خبرهای مربوط به مسکن و ساختمان همیشه در صدر اخبار کشور ما قرار دارد ولی آن طور که پیداست اهمیت و فراوانی این خبر، کمک چندانی به تحول در ساخت و مصالح به کارگیری شده در آن ندارد. همچنین رویکرد جدیدی از طرف سازندگان یا دستگاههای نظارتی جهت خروج از ساختوسازهای سنتی و استفاده از مصالحی با تکنولوژی روز دنیا دیده نمیشود.
اگر عزم جدی براي استفاده از علومی که در دانشگاههای داخلی تولید و بومیسازی شده صورت نپذیرد، به سختی میتوان به پیشرفتهای اساسی در این زمینه امیدوار بود. بر اثر پیشرفتهای اخیر در زمینه مواد و فرآیندها و همچنین دستكاری آنها در مقیاس نانو چشماندازی از تولید مواد و محصولات جدید پیش روی ما قرار گرفته است. فناوری نانو تاكنون به حوزه برخی مواد ساختمانی و معدنی از جمله بتن و فولاد وارد شده است و به همین دلیل، صنایع بتنی و فولادی به نوبه خود یكی از ذینفعان فناوری نانو به شمار میرود.
مواد نانو (Nanoparticular) به موادي گفته میشود که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضخامت) زیر ۱۰۰ nm باشد. مواد نانو ساختار با توجه به رفتارهاي بارزي که از خود نشان دادهاند مورد توجه بخش صنعت و دانشگاه در دهههاي اخیر قرار گرفتهاند. در این میان صنعت ساختمان با توجه به نیازهاي خود چه از نظر استحکام مقاومت و دوام و نیز کارایی بالا از استفادهکنندگان مهم مواد نانو ساختار(Nanostructure Materials) به شمار میرود. برای نمونه از برخی دستاوردهایی كه تا كنون كسب شدهاند، میتوان به بتن تقویت شده با استفاده از فناوری نانو كه قوی و بادوامتر از بتنهای معمولی بوده و آسانتر هم جای گذاری میشود، اشاره نمود.
همچنین استفاده از نانو ذرات در مواد چسباننده مختلف موجب بهبود ویژگیهای مربوط به خرابی بتن میشود. پیش بینی محققان حاكی از این است كه در خلال پنج سال آینده پیشرفتهای بسیاری در این زمینه پدیدار خواهد شد و فناوری نانو، دستیابی به پیشرفتهای فوقالعادهای را فراسوی فناوری معمولی، امكانپذیر خواهد نمود.
هم اكنون سیلیس (Sio۲) جزئی از بتن معمولی است. یكی از نتایج مطالعه بتن در مقیاس نانو این است كه با استفاده از نانو ذرات سیلیس میتوان میزان تراكم ذرات در بتن را افزایش داد كه این به افزایش چگالی میكرو و نانو ساختارهای تشكیل دهنده بتن و در نتیجه بهبود ویژگیهای مكانیكی آن میانجامد. نوعی دیگر از نانو ذرات افزودنی به بتن در جهت بهبود ویژگیهای آن، دی اكسید تیتانیوم(Tio۲) است. Tio۲ یك رنگدانه سفید است كه میتوان آن را به عنوان یك روكش بازتابكننده مطلوب استفاده كرد. بتن تولید شده با این ذرات هم اكنون در پروژههایی در سر تا سر دنیا در حال استفاده است. این بتن دارای رنگ سفید و درخشندگی خاصی است كه سفیدی و درخشندگی خود را به طور مؤثری حفظ میكند، این در حالی است كه سازههای ساخته شده با بتن معمولی فاقد چنین ویژگی هستند.
از افزودنیهای دیگر میتوان به نانو لولههای کربنی اشاره کرد. نانو لولهها طبقه جدیدي از محصولات هستند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته به وجود آوردهاند. یک نسل جدید از نانو کامپوزیتهاي چندمنظوره میتواند به عنوان نانولولههاي کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین نانو لولههاي کربنی از اجزاي کلیدي به دست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مصالح ساختمانی با عملکرد بالاي چندمنظوره، بازي میکنند. البته هزینه بالای افزودن نانولولههای كربنی به بتن، توجه به مزایای آن را تحتالشعاع قرار داده است؛ لذا فعالیتهایی در جهت كاهش قیمت نانو لولهها در حال انجام است كه در این صورت مزایای حاصل از افزودن آنها به مواد سیمان بیشتر مورد توجه قرار خواهد گرفت. روكشها، زمینه مطالعاتی دیگری هستند و تحقیقات فراوانی در مورد روكشهای محافظ محتوی نانو ذرات برای حفاظت سطحی از بتن در حال انجام است. كاربرد ویژه این روكشها در حفاظت در برابر شوره گذاری است. هم اكنون مطالعات به سمت كاربرد برخی از انواع نانو ذرات در چسبهای (ملاتهای binder) مختلف و نحوه تأثير آنها روی ویژگیهای كلیدی مرتبط با فرسایش بتن، مانند ممانعت از انتقال یونهای كلر، مقاومت در برابر دیاكسیدكربن، پخش بخار آب، جذب آب و عمق نفوذ، هدایت میشوند. تاكنون نوعی حلال متشكل از رزین اپوكسی با وزن مولكولی پایین و نانو ذرات رس (nano-clay )، نتایج امیدواركنندهای را نشان داده است.
تحقیقات كنونی نشان دادهاند كه حسگرهای مبتنی بر فناوری نانو میتوانند كاربردهای زیادی در سازههای بتنی، به منظور كنترل كیفیت و پایش دوام بتن داشته باشند. به طوری كه این حسگرها میتوانند برای هدفهای مختلفی؛ از جمله: اندازهگیری چگالی بتن؛ نظارت بر فرآیند عملآوری بتن و اندازهگیری میزان افت (انقباض) بتن؛ اندازه گیری پارامترهای كلیدی معین و اثرگذار بر دوام بتن مانند دما، رطوبت، غلظت كلر، PH، دی اكسید كربن، میزان خستگی (تنش)، خوردگی میلگردها و ارتعاش( ویبراسیون)، طراحی شوند.
با توجه به مزیتهای کاربرد نانو مواد دربتن میتوان در صنایع مختلف معدنی استفاده نمود که عبارتند از : در تونلهای راه به دلیل خاصیت باز تابندگی میتوان از این نوع بتنها در دیوارهها استفاده نمود که فضای روشنی را فراهم میسازد و باعث کاربرد لامپهای کمتر میشود. به دلیل مقاومت در برابر نفوذ آب دیگر نیاز به نوارهای واتر استاب که از نفوذ آب به بتن جلوگیری میکند در دیوارهها نیست. به علاوه این بتنها به دلیل دارا بودن ترکیبات مناسب چسبندگی مناسب با شبکههای فولادی (مش) ارجحیت استفاده نسبت به بتنهای معمولی را دارند. همچنین به دلیل تراکم و مقاومت در برابر سطوح تنش استفاده از این نوع بتنها به عنوان دوغاب و خمیر پرکننده چالهایی که در ان راک بولت (میل مهار) نصب شده است توصیه میشود. از مهمترین پیشرفتهاي به وجود آمده در صنعت مصالح ساختمانی، بتن با عملکرد بالا میباشد، براي درك بهتر رفتار این نوع مصالح باید ساختار بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو مورد بررسی قرار گیرد و نیز بتوان با کاربرد مصالح نانو، بتن با عملکرد بالا و چند منظوره ساخت که داراي خاصیت الکترو مغناطیسی بوده و قابلیت به کارگیري در سازههاي اتمی (محافظت از تشعشعات) را داشته باشد و نیز در سازههاي ساختمانی تأثير بسزایی در حفظ انرژي ساختمان ایفا کند.
نانو سیلیس معلق کاربردهاي چند منظوره از خود نشان میدهد مانند : - خاصیت ضد سایش - ضد لغزش - ضد حریق - ضد انعکاس سطوح.
در پايان انتظار ميرود مسئولان با همواركردن مسير جهت بهرهمندي از فناوريهاي نوين در حوزه ساخت و ساز زمينهاي جهت ايجاد انقلاب رادر بخش عمراني كشور فراهم آورند كما اينكه هم اكنون كشورهاي توسعه يافته درحال بهرهمندي از بركات اين انقلاب در حوزه عمراني هستند.
* کارشناس ارشد عمران- سازههای هیدرولیکی
