتیل بـه صورت فوتوکاتالیستی فعال هستند. آناتاز خالص بسیار فعال تر از روتیـل اسـت. عمـدتا روش هـای رسوب دهی بخار فیزیکی PVD و شیمیایی CVD برای پوششدهی لایه های نانو اکسـید تیتـانیوم بر روی هرگونه زیرلایه با قابلیت کنترل ضخامت لایه، ترکیب نسبت آناتاز/روتیل و اندازه دانه مـورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال این لایهها بیشتر در کاربردهای آسان تمیز شونده و خود تمیز شونده بر روی شیشهها به صورت تجاری اعمال میشوند. ضخامت لایه این پوششها در دامنـه ١٥ تا ٢٥ نانومتر است. در کاربردهای فوتوکاتالیستی معمولا نسـبتی از ترکیـب آناتـاز-روتیـل بهتـرین عملکرد را نشان داده است. در حضور اشعه فرابنفش، اکسید تیتانیوم آناتاز می تواند از هـوا یـا آب رادیکال هایی بسازد که آلاینده های آلی را به صـورت اکسیداسـیون از بـین ببـرد. رنـگ خانـه یـا کاشیهای حاوی ذرات اکسید تیتانیوم میتوانند خود تمیز شونده و تجزیه کننـده آلـودگی باشـند.
علاوه بر این، در پوشش ضد مه از خواص آب دوستی دی اکسید تیتانیوم در مقیـاس نـانو اسـتفاده میشود.
پ-١-١-٦ نانونقره
نانوذرات نقره بـه عنـوان یـک مـاده ضـد عفـونی کننـده دارای خـواص ضـد بـاکتری بـا عملکـرد فوتوکاتالیستی بالا است. افزودن نانو پودر نقره به عنوان عامل آنتی باکتریال و یا برای پوشش دهـی در محصولات مختلفی مانند رنگ ها، کفپوش ها و بر روی محصولات نمای ساختمانی و بیمارستانی از کاربردهای این نانوماده در صنعت ساخت و ساز اسـت. عـلاوه بـر خـواص ضـد بـاکتری و قـارچ،نانوذرات نقره دارای خواص کنترل کننده عبور و جذب انرژی خورشیدی هستند، بطوری که از لایه هایی از نانوذرات نقره بر روی شیشه های کنترل کننده حرارت یا کم گسیل استفاده میشود.
پ-١-١-٧ نانوکربنات کلسیم
در مقیاس نانو عمدتا دو نوع کربنات کلسیم تجاری به صورت کربنات کلسیم آسیاب شده و کربنات کلسیم رسوبی وجود دارد. این دو نوع محصول از نظر شکل ذره و توزیـع انـدازه ذره دارای تفـاوت هایی هستند. این محصول بصورت تجاری در بسیاری از کاربردها مانند تولید سیلان ها و پرکننـده های انواع پلیمرها مانند مقاطع پیویسی و یوپیویسی استفاده میشود. نانوذرات کربنات کلسـیم در پلیمر به عنوان سخت کننده، افزاینده لزجت و بهبود دهنده مقاومت به ضربه اضافه میشـود. در مخلوط آسفالت استفاده از این نانوذره سبب بهبود خواص خستگی میگردد.
پ-١-٢ رنگهای نانویی
پ-١-٢-١رنگ نانویی تصفیه کننده هوا
یکی از عملکردهای رنگهای فوتوکاتالیستی، تصفیه هوا است که عبارت از خنثی نمـودن آلـودگی های موجود در هوا از طریق واکنشهای اکسایش- کاهش ایجاد شده در اثر تابش نور است. فعالیت فوتوکاتالیستی از طریق اضافه نمودن مقادیر پایینی از ذرات فوتوکاتالیسـتی ماننـد اکسـید روی یـا اکسید تیتانیوم به رنگ، حاصل میشود. در حال حاضر از میان فوتوکاتالیستهای موجود، نانوذرات دیاکسید تیتانیوم دارای کاربرد بیشتری هستند.
پ-١-٢-٢ رنگ آنتیمیکروبیال نانو
رنگ های آنتیمیکروبیال نانو، رنگهایی هستند که به واسطه حضـور نـانوذرات آنتـیمیکروبیـال یـا نانوذرات فوتوکاتالیستی، دارای خاصیت آنتیمیکروبیال هسـتند. خاصـیت آنتـیمیکروبیـال شـامل خاصیت آنتیباکتریال، آنتیویروس، ضد قارچ و یا ضد جلبک است.
پ-١-٢-٣ رنگهای خودتمیز شونده
رنگ های خودتمیز شونده، رنگ هایی هستند که بـر اسـاس عملکردهـای مختلفـی کـه وابسـته بـه ویژگیهای سطحی و نوع آنها است، کمتر کثیف میشوند و آلـودگیهـای روی آنهـا بـه راحتـی شسته و برداشته میشود. همچنین امکان تخریب آلودگیها روی سطوح فوتوکاتالیستی امکان پـذیر است.
پ-١-٢-٤ رنگهای ضدخراش نانو
”خش” یا ”خراش” عبارت است از شکاف و یا کنده شدن قسـمتی از سـطح رنـگ کـه در نتیجـه تماس با یک شیء تیز ایجاد شده باشد. رنگ های ضد خراش نانو، رنگ هایی هسـتند کـه بـه دلیـل وجود نانوذرات، نسبت به رنگهای متداول، مقاومت به خراش بهتری از خود نشان میدهند.
پ-١-٢-٥ رنگهای عایق حرارتی نانو
نانوفناوری از طریق افزایش مقاومت حرارت هـدایتی در پوشـشهـای رنگـی باعـث کـاهش انتقـال حرارت به روش هدایتی و ایجاد رنگ های عایق حرارتی میشود. این رنـگ هـا بـرای کنتـرل دمـای داخلی ساختمان و جلوگیری از اتلاف انرژی مناسب هستند.
پ-١-٢-٦ رنگهای نانویی مقاوم در برابر آتش
مواد تاخیر اندازنده آتش، موادی هستند که اشتعال را به تاخیر میاندازند و یا سرعت انتشار شعله را کاهش میدهند. فرآیند حریق و آتشسوزی را میتوان به سه مرحله کلی تقسیم کرد کـه عبارتنـد از: (١) افروزش، (٢) گسترش حریق و (٣) حریق گسترش یافته. علی رغم اهمیت هـر سـه مرحلـه، مرحله دوم یعنی انتشار شعله به عنوان عامل مهم در آزمون های پوششهـا و رنـگهـای ضـدحریق شناخته میشود. رنگ های تاخیرانداز آتش توانایی به تاخیر انداختن مرحله دوم آتشسـوزی یعنـی انتشار آتش به سطح محافظت شده را دارند.
پ-١-٢-٧ رنگهای مقاوم در برابر خوردگی نانو
برخی نانوذرات از طریق بهبود همگنی رنگ ها و کاهش تخلل موجود در رنـگ و در نتیجـه کـاهش نفوذ اکسیژن و آب، توانایی افزایش ممانعت از خوردگی سطح محافظت شده را دارنـد. نـانوذرات در واقع با پر نمودن حفره ها و افزایش یکپارچگی رنگ، از ایجاد ترك های سطحی نیز جلـوگیری مـی کند.
پ-١-٢-٨ رنگهای آنتیگرافیتی
رنگ های آنتیگرافیتی، رنگ هایی هستند که در مقابل نوشتار مقاوم هستند و یـا نوشـتههـای روی آنها به راحتی پاك میشوند. فناوری نانو از طریق عاملدار کـردن نـانوذرات و پلیمرهـا و تشـکیل پوششهایی که به طور هم زمان آب گریز و روغنگریز هستند، به توسعه رنگ های آنتیگرافیتی کمک میکند. سطح پوشش داده شده با این رنگ ها، غیرچسبنده است، بـه راحتـی تمیـز مـیشـود و در مقابل دیوارنویسی مقاوم است. برخی از رنگ های خودتمیز شونده آبگریـز نیـز مـیتواننـد عملکـرد آنتیگرافیتی داشته باشند. این رنگها، گاهی رنگهای آسان تمیزشونده نیز نامیده میشوند.
پ-١-٢-٩ رنگهای خود ترمیم شونده
رنگ های خودترمیم شونده، دستهای از مواد هوشمند هستند که پس از خرابی و پیدا شـدن نقـص، قادر به ترمیم و بازسازی خود بدون نیاز به تشخیص و مداخله کاربر هستند. بنابراین ایـن رنـگ هـا دارای مزایای زیادی از جمله کاهش تخریب، افـزایش طـول عمـر و کـاهش هزینـههـای نگهـداری هستند.
پ-١-٢-١٠ رنگهای مقاوم در برابر اشعه فرابنفش یا رنگهای ضد اشعه ماورای بنفش
رنگهای ضد اشعه ماورای بنفش نانویی، حاوی مقادیر اندکی از نانواکسید فلزات مختلف هستند که توانایی فیلتر کردن انتخابی اشعه ماورای بنفش را دارند. بیشترین کاربرد این رنگ ها بر روی سطوح چوبی است که در معرض نور خورشید و اشعه ماورای بنفش قرار دارند. هدف از کاربرد این رنگ ها، جلوگیری از تغییر رنگ و تخریب سطوح در اثر تـابش اشـعه مـاورای بـنفش اسـت. اکسـیدروی از پرکاربردترین نانوذرات در این رنگها میباشد.
پ-١-٢-١١ رنگهای سپر الکترومغناطیسی
رنگ های محافظ الکترومغناطیسی رنگ هایی هستند که بهخاطر هدایت الکتریکی بالا، در برابر عبور امواج الکترومغناطیسی به مانند یک سد عمل کرده و از طریق بازتاب یا جذب این امـواج از نفـوذ و عبور آنها جلوگیری میکنند.
پ-١-٢-١٢ رنگهای آنتی استاتیک
آنتیاستاتیک، ویژگی است که تمایل ماده را برای به دست آوردن بارهـای الکترواسـتاتیک کـاهش میدهد و در واقع مانع از تجمع بارهـای الکترواسـتاتیک مـیشـود و آنهـا را بـه سـرعت پراکنـده میسازد. رنگ های آنتیاستاتیک رنگ هایی هستند که در آنها برای ایجاد خاصیت آنتیاستاتیک از نانوذرات مختلفی مانند کربن بلک، کربن فایبر و ذرات فلزی و ... اسـتفاده شـده باشـد. نانومقیـاس بودن این ذرات، در عین حفظ خواص باعث کاهش مقدار مصرفی آنها نسبت به اندازه های بزرگتـر میشود .
پ-١-٢-١٣ رنگهای آبگریز
رنگ های آبگریز، رنگ هایی هستند که پوشش ایجاد شده توسط آنها انرژی سطحی پـایینی دارد و میزان ترشوندگی آن ناچیز است. زاویه تماس آب، بیان مسـتقیمی بـرای تعریـف ترشـوندگی یـک سطح است. در صورتیکه زاویه تماس آب بزرگتر از ٩٠ درجه باشد، سطح آب گریز اسـت و اگـر ایـن زاویه بزرگتر از ١٥٠ درجه باشد، سطح فوق آب گریز نامیده میشود.
پ-١-٢-١٤ رنگهای خورشیدی
رنگ های خورشیدی، رنگ هایی هستند که اگر آنهـا را بـر روی یـک سـطح رسـانا قـرار داده و در معرض نور قرار گیرند، الکتریسیته تولید میکنند. در این صورت، سطح رنگ تبدیل به یـک سـلول خورشیدی میشود. برخی نانوذرات به دلیـل داشـتن مسـاحت سـطح بـالا، امکـان دریافـت بخـش بیشتری از نور تابیده شده را دارند.
پ-١-٣ شیشههای نانویی
پ-١-٣-١ شیشههای کمگسیل
شیشههای کمگسیل قادر به کاهش انتشار امواج گرمایی با طول موج بلند هسـتند. ایـن شیشـههـا دارای دو مشخصه کلی هستند که عبارت اند از:
١- شفاف بودن نسبت به نور مرئی و توانایی بالا در عبور نور مرئی
٢- قابلیت بازتابش زیاد اشعه مادون قرمز
پ-١-٣-٢ شیشههای ترموکرومیک
شیشههای ترموکرومیک شیشههایی هستند که ویژگیهای انتقال نور آنها با تغییر دمـا و حـرارت، به صورت برگشتپذیر تغییر میکند. کاربرد این شیشهها در ساختمان، در و پنجره هایی است که به منظور تنظیم دمای اتاق مورد استفاده قرار میگیرند. ماده مورد استفاده در این شیشهها دارای یک دمای بحرانی است. هنگامیکه دما کمتر از این دمای بحرانی باشـد، ایـن مـاده نیمـهرسـانا شـده و نسبت به اشعه مادون قرمز نسبتا شفاف میشود. از طرف دیگر، در دماهای بالاتر از این دما، میـزان عبور اشعه مادون قرمز کاهش پیدا میکند. شیشههای ترموکرومیک به وسیله المـان هـای حرارتـی نیز میتوانند فعال شوند، اگرچه بازدهی انرژی در این حالت پایین است.
پ-١-٣-٣ شیشههای فوتوکرومیک
شیشههای فوتوکرومیک شیشههایی هستند که ویژگیهای انتقال نور آنها بسته به شدت تـابش و طول موج نور ورودی، به صورت برگشتپذیر تغییر میکند. مراکز رنگی شیشههای فوتوکرومیک در اثر تابش شدید اشعه فرابنفش و امواج مرئی با طـول مـوج کوتـاه، فعـال مـیشـوند و تغییـر رنـگ میدهند. در این حالت شیشه، تنها اجازه ورود نور کافی بـرای روشـنایی را مـیدهـد و از ورود نـور اضافی که باعث تابش خیره کننده میشود، جلوگیری میکند.
پ-١-٣-٤ شیشههای الکتروکرومیک
شیشههای الکتروکرومیک شیشههایی هستند که ویژگیهای انتقال نور آنها در اثـر اعمـال میـدان الکتریکی به صورت برگشتپذیر تغییر میکند. کاربرد این شیشهها در ساختمان در و پنجـره هـایی است که میزان عبور اشعه مادون قرمز با اعمال میدان الکتریکـی، تغییـر مـیکنـد و معمـولا بـرای تنظیم دمای اتاق به کار میروند. این شیشهها که شیشههای اختفا نیز نامیده میشوند، مـیتواننـد فورا از حالت شفاف به نیمهشفاف و مات و برعکس تغییر کنند. این تغییر حالت از طریـق دسـتی و تغییر ولتاژ اعمالی ایجاد میشود. وقتی که ولتاژ در حالت خاموش قـرار مـیگیـرد، ایـن شیشـههـا شفاف میشوند، میزان عبور اشعه مادون قرمـز افـزایش پیـدا مـیکنـد و در نتیجـه دمـای داخلـی ساختمان افزایش پیدا میکند. در حالت روشن، شیشه مات یا نیمهشفاف میشود، میـزان جـذب و انعکاس مادون قرمز افزایش مییابد و مانع از گرم شدن دمای داخلی ساختمان میشوند. گروهی از اکسیدهای عناصر فلزی واسطه دارای خاصیت الکتروکرومیک هستند که در ایـن میـان نانواکسـید تنگستن کاربرد بیشتری پیدا کرده است. شیشه الکتروکرومیک از یک پوشش پنج لایه به ضـخامت تقریبا یک میکرومتر تشکیل شده است که بر روی سطح شیشه بازنشانی شده است.
پ-١-٣-٥ شیشههای خودتمیزشونده
شیشههای خود تمیزشونده، شیشههایی هستند که بر اساس عملکردهـای مختلفـی کـه وابسـته بـه ویژگیهای سطحی و نوع آنها است، کمتر کثیف میشوند و در صورت کثیف شدن، آلـودگیهـای روی آنها به راحتی شسته و برداشته میشود. همچنـین امکـان خنثـی سـازی آلـودگیهـا توسـط پوششهای فوتوکاتالیستی امکان پذیر است. این شیشهها از نظر ویژگیهای سـطحی شیشـه بـه دو دسته کلی تقسیم میشوند:
شیشههای فوق آبدوست خودتمیز شونده، شیشههای فوق آب گریز خودتمیز شونده
پ-١-٣-٦ شیشههای ضد انعکاس
شیشههای ضد انعکاس، دارای پوششی هستند که باعث کاهش انعکاس و افزایش عبور نور از سطح شیشه میشود. پوششهای ضد انعکاس معمولا از لایههای متناوب دیالکتریک با ضـرایب شکسـت بالا و پایین تشکیل میشوند که در این میان، استفاده از لایههای اکسید تیتانیوم و سیلیس رایجتـر است. پوششهای ضدانعکاس دیالکتریک چند لایه میتواننـد عبـور نـور مرئـی را افـزایش دهنـد.
پوششهای ضدانعکاس تک لایه متخلخل با ضریب شکست پـایین نیـز در سـلول هـای خورشـیدی کاربرد فراوان دارند. در این پوششها به عنوان مثال از نانو ذرات متخلخل اسـتفاده مـیشـود. انـواع دیگری از پوششهای ضدانعکاس وجود دارند که علاوه بر نور مرئی، عبور طـول مـوج هـای نزدیـک مادون قرمز از طیف خورشیدی را نیز بهبود میبخشند.
پ-١-٣-٧ شیشههای ضد اثر انگشت
شیشههای ضد اثر انگشت، شیشههایی هستند که بهخاطر وجود نانوذرات در ساختار آنها و ایجـاد خواص سطحی ویژه مانند آب گریزی و روغنگریزی، در مقابل چسبیدن آلودگیها (چربی پوست یا سبوم و دیگر آلودگیهای روی انگشت) مقاومت نشان میدهند. همچنین آلودگیهـای روی سـطح آنها به راحتی تمیز میشوند. در مواردی نیز ویژگیهای انکسار نور آنها به نحـوی اسـت کـه اثـر انگشت ایجاد شده روی آنها، غیرقابل رویت است.
پ-١-٣-٨ شیشههای ضدمه
تشکیل مه روی سطح شیشه زمانی اتفاق میافتد کـه رطوبـت موجـود در هـوا روی سـطح سـردتر شیشه دچار میعان شده و قطره های آب تشکیل دهد. ایـن قطـرات کـه دارای انـدازه هـایی از چنـد میکرومتر تا چند میلیمتر هستند، تمایل به پخش نـور، انعکـاس سـاده یـا انعکـاس آن بـه صـورت تصادفی دارند که در هر دو حالت، وضوح دید به شدت کاهش مییابد. شیشـههـای ضـد مـه نـانو، شیشههایی فوق آبدوست هستند و از آنجایی که در سطوح فوق آبدوست به جای قطره، یـک لایـه نازك آب تشکیل میشود، این سطوح به طور طبیعی خیلی سریع خشک میشوند و از تشکیل مـه و کاهش وضوح دید ممانعت به عمل میآید.
پ-١-٣-٩ شیشههای ضد خراش
شیشههای ضدخراش نانو، شیشههایی هستند که مقاومت به خراش آنها با استفاده از پوششهایی همچون پوششهای حاوی نانوذرات یا نانوکامپوزیتهای مختلف بهبود یافته باشد. اندازه نـانومتری این ذرات علاوه بر کاهش میزان مصرف ماده نسبت به ذرات بزرگتر، باعث حفـظ شـفافیت پوشـش میشود.
پ-١-٣-١٠ شیشههای ضد غبار
آن دسته از عوامل مخرب که باعث افزایش رسوب خاك روی سطح مـیشـوند، غبـارگیری نامیـده میشوند. دمای بالا، چرخههای دمایی، تابش فرابنفش، رطوبت و بارهای مکانیکی مثال هایی از ایـن عوامل مخرب هستند. اثر ضدغبار بر اساس خاصـیت آبگریـزی یـا آبدوسـتی سـطح اسـت. سـطوح آبگریز، انرژی سطحی پایین و زاویه تماس سطح و آب بالا دارند. در مقابل سطوح آبدوسـت، انـرژی سطحی بالا و زاویه تماس پایین دارند. بیشترین کاربرد این شیشهها در سلول های خورشیدی است.
در این مورد، ذرات گرد و غبار نور خورشید را جذب و بازتابش میکنند. این پدیـده باعـث کـاهش عبور نور و کاهش بازده کلکتور میشود.
پ-١-٣-١١ شیشههای سولار کنترل
شیشههای سولار کنترل، شیشههایی هستند که توانایی انعکاس یا جذب بخش نزدیـک بـه مـادون قرمز از طیف تابش خورشیدی را دارند و در عین حال توانایی بالا در عبور نور مرئی از ویژگـیهـای لازم آنها است. این شیشهها از افزایش دما و همچنین تابش خیره کننده جلوگیری میکنند.
پ-١-٣-١٢ شیشههای آبگریز و فوق آبگریز
شیشههای آب گریز، شیشههایی هستند که دارای پوششی با انرژی سـطحی پـایین هسـتند و میـزان ترشوندگی آنها ناچیز است. زاویه تماس آب، بیان مستقیمی برای تعریف ترشـوندگی یـک سـطح است.
پ-١-٣-١٣ نانوشیشههای رنگی
نانوشیشههای رنگی، شیشههایی هستند که برای رنـگ کـردن آنهـا از نانوکریسـتال هـای فلـزی و غیرفلزی استفاده میشود. این کریستال های فلزی مـیتواننـد شـامل نـانوذرات مـس، طـلا، نقـره، بیسـموت و پلاتـین باشـد. همچنـین کـادمیومسولفوسـلنید، سـولفیدکادمیوم و سـولفیدآنتیموان مثال هایی از نانوکریستال های غیرفلزی مورد استفاده برای رنگ کـردن شیشـههـا هسـتند. شیشـه بسته به اندازه نانوذرات انتخابی، رنگها و ویژگیهای خاصی به دست میآورد.
پ-١-٤ کاشی سرامیکی نانویی
کاشی سرامیکی نانویی نوعی از مصالح سخت ساخته شده از سرامیک است که دارای خواصی نظیـر ضدآب بودن، تمیز شدن آسان و با دوام بودن است. کاشی سرامیکی نانویی به دو دسته قابل تقسیم هستند:
کاشیهای دارای پوششهای نانویی که خواص منحصر بفـردی بـه کاشـی مـی دهـد (کاشـیهـای خودتمیزشونده، آنتیباکتریال).
کاشیهای نانویی که دارای طرح اختلاط حاوی نانوذرات بـرای افـزایش ویژگـی هـای مکـانیکی یـا غیرمکانیکی هستد.
پ-١-٥ قیر و آسفالت نانویی
استفاده از مواد نانو در آسفالت باعث بهبود خواص آسفالت مانند مقاومت در برابر رطوبـت، افـزایش استحکام فشاری و کششی، دوام، کاهش هزینه نگهداری، افزایش تحمل بار در دمای بالا مـیشـود.
مهمترین دستاوردهای استفاده از تکنولوژی نانو در آسفالت به این صورت است:
بهبود پایداری و دوام آسفالت ، افزایش مقاومت شیار افتـادگی ناشـی از عبـور زیـاد وسـایل نقلیـه، افزایش مقاومت به فرسایش در برابر پرتو فرابنفش، کاهش حساسیت به رطوبت در تمـاس بـا آب و باران، بهبود خواص آسفالت در دمای پایین و کاهش هزینه های نگهداری.
پ-١-٦ گچ اصلاح شده با نانومواد
نانوذرات یا مواد نانوساختار مختلف به منظور تغییر و یا بهبود خواص و ویژگی هـای مـواد بـه آن هـا اضافه می شوند. نانوذرات در گچ می توانند باعث بهبود ویژگی های گچ و ایجاد خـواص جدیـد در آن شوند. خواص ایجاد شده در اثر افزودن این مواد نانویی در گچ عبارتند از:
افزایش خواص مکانیکی، افزایش قدرت عایق صوتی، افزایش قدرت عایق حرارتی، خـواص آب گریـزی در گچ ، خواص ضد رشد قارچ و باکتری، خواص خودتمیزشوندگی، بهبود خواص مقاومـت در برابـر آتش، ایجاد خواص تنظیم کننده دمای محیط.
تعدادی از نانومواد افزوده شده به گچ عبارتند از: ایروژل ها، نانوترکیبات سیلیکونی، نانوذرات سولفات کلسیم، نانوذرات اکسید تیتانیوم، مواد تغییردهنده فاز (پیسیام).
پ-١-٧ محصولات چوبی اصلاح شده با نانومواد
مانند تمام بخشهای صنعتی، صنعت مبلمان و خصوصا چـوب بـه دنبـال اسـتفاده کمتـر از مـواد، کاهش دورریز و بهبود خواص مواد و مصالح است. بهبود خـواص چـوب کـه در بسـیاری از وسـایل منزل و ساختمان ها و وسایل عمومی شهری مورد استفاده قرار میگیرد از اهمیت بـالایی برخـوردار است. نانومواد در این بخش میتواند از طریـق کـاهش خـوردگی، سـایش، مقاومـت بـالا بـه اشـعه فرابنفش، پیشگیری از رشد ارگانیزم های مضر مانند کرم چـوب و قـارچ هـا و بهبـود خـواص آسـان تمیزشوندگی سبب افزایش ارزش افزوده محصولات و افزایش دوام و عمر این محصولات شود.
پ-١-٨ سیمان های نانویی
سیمان برپایه نانوفناوری محصولی است که یا اندازه ذرات سیمان آن در محدوده ١ تا ١٠٠ نـانومتر بوده و یا حاوی ذرات نانویی ( ذرات دارای اندازه ١ تا ١٠٠ نانومتر) بوده که دارای خواص نـوین یـا بهتری نسبت به سیمان های معمولی هستند. وارد کردن نانوذرات متداول ترین راه حل برای بهبـود خواص مواد سیمانی است. خواص ایجاد شده در اثر افزودن این مواد نانویی در سیمان عبارتند از:
افزایش استحکام مکانیکی، خواص ضدآب، خواص مقاومت به ترک، خواص مقاومـت حرارتـی، دوام بالا، مقاومت به خوردگی، خواص خودتمیزشوندگی، خواص ضد میکروبی
پ-١-٩ فناوری نانو در صنایع فلزی در صنعت ساخت و ساز
پیشرفت علم در حوزه نانو ذرات فلزی و دستاوردهای بزرگ در این زمینه باعث بهبود ویژگـیهـای فلزات ساختمانی از جمله فولاد شده است. اضافه کردن نانوذراتی ماننـد مـس، مولیبـدن و وانـادیم میتواند باعث بهبود خواص مکانیکی فولاد و کاهش هزینههای ساخت گردد.
پ-١-١٠ سامانه ساخت و ساز خشک با صفحات روکشدار گچی
یکی از فن آوری های پیشرفته در صنعت ساختمان در زمینه سبک سازی، دیوارهای ساخته شـده بـا صفحات روکش دار گچی به روش خشک (درای وال) است. استفاده از این نوع سامانه به خصوص در کشور ایران که بر روی خطوط متعدد گسل بـا قابلیـت زلزلـهخیـزی قـرار گرفتـه اسـت از اهمیـت به سزایی برخوردار است. اساس این سـامانه را صـفحات روکـشدار گچـی تشـکیل مـیدهنـد. ایـن صفحات به وسیله اسکلت فلزی سبک مسلح می شوند. سامانه کلـی دیـوار خشـک شـامل صـفحات روکش دار گچی و سازه های سبک فلزی است. صفحات روکشدار گچی به عنوان پوشش و سازه های فلزی به عنوان زیرسازه های باربر آن عمل میکنند.
برای نصب صفحات روکش دار گچی از سازه های سبک فلزی به عنوان زیرسازی اسـتفاده مـی شـود.
این سازه ها از پروفیل های جدار نازك که سردنورد شده ساخته شده اند. مقاطع سازهای بهکـار رفتـه به شکل C و U است. این مقاطع به عنوان زیرسازی فلـزی از قسـمتهـای افقـی و قـائم تشـکیل می شوند. صفحات روکش دار گچی به عنوان پوشش به این سازه ها پیچ می شوند. دیوارهای به دست آمده غیرباربر و دارای کاربردهای فراوان به عنوان جداکننده هستند. سـازه هـای قـائم ایـن دیوارهـا می توانند به صورت تک یا دوتایی به کار روند. نوع این پروفیل ها با توجه به ارتفـاع دیـوار، مقاومـت دیوار در مقابل نیروهای عمود بر صفحه و ضخامت دیوار انتخاب میشوند. صفحات روکشدار گچـی با ضخامتهای مختلف ( مانند 9/5 ، ١٢، ١٥ میلیمتر) در لایههای تک یا دوتایی به کار میروند.
مزایا و توانمندیها استفاده ازسامانه دیوار خشک با صفحات روکشدار گچی به شرح زیر است:
- به عنوان جداکننده فضاها و سقف کاذب، قابلیت نصب بر روی کلیه اسکلت های اجرا شده با هر نوع سازه را دارد و همچنین امکان ترمیم، تعویض و جابجایی را نیز فراهم میآورد.
- در تغییر فضاهای قدیمی و تغییر کاربری آنها دارای قابلیت و پتانسیل بالایی است.
- به دلیل ایجاد بار مرده کمتر، در بازسازی فضاهای موجود، می تواند مقاومت بیشتری بـرای دوام و ایستایی ساختمان ایجاد کند.
- چنانچه طراحی ساختار ساختمان براساس این سـامانه باشـد، موجـب صـرفهجـویی در مصـرف مصالح ساختمانی به ویژه فولاد و سیمان و بی نیازی از برخی مصالح ساختمانی مانند خـاك رس میشود.
- شکل پذیری صفحات روکش دار گچی حتی به صورت قوس، برای زیباسازی و ایجاد شـکل هـای تزئینی امکان پذیر است.
- در ساخت وسازهایی که حمل ونقل مصالح مستلزم طی مسافت طولانی است، استفاده از این نوع صفحات مناسب است و به دلیل امکان بسته بندی مطلـوب، حمـل و نقـل آن در مسـافت هـای طولانی بدون آسیبپذیری است و همچنین قابل حمل در ارتفاع نیز میباشد.
- کاهش زمان اجرای ساختمان به علت سرعت اجرا، بـه گونـه ای کـه در مقایسـه بـا سـامانههـای ساخت و ساز سنتی در حدود ٧٠ درصد در زمان ساخت و ساز صرفهجویی میشود.
- عدم تولید زباله ساختمانی. این امر ضمن صرفه جویی در هزینه های مربـوط بـه دفـع زبالـه، در سطح ملی نیز از جنبه های حفاظت محیط زیست و استفاده بهینه از منابع کانی ، دارای اهمیت است.
- به دلیل سبک بودن و کاهش بار مرده، اثرات آن در مصرف مصالح ساختمانی مربوط به سـازه و پی میزان فولاد و سیمان مصرفی را حدود ٢٥ تا ٥٠ درصد کاهش می دهد و صرفه جویی قابـل ملاحظه ای در مصرف مصالح ایجاد می کند. همچنین به علت سبکی مقاومـت در برابـر زلزلـه را افزایش میدهد.
- بازیافت بیش از ٧٠ درصد از مصالح مصرفی پس از پایان عمـر مفیـد سـاختمان و تولیـد زبالـه ساختمانی ناچیز هنگام تخریب امکانپذیر است.
- امکان دسترسی مناسب و سریع به تأسیسات مکانیکی و الکتریکی ساختمان در صورت نیاز (بـا برداشتن صفحات روکشدار گچی نصب شده) فراهم میگردد.
- عایق مناسبی در برابر صدا، حرارت، رطوبت و آتشسوزی است.
پ-١-١١ سامانههای مرکب عایق حرارتی بیرونی اتیکس
سامانه های مرکب عایق حرارتی بیرونی بر دو نوع اند: بر پایه پلی استایرن منبسط و بـر پایـه پشـم معدنی. هر یک از این انواع متشکل از یک لایه عایق، یک لایه اندود زیرکار، یک لایه مش، یک لایه اندود زیرکار و یک لایه اندود نمای نهایی است.
سامانه مرکب عایق حرارتی بیرونی برای سطوح بیرونی دیوارها و یا زیرسقفهای موجود یا جدید به منظور عایقکاری حرارتی به کار برده میشود. این نوع نما معمولاً متشکل از یک لایه عایق حرارتی، مانند تخته پلی استایرن است که سطح آن با ملات های پلیمری یا سیمانی مسلح اندود شده اسـت.
سامانه اتیکس باعث محافظت ساختمان در برابر هوازدگی و نمای زیبای آن میشود. رنگهای نما و بافت آن قابل تغییر بر حسب سلیقه خریدار است. استفاده از این نماها وزن ساختمان را کم کرده و در نتیجه خسارات ناشی از زلزله نیز کاهش مییابد. با استفاده از این سامانه های نمـا، مـی تـوان تـا بیش از ٥٠ درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. همچنین بـه واسـطه محافظـت از دیوارهـای خارجی ساختمان و جلوگیری از نفوذ نم، عمر مفید ساختمان ها نیز افزایش مییابد.
سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که به دیواری که در آن استفاده می شود، عایقکـاری حرارتـی رضایتبخشی بدهد. آنها باید مقاومت حرارتی حداقل یـک m².K/W را فـراهم سـازند. در مصـارف خاص، ضخامت های کمتر عایق را می توان استفاده کرد به شرط آن که مشـخص شـود کـه مشـکل خاصی پیش نمیآید.
این سیستم را می توان بر روی دیوارهای قائم جدیـد یـا موجـود (بهسـازی) اسـتفاده کـرد. آنهـا را همچنین می توان بر روی سطوح افقی یا شـیب دار در جـایی کـه در معـرض بارنـدگی قـرار نـدارد، استفاده کرد. این سیستم ها عناصر ساختمانی غیرباربر هستند. آنها مستقیماً در پایداری دیواری که بر روی آن نصب می شوند، مشارکت نمی کنند. دوام این سیستم هـا را مـی تـوان بـا اعمـال محـافظ اضافی در برابر اثرات هوازدگی افزایش داد. این سیسـتم هـا بـرای اطمینـان از هوابنـد بـودن سـازه ساختمان مورد نظر نیستند.
سامانههای مرکب عایق حرارتی بیرونی دارای مزایای زیر هستند:
- انتقال نقطه انجماد از بنایی به لایه عایق حرارتی و در نتیجه جلوگیری از آسیب بنایی بـه دلیـل اثر یخبندان
- افزایش عمر مفید ساختمان
- افزایش سرعت ساخت
- کاهش وزن ساختمان به دلیل سبکی این سامانه
- صرفهجویی زیاد در مصرف انرژی هنگام بهره برداری از ساختمان
- آسایش حرارتی و محافظت بهتر در برابر دماهای زیاد تابستانی
- زیبایی
- امکان عایقکاری حرارتی ساختمان های موجود و بهسازی نمای این ساختمان ها چه از نظر بهبود ظاهری و چه افزودن لایه عایق حرارتی به منظور صرفهجویی در مصرف انرژی این سامانه باید از مقاومت مکانیکی و پایداری لازم برخوردار باشد. سامانه اتیکس بایـد در برابـر تنش ترکیبی ایجاد شده به وسیله ی جرم، مکش هوا، دما، رطوبـت و جمـع شـدگی و همچنـین بارهای تحت کاربرد معمول و غیره پایدار باشد. هم چنین باید به گونه ای طراحی و به کـار بـرده شود که الزامات مقاومت های مکانیکی و پایداری را براورده سازد. مقاومـت کششـی شـبکه هـای الیاف شیشه باید مطابق استاندارد مربوط تعیین و الزامات مربـوط بایـد بـراورده شـود. مقاومـت بیرون کشیدن مربوط به سامانه اتیکس متصل به وسیله اتصالات مکانیکی باید مطابق استاندارد مربوط، بدون استفاده از چسب، بین عایق و پشت کار تعیین شود. آزمایش های خواص مکـانیکی عبارتند از:
١-مقاومت اتصال کششی ٢-مقاومت بیرون کشیدگی ٣-مقاومت در برابـر ضـربه ٤-مقاومت در برابر فرورفتگی.
خصوصیات این سامانهها با ویژگیهای استانداردهای زیر مطابقت داشته باشد:
- استاندارد ملی ایران شماره ١١٠٥٦، ” فـرآورده هـای عـایقکـاری حرارتـی بـرای سـاختمان هـا ـ سامانههای مرکب عایق حرارتی بیرونی (ETICS) بر پایه پلیاستایرن منبسط شده ـ ویژگیها ”
- استاندارد ملی ایران شـماره ١١٠٥٧، ”فـرآورده هـای عـایقکـاری حرارتـی بـرای سـاختمان هـا-سیستمهای مرکب عایق حرارتی بیرونی (ETICS) بر پایه پشم معدنی ویژگیها”
پ-١-١٢ پنلهای خودایستای دارای عایق حرارتی با دو رویه فلزی
پنل خود ایستا، پنلی که به موجب مواد و شکل، قادر به تحمل وزن خودش است، و در موردی کـه پنل ها به تکیه گاه های سازه ای فاصله دار محکم می شوند، قادر به تحمـل کـل بارهـای اعمـال شـده (مانند برف، باد، فشار هوای درونی) و انتقال این بارها به تکیه گـاه هـا مـی باشـند. پنـل سـاندویچی فرآورده ساختمانی شامل دو رویه فلزی که در هر طرف هسته که ماده عـایق حرارتـی اسـت، قـرار گرفته و به طور محکم به هر دو رویه متصل می شود تا سه جز تحت اثر بار، بـه طـور مرکـب عمـل کنند.
پنل های خود ایستای ساندویچی دارای عایق حرارتی با دو رویه فلـزی، سـاخته شـده در کارخانـه ، است، که برای قرارگیری ناپیوسته در مصارف زیر کاربرد دارند:
- بام ها و بام پوش
- دیوارهای بیرونی و نمای دیوار
- دیوارها (شامل جداکننده ها) و سقفهای درون پوسته بیرونی ساختمان
- پنلهایی که در کاربردهای سردخانه استفاده میشوند.
ماده هسته عایق حرارتی پلی یورتان صلب، پلیاستایرن منبسط، فوم پلیاستایرن اکسترود شده، فوم فنولی، شیشه سلولی و پشم معدنی است.
پنلهای با جزئیات لبهای از مواد مختلف از هسته عایق حرارتی اصلی استفاده میکنند.
مطابق استاندارد ملی ایران شماره ١٤١٥٩، پنل های ساندویچی با هسته عـایق حرارتـی بـا ضـریب هدایت حرارتی اعلام شده بیش از 0/06W/m.K در°C ١٠ کاربرد ندارد.
پ-١-١٢-٢رویههای فلزی
رویه های فلزی را که می توان در این پانل ها استفاده کـرد بـه شـرح زیـر اسـت مشـروط بـر آنکـه ویژگیهای استاندارد مربوط را برآورده کنند:
- رویههای فولادی
- رویههای فولاد زنگ نزن
- رویههای آلومینیمی
- رویههای مسی
پ-١-١٢-٣ خواص پنلها
خواص پنلها شامل موارد زیر است که باید بررسی شود:
الف - مقاومت مکانیکی پنل :
مقاومت برشی (Fcv) و مدول برشی (G) - ضریب (φt) - مقاومت فشاری (σm) یا تنش فشاری (σ10) - مقاومت برشی پش از بارگذاری دراز مدت ( Fcv دراز مدت) - مقاومت کششی عمود بر پنل (Fct) - ظرفیت لنگر خمشی (Mu) و تنش چروک خوردگی (σw) - ظرفیت لنگر خمشی و تنش چروک خوردگی در یک تکیه گاه میانی
ب - ضریب انتقال حرارتی
پ - دوام و سایر اثرات دراز مدت : کاهش مقاومت کششی با گذشت زمان به عنوان نتیجه زمان مند سازی (دوام) - مقاومت در برابر بارهای متمرکز و بارهای دسترسی - پنل های سقفی
ت - خصوصیات آتش
ث - واکنش در برابر آتش - مقاومت در برابر آتش - عملکرد در برابر آتش بیرونی - بام ها
ج -رواداری های ابعادی برای پنل های ساندویچی
چ - نفوذ پذیری در برابر آب
ح - نفوذ پذیری هوا ( m³/m².h و 50Pa )
خ - نفوذ پذیری بخار آب
د - عایق صوتی هوابرد ((C;Ctr)Rw)
ذ - جذب صدا (αw)
ر - الزامات کنش ها و تراز ایمنی : مقاومت مکانیکی در برابر بارهای طراحی - کنش های وارده و ترکیب آنها
خصوصیات پنل های خود ایستای دارای عایق حرارتی با دو رویه فلزی مطابق استاندارد ملی ایران شماره 14159 باشد .
پ-١-١٣ میراگرهای جاری شونده (تسلیمی)
میراگرهای هیسترتیک (تسلیمی) از ابزار اتلاف انرژی وابسته به تغییرمکان هسـتند کـه بـهواسـطه ورود به ناحیهی غیرارتجاعی، با تبدیل بخش عمدهای از انرژی مکـانیکی بـه انـرژی حرارتـی باعـث اتلاف انرژی وارد شده به سازه خواهند شد. نحوه پیکربندی این نوع از میراگرها میتواند منجـر بـه تسلیم محوری (همانند مهاربند کمانش ناپذیر BRB)، خمشی (همانند قطعـات افـزایش سـختی و میرایی TADAS یا ADAS) و یا برشی (همانند تیر پیوند کوتاه) شود. در میراگرهـای تسـلیمی از مواد شکلپذیر استفاده خواهد شـد. فولادهـایی بـا مقاومـت پـایین و آلیاژهـای حافظـهدار شـکلی نمونهای از این مواد میباشند.
پ-١-١٣-١ فولاد مورداستفاده در میراگر تسلیم شونده
فولادهای مورد استفاده در میراگرهای تسلیمشونده باید قبل از اعضای اصـلی سـازه ای وارد ناحیـه غیرارتجاعی شوند. همچنین در هنگام وقوع زلزله فولاد استفاده شـده در میراگـر، بارهـا و بارهـا در معرض کرنشهای غیرارتجاعی قابل توجه قرار خواهد گرفت، بنابراین ویژگیهای خستگی کمچرخه آنها امری مهم بهشمار میرود. با توجه به موارد مطرح شده باید فولادهای مورد استفاده در ساخت میراگرهای تسلیمشونده دارای مقاومت تسلیم پایین و مقدار کرنش نهایی زیـاد باشـند. اگرچـه بـا طراحی مناسب شکل میراگرها و کاربرد و جانمایی صحیح آنها در سازه میتوان به این مهم دست یافت، لیکن راهکار ساده تر ساخت میراگرها از فولادهایی با نقطه تسلیم پایین میباشد که در نهایت منجر به کاهش کرنش تسلیم آنها نیز میگردد. مقاومت کششی این نوع فولادها در حـدود دو تـا سه برابر مقاومت تسلیم آنها میباشد و همچنین تحـت بارگـذاریهـای چرخـهای، مشخصـههـای سختشدگی کرنشی مطلوبی از خود نشان میدهند. یکی دیگر از دلایل استفاده از فولاد با مقاومت تسلیم پایین بهجای فولاد معمولی در ابزار اتلاف انرژی، موثر بودن آنها در ارتعاشات کوچک است.
میراگرهای ساختهشده با فولاد معمولی در ارتعاشات کوچک در محدوده ارتجاعی بوده و تاثیری در استهلاك انرژی نخواهند داشت. از جمله فولادهای با مقاومت تسـلیم پـایین مـیتـوان از LY100 وLY225 که به ترتیب دارای مقاومت تسلیم ١٠٠ و ٢٢٥ مگاپاسکال میباشند، نام برد. این فولادها دارای محدوده مقاومت تسلیم کم و کـرنش زیـاد (LY100 و LY225 بـه ترتیـب بـالای ٥٠ و ٤٠ درصد) هستند. همچنین در ادامه به برخی از عوامل تاثیرگذار بر خصوصیات فولاد پرداختـه شـده است که لازم است در استفاده از میراگر به آنها توجه کرد.
- مقاومت در برابر آتشسوزی: هنگامی که فولاد میراگرهای تسلیم شونده تحت تـاثیر دمـای بـالا همچون آتشسوزی به مدت زیادی قرار گیرد، کیفیت ماده و خصوصیات مکانیکی آن تغییر خواهد کرد. بنابراین لازم است پس از آتش سوزی نسبت به بازرسی و تعویض میراگرها اقدام شود.
- دوام: لازم است پوششی مناسب برای جلوگیری از زنگزدگی در فولاد میراگرهای تسـلیم شـونده استفاده شود. لازم به ذکر است هنگامی که فولاد تغییرشکلهای ارتجـاعی را تجربـه کنـد، ممکـن است پوشش ضدزنگ آسیب بیند لذا لازم است نسبت به رفع نقص به وجود آمده اقدام گردد.
پ-١-١٣-٢ آلیاژ حافظهدار شکلی
آلیاژهای حافظهدار شکلی نوعی آلیاژ هستند که توانایی بازگشت به شکل و اندازه اصـلی (ابتـدایی) خود را هنگامی که در معرض فرآیند بازیابی بین دو فاز مختلف بر اثر تغییـر دمـا قـرار مـیگیرنـد، دارند. آلیاژهای حافظه دار در صورتی که تا کرنش برگشتپذیرشان بارگذاری نگردند دارای خاصیت فوق ارتجاعی هستند (فاز مارتنزیت). اما زمانیکه تغییرشکل از مقدار کرنش مذکور بیشـتر گـردد دچار تغییرشکلهای ماندگار میگردند (فاز آستنیت). حال در صورتی که نیاز به بازگشت به حالـت اولیه باشد با حرارت دادن میتوان فاز آستنیت را بـه فـاز مارتنزیـت تبـدیل کـرد. در واقـع تبـدیل مارتنزیت به آستنیت یک نوع تغییر مکـانیکی اسـت و تغییـر آسـتنیت بـه مارتنزیـت یـک تغییـر ترمومکانیکی است. یکی از پرکاربردترین آلیاژهای حافطـهدار شـکلی ترکیبـی از نیکـل و تیتـانیوم (نایتینول) میباشد که خواصی همچون قابلیت جذب انرژی بالا، مقاومت زیاد در برابـر خـوردگی و تحمل چرخههای متعدد بارگذاری و باربرداری را خواهد داشت.
پ-١-١٤ میراگرهای ویسکوالاستیک
میراگرهای ویسکوالاستیک معمولاً از مصالح جامـد ویسکوالاسـتیک سـاندویچی قـرار گرفتـه بـین صفحههای فلزی تشکیل میشوند و اتـلاف انـرژی ناشـی از ایجـاد کـرنشهـای برشـی در مصـالح ویسکوالاستیک میباشد. استفاده از میراگرهای ویسکوالاستیک باعث افـزایش سـختی در سـازه بـه مقدار کم میشود که ناشی از سختی ذاتی ذخیره شده در مصالح ویسکوالاستیک مـیباشـد. هـدف اصلی از به کاربردن میراگرهای ویسکوالاستیک، اتلاف انرژی در سازه های در حال ارتعاش است.
پ-١-١٥ میراگر ویسکوپلاستیک
این میراگر از یک بلوك لاستیکی قرار داده شده بین دو صفحه فلزی قوسـی شـکل سـاخته شـده است. بدلیل وجود ماده ویسکوالاستیک و صفحات فلزی و پیکربندی خاص میراگر، ایـن تجهیـز در سطوح مختلف تحریکات ، اتلاف انرژی ورودی زلزله، باد و یـا هـر منبـع ایجـاد ارتعـاش و لـرزه در سازه ها را، موجب میگردد. در سطوح کم تحریکات، اتلاف انرژی فقط توسط مصالح ویسکوالاستیک تأمین میشود و در تحریکات قوی، اتلاف انرژی توسط مصالح ویسکوالاستیک به همراه جاری شدن اجزاء فولادی دستگاه، تأمین میگردد. در سطوح کم تحریکات این تجهیز بـه عنـوان یـک میراگـر ویسکوالاستیک عمل نموده و اتلاف انرژی را از طریق کـرنشهـای محـوری تقویـت شـده در مـاده ویسکوالاستیک ایجاد مینماید و بدین دلیل رفتاری الاستیک را از میراگر شاهد هستیم.
پ-١-١٦ جداگرهای لرزه ای
این تکیهگاه ها موجب جدایی سازه از زمین شـده و مـانع از انتقـال لـرزش شـدید زلزلـه بـه سـازه میشوند. در واقع با افزایش پریود، شتاب طیفی کمتری به سازه منتقل میشود. اشکال متفـاوتی از جداگرها به کار میرود ولی کاربرد تکیهگاه چندلایه ورقـهای فـولادی مـابین لایـههـای لاسـتیکی متداول است.
جهت بررسی رفتار لاستیک مورد استفاده در جداساز لرزه ای آزمـون هـای کششـی و فشـاری تـک محوری، سختی، برجهندگی، تنش-کـرنش دو محـوری و کـرنش برشـی-رهاسـازی جهـت تعیـین میرایی برشی انجام میشود. برای تعیین سختی میتوان از روش های راکـول و شُـر اسـتفاده نمـود. آزمون شُر دیورومتر طبق استانداردهای ASTM D2240 یا ٨٦٨ SO قابل انجـام مـیباشـد. جهـت اندازه گیری استحکام کششی میتوان از استاندارد هـای ISO R37 و ASTM D412 اسـتفاده نمـود.
رفتار لاستیک در فشار همانند رفتار لاستیک کششی نیز حائز اهمیت میباشد، این آزمایش مطابق اسـتاندارد ASTM D575 انجـام مـیشـود. میـزان برجهنـدگی قطعـه بـر اسـاس اسـتانداردهای ASTM1054، ISO4662 و DIN53512 انجام میگیرد. معمـولا از هسـتههـای سـربی بـا خلـوص 99/5% جهت افزایش میرایی جداگر استفاده میشود.
از مواد مورد استفاده در جداسازهای لرزه ای میتوان به نئوپرن اشاره نمود. نئوپرن یک هموپلیمر از کلروپرن است. ایـن پلیمـر لاسـتیکی چنـدمنظوره بـوده و تـوازنی ایـده آل در خـواص و پـاره ای از محدودیتهای عملی است. ترکیبات نئوپرن معمولاً حاوی کربن سیاه، پرکننـده هـا و یـا هـر دو آن میباشند. چسبندگی عالی به الیاف و فلزات، مقاومت در برابر شرایط جوی، مقاومت در برابر بازهـا، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر نور خورشید، مقاومت سایشی، جهنـدگی، مقاومـت در برابر آب و هوا و ازون، از مزایای نئوپرن میباشـند و قیمـت بـالا، مقاومـت کـم در برابـر سـرما، مقاومت کم در برابر حلالهای اکسیژن دار و انعطاف پذیری کم در دمای پایین از محدودیتهای آن هستند.
پ-١-١٧ ژئوسینتتیکها
ژئوسینتتیک از ترکیب دو واژه ژئو به معنی زمین، سنگ، خاك و سینتتیک به معنی هـر آنچـه بـه صورت مصنوعی توسط بشر ساخته شده باشد (مانند پلیمر) ساخته شده است. محدودهای وسـیعی از مواد پلیمری با کاربردهای متنوع در تولید ژئوسینتتیکها مورد استفاده میباشد. از انواع مختلف ژئوسینتتیکهای موجـود مـیتـوان از ژئـوممبرینهـا و آسـترهای رسـی ژئوسـینتتیکی نـام بـرد.
ژئوسینتتیکها بسته به مشخصات فنی و ویژگی ها به عنوان مسلحکننده خاك، لایه جداسـاز، لایـه محافظ، لایه نفوذناپذیر، فیلتر و زهکش استفاده میشوند.
پ-١-١٧-١ ژئوممبران
ژئوممبران ها به عنوان زیرمجموعـهای از خـانواده بـزرگ ژئوسـنتتیکهـا شـامل ورقهـای غشـایی مصنوعی با نفوذپذیری بسیار کم با ترکیب پلیمرهای مصنوعی الاستومری یا پلاستومری هستند که با روش های مختلف تولید، آماده و نصـب مـیشـوند. ایـن ورق هـا در حـال حاضـر عمـدتًا بـر پایـه پلیمرهای مختلفی شامل، پلی اتیلنی با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلنی با چگالی پایین (LDPE)، پلی وینیل کلریدها (PVC)، پلی پروپیلنهای انعطـاف پـذیر (FPP)، پلـیاتـیلنهـای کلروسـولفات (CSPE) و تریپلیمرهای اتیلن و پروپیلن (EPDM) تولید میشوند. طـی دهـههـای اخیـر سـرعت اجرای بالا به همراه خواص منحصر به فردی که نهایتاً منجر به تنوع کاربرد این ورق ها شـده اسـت موجب شده است تا خانواده ژئوممبران به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح نوین در حوزه صـنعت ساخت و عایقکاری کشور محسوب شود. این ورق ها در محل اجرا معمـولاً بـه وسـیله جـوش هـای حرارتی به یکدیگر متصل شده و نهایتاً به صورت یکپارچه در میآیند. از مشخصات بارز این ورق هـا (وابسته به نوع کاربرد آنها) میتوان به مقاومتهای کششی، پارگی و سوراخ شدگی بالای آنها اشاره نمود. ازدیاد طول زیاد به همراه انعطاف پذیری توام با مقاومت بـالا در برابـر پـاره شـدگی و سـوراخ شدگی از دیگر خصوصیات منحصر به فرد این ورق ها می باشد. یکی از خـواص مهـم و اصـلی ایـن ورق ها عدم نفوذپذیری آنها ( عایقکاری و آب بندی) در برابر مایعات و رطوبت میباشد. مقاومـت در برابر مواد شیمیایی و نصب سریع و آسان از جمله خصوصیات دیگر این ورق ها به حسـاب مـیآیـد.
بنابراین همواره این ورق ها وابسته به کاربرد و محل مصرف تحـت آزمـایشهـا و الزامـات مختلفـی مطابق استانداردها و آیین نامههای مختلف قرار میگیرنـد کـه عبارتنـد از : آزمـایشهـای کشـش، پــاره شــدگی، ســوراخ شــدگی، نفوذپــذیری در برابــر آب، پایــداری ابعــادی در دماهــای مختلــف، انعطاف پذیری در دماهای پایین، امکان افزایش طول، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بـنفش، مقاومـت در برابر مواد شیمیایی، محیطی و بیولوژیکی ( به علت تماس با خاك) .این ورق هـا کاربردهـای وسـیع و متنـوعی در صـنایع مختلـف عمرانـی، پتروشـیمی، کشـاورزی و دامپروری دارند. از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- پوشش استخرهای ذخیره آب جهت مصارف کشاورزی، طیور و دامداری
- پوششدهی استخرها، تالاب ها و دریاچه های مصنوعی
- پوششدهی مخازن ذخیره مواد شیمیایی
- پوششدهی کانال های انتقال آب، مخازن و لولههای آبرسانی و فاضلاب
- ایجاد پوشش غیر قابل نفوذ در محل های دفن بهداشتی زباله
- پوششدهی کف و دیواره مخازن سوخت
- ایزولاسیون سازه های زیرزمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی
- پوششدهی و آب بندی جدار انواع تونل ها
- پوششدهی و محافظ سطوح داخلی کانال ها
- پوششدهی و عایقکاری محل های دفن زباله شهری و صنعتی
- صنعت سدسازی و پل سازی
پ-١-١٧-٢ آستر رسی ژئوسینتتیکی (پوشش رسی ژئوسینتتیکی)
آسترهای رسی ژئوسینتتیکی به عنوان زیرمجموعهای از ژئوسـینتتیکهـای کـامپوزیتی متشـکل از دولایه فوقانی و تحتانی ژئوتکستایل در برگیرنده نوعی رس (بنتونیت سدیم) مـیباشـند. ورق هـای فوقانی و تحتانی از انواع تکستایلهای بافته و نبافته میباشند که به یکی از روش های کـوك زنـی و سوزن زنی به هم دوخته شده و لایه رسی میانی را در برمیگیرند. بعضاً برای تثبیت دوخت دولایـه، افزایش نفوذناپذیری و دوام آستر رسی در طول زمان در برابر خزش، از روش حـرارت دهـی پـس از اجرای دوخت استفاده میشود. کاربرد عمده آسترهای رسـی بـه عنـوان لایـه نفوذناپـذیر و سـدگر جریان میباشد. مقدار خاك رس میانی درحدود ٥ کیلوگرم در هر مترمربع میباشد که مقدار دقیق آن بسته به مشخصات معدن بنتونیت سدیم تعیین میشود. بنتونیـت سـدیم چنانچـه در مجـاورت سیال قرار گیرد، متورم شده و حالت لزج به خود میگیرد. هیدراته شدن بنتونیت سـدیم در حالـت محصورشده، موجب اتساع لایه رسی و ایجاد لایه با نفوذپذیری بسیار پایین میشود. از ویژگیهـای آسترهای رسی نصـب آسـان و سـریع ایـن آسـترها، بـدون نیـاز بـه جوشـکاری درزهـا مـیباشـد.
انعطاف پذیری آسترهای رسی امکان نصـب ایـن آسـترها را در سـطوح غیرصـاف و نـاهموار فـراهم میآورد. هرچند برای افزایش کارایی مناسب است، محل اجرا تسـطیح و تـراز شـود. اتسـاع و تـورم بنتونیت سدیم به این ماده خاصیت خودترمیمی میبخشد بـه طـوریکـه در صـورت آسـیبدیـدن آستر، بنتونیت سدیم قابلیت اتساع و ترمیم محل آسیبدیده را دارا میباشد. برای اجرای درزهـا در آسترهای رسی، استفاده از روش همپوشانی متداول میباشد. به منظـور کنتـرل کیفیـت و ارزیـابی مشخصات فنی آسترهای رسی محدودهای از انواع آزمایشهـای فیزیکـی، مکـانیکی، هیـدرولیکی و دوام تعریف شده است که از آن جمله میتوان به آزمون های کشش عریض و کشش پوسـته شـدن، اندازه گیری شاخص جریان، نفوذپذیری در مقابل قلیا و آزمون های هوازدگی اشاره نمـود. آسـترهای رسی ژئوسینتتیکی دارای کاربردهای وسیعی از جمله، آببندی کانال های آبرسـانی و دریاچـههـای مصنوعی، آببندی سدها، ایجاد لایه نفوذپذیر محلهای دفن زباله شهری و صنعتی هستند.
پ-١-١٨ عایق رطوبتی مایع بکاررونده
عایق های رطوبتی مایع از جمله مواد و مصالح نـوین و پرکـاربرد در صـنعت سـاختمان و ابنیـه بـه حساب میآیند که اخیراً مورد توجه دست اندرکاران صنعت ساخت و ساز واقـع شـده اسـت. ایـن عایقها عمدتاً از مواد معدنی و شیمیایی با پایه آب یا حلال تشکیل شـده انـد و بـه لحـاظ سـاختار تشکیل دهنده به سه دسته کلی تقسیم میشوند که عبارتند از: ١) عایق های رطوبتی پایه سیمانی CM (مخلوطی از چسباننده های سیمانی، سنگدانه و مواد افزودنی) ٢) عایق های رطوبتی پلیمـری DM (مخلوطی از مواد چسباننده آلی، پلیمرهـای قابـل حـل شـدن در آب، مـواد افزودنـی آلـی و فیلرهای معدنی) و ٣) عایقهای رطوبتی رزینی RM (مخلـوطی از رزیـنهـای مصـنوعی، فیلرهـای معدنی، افزودنیهای آلی به طوریکه سازوکار سختشدگی ناشی از واکنشهای شیمیایی میباشد).
این عایقها به لحاظ سهولت اجرا و قابلیت پذیرش رنگ های مختلف کاربردهـای متنـوعی خواهنـد داشت. عایق های رطوبتی مایع بکاررونده دارای مزایایی مختلفی از جمله، چسبندگی بالا به سـطوح زیرین ( از قبیل بتن و ملات سیمان)، کاربرد آسان، انعطاف پذیری مناسب، پوشش یکپارچه و بدون درز، تنوع رنگ و مقاوم در دماهای مختلف میباشند. بر اسـاس اسـتاندارد ١٤٨٩١ EN، بـه منظـور عایقکاری رطوبتی در سرویسهای بهداشتی، آشپزخانهها و استخرها از ایـن نـوع عـایقهـا در زیـر کاشیها و سرامیک استفاده میشود. در این استاندارد جهت بررسی کیفیت عایق به لحاظ فنی سه گروه آزمایش کلی طراحی شده است که عبارتند از: ١) تعیین مقاومت چسبندگی کششی عایق بـا ملات سیمان در شرایط محیطی مختلف (شامل قرارگیری در معـرض آب معمـولی، آب آهـک، آب کلردار و قرارگیری در معرض دماهای بالا و سیکلهای مداوم آب و یخ زدن) ٢) تعیین نفوذپـذیری عایق در برابر آب و ٣) تعیین میزان انعطاف و پل زدن عایق پس از ایجاد تـرك در مـلات پایـه. بـه طور قطع چنانچه از این عایقها در معرض شرایط محیطـی و اشـعه مـاوراء بـنفش اسـتفاده گـردد
الزامات 148991 EN کافی نبوده و نیاز به آزمایشهای تکمیلی متناسب با آن کاربرد میباشد.