پ-1-1 معرفی مختصر تعدادی از نانومواد

پ -1-1-1 نانو لوله کربنی

نانولوله‌های کربنی به دو دسته کلی نانولوله‌های کربنی تک دیواره و نانولوله‌های کربنی چند دیواره تقسیم می‌شوند. میزان هدایت حرارتی و الکتریکی نانولوله‌های کربنی فوق العاده بالا است و استحکام بسیار بالایی دارند. نانولوله‌های کربنی دارای کاربردهای زیادی هستند، به عنوان مثال به عنوان عامل استحکام دهنده و به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت‌ها، عامل ایجاد رسانایی در رنگ‌ها و پلاستیک‌ها و لایه‌های رسانا بر روی شیشه و کاربردهای مختلف در صنعت الکترونیک به کار می‌روند.

پ-1-1-2 نانورس

نانورس‌ها برای اصلاح خواص مکانیکی مواد پلیمری و به عنوان عامل استحکام در پلیمرها بکار می‌روند. در نانورس‌ها دو خاصیت مهم یعنی خالص بودن و ظرفیت تبادل کاتیونی سبب کاربرد موفقیت آمیز آن‌ها شده است. نانورس‌هایی که از لحاظ تجاری مورد توجه هستند شامل میکافلورید، مونت موریلونیت، بنتونیت، کائولینیت، هیدرتالکیت و اکتاسیلیکیت می‌باشد که اکتاسیلیکیت و هیدروتالکیت از لحاظ فیزیکی و قیمت محدودیت دارند و میکافلورید یک رس سنتزی است و مونت موریلونیت تنها رس طبیعی است که به عنوان یک نانورس بیشتر مورد توجه است و از مونت موریلونیت به دلیل داشتن خصوصیات انتشار و پراکندگی خوب و قالب‌دار شدن معمولاً بیشتر از دیگر انواع رسها استفاده می‌شود.

پ -1-1-3 نانو سیلیس

مزیت اصلی نانوسیلیس در مقایسه با میکروسیلیس، سطح ویژه بالای آن بوده که باعث می‌شود در بسترهای مورد استفاده برهم کنش بیشتری از خود نشان دهد. نانوسیلیس می‌تواند بلوری یا آمورف، متخلخل یا کاملاً فشرده باشد. کاربردهای مختلف آن بر اساس نوع نانوسیلیس بسیار زیاد است مثلاً می‌تواند شامل استحکام‌دهی به محصولات مختلف مانند سیمان، بتن و هم‌چنین ایجاد سطوح آبگریز بر روی برخی انواع مواد و محصولات، عایق حرارتی و صوتی به شکل آئروژل و افزودنی و پر کننده شود. نانوسیلیس به شکل‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد: نانوسیلیس رسوبی، سل نانوسیلیس، ژل نانوسیلیس، نانوسیلیس پایروژنیک، نانوسیلیس‌های آب گریز، نانوسیلیس مزومتخلخل، نانوسیلیس‌های بلوری و نانوسیلیس‌های متخلخل.

پ -1-1-4 نانو اکسید روی

از این پودر به عنوان افزودنی در محصولاتی مانند سرامیک، سیمان و رنگ استفاده می‌شود. اکسید روی به دلیل خواص آنتی باکتریال دارای کاربردهای فراوانی می‌باشد. برای مثال عملکرد آنتی باکتریال نانوساختار اکسید روی دارای خواص آنتی باکتریال و فوتوکاتالیستی قوی است.

پ -1-1-5 نانو دی اکسید تیتانیوم

سه نوع اکسید تیتانیوم بلوری به طور طبیعی وجود دارد: روتیل، آناتازو بروکیت. آناتاز و روتیل به صورت فوتوکاتالیستی فعال هستند. آناناز خالص بسیار فعال‌تر از روتیل است. عمدتاً روش‌های رسوب‌دهی بخار فیزیکی PVD و شیمیایی CVD برای پوشش‌دهی لایه‌های نانو اکسید تیتانیوم بر روی هر گونه زیر لایه با قابلیت کنترل ضخامت لایه، ترکیب نسبت آناتاز /روتیل و اندازه دانه مورد 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 دامنه 15 تا 25 نانومتر است. در کاربردهای فوتوکاتالیستی معمولاً نسبتی از ترکیب آناتاز روتیل بهترین عملکرد را نشان داده است. در حضور اشعه فرابنفش، اکسید تیتانیوم آناتاز می‌تواند از هوا یا آب رادیکال‌هایی بسازد که آلاینده‌های آلی را به صورت اکسیداسیون از بین ببرد. رنگ خانه یا کاشی‌های حاوی ذرات اکسید تیتانیوم می‌توانند خود تمیز شونده و تجزیه کننده آلودگی باشند. علاوه بر این، در پوشش ضد مه از خواص آب دوستی دی اکسید تیتانیوم در مقیاس نانو استفاده می‌شود.

پ -1-1-6 نانو نقره

نانوذرات نقره به عنوان یک ماده ضد عفونی کننده دارای خواص ضد باکتری با عملکرد فوتوکاتالیستی بالا است. افزودن نانو پودر نقره به عنوان عامل آنتی باکتریال و یا برای پوشش‌دهی در محصولات مختلفی مانند رنگ‌ها، کفپوش‌ها و بر روی محصولات نمای ساختمانی و بیمارستانی از کاربردهای این ناتوماده در صنعت ساخت و ساز است. علاوه بر خواص ضد باکتری و قارچ، نانوذرات نقره دارای خواص کنترل کننده عبور و جذب انرژی خورشیدی هستند، بطوری که از لایه‌هایی از نانوذرات نقره بر روی شیشه‌های کنترل کننده حرارت یا کم گسیل استفاده می‌شود.

پ -1-1-7 نانوکربنات کلسیم

در مقیاس نانو عمدتاً 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 توزیع اندازه ذره دارای تفاوتهایی هستند. این محصول بصورت تجاری در بسیاری از کاربردها مانند تولید سیلانها و پرکننده‌های انواع پلیمرها مانند مقاطع پی وی سی و یو پی وی سی استفاده می‌شود. نانوذرات کربنات کلسیم در پلیمر به عنوان سخت‌کننده، افزاینده لزجت و بهبود دهنده مقاومت به ضربه اضافه می‌شود. در مخلوط آسفالت استفاده از این نانوذره سبب بهبود خواص خستگی می‌گردد.

پ -1-2 رنگ‌های نانویی

پ -1-2-1رنگ نانویی تصفیه کننده هوا

یکی از عملکردهای رنگ‌های فوتوکاتالیستی، تصفیه هوا است که عبارت از خنثی نمودن آلودگی‌های 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 فوتوکاتالیستی مانند اکسید روی یا اکسید تیتانیوم به رنگ، حاصل می‌شود. در حال حاضر از میان فوتوکاتالیستهای موجود، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم دارای کاربرد بیشتری هستند.

پ -1-2-2 رنگ آنتی میکروبیال نانو

رنگ‌های آنتی میکروبیال تاتو، رنگ‌هایی هستند که به واسطه حضور نانوذرات آنتی میکروبیال با نانوذرات فوتوکاتالیستی، دارای خاصیت آنتی میکروبیال هستند. خاصیت آنتی میکروبیال شامل خاصیت آنتی باکتریال، آنتی ویروس، ضد قارچ و یا ضد جلبک است.

پ-1-2-3 رنگ‌های خود تمیز شونده

رنگ‌های خود تمیز شونده، رنگ‌هایی هستند که بر اساس عملکردهای مختلفی که وابسته به ویژگی‌های سطحی و نوع آن‌ها است، کمتر کثیف می‌شوند و آلودگی‌های روی آن‌ها به راحتی شسته و برداشته می‌شود. هم‌چنین امکان تخریب آلودگی‌ها روی سطوح فوتوکاتالیستی امکان‌پذیر است.

پ -1-2-4 رنگ‌های ضدخراش نانو

"خش" یا "خراش" عبارت است از شکاف و یا کنده شدن قسمتی از سطح رنگ که در نتیجه تماس با یک شیء تیز ایجاد شده باشد. رنگ‌های ضد خراش نانو، رنگ‌هایی هستند که به دلیل وجود نانوذرات، نسبت به رنگ‌های متداول، مقاومت به خراش بهتری از خود نشان می‌دهند.

پ -1-2-5 رنگ‌های عایق حرارتی نانو

نانوفناوری از طریق افزایش مقاومت حرارت هدایتی در پوشش‌های رنگی باعث کاهش انتقال حرارت به روش هدایتی و ایجاد رنگ‌های عایق حرارتی می‌شود. این رنگ‌ها برای کنترل دمای داخلی ساختمان و جلوگیری از اتلاف انرژی مناسب هستند.

پ -1-2-6 رنگ‌های نانویی مقاوم در برابر آتش

مواد تأخیر اندازنده آتش، موادی هستند که اشتعال را به تأخیر می‌اندازند و با سرعت انتشار شعله را کاهش می‌دهند. فرآیند حریق و آتش‌سوزی را می‌توان به سه مرحله کلی تقسیم کرد که عبارتند از: (1) افروزش، (2) گسترش حریق و (3) حریق گسترش یافته. علی رغم اهمیت هر سه مرحله، مرحله دوم یعنی انتشار شعله به عنوان عامل مهم در آزمون‌های پوشش‌ها و رنگ‌های ضدحریق شناخته می‌شود. رنگ‌های تأخیرانداز آتش توانایی به تأخیر انداختن مرحله دوم آتش‌سوزی یعنی انتشار آتش به سطح محافظت شده را دارند.

پ -1-2-7 رنگ‌های مقاوم در برابر خوردگی نانو

برخی نانوذرات از طریق بهبود همگنی رنگ‌ها و کاهش تخلل موجود در رنگ و در نتیجه کاهش نفوذ اکسیژن و آب، توانایی افزایش ممانعت از خوردگی سطح محافظت شده را دارند. نانوذرات در واقع با پر نمودن حفره‌ها و افزایش یکپارچگی رنگ، از ایجاد ترک‌های سطحی نیز جلوگیری می‌کند.

پ -1-2-8 رنگ‌های آنتی گرافیتی

رنگ‌های آنتی گرافیتی، رنگ‌هایی هستند که در مقابل نوشتار مقاوم هستند و یا نوشته‌های روی آن‌ها به راحتی پاک می‌شوند. فناوری نانو از طریق عامل‌دار کردن نانوذرات و پلیمرها و تشکیل پوشش‌هایی که به طور همزمان آبگریز و روغن گریز هستند، به توسعه رنگ‌های آنتی گرافیتی کمک می‌کند. سطح پوشش داده شده با این رنگ‌ها، غیرچسبنده است، به راحتی تمیز می‌شود و در مقابل دیوارنویسی مقاوم است. برخی از رنگ‌های خود تمیز شونده آبگریز نیز می‌توانند عملکرد آنتی گرافیتی داشته باشند. این رنگ‌ها، گاهی رنگ‌های آسان تمیزشونده نیز نامیده می‌شوند.

پ -1-2-9 رنگ‌های خودترمیم شونده

رنگ‌های خودترمیم شونده، دسته‌ای از مواد هوشمند هستند که پس از خرابی و پیدا شدن نقص، قادر به ترمیم و بازسازی خود بدون نیاز به تشخیص و مداخله کاربر هستند. بنابراین این رنگ‌ها دارای مزایای زیادی از جمله کاهش تخریب، افزایش طول عمر و کاهش هزینه‌های نگهداری هستند.

پ -1-2-10 رنگ‌های مقاوم در برابر اشعه فرابنفش با 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 رنگ‌ها بر روی سطوح چوبی است که در معرض نور خورشید و اشعه ماورای بنفش قرار دارند. هدف از کاربرد این رنگ‌ها، جلوگیری از تغییر رنگ و تخریب سطوح در اثر تابش اشعه ماورای بنفش است. اکسید روی از پرکاربردترین نانوذرات در این رنگ‌ها می‌باشد.

پ -1-2-11 رنگ‌های سیر الکترومغناطیسی

رنگ‌های محافظ الکترومغناطیسی رنگ‌هایی هستند که به خاطر هدایت الکتریکی بالا، در برابر عبور امواج الکترومغناطیسی به مانند یک سد عمل کرده و از طریق بازتاب یا جذب این امواج از نفوذ و عبور آن‌ها جلوگیری می‌کنند.

پ-1-2-12 رنگ‌های آنتی استاتیک

آنتی استاتیک، ویژگی است که تمایل ماده را برای به دست آوردن بارهای الکترواستاتیک کاهش می‌دهد و در واقع مانع از تجمع بارهای الکترواستاتیک می‌شود و آن‌ها را به سرعت پراکنده می‌سازد. رنگ‌های آنتی استاتیک رنگ‌هایی هستند که در آن‌ها برای ایجاد خاصیت آنتی استاتیک از نانوذرات مختلفی مانند کربن بلک، کربن فایبر و ذرات فلزی و … استفاده شده باشد. نانومقیاس بودن این ذرات، در عین حفظ خواص باعث کاهش مقدار مصرفی آن‌ها نسبت به اندازه‌های بزرگ‌تر می‌شود.

پ-1-2-13 رنگ‌های آبگریز

رنگ‌های آبگریز، رنگ‌هایی هستند که پوشش ایجاد شده توسط آن‌ها انرژی سطحی پایینی دارد و میزان ترشوندگی آن ناچیز است. زاویه تماس آب، بیان مستقیمی برای تعریف ترشوندگی یک سطح است. در صورتی که زاویه تماس آب بزرگتر از 90 درجه باشد، سطح آبگریز است و اگر این زاویه بزرگتر از 150 درجه باشد، سطح فوق آبگریز نامیده می‌شود.

پ -1-2-14 رنگ‌های خورشیدی

رنگ‌های خورشیدی، رنگ‌هایی هستند که اگر آن‌ها را بر روی یک سطح رسانا قرار داده و در معرض نور قرار گیرند، الکتریسیته تولید می‌کنند. در این صورت، سطح رنگ تبدیل به یک سلول خورشیدی می‌شود. برخی نانوذرات به دلیل داشتن مساحت سطح بالا، امکان دریافت بخش بیشتری از نور تابیده شده را دارند.

پ -1-3 شیشه‌های نانوبی

پ -1-3-1 شیشه‌های کم گسیل

شیشه‌های کم گسیل قادر به کاهش انتشار امواج گرمایی با طول موج بلند هستند. این شیشه‌ها دارای دو مشخصه کلی هستند که عبارت‌اند از:

1- شفاف بودن نسبت به نور مرئی و توانایی بالا در عبور نور مرئی

2- قابلیت بازتابش زیاد اشعه مادون قرمز

پ -1-3-2 شیشه‌های ترموکرومیک

شیشه‌های ترموکرومیک شیشه‌هایی هستند که ویژگی‌های انتقال تور آن‌ها با تغییر دما و حرارت، به صورت برگشت‌پذیر تغییر می‌کند. کاربرد این شیشه‌ها در ساختمان، در و پنجره‌هایی است که به منظور تنظیم دمای اتاق مورد استفاده قرار می‌گیرند. ماده مورد استفاده در این شیشه‌ها دارای یک دمای بحرانی است. هنگامی که دما کمتر از این دمای بحرانی باشد، این ماده نیمه رسانا شده و نسبت به اشعه مادون قرمز نسبتاً شفاف می‌شود. از طرف دیگر، در دماهای بالاتر از این دما، میزان عبور اشعه مادون قرمز کاهش پیدا می‌کند. شیشه‌های ترموکرومیک به وسیله المانهای حرارتی نیز می‌توانند فعال شوند، اگرچه بازدهی انرژی در این حالت پایین است.

پ -1-3-3 شیشه‌های فوتوکرومیک

شیشه‌های فوتوکرومیک شیشه‌هایی هستند که ویژگی‌های انتقال نور آن‌ها بسته به شدت تابش و طول موج نور ورودی، به صورت برگشت‌پذیر تغییر می‌کند. مراکز رنگی شیشه‌های فوتوکرومیک در اثر تابش شدید اشعه فرابنفش و امواج مرئی با طول موج کوتاه، فعال می‌شوند و تغییر رنگ می‌دهند. در این حالت شیشه، تنها اجازه ورود نور کافی برای روشنایی را می‌دهد و از ورود نور اضافی که باعث تابش خیره کننده می‌شود، جلوگیری می‌کند.

پ -1-3-4 شیشه‌های الکتروکرومیک

شیشه‌های الکتروکرومیک شیشه‌هایی هستند که ویژگی‌های انتقال نور آن‌ها در اثر اعمال میدان الکتریکی به صورت برگشت‌پذیر تغییر می‌کند. کاربرد این شیشه‌ها در ساختمان در و پنجره‌هایی است که میزان عبور اشعه مادون قرمز با اعمال میدان الکتریکی، تغییر می‌کند و معمولاً برای تنظیم دمای اتاق به کار می‌روند. این شیشه‌ها که شیشه‌های اختفا نیز نامیده می‌شوند، می‌توانند فوراً از حالت شفاف به نیمه شفاف و مات و برعکس تغییر کنند. این تغییر حالت از طریق دستی و تغییر ولتاژ اعمالی ایجاد می‌شود. وقتی که ولتاژ در حالت خاموش قرار می‌گیرد، این شیشه‌ها شفاف می‌شوند، میزان عبور اشعه مادون قرمز افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه دمای داخلی ساختمان افزایش پیدا می‌کند. در حالت روشن، شیشه مات یا نیمه شفاف می‌شود، میزان جذب 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 این میان نانواکسید تنگستن کاربرد بیشتری پیدا کرده است. شیشه الکتروکرومیک از یک پوشش پنج لایه به ضخامت تقریباً یک میکرومتر تشکیل شده است که بر روی سطح شیشه بازنشانی شده است.

پ -1-3-5 شیشه‌های خودتمیزشونده

شیشه‌های خودتمیزشونده، شیشه‌هایی هستند که بر اساس عملکردهای مختلفی که وابسته به ویژگی‌های سطحی و نوع آن‌ها است، کمتر کثیف می‌شوند و در صورت کثیف شدن، آلودگی‌های روی آن‌ها به راحتی شسته و برداشته می‌شود. هم‌چنین امکان خنثی‌سازی آلودگی‌ها توسط پوشش‌های فوتوکاتالیستی امکان‌پذیر است. این شیشه‌ها از نظر ویژگی‌های سطحی شیشه به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

شیشه‌های فوق آبدوست خودتمیز شونده، شیشه‌های فوق آبگریز خودتمیز شونده

پ -1-3-6 شیشه‌های ضد انعکاس

شیشه‌های ضد انعکاس، دارای پوششی هستند که باعث کاهش انعکاس و افزایش عبور نور از سطح شیشه می‌شود. پوشش‌های ضد انعکاس معمولاً از لایه‌های متناوب دی الکتریک با ضرایب شکست بالا و پایین تشکیل می‌شوند که در این میان، استفاده از لایه‌های اکسید تیتانیوم و سیلیس رایجتر است. پوشش‌های ضدانعکاس دی الکتریک چند لایه می‌توانند عبور نور مرئی را افزایش دهند. پوشش‌های ضدانعکاس تک لایه متخلخل با ضریب شکست پایین نیز در سلول‌های خورشیدی کاربرد فراوان دارند. در این پوشش‌ها به عنوان مثال از نانوذرات متخلخل استفاده می‌شود. انواع دیگری از پوشش‌های ضدانعکاس وجود دارند که علاوه بر نور مرئی، عبور طول موجهای نزدیک مادون قرمز از طیف خورشیدی را نیز بهبود می‌بخشند.

پ -1-3-7 شیشه‌های ضد اثر انگشت

شیشه‌های ضد اثر انگشت، شیشه‌هایی هستند که به خاطر وجود نانوذرات در ساختار آن‌ها و ایجاد خواص سطحی ویژه مانند آب گریزی و روغن گریزی، در مقابل چسبیدن آلودگیها (چربی پوست یا سیوم و دیگر آلودگی‌های روی انگشت) مقاومت نشان می‌دهند. هم‌چنین آلودگی‌های روی سطح آن‌ها به راحتی تمیز می‌شوند. در مواردی نیز ویژگی‌های انکسار نور آن‌ها به نحوی است که اثر انگشت ایجاد شده روی آن‌ها، غیرقابل رویت است.

پ -1-3-8 شیشه‌های ضدمه

تشکیل مه روی سطح شیشه زمانی اتفاق می‌افتد که رطوبت موجود در هوا روی سطح سردتر شیشه دچار میعان شده و قطره‌های آب تشکیل دهد. این قطرات که دارای اندازه‌هایی از چند میکرومتر تا چند میلی‌متر هستند، تمایل به پخش نور، انعکاس ساده با انعکاس آن به صورت تصادفی دارند که در هر دو حالت، وضوح دید به شدت کاهش می‌یابد. شیشه‌های ضد مه نانو، شیشه‌هایی فوق آبدوست هستند و از آنجایی که در سطوح فوق آبدوست به جای قطره، یک لایه نازک آب تشکیل می‌شود، این سطوح به طور طبیعی خیلی سریع خشک می‌شوند و از تشکیل مه و کاهش وضوح دید ممانعت به عمل می‌آید.

پ -1-3-9 شیشه‌های ضد خراش

شیشه‌های ضدخراش ناتو، شیشه‌هایی هستند که مقاومت به خراش آن‌ها با استفاده از پوشش‌هایی همچون پوشش‌های حاوی نانوذرات یا نانوکامپوزیت‌های مختلف بهبود یافته باشد. اندازه نانومتری این ذرات علاوه بر کاهش میزان مصرف ماده نسبت به ذرات بزرگتر، باعث حفظ شفافیت پوشش می‌شود.

پ -1-3-10 شیشه‌های ضد غبار

آن دسته از عوامل مخرب که باعث افزایش رسوب خاک روی سطح می‌شوند، غبارگیری نامیده می‌شوند. دمای بالا، چرخه‌های دمایی، تابش فرابنفش، رطوبت و بارهای مکانیکی مثال‌هایی از این عوامل مخرب هستند. اثر ضدغبار بر اساس خاصیت آبگریزی یا آبدوستی سطح است. سطوح آبگریز، انرژی سطحی پایین و زاویه تماس سطح و آب بالا دارند. در مقابل سطوح آبدوست، انرژی سطحی بالا و زاویه تماس پایین دارند. بیشترین کاربرد این شیشه‌ها در سلول‌های خورشیدی است. در این مورد، ذرات گرد و غبار نور خورشید را جذب و بازتابش می‌کنند. این پدیده باعث کاهش عبور نور و کاهش بازده کلکتور می‌شود.

پ -1-3-11 شیشه‌های سولار کنترل

شیشه‌های سولار کنترل، شیشه‌هایی هستند که توانایی انعکاس یا جذب بخش نزدیک به مادون قرمز از طیف تابش خورشیدی را دارند و در عین حال توانایی بالا در عبور نور مرئی از ویژگی‌های لازم آن‌ها است. این شیشه‌ها از افزایش دما و هم‌چنین تابش خیره کننده جلوگیری می‌کنند.

پ -1-3-12 شیشه‌های آبگریز و فوق آبگریز

شیشه‌های آبگریز، شیشه‌هایی هستند که دارای پوششی با انرژی سطحی پایین هستند و میزان ترشوندگی آن‌ها ناچیز است. زاویه تماس آب، بیان مستقیمی برای تعریف ترشوندگی یک سطح است.

پ -1-3-13 نانو شیشه‌های رنگی

نانو شیشه‌های رنگی، شیشه‌هایی هستند که برای رنگ کردن آن‌ها از تاتوکریستال‌های فلزی و غیرفلزی استفاده می‌شود. این کریستال‌های فلزی می‌توانند شامل نانوذرات مس، طلا، نقره، بیسموت و پلاتین باشد. هم‌چنین کادمیوم سولفوسلنید، سولفید کادمیوم و سولفید آنتیموان مثال‌هایی از نانو کریستال‌های غیرفلزی مورد استفاده برای رنگ کردن شیشه‌ها هستند. شیشه بسته به اندازه نانوذرات انتخابی، رنگ‌ها و ویژگی‌های خاصی به دست می‌آورد.

پ-1-4 کاشی سرامیکی نانویی

کاشی سرامیکی نانویی نوعی از مصالح سخت ساخته شده از سرامیک است که دارای خواصی نظیر 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 بفردی به کاشی می‌دهد (کاشی‌های خودتمیزشونده، آنتی باکتریال).

کاشی‌های نانویی که دارای طرح اختلاط حاوی نانوذرات برای افزایش ویژگی‌های مکانیکی با غیرمکانیکی هستد.

پ-1-5 قیر و آسفالت نانویی

استفاده از مواد نانو در آسفالت باعث بهبود خواص آسفالت مانند مقاومت در برابر رطوبت، افزایش استحکام فشاری و کششی، دوام، کاهش هزینه نگهداری، افزایش تحمل بار در دمای بالا می‌شود. مهم‌ترین دستاوردهای استفاده از تکنولوژی نانو در آسفالت به این صورت است:

بهبود پایداری و دوام آسفالت، افزایش مقاومت شیار افتادگی ناشی از عبور زیاد وسایل نقلیه، افزایش مقاومت به فرسایش در برابر پرتو فرابنفش، کاهش حساسیت به رطوبت در تماس با آب و باران، بهبود خواص آسفالت در دمای پایین و کاهش هزینه‌های نگهداری.

پ -1-6 گچ اصلاح شده با نانومواد

نانوذرات یا مواد نانوساختار مختلف به منظور تغییر و یا بهبود خواص و ویژگی‌های مواد به آن‌ها اضافه می‌شوند. نانوذرات در گچ می‌توانند باعث بهبود ویژگی‌های گچ و ایجاد خواص جدید 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، خواص آبگریزی در گچ، خواص ضد رشد قارچ و باکتری، خواص خودتمیزشوندگی، بهبود خواص مقاومت در برابر آتش، ایجاد خواص تنظیم کننده دمای محیط.

تعدادی از نانومواد افزوده شده به گچ عبارتند از: ایروژل‌ها، نانوترکیبات سیلیکونی، نانوذرات سولفات کلسیم، نانوذرات اکسید تیتانیوم، مواد تغییر دهنده فاز (پی سی‌ام).

پ-1-7 محصولات چوبی اصلاح شده با نانومواد

مانند تمام بخش‌های صنعتی، صنعت مبلمان و خصوصاً چوب به دنبال استفاده کمتر از مواد، کاهش دور ریز و بهبود خواص مواد و مصالح است. بهبود خواص چوب که در بسیاری از وسایل منزل و ساختمان‌ها و وسایل عمومی شهری مورد استفاده قرار می‌گیرد از اهمیت بالایی برخوردار است. نانومواد در این بخش می‌تواند از طریق کاهش خوردگی، سایش، مقاومت بالا به اشعه فرابنفش، پیشگیری از رشد ارگانیزم‌های مضر مانند کرم چوب و قارچ‌ها و بهبود خواص آسان تمیزشوندگی سبب افزایش ارزش افزوده محصولات و افزایش دوام و عمر این محصولات شود.

پ-1-8 سیمان‌های نانویی

سیمان بر پایه نانوفناوری محصولی است که با اندازه ذرات سیمان آن در محدوده 1 تا 100 نانومتر بوده و یا حاوی ذرات نانویی ( ذرات دارای اندازه 1 تا 100 نانومتر) بوده که دارای خواص نوین با بهتری نسبت به سیمان‌های معمولی هستند. وارد کردن نانوذرات متداول‌ترین راه حل برای بهبود 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 مقاومت حرارتی، دوام بالا، مقاومت به خوردگی، خواص خودتمیزشوندگی، خواص ضد میکروبی.

پ-1-9 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 ویژگی‌های فلزات ساختمانی از جمله فولاد شده است. اضافه کردن نانوذراتی مانند مس، مولیبدن و وانادیم می‌تواند باعث بهبود خواص مکانیکی فولاد و کاهش هزینه‌های ساخت گردد.

پ-1-10 سامانه ساخت و ساز خشک با صفحات روکش‌دار گچی

یکی از فن‌آوری‌های پیشرفته در صنعت ساختمان در زمینه سبک‌سازی، دیوارهای ساخته شده با صفحات روکش‌دار گچی به روش خشک (درای وال) است. استفاده از این نوع سامانه به خصوص در کشور ایران که بر روی خطوط متعدد گسل با قابلیت زلزله‌خیزی قرار گرفته است از اهمیت به سزایی برخوردار است. اساس این سامانه را صفحات روکش‌دار گچی تشکیل می‌دهند. این صفحات به وسیله اسکلت فلزی سبک مسلح می‌شوند. سامانه کلی دیوار خشک شامل صفحات روکش‌دار گچی و سازه‌های سبک فلزی است. صفحات روکش‌دار گچی به عنوان پوشش و سازه‌های فلزی به عنوان زیرسازه‌های باربر آن عمل می‌کنند.

برای نصب صفحات روکش‌دار گچی از سازه‌های سبک فلزی به عنوان زیرسازی استفاده می‌شود. این سازه‌ها از پروفیل‌های جدار نازک که سرد نورد شده ساخته شده‌اند. مقاطع سازه‌ای به کار رفته به شکل C و U است. این مقاطع به عنوان زیرسازی فلزی از قسمت‌های افقی و قائم تشکیل می‌شوند. صفحات روکش‌دار گچی به عنوان پوشش به این سازه‌ها پیچ می‌شوند. دیوارهای به دست آمده غیرباربر و دارای کاربردهای فراوان به عنوان جداکننده هستند. سازه‌های قائم این دیوارها می‌توانند به صورت تک یا دوتایی به کار روند. نوع این پروفیل‌ها با توجه به ارتفاع دیوار، مقاومت دیوار در مقابل نیروهای عمود بر صفحه و ضخامت دیوار انتخاب می‌شوند. صفحات روکش‌دار گچی با ضخامت‌های مختلف ( مانند 9.5، 12، 15 میلی‌متر) در لایه‌های تک یا دوتایی به کار می‌روند. مزایا و توانمندی‌ها استفاده از سامانه دیوار خشک با صفحات روکش‌دار گچی به شرح زیر است:

– به عنوان جداکننده فضاها و سقف کاذب، قابلیت نصب بر روی کلیه اسکلتهای 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، می‌تواند مقاومت بیشتری برای دوام و ایستایی ساختمان ایجاد کند.

– چنانچه طراحی ساختار ساختمان براساس این سامانه باشد، موجب صرفه‌جویی در مصرف مصالح ساختمانی به ویژه فولاد و سیمان و بی‌نیازی از برخی مصالح ساختمانی مانند خاک رس می‌شود.

– شکل‌پذیری صفحات روکش‌دار گچی حتی به صورت قوس، برای زیباسازی و ایجاد شکل‌های تزئینی امکان‌پذیر است.

– در ساخت و سازهایی که حمل و نقل مصالح مستلزم طی مسافت طولانی است، استفاده از این نوع صفحات مناسب است و به دلیل امکان بسته‌بندی مطلوب، حمل و نقل آن در مسافت‌های طولانی بدون آسیب‌پذیری است و هم‌چنین قابل حمل در ارتفاع نیز می‌باشد.

– کاهش زمان اجرای ساختمان به علت سرعت اجرا، به گونه‌ای که در مقایسه با سامانه‌های ساخت و ساز سنتی در حدود 70 درصد در زمان ساخت و ساز صرفه‌جویی می‌شود.

– عدم تولید زباله ساختمانی. این امر ضمن صرفه‌جویی در هزینه‌های مربوط به دفع زباله، در سطح ملی نیز از جنبه‌های حفاظت محیط‌زیست 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 سازه و پی میزان فولاد و سیمان مصرفی را حدود 25 تا 50 درصد کاهش می‌دهد و صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در مصرف مصالح ایجاد می‌کند. هم‌چنین به علت سبکی مقاومت در برابر زلزله را افزایش می‌دهد.

– بازیافت بیش از 70 درصد از مصالح مصرفی پس از پایان عمر مفید ساختمان و تولید زباله ساختمانی ناچیز هنگام تخریب امکان‌پذیر است.

– امکان دسترسی مناسب و سریع به تأسیسات مکانیکی و الکتریکی ساختمان در صورت نیاز (با برداشتن صفحات روکش‌دار گچی نصب شده) فراهم می‌گردد.

– عایق مناسبی در برابر صدا، حرارت، رطوبت و آتش‌سوزی است.

پ-1-11 سامانه‌های مرکب عایق حرارتی بیرونی اتیکس

سامانه‌های مرکب عایق حرارتی بیرونی بر دو نوع‌اند: بر پایه پلی استایرن منبسط و بر پایه پشم معدنی. هر یک از این انواع متشکل از یک لایه عایق، یک لایه اندود زیر کار، یک لایه مش، یک لایه اندود زیر کار 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 ملات‌های پلیمری با سیمانی مسلح اندود شده است. 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 سامانه‌های نما، می‌توان تا بیش از 50 درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد. هم‌چنین به واسطه محافظت از دیوارهای خارجی ساختمان و جلوگیری از نفوذتم، عمر مفید ساختمان‌ها نیز افزایش می‌یابد.

سیستم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به دیواری که در آن استفاده می‌شود، عایق‌کاری حرارتی رضایت بخشی بدهد. آن‌ها باید مقاومت حرارتی حداقل یک m².K/W را فراهم سازند. در مصارف خاص، ضخامت‌های کمتر عایق را می‌توان استفاده کرد به شرط آن که مشخص شود که مشکل خاصی پیش نمی‌آید.

این سیستم را می‌توان بر روی دیوارهای قائم جدید با موجود (بهسازی) استفاده کرد. آن‌ها را هم‌چنین می‌توان بر روی سطوح افقی یا شیب‌دار در جایی که در معرض بارندگی قرار ندارد، استفاده کرد. این سیستم‌ها عناصر ساختمانی غیرباربر هستند. آن‌ها مستقیماً در پایداری دیواری که بر روی آن نصب می‌شوند، مشارکت نمی‌کنند. دوام این سیستم‌ها را می‌توان با اعمال محافظ اضافی در برابر اثرات هوازدگی افزایش داد. این سیستم‌ها برای اطمینان از هوابند بودن سازه 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 به دلیل اثر یخبندان

– افزایش عمر مفید ساختمان

– افزایش سرعت ساخت

– کاهش وزن ساختمان به دلیل سبکی این سامانه

– صرفه‌جویی زیاد در مصرف انرژی هنگام بهره‌برداری از ساختمان

– آسایش حرارتی و محافظت بهتر در برابر دماهای زیاد تابستانی

– زیبایی

– امکان عایق‌کاری حرارتی ساختمان‌های موجود و بهسازی نمای این ساختمان‌ها 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 باید در برابر تنش ترکیبی ایجاد شده به وسیلهی جرم، مکش هوا، دما، رطوبت و جمع‌شدگی و هم‌چنین بارهای تحت کاربرد معمول و غیره پایدار باشد. هم‌چنین باید به گونه‌ای طراحی و به کار برده شود که الزامات مقاومت‌های مکانیکی و پایداری را براورده سازد. مقاومت کششی شبکه‌های الیاف شیشه باید مطابق استاندارد مربوط تعیین و الزامات مربوط باید براورده شود. مقاومت 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. آزمایش‌های خواص مکانیکی عبارتند از: 1-مقاومت اتصال کششی 2- مقاومت بیرون کشیدگی 3-مقاومت در برابر ضربه 4- مقاومت در برابر فرورفتگی.

خصوصیات این سامانه‌ها با ویژگی‌های استانداردهای زیر مطابقت داشته باشد:

– استاندارد ملی ایران شماره 11056، "فرآورده‌های عایق‌کاری حرارتی برای ساختمان‌ها – سامانه‌های مرکب عایق حرارتی بیرونی (ETICS) بر پایه پلی استایرن منبسط شده – ویژگی‌ها"

– استاندارد ملی ایران شماره 11057، "فرآورده‌های عایق‌کاری حرارتی برای ساختمان‌ها – سیستم‌های مرکب عایق حرارتی بیرونی (ETICS) بر پایه پشم معدنی ویژگی‌ها"

پ -1-12 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 که پنل‌ها به تکیه‌گاه‌های سازه‌ای فاصله‌دار محکم می‌شوند، قادر به تحمل کل بارهای اعمال شده (مانند برف، باد، فشار هوای درونی) و انتقال این بارها به تکیه‌گاه‌ها می‌باشند. پنل ساندویچی فرآورده ساختمانی شامل دو رویه فلزی که در هر طرف هسته که ماده عایق حرارتی است، قرار گرفته و به طور محکم به هر دو رویه متصل می‌شود تا سه جز تحت اثر بار، به طور مرکب عمل کنند.

پنل‌های خود ایستای ساندویچی دارای عایق حرارتی با دو رویه فلزی، ساخته شده در کارخانه، است، که برای قرارگیری ناپیوسته در مصارف زیر کاربرد دارند:

– بام‌ها و بام پوش

– دیوارهای بیرونی و نمای دیوار

– دیوارها (شامل جداکننده‌ها) و سقف‌های درون پوسته بیرونی ساختمان

– پنل‌هایی که در کاربردهای سردخانه استفاده می‌شوند.

ماده هسته عایق حرارتی پلی یورتان صلب، پلی استایرن منبسط، فوم پلی استایرن 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 14159، پنل‌های ساندویچی با هسته عایق حرارتی باضریب هدایت حرارتی اعلام شده بیش از 0.06W/m.K در 10ºC کاربرد ندارد.

پ -1-12-2رویه‌های فلزی

رویه‌های فلزی را که می‌توان در این پانل‌ها استفاده کرد به شرح زیر است مشروط بر آنکه ویژگی‌های استاندارد مربوط را برآورده کنند:

– رویه‌های فولادی

– رویه‌های فولاد زنگ نزن

– رویدهای آلومینیمی

– رویاهای مسی

پ -1-12-3 خواص پنل ها

خواص پنل‌ها شامل موارد زیر است که باید بررسی شود:

الف- مقاومت مکانیکی پنل:

مقاومت برشی (F_CV) و مدول برشی (G)- ضریب خزش (φ_t) – مقاومت فشاری (σ_m) یا تنش فشاری (σ₁₀) مقاومت برشی پس از بارگذاری دراز مدت (F_Cv دراز مدت)- مقاومت کششی عمود بر پنل (F_ct) – ظرفیت لنگر خمشی (M_u) و تنش چروک خوردگی (σ_w) – ظرفیت لنگر خمشی و تنش چروک خوردگی در یک تکیه‌گاه میانی

ب- ضریب انتقال حرارتی

پ- دوام و سایر اثرات دراز مدت: کاهش مقاومت کششی با گذشت زمان به عنوان نتیجه زمانمندسازی (دوام) – مقاومت در برابر بارهای متمرکز و بارهای دسترسی – پنل‌های سقفی

ت- خصوصیات آتش:

ث- واکنش در برابر آتش – مقاومت در برابر آتش عملکرد در برابر آتش بیرونی – بام‌ها

ج- رواداری‌های ابعادی برای پنل‌های ساندویچی

چ- نفوذپذیری در برابر آب

ح- نفوذپذیری هوا (m³/m².h در 50Pa )

خ- نفوذپذیری بخار آب

د- عایق صوتی هوابرد (R_w(C;Ctr))

ذ- جذب صدا (α_w)

ر- الزامات کنش‌ها و تراز ایمنی، مقاومت مکانیکی در برابر بارهای طراحی -کنش‌های وارده و ترکیبات آنها

خصوصیات پنل‌های خودایستای دارای عایق حرارتی با دو رویه فلزی مطابق استاندارد ملی ایران شماره 14159 باشد.

پ -1-13 میراگرهای جاری شونده (تسلیمی)

میراگرهای هیسترتیک (تسلیمی) از ابزار اتلاف انرژی وابسته به تغییرمکان هستند که به واسطه ورود به ناحیه‌ی غیرارتجاعی، با تبدیل بخش عمده‌ای از انرژی مکانیکی به انرژی حرارتی باعث اتلاف انرژی وارد شده به سازه خواهند شد. نحوه پیکربندی این نوع از میراگرها می‌تواند منجر به تسلیم محوری (همانند مهاربند کمانش‌ناپذیر BRB)، خمشی (همانند قطعات افزایش سختی و میرایی TADAS یا ADAS) و یا برشی (همانند تیر پیوند کوتاه) شود. در میراگرهای تسلیمی از مواد شکل‌پذیر استفاده خواهد شد. فولادهایی با مقاومت پایین و آلیاژهای حافظه‌دار شکلی نمونه‌ای از این مواد می‌باشند.

پ -1-13-1 فولاد مورداستفاده در میراگر تسلیم شونده

فولادهای مورد استفاده در میراگرهای تسلیم شونده باید قبل از اعضای اصلی سازه‌ای وارد ناحیه غیرارتجاعی شوند. هم‌چنین در هنگام وقوع زلزله فولاد استفاده شده در میراگر، بارها و بارها در معرض کرنش‌های غیرارتجاعی قابل توجه قرار خواهد گرفت، بنابراین ویژگی‌های خستگی کم چرخه آن‌ها امری مهم به شمار می‌رود. با توجه به موارد مطرح شده باید فولادهای مورد استفاده در ساخت میراگرهای تسلیم شونده دارای مقاومت تسلیم پایین و مقدار کرنش نهایی زیاد باشند. اگرچه با طراحی مناسب شکل میراگرها و کاربرد و جانمایی صحیح آن‌ها در سازه می‌توان به این مهم دست یافت، لیکن راهکار ساده‌تر 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 حدود دو تا سه برابر مقاومت تسلیم آن‌ها می‌باشد و هم‌چنین تحت بارگذاری‌های چرخه‌ای، مشخصه‌های سخت‌شدگی کرنشی مطلوبی از خود نشان می‌دهند. یکی دیگر از دلایل استفاده از فولاد با مقاومت تسلیم پایین به جای فولاد معمولی در ابزار اتلاف انرژی، مؤثر بودن آن‌ها در ارتعاشات کوچک است. میراگرهای ساخته شده با فولاد معمولی در ارتعاشات کوچک در محدوده ارتجاعی بوده و تاثیری در استهلاک انرژی نخواهند داشت. از جمله فولادهای با مقاومت تسلیم پایین می‌توان از LY100 وLY225 که به ترتیب دارای مقاومت تسلیم 100 و 225 مگاپاسکال می‌باشند، نام برد. این فولادها دارای محدوده مقاومت تسلیم کم و کرنش زیاد (LY100 و LY225 به ترتیب بالای 50 و 40 درصد) هستند. هم‌چنین در ادامه به برخی از عوامل تاثیرگذار بر خصوصیات فولاد پرداخته شده است که لازم است در استفاده از میراگر به آن‌ها توجه کرد.

– مقاومت در برابر آتش‌سوزی: هنگامی که فولاد میراگرهای تسلیم شونده تحت تأثیر دمای بالا همچون آتش‌سوزی به مدت زیادی قرار گیرد، کیفیت ماده و خصوصیات مکانیکی آن تغییر خواهد کرد. بنابراین لازم است پس از آتش‌سوزی نسبت به بازرسی و تعویض میراگرها اقدام شود.

– دوام: لازم است پوششی مناسب برای جلوگیری از زنگ زدگی در فولاد میراگرهای تسلیم شونده استفاده شود. لازم به ذکر است هنگامی که فولاد تغییرشکل‌های ارتجاعی را تجربه کند، ممکن است پوشش ضدزنگ آسیب بیند لذا لازم است نسبت به رفع نقص به وجود آمده اقدام گردد.

پ -1-13-2 آلیاژ حافظه‌دار شکلی

آلیاژهای حافظه‌دار شکلی نوعی آلیاژ هستند که توانایی بازگشت به شکل و اندازه اصلی (ابتدایی) خود را هنگامی که در معرض فرآیند بازیابی بین دو فاز مختلف بر اثر تغییر دما قرار می‌گیرند، دارند. آلیاژهای حافظه‌دار در صورتی که تا کرنش برگشت‌پذیرشان بارگذاری نگردند دارای خاصیت فوق ارتجاعی هستند (فاز مارتنزیت). اما زمانی که تغییرشکل از مقدار کرنش مذکور بیشتر گردد دچار تغییرشکل‌های ماندگار می‌گردند (فاز آستنیت). حال در صورتی که نیاز به بازگشت به حالت اولیه باشد با حرارت دادن می‌توان فاز آستنیت را به فاز مارتنزیت تبدیل کرد. در واقع تبدیل مارتنزیت به آستنیت یک نوع تغییرمکانیکی است و تغییر آستنیت به مارتنزیت یک تغییر ترمومکانیکی است. یکی از پرکاربردترین آلیاژهای حافظه‌دار شکلی ترکیبی از نیکل و تیتانیوم (نایتینول) می‌باشد که خواصی همچون قابلیت جذب انرژی بالا، مقاومت زیاد در برابر خوردگی و تحمل چرخه‌های متعدد بارگذاری و باربرداری را خواهد داشت.

پ-1-14 میراگرهای ویسکوالاستیک

میراگرهای ویسکوالاستیک معمولاً از مصالح جامد ویسکوالاستیک ساندویچی قرار گرفته بین صفحه‌های فلزی تشکیل می‌شوند و اتلاف انرژی ناشی از ایجاد کرنش‌های برشی در مصالح ویسکوالاستیک می‌باشد. استفاده از میراگرهای ویسکوالاستیک باعث افزایش سختی در سازه به مقدار کم می‌شود که ناشی از سختی ذاتی ذخیره شده در مصالح ویسکوالاستیک می‌باشد. هدف اصلی از به کار بردن میراگرهای ویسکوالاستیک، اتلاف انرژی در سازه‌های در حال ارتعاش است.

پ-1-15 میراگر ویسکو پلاستیک

این میراگر از یک بلوک لاستیکی قرار داده شده بین دو صفحه فلزی قوسی شکل ساخته شده است. بدلیل وجود ماده ویسکوالاستیک و صفحات فلزی و پیکربندی خاص میراگر، این تجهیز در سطوح مختلف تحریکات، اتلاف انرژی ورودی زلزله، باد و یا هر منبع ایجاد ارتعاش و لرزه در سازه‌ها 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 به عنوان یک میراگر ویسکوالاستیک عمل نموده و اتلاف انرژی را از طریق کرنش‌های محوری تقویت شده در ماده ویسکوالاستیک ایجاد می‌نماید و بدین دلیل رفتاری الاستیک را از میراگر شاهد هستیم.

پ-1-16 جداگرهای لرزه‌ای

این تکیه‌گاه‌ها موجب جدایی سازه از زمین شده و مانع از انتقال لرزش شدید زلزله به سازه می‌شوند. در واقع با افزایش پریود، شتاب طیفی کمتری به سازه منتقل می‌شود. اشکال متفاوتی از جداگرها به کار می‌رود ولی کاربرد تکیه‌گاه چندلایه ورق‌های فولادی مابین لایه‌های لاستیکی متداول است.

جهت بررسی رفتار لاستیک مورد استفاده در جداساز لرزه‌ای آزمون‌های کششی و فشاری تک محوری، سختی، برجهندگی، تنش-کرنش دو محوری و کرنش برشی رهاسازی جهت تعیین میرایی برشی انجام می‌شود. برای تعیین سختی می‌توان از روش‌های راکول و شر استفاده نمود. آزمون شر دیورومتر طبق استانداردهای ASTM D2240 یا SO 868 قابل انجام می‌باشد. جهت اندازه‌گیری استحکام کششی می‌توان از استانداردهای ISO R37 و ASTM D412 استفاده نمود. رفتار لاستیک در فشار همانند رفتار لاستیک کششی نیز حائز اهمیت می‌باشد، این آزمایش مطابق استاندارد ASTM D575 انجام می‌شود. میزان برجهندگی قطعه بر اساس استانداردهای،ASTM1054، ISO4662 و DIN53512 انجام می‌گیرد. معمولاً از هسته‌های سربی با خلوص 99.5% جهت افزایش میرایی جداگر استفاده می‌شود.

از مواد مورد استفاده در جداسازه‌ای لرزه‌ای می‌توان به نئوپرن اشاره نمود. نئوپرن یک هموپلیمر از کلروپرن است. این پلیمر لاستیکی چندمنظوره بوده و توازنی ایده آل در خواص و پاره‌ای از محدودیت‌های عملی است. ترکیبات نئوپرن معمولاً حاوی کربن سیاه، پرکننده‌ها و یا هر دو آن می‌باشند. چسبندگی عالی به الیاف و فلزات، مقاومت در برابر شرایط جوی، مقاومت در برابر بازها، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر نور خورشید، مقاومت سایشی، جهندگی، مقاومت در برابر آب و هوا و ازون، از مزایای نئوپرن می‌باشند و قیمت بالا، مقاومت کم در برابر سرما، مقاومت کم در برابر حلال‌های اکسیژن‌دار و انعطاف‌پذیری کم در دمای پایین از محدودیت‌های آن هستند.

پ -1-17 ژئوسینتتیک ها

ژئوسینتتیک از ترکیب دو واژه ژئو به معنی زمین، سنگ، خاک و سینتتیک به معنی هر آنچه به صورت مصنوعی توسط بشر ساخته شده باشد (مانند پلیمر) ساخته شده است. محدوده‌ای وسیعی از مواد پلیمری با کاربردهای متنوع در تولید ژئوسینتتیک‌ها مورد استفاده می‌باشد. از انواع مختلف ژئوسینتتیک‌های موجود می‌توان از ژئوممبرین‌ها و آسترهای رسی ژئوسینتتیکی نام برد. ژئوسینتتیک‌ها بسته به مشخصات فنی و ویژگی‌ها به عنوان مسلح کننده خاک، لایه جداساز، لایه محافظ، لایه نفوذناپذیر، فیلتر و زهکش استفاده می‌شوند.

پ-1-17-1 ژئوممبران

ژئوممبران‌ها به عنوان زیر مجموعه‌ای از خانواده بزرگ ژئوسنتتیک‌ها شامل ورق‌های غشایی مصنوعی با نفوذپذیری بسیار کم با ترکیب پلیمرهای مصنوعی الاستومری یا پلاستومری هستند که با روش‌های مختلف تولید، آماده و نصب می‌شوند. این ورق‌ها در حال حاضر عمدتاً بر پایه پلیمرهای مختلفی شامل، پلی اتیلنی با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلنی با چگالی پایین (LDPE)، پلی وینیل کلریدها (PVC)، پلی پروپیلن‌های انعطاف‌پذیر (FPP)، پلی اتیلن‌های کلروسولفات (CSPE) و تری پلیمرهای اتیلن و پروپیلن (EPDM) تولید می‌شوند. طی دهه‌های اخیر سرعت اجرای بالا به همراه خواص منحصر به فردی که نهایتاً منجر به تنوع کاربرد این ورق‌ها شده است موجب شده است تا خانواده ژئوممبران به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح نوین در حوزه صنعت ساخت و عایق‌کاری کشور محسوب شود. این ورق‌ها در محل اجرا معمولاً به وسیله جوش‌های حرارتی به یکدیگر متصل شده و نهایتاً به صورت یکپارچه در می‌آیند. از مشخصات بارز این ورق‌ها (وابسته به نوع کاربرد آنها) می‌توان به مقاومت‌های کششی، پارگی و سوراخ‌شدگی بالای آن‌ها اشاره نمود. ازدیاد طول زیاد به همراه انعطاف‌پذیری توام با مقاومت بالا در برابر پاره‌شدگی و سوراخ‌شدگی از دیگر خصوصیات منحصر به فرد این ورق‌ها می‌باشد. یکی از خواص مهم و اصلی این ورق‌ها عدم نفوذپذیری آن‌ها ( عایق‌کاری و آب‌بندی) در برابر مایعات و رطوبت می‌باشد. مقاومت در برابر مواد شیمیایی و نصب سریع و آسان از جمله خصوصیات دیگر این ورق‌ها به حساب می‌آید. بنابراین همواره این ورق‌ها وابسته به کاربرد و محل مصرف تحت آزمایش‌ها و الزامات مختلفی مطابق استانداردها و آیین‌نامه‌های مختلف قرار می‌گیرند که عبارتند از: آزمایش‌های کشش، پاره‌شدگی، سوراخ‌شدگی، نفوذپذیری در برابر آب، پایداری ابعادی در دماهای مختلف، انعطاف‌پذیری در دماهای پایین، امکان افزایش طول، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، محیطی و بیولوژیکی ( به علت تماس با خاک).

این ورق‌ها کاربردهای وسیع و متنوعی در صنایع مختلف عمرانی، پتروشیمی، کشاورزی و دامپروری دارند. از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

– پوشش استخرهای ذخیره آب جهت مصارف کشاورزی، طیور و دامداری

– پوشش‌دهی استخرها، تالاب‌ها و دریاچه‌های مصنوعی

– پوشش‌دهی مخازن ذخیره مواد شیمیایی

– پوشش‌دهی کانال‌های انتقال آب، مخازن و لوله‌های آبرسانی و فاضلاب

– ایجاد پوشش غیرقابل نفوذ در محل‌های دفن بهداشتی زباله

– پوشش‌دهی کف و دیواره مخازن سوخت

– ایزولاسیون سازه‌های زیر زمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی

– پوشش‌دهی و آب‌بندی جدار انواع تونل‌ها

– پوشش‌دهی و محافظ سطوح داخلی کانال‌ها

– پوشش‌دهی و عایق‌کاری محل‌های دفن زباله شهری و صنعتی

– صنعت سدسازی و پل سازی

پ-1-17-2 آستر رسی ژئوسینتتیکی (پوشش رسی ژئوسینتتیکی)

آسترهای رسی ژئوسینتتیکی به عنوان زیر مجموعه‌ای از ژئوسینتتیک‌های کامپوزیتی متشکل از دولایه فوقانی و تحتانی ژئوتکستایل در برگیرنده نوعی رس (بنتونیت سدیم) می‌باشند. ورق‌های فوقانی و تحتانی از انواع تکستایل‌های بافته و نبافته می‌باشند که به یکی از روش‌های کوک زنی و سوزن زنی به هم دوخته شده و لایه رسی میانی را در بر می‌گیرند. بعضاً برای تثبیت دوخت دولایه، افزایش نفوذناپذیری و دوام آستر رسی در طول زمان در برابر خزش، از روش حرارت‌دهی پس از اجرای دوخت استفاده می‌شود. کاربرد عمده آسترهای رسی به عنوان لایه نفوذناپذیر و سدگر جریان می‌باشد. مقدار خاک رس میانی در حدود 5 کیلوگرم در هر متر مربع می‌باشد که مقدار دقیق آن بسته به مشخصات معدن بنتونیت سدیم تعیین می‌شود. بنتونیت سدیم چنانچه در مجاورت سیال قرار گیرد، متورم شده و حالت لزج به خود می‌گیرد. هیدراته شدن بنتونیت سدیم در حالت محصورشده، موجب اتساع لایه رسی و ایجاد لایه با نفوذپذیری بسیار پایین می‌شود. از ویژگی‌های آسترهای رسی نصب آسان و سریع این آسترها، بدون نیاز به جوش‌کاری درزها می‌باشد. انعطاف‌پذیری آسترهای رسی امکان نصب این آسترها را در سطوح غیرصاف و ناهموار فراهم می‌آورد. هرچند برای افزایش کارایی مناسب است، محل اجرا تسطیح و تراز شود. اتساع و تورم بنتونیت سدیم به این ماده خاصیت خودترمیمی می‌بخشد به طوری که در صورت آسیب دیدن آستر، بنتونیت سدیم قابلیت اتساع و ترمیم محل آسیب دیده را دارا می‌باشد. برای اجرای درزها در آسترهای رسی، استفاده از روش همپوشانی متداول می‌باشد. به منظور کنترل کیفیت و ارزیابی مشخصات فنی آسترهای رسی محدوده‌ای از انواع آزمایش‌های فیزیکی، مکانیکی، هیدرولیکی و دوام تعریف شده است که از آن جمله می‌توان به آزمون‌های کشش عریض و کشش پوسته شدن، اندازه‌گیری شاخص جریان، نفوذپذیری در مقابل قلیا و آزمون‌های هوازدگی اشاره نمود. آسترهای رسی ژئوسینتتیکی دارای کاربردهای وسیعی از جمله، آببندی کانال‌های آبرسانی و دریاچه‌های مصنوعی، آب‌بندی سدها، ایجاد لایه نفوذپذیر محل‌های دفن زباله شهری و صنعتی هستند.

پ-1-18 عایق رطوبتی مایع بکاررونده

عایق‌های رطوبتی مایع از جمله مواد و مصالح نوین و پرکاربرد در صنعت ساختمان و ابنیه به حساب می‌آیند که اخیراً مورد توجه دست اندرکاران صنعت ساخت و ساز واقع شده است. این عایق‌ها عمدتاً از مواد معدنی و شیمیایی با پایه آب یا حلال تشکیل شده‌اند و به لحاظ ساختار تشکیل‌دهنده به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند که عبارتند از: 1) عایق‌های رطوبتی پایه سیمانی CM (مخلوطی از چسباننده‌های سیمانی، سنگدانه و مواد افزودنی) 2) عایق‌های رطوبتی پلیمری DM ( مخلوطی از مواد چسباننده آلی، پلیمرهای قابل حل شدن در آب، مواد افزودنی آلی و فیلرهای معدنی) و 3) عایق‌های رطوبتی رزینی RM (مخلوطی از رزین‌های مصنوعی، فیلرهای معدنی، افزودنی‌های آلی به طوری که سازوکار سخت‌شدگی ناشی از واکنش‌های شیمیایی می‌باشد). این عایق‌ها به لحاظ سهولت اجرا و قابلیت پذیرش رنگ‌های مختلف کاربردهای متنوعی خواهند داشت. عایق‌های رطوبتی مایع بکاررونده دارای مزایایی مختلفی از جمله، چسبندگی بالا به سطوح زیرین ( از قبیل بتن و ملات سیمان)، کاربرد آسان، انعطاف‌پذیری مناسب، پوشش یکپارچه و بدون درز، تنوع رنگ و مقاوم در دماهای مختلف می‌باشند. بر اساس استاندارد EN 14891، به منظور عایق‌کاری رطوبتی در سرویس‌های بهداشتی، آشپزخانه‌ها و استخرها از این نوع عایق‌ها در زیر 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: 1) تعیین مقاومت چسبندگی کششی عایق با ملات سیمان در شرایط محیطی مختلف (شامل قرارگیری در معرض آب معمولی، آب آهک، آب کلردار و قرارگیری در معرض دماهای بالا و سیکل‌های مداوم آب و یخ زدن) 2) تعیین نفوذپذیری عایق در برابر آب و 3) تعیین میزان انعطاف و پل زدن عایق پس از ایجاد ترک در ملات پایه. به طور قطع چنانچه از این عایق‌ها در معرض شرایط محیطی و اشعه ماوراء بنفش استفاده گردد الزامات EN 14891 کافی نبوده و نیاز به آزمایش‌های تکمیلی متناسب با آن کاربرد می‌باشد.