فناوری نانو در صنعت ساختمان – انقلابی در مصالح نوین

فناوری نانو در صنایع ساختمان هم نقش بسزایی دادرد ،در این راستا بیش ترین سهم را صنایع فولاد ،شیشه و بتن ایفا میکنند .کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان که مهم ترین انها نانو لوله های کربنی (CNT) و دی اکسید تیتانیوم (Tio2)هستند ،عموما در سازه های اصلی باعث افزایش خواص میکانیکی نمونه ها شده و در بخش نازکاری نیز کاربرد نانو پوشش ها در نمای داخلی و خارجی ساختمان ها نیز اهمیت ویژه ای برخوردار است .—-فناوری نانو در صنعت ساختمان
نانو پوشش های ساختمان ضمن اینکه باعث دفع اب شده و حذب کثیفی را به حداقل می رسانند،نمای ساختمان را در مقابل اشعه UVمقاوم می سازند .این نانو پوشش ها در سطوحی از جمله ،سیمان ،اجر ،سفال ،سنگ معمولی ،کاشی ،مرمر،چوب ،سرامیک ،شیشه ،فولاد و بتن به کار می روند .ساخت بتن تقویت شده ،خود تعمیر کننده و خود تمیز شونده ،مقاوم در برابر اتش و کنترل کننده انرژی و در نتیجه صرفه جویی در مصرف انرژی ،استفاده از رنگ های حاصل از علم نانو که باعث عدم نفوذ باکتری ها به ساختمان های اداری ،مسکونی ،بیمارستان ها و غیره شده و به انها عمری طولانی ،محیطی عاری از باکتری و ماهیتی غیرقابل کثیف شدن و فرسودگی می بخشند و نیز از دیگر کاربردهای مهم فناوری نانو در صنعت ساختمان است .بدین ترتیب به راحتی میتوان تشخیص داد که ما با دنیای تازه ای به نام فناوری نانو روبرو هستیم .متخصصان علم نانو بر این باورند که بعد از تولید ماشین بخار و توسعه IT،فناوری این علم افق های تازه ای را به دنیای انسان ها باز خواهد کرد

نانو پوشش ها

مهم ترین نانوپوشش هاعبارتند از: پوشش هاي سنگ و چوب، پوشش آجرها، سراميك ها و كاشي ها، پوشش هاي سطوح بتني و پوشش سيمانهاي اليافي وفولاد اشاره كرد.
مهمترين مزاياي استفاده از نانو پوششها عبارت است
از ايجاد پوشش عايق مناسب، عدم نفوذ عوامل خوردگي به داخل اين پوششها،
افزايش مقاومت در برابر انتقال حرارت،
افزايش مقاومت در برابر خوردگي، سايش و پوسيدگي و
خاصيت خود تميز شوندگي اين سطوح.

برای حفظ مقاومت وافزایش طول عمر یک ساختمان و وسایل داخل ان میتوان از انواع پوشش ها استفاده کرد .از جمله این پوشش ها میتوان به پوشش هایی اشاره کرد که بر روی سقف ساختمان ها قرار میگیرند و در زمستان و تابستان با تغییر رنگ خود به تیره یا روشن باعث حفظ انرژی می شوند .همچنین میتوان با استفاده از دسته دیگری از پوشش ها مانع تخریب ابنیه تاریخی شویم و حتی باعث جلوگیری از فرسایش چوب ،انواع بتن و اسکلت های فلزی گردیم
.فناوری نانو در عمران و ساختمان سازی میتواند باعث استحکام بیشتر، ظاهر بهتر ،کنترل فرسایش ،کاهش مصرف و کاهش اتلاف انرژی و پاک بودن یک خانه برای محیط زیست گردد

روکش های ضد خوردگی فولاد

یکی از معضلات اصلی در رابطه با به کارگیری قطعات از جنس فولاد ضد زنگ مسئله خوردگی است .این مقوله به خصوص در محیط های ساحلی و رطوبت خیز،اغلب باعث ایجاد تغییر رنگ قطعه به قهوه ای یا جلبکی میشود .چرا که در شرایط مرطوب و ساحلی ،الودگی نمک در ساحل باعث خوردگی لایه اخر فولاد شده جو لایه های بعدی به رشد لکه های جلبکی کمک میکنند .البته ممکن است که این زنگ زدگی ساحلی در کوتاه مدت روی ساختار یا طول عمر این مواد تاثیرگذار نباشد اما حداقل روی زیبایی بصری طراحی سازه های ساحلی موثر است
برای محافظت ارماتور در مقابل خوردگی ،چند سالی است که از ارماتور با روکش اپوکسی استفاده میشود .تاریخچه مصرف این ارماتورها به ویژه در محیط های خورنده ،نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای موارد ناموفق بوده است .به هرحال اگر روکش سالم به کار گرفته شود با این روش میتوان حدود ۱۰ تا ۱۵ سالخوردگی را عقب انداخت .میلگرد روکش اپوکسی همان ارماتور سیاه با روکش اپوکسی است

فناوری Liquid nano technologyپوششی است که اخیرا در امریکا توسعه داده شده است وسطوح فلزی را در برابر اشعه UVمقاوم میکند و در نتیجه لایه رویی فلز خورده نمی شود .اخیرا روکش های به بازار عرضه شده اند که در دمای اتاق و به راحتی و بدون زیر سازی به عنوان پوشش روی فلزاتی از جمله فولاد ،روی و الومینیوم میتوان به کار گرفته شود .یک دسته ویژه از این نانو روکش ها از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در بستری از پلمیرهای باردار نظیر پلی اتیلن امین و یا پلی سولفانات پلی استایرن به دست می اید. استفاده از این پوشش باعث افزایش فوق العاده مقاومت در برابر خوردگی میشود .برخی از این روکش ها بدون مواد نفتی بوده وضمن از بین بردن همه لکه ها و خوردگی ها سطح را بسیار صیقلی کرده و از خوردگی و ایجاد لک ها تا چندین سال جلوگیری می کند

نانو پوشش بتن

استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتن نیز به دو دهه اخیر برمیگردد .مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است . به هرحال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات ازمایشگاهی و نیز در محیط های ولقعی مناسب بوده است
باز دارنده های دیگری از نوع اندی و کاتدی مورد ازمایش قرار گرفته اند .ولی به دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند .برای محافظت بیشتر ارماتور و کم کردن نفوذپذیری ،روکش های مختلفی سطحی نیز روی بتن ازمایش و به کار گرفته شده است .این روکش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند ،با دقت روس سطح بتن اعمال میگردند .
عملکرد دوام این روکش ها ،به شرایط محیطی وابسته است .روی هم رفته روکش های با پایه سیمانی ،هم ارزان تر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه ،پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند
به عنوان مثالی از کاربرد مواد نانو روکش در بتن ،میتوان به موارد زیر اشاره کرد که یک نوع روکش اب گریز است که مانع نفوذ اب به درون بتن میشود .این مواد میتواند شامل ترکیبات دی الوکسی های اکسید سیلیسم باشند .این روکش اب گریز همچنین ،خاصیت ضد سایش دارد و در برابر تغییرات دمایی مقاوم است و با اب یا شوینده های معمولی پاک نمیشود
ترکیبات نانویی نظیر بنزو تری توانسته اند با ایجاد خواص ضد خوردگی و دافع رطوبت ،این معضل را حل کرده و هزینه های تعمیر و نگهداری این سازه ها را که به علت خوردگی و زنگ زدگی تحمیل میشوند را کم کنند .

روکش های ضد دست نوشته

مشکل اصلی در مورد مصالح ساختمانی مانند گچ،اجرها یا سیمان های معمول ،خاصیت جذب بالایی ان ها میباشد که باعث شده رنگ به راحتی داخل ان ها نفوذ کرده و برای حل این مشکل از روکش پلی اورتان که یک محافظ دائمی بوده که از نفوذ رنگ به داخل دیوار جلوگیری می کند استفاده میشود با این روکش میتوان هر گونه نوشته یا نقاشی را از این سطوح به راحتی پاک کرده

رنگ انتی باکتریال

پوشش های انتی باکتریال ویژگی ضد باکتری ذاتی را ایجاد میکند و از تشکیل باکتری ها و رشد جلبک ها و میکروب ها روی سطح جلوگیری میکند و باعث حفاظت سطوح در برابر تشکیل کپک وقارچ در امکان عمومی سرویس های بهداشتی اشپزخانه ها و کارخانجات فراورده های غذایی میشوند

رنگ های مقاوم به خراش

خراش های سطحی میتواند طول عمر بسیاری از محصولات را کم کند که انرژی و هزینه زیادی برای تعویض ان مصرف میشود خراش برداشت بسیاری از مواد مثل فلزات چوب و پلاستیک شیشه کاربرد انها را در بسیاری از مواد محدود میکند پوشش های ضد خراش نانو شفاف بوده و دارای کیفیت بالایی هستند و از پوشش ها میتوان در ،درب ها ،شیشه ها کفپوش ها و وسایل داخلی ساختمان استفاده کرد

نمونه نانو پوشش های مورد استفاده درصنعت ساختمان

زایکوسیل

زایکوسیل یک محصولی بر پایه نانو تکنولوژی ۱۰۰ درصد ارگانیک بوده و محلول در اب میباشد . نحوه عملکرد این محصول به این صورت میباشد که با ایجاد واکنش و نفوذ تا عمق ۲ میلی متری در منافذ بتن یا سطوح سیمانی پوشش ضد اب به صورت ۳۶۰ درجه اب را ایجاد کرده و باعث تشکیل غشای یکپارچه و غیر قایل نفوذ در برابر نشتی میشود . این ماده با سطح کار و اکنش میدهد و جزئی از سطح میشود که ضد اب است
موارد کاربرد زایکوسیل پلاس
۱.مخازن تصفیه اب
۲.نماها
۳.دیوارهای حائل
۴.تراس ها
۵.مخازن هوایی و زمینی
۶.زیرزمین ها
۷.چاله اسانسورها
۸.سطوح بتنی
۹.سرویس بهداشتی و حمام
۱۰.استخر شنا

غشای یکپارچه الاستیک الاستوبار

الاستوبار یک کوپلمیر ۱۰۰ درصد اکریلیک میباشد که عمکرد ان به این صورت بوده که روی سطح بتن یک غشای یکپارچه و درجا ایجاد می نماید و این خود باعث پایداری بتن در برابر اشعه ماورابنفش ،استحکام فوق العاده و کشسانی به میزان ۲۰۰ تا ۲۵۰ درصد را تضمین میکند
موارد کاربرد شامل موارد زیر بوده
۱.پشت بام
۲.تراس
۳.سرویس های بهداشتی
۴.بالکن
مخازن اب و تصیفه فاضلاب
زیرزمین
دیوارهای حائل و استخرها

فناوری نانو درسیمان

کاربرد انواع سیمان در حوزه های مختلف ساختمان سازی به اندازه مهم و فراگیر میباشد که شاید نتوان بدون وجود این ماده کم نظیر امکان انجام بسیاری از فراینده های ساخت وساز را وجود ندارد ، موادی که مبتنی بر سیمان هستند، دارای خواص مکانیکی ضعیفی می باشند و نسبت به مواد شیمیایی و آب نفوذ پذیرند که این موضوع موجب کاهش استحکام و ماندگاری این محصول می شود و از طرفی این صنعت باعث افزایش دی اکسید کربن در سطح کره زمین می شود و سالانه ۵ یا ۶ درصد از کربن دی اکسید جهان مربوط به این صنعت می باشد..
یکی از مسایل اساسی در سیمان وجود حفره های بسیار ریزی در سیمان که اندازه ان ها از چند نانومتر تا چند میلی متر می باشد، و اندازه این حفره ها نقش اساسی در کیفیت سیمان دارد
ضعف های موجود در صنعت سیمان
۱.انتشار دی اکسید کربن
۲.زمان عمل اوری طولانی
استحکام کششی کم
۴.جذب زیاد اب
۵.قابلیت چکش خواری کم
۶.مقاومت کم در برابر خوردگی

نحوه تاثیر گذاری ذرات نانو در بالا بردن کیفیت سیمان

ابعاد و اندازه های سیمان معمولی تقریبا در حدود میلی متر و میکرومتر بوده یکی ازویژگی های کریستال های نانو، پر کردن حفره ها و فضاهای خالی سیمان می باشد همان طور که گفته شده میزان و اندازه این حفره ها تاثیر زیادی در کیفیت سیمان دارند و حال با افزودن مواد نانو با ذرات کوچک جامد در اندازه های مختلف به سیمان باعث شده تخلخل و نفوذپذیری سیمان را کاهش و مقاومت تراکمی ان را افزایش داده .
ذرات نانویی که به خوبی در ساختار سیمان پخش شده باشند، سبب افزایش ویسکوزیته آن می شوند. همچنین دانه های سیمان و سنگ دانه ها در مایع معلق می مانند و ته نشین نمی شوند. این کار باعث کار پذیری بیشتر خمیر سیمان می شود.—–فناوری نانو در صنعت ساختمان

مزایای استفاده از مواد نانو در سیمان

نانو ذرات حفره های بین سیمان را پر می کنند و باعث بی حرکت شدن آب آزاد درون خمیر سیمان می شوند
نانو ذرات، امکان شکل گیری کریستال های کوچک مانند Ca(OH)2 و C-H-S ایجاد میکنند
همچنین باعث افزایش مقاومت خمشی و کششی مصالح بر پایه سیمان میشود
به دلیل اینکه نانو ذرات به صورت یکنواخت پخش می شوند و این موضوع خود باعث افزایش سرعت هیدراسیون شدن میشود
.نانو ذرات باعث افزایش خاصیت چسبندگی بیشتر سیمان به مصالح دیگر شده
دانه های نانو سیمان در مایعات و آب معلق مانده و رسوب نمی کنند. این ویژگی به شما امکان تهیه و استفاده از خمیر مناسب با سیمان نانو را میدهد

نانو مواد مورد استفاده در سیمان

• نانو لوله های کربنی
  در حالت کلی، مواد پایه سیمانی ویژگی های شکننده ای دارند. برای از بین بردن این کاستی ها، به سیمان، نانو لوله های کربنی اضافه می کنند تا موجب مسلح شدن مصالح سیمانی در مقیاس نانو بشوند.
• نانو ذرات سیلیکا
  وجود این ماده در سیمان باعث شده از ورود دی اکسید کربن به سطح زمین نیز، جلوگیری شود.
  مخلوط این ماده با سیمان سبب کاهش تخلخل و نفوذ پذیری می شود و ویژگی های مکانیکی سیمان را بهبود داده
  این نانو ذرات ویژگی های فشاری و خمشی سیمان را ۲۰ تا ۴۰ درصد افزایش می دهند.
  
• نانو ذرات اکسید آهن
  مقاومت فشاری و خمشی ملات های حاوی نانو ذرات اکسید اهن، نسبت به ملات های معمولی بیشتر می باشد.
• نانو ذرات اکسید روی
  افزودن ۴ تا ۵ درصد از این محصول به سیمان، باعث کاهش میزان تخلخل و نفوذ پذیری سیمان می شوند. این نانو ذرات مقاومت در برابر پیرشدگی سیمان را افزایش می دهند.
• نانو ذرات کربنات کلسیم
  این نانو ذرات باعث افزایش هیدراسیون و کاهش نفوذ یون کلرید می شوند
  و افزودن ان به سیمان باعث مقاومت فشاری و خمشی افزایش یافته و انقباض های ناشی از خشکی در سیمان کاهش یابد
  استحکام فشاری سیمان هایی که دارای نانو ذرات کربنات کلسیم هستند، حداقل ۲۵ درصد بیش از سیمان های بدون این ماده می باشد.
• نانو ذرات آلومینا
  سیمان در برابر شوک های حرارتی مقاومت خود را حفظ کند و تغییرات سریع دمایی را تحمل کند. همچنین باعث استحکام فشاری و مدول الاستیسیته ماتریس سیمان می شود.
• نانو ذرات تیتانیا
  نانو ذرات تیتانیا دارایی پایداری شیمیایی بوده . همچنین در برابر خوردگی، شعله آتش و سایش مقاوم هستند. و از طرفی دیگر این نانو ذرات دارای خاصیت خود تمیزشوندگی می باشند و باعث کاهش آلودگی و تصفیه شدن هوا می شوند.—–فناوری نانو در صنعت ساختمان

انواع محصولات سیمانی برپایه نانو

• چسب نانو سیمان
  چسب نانو سیمان مایع سفید رنگی است که خاصیت روانکاری دارد.
  استفاده از چسب نانو سیمان منجر به ایجاد افزایش مقاومت مواد و بهبود کیفیت آنها و بسیاری موارد دیگر شده است.
• پودر سیمان نانو
• نانو سیمان شسته شده
• سیمان سفید نانو

بتن

بتن سبک

استفاده از فناوری نانو در بتن باعث سبک سازی بنا ،کاهش بار مرده ساختمان و مقاومت بیشتر ساز در برابر زلزله شده و یکی ازکاربرد های فناوری نانو در صنعت بتن افزایش مقاومت و استحکام بتن میباشد به دلیل اینکه بتن سبک در حالت عادی دارای مقاومت و استحکام میباشد. بتن سبک نانو حداقل ۱۰ برابر بتن معمولی عایق صدا و حرارت میباشد ان هم به دلیل وجود تخلل های بسیار ریز در ان میباشد
بتن سبک به دلیل روان یابی احتیاجی به ویبره ندارد و تنها پس از ۷ تا ۱۰ بعد میتوان قالب ها را باز نمود —–فناوری نانو در صنعت ساختمان

نانو مواد مورد استفاده در بتن سبک

نانو ذرات سیلیس
مهم ترین دلیل افزایش مقاومت فشاری بتن به دلیل نانو ذرات سلیس بوده ونحوه پراکنندگی این ذرات در بین منافذ خمیر سیمان است .این نانو ذرات به دلیل به دلیل ابعاد خیلی کوچک و چسبندگی سطحی در بین ذرات ژل قرار گرفته و فواصل خالی را پر میکنند .این امر موجب یکپارچگی ژل و افزایش دوام ان میشود
مزایایی استفاده از نانو ذارت سیلیس در بتن سبک
۱.افزایش مقاومت خمشی
۲.افزایش مقاومت فشاری
۳.افزایش مقاومت در برابر مواد شیمیایی
۴.کاهش نفوذ پذیری اب درون بتن
نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم
به دلیل واکنش پذیری بالا نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم ،نانو ذرات به سرعت هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان به سرعت واکنش داده و ژل سیلیکات کلسیم هیدراته تشکیل می شود این ژل باعث کم شدن فضای خالی بتن و افزایش مقاومت بتن سبک شده

بتن خود ترمیم شونده

کنترل و جلوگیری از بروز ترک، یکی از مشکلات اصلی در هر سازه های بتنی میباشد.ترک خوردگی در بتن میتواند به صورت داخلی و یا تحت تاثیر عوامل و محیط خارجی ایجاد شود و عملکرد سازه ای بتن را مختل کند با ورود فنانوری نانو به صنعت بتن و با پیدایش کامپوزیت های خود ترمیم گام مهمی در جهت غلبه بر مشکل کاهش یکپارچگی عملکردی که بر اثر اسیب دیدن رخ میدهد انجام شده است —–فناوری نانو در صنعت ساختمان

رنگ

رنگ خود تمیز شونده

رنگ های خود تمیز شونده جز دسته نانو پوشش های محافظتی قرار میگیرند.که میتوان با افزودن انواع مختلفی از نانو ذرات به رزین رنگ میتوان به این رنگ دست یافت این نانو رنگ ها کیفیت ظاهری سطح را تغییر نمی دهند و کاملا شفاف بوده .در این گونه رنگ ها الاینده ها یا دیگر مواد خارجی چسبندگی بسیار ضعیفی با سطح دارند بنابراین بسیار اسان و به وسیله عوامل طبیعی از سطح پاک شده

منبع :محصولات فناوری نانو در ساخت وساز www.nano.ir
سایت www.sakhtemanchi.com
nano