کاربرد تکنولوزی نانو درصنعت ساختمان

مصالح ساختمانی شامل موادی است که به صورت طبیعی یا مصنوعی در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده هستند. مصالح طبیعی از معادن سطح زمین استخراج می شوند و مصالح مصنوعی با استفاده از تکنولوژی های جدید و توسط انسان تولید شده اند. امروزه برخی از مصالح مصنوعی نسبت به مصالح طبیعی از دوام و مقاومت بالاتری برخوردار بوده و در برابر شرایط متغیر جوی دچار آسیب نمی شوند. ساخت یک سازه محکم و اصولی باید بر اساس آگاهی از مصالح ساختمانی و خواص آنها صورت گیرد. هنگام انتخاب مصالح ساختمانی توجه به ویژگی ها و خصوصیات آنها امری بسیار ضروری می باشد زیرا در صورت انتخاب مصالح نامرغوب عمر مفید سازه کاهش یافته و در کوتاه مدت دچار آسیب خواهد شد. به طور کلی مصالح ساختمانی دارای خواص فیزیکی, شیمیایی و مکانیکی می باشند:
خواص فیزیکی
خواص فیزیکی به تمام آنچه که به ظاهر مصالح مربوط است اشاره دارد از جمله جرم, وزن, تخلخل, رنگ, چگالی, ابعاد و ... . علاوه بر آن این خواص ویژگی هایی نظیر نفوذناپذیری در برابر آب و رطوبت, مقاومت در برابر حرارت و یخ زدگی و واکنش در برابر شرایط متغیر جوی را نیز در بر می گیرد.
خواص شیمیایی
خواص شیمیایی تاثیر مواد شیمیایی نظیر اسیدها و بازها, روغن ها, آب, نمک ها, حلال ها و ... را بر مصالح مورد بررسی قرار می دهد. علاوه بر آن این خواص تاثیر شیمیایی مصالح مجاور را نیز تحلیل و بررسی می کند.
خواص مکانیکی
خواص مکانیکی مقاومت کششی, برشی, پیچشی و فشاری مصالح را ارزیابی می کند. این خواص به بررسی سختی مصالح و تغییر شکل مواد بر اثر بار وارد آمده پرداخته و خاصیت چکش خواری مصالح و مقاومت آنها را نیز در بر دارد.
امروزه با پیشرفت تکنولوژی تدابیر بسیاری در خصوص بالا بردن سطح کیفیت مصالح اندیشیده شده است. فناوری نانو یکی از تکنولوژی های به کار رفته در ارتقاء عملکرد مصالح است که نقش موثری در بالا بردن عمر سازه و ذخیره انرژی ایفا می کند. امروزه به دلیل کمبود منابع انرژی, ذخیره آن اهمیت بسیاری دارد خصوصاً در حوزه ساختمان سازی که درصد بالایی از انرژی در ساختمان های تجاری, اداری و مسکونی مصرف می شود. مهندسین و متخصصان حوزه ساخت و ساز به منظور افزایش مقاومت ساختمان و عملکرد مصالح در آن برنامه های متعدی اجرا نموده اند که افزودن نانوذرات به مصالح ساختمانی از جمله این برنامه ها می باشد. افزودن نانوذرات به مصالحی مانند فلز, سیمان و بتن ویژگی هایی نظیر مقاومت در برابر حرارت, مقاومت کششی, قابلیت تمیزشوندگی و خودترمیمی را تقویت می کند. از جمله نانوذراتی که باعث ایجاد چنین خصوصیاتی در مصالح می شوند به شرح زیر می باشند:
نانولوله های کربنی
نانولوله های کربنی باعث افزایش مقاومت مکانیکی سیمان و دوام آن در برابر ساییدگی می شوند. علاوه بر آن افزودن این نانوذرات به سرامیک خواص مکانیکی و حرارتی آن را بالا می برد. نانولوله های کربنی به دو دسته زیر دسته بندی می شوند:
نانولوله های تک جداره: در آرایش گرافیتی این نانوذرات فقط از یک دیواره کربن استفاده شده است.
نانولوله های چند جداره: این نانوذرات در راستای طول خود از دو یا چند صفحه گرافیتی تشکیل شده اند.
نانوذرات سیلیکون
این نانوذرات به بتن, سرامیک و شیشه اضافه می شوند. با افزودن نانوذرات سیلیکون به بتن, مقاومت مکانیکی آن بالا رفته و در مقابل خوردگی ناشی از مواد اسیدی تقویت می شود. در صورت اضافه شدن این ذرات به سرامیک میزان انتقال نور در آنها افزایش یافته و علاوه بر آن به سرامیک ضد حریق تبدیل خواهد شد. در ساختار شیشه های ضد حریق نیز یک لایه نازک از نانوذرات سیلیکون مابین دو صفحه شیشه قرار گرفته که مقاومت شیشه را در برابر حرارت بالا می برد.
نانوذرات نقره
این نانوذرات در رنگ ها و پوشش ها مورد استفاده قرار می گیرد و مانع از فعالیت های قارچی و باکتریایی می شود. اگر نانوذرات نقره در پوشش نمای ساختمان به کار رود, این نما در برابر آلودگی و رشد میکروب ها مصون خواهد ماند.
نانوذرات مس
این نانوذرات به استیل اضافه می شوند و آن را در برابر زنگ زدگی مقاوم کرده و خاصیت شکل پذیری و فرم دهی آن را بالا می برد.
نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم
در صورت افزودن این نانوذرات به بتن سرعت هیدراسیون آن بالا رفته و در برابر آلودگی و باکتری محافظت می شود. این ذرات از طریق واکنش های فوتوکاتالیستی می توانند آلاینده ها و ترکیبات آلی را تمیز کنند به همین دلیل از آنها در ساخت شیشه هایی که برای نماکاری داخلی و بیرونی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند استفاده می شود. این شیشه ها ضد لک و غبار هستند و آلودگی بر روی آنها نمی ماند. علاوه بر آن نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به سیمان و رنگ نیز افزوده می شود.
نانو ذرات اکسید آهن
این مواد باعث افزایش قدرت تراکم بتن می شوند و دوام آن را در برابر فرسایش بالا می برند. اگر نانوذرات اکسید آهن به بتن افزوده شوند امکان پایش سطح تنش بتن از طریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی وجود خواهد داشت.