3000253006

انواع مصالح ساختمانی مدرن و کاربردهای آن ‌ها

در حالی که ممکن است عده ای معتقد باشند راه ها و روش های قدیمی بهترین هستند، اما واقعیت این است که توسعه صنعت ساختمان سبب سهولت و ایمنی بیشتر در این صنعت می شود. توسعه مصالح ساختمانی مدرن و نوآورانه، به معماران برای تحقق بخشیدن هر چه بیشتر چشم انداز خود، کمک کرده است و آن ها می توانند ساختارهای جسورانه تری را به وسیله بهبود استقامت، انعطاف پذیری و دوام ایجاد کنند. در این حوزه توسعه و پیشرفت مستمر است.

گرافن یکی از مصالح ساختمانی مدرن

با این که گرافن متریال جدیدی نیست اما از زمان کشف آن امکان استفاده از گرافن در ساخت و ساز عملی نبوده است. از نظر تئوری، گرافن یک متریال عالی برای ساختمان محسوب می شود چون فوق العاده سبک وزن است، در حالی که سخت تر و قوی تر از فولاد و فیبر کربن می باشد. گرافن می تواند برای ساخت تیرها و کابل های قوی با مصالح سنتی ترکیب شود و اجازه ساخت و سازه های مؤثرتری را به ما بدهد. با این حال تولید گرافن بسیار مشکل است و سازندگان ساختمانی به ندرت قادر به استفاده از آن در هر پروژه ای می باشند، اما آزمایشگاه ملی امریکا روش جدیدی را برای تولید گرافن با استفاده از تکنولوژی ای که رسوب بخار شیمیایی نامیده می شود، به کار برده است. رهبر و مسئول این پروژه می گوید این کشف به طور قابل توجهی پتانسیل کاربرد گرافن را افزایش خواهد داد. در این صورت گام بعدی، کاهش هزینه و بهبود مقیاس پذیری آن است که متریال می تواند به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گیرد. در شکل 1 نمونه ای از این مصالح آورده شده است.

گرافن چیست

شکل 1 . مصالح گرافن

بتن رومی یکی از مصالح ساختمانی مدرن

ساختمان های روم باستان سال های زیادی پابرجا مانده اند، بنابراین باید در مورد متریال های ساختمانی که آنها استفاده می کردند، بیشتر دانست. در حال حاضر، محققان آزمایشگاه برکلی در دانشگاه کالیفرنیا به موفقیتی در مورد راز ماندگاری این متریال (فرمول خاص رومیان که در ساخت بتن از آن استفاده می کردند) دست یافتند. بر خلاف بتن های مدرن که در آن سیمان پرتلند برای اتصال دانه ها استفاده می شود، رومیان از مخلوط ملات سنگ آهک آتش فشانی که به طور مؤثرتر و به شکل کریستال هایی در فضای بین بتن منبسط می شوند، استفاده می کردند. این عمل مانند کار میکرو فیبرهای موجود در بتن بر پایه سیمان پرتلند است اما در برابر خوردگی مقاوم تر عمل می کند. این عمل همچنین خطر میکرو ترک ها را در بتن در طول زمان کاهش می دهد و به طور قابل توجهی عمر بتن را (2000 سال) افزایش می دهد.

بتن رومی نه تنها مقاوم تر از بتن مدرن است بلکه از آن سبک تر هم هست. سنگ آهک و خاک رس استفاده شده در سیمان پرتلند، نیاز به گرمای بالای 1400 درجه سانتی گراد در فرایند تولید دارد و این یعنی 7 درصد انتشار کربن در جهان. از سوی دیگر بتن رومی نیاز به چیزی شبیه به این گرما ندارد چون خاکستر آتش فشانی و آهک که آن ها استفاده می کردند در دمای پایین واکنش می دهد. همه این ها به این معنی است که این بتن بالقوه قوی تر، سبزتر و دارای عمر طولانی تر است. در شکل 2 یک نمونه از این نوع مصالح ساختمانی مدرن نشان داده شده است.

مصالح ساختمانی مدرن

شکل 2 . بتن رومی

بتن طبیعی یکی از مصالح ساختمانی مدرن

محققان MIT از دپارتمان مهندسی محیط زیست و عمران مقاله ای منتشر کرده اند که در آن به دنبال جهان طبیعی هستند و بر این اساس پیشنهاد می کنند از متریال ارگانیک مانند استخوان، صدف و اسفنج دریایی برای اتصال دانه ها به هم در بتن استفاده شود.

فیبرکربن بالسا یکی از مصالح ساختمانی مدرن

چوب بالسا علی رغم فوق العاده سبک وزن بودنش به لطف سختی اش مزایای زیادی دارد. با این حال تولید آن دشوار و پر هزینه است؛ اما یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه هاروارد موفق به تولید یک متریال کامپوزیتی سلول دار سبک وزن و البته با سختی بی سابقه ای شدند که می تواند جایگزین این چوب گردد. رزین های ترموست بر پایه اپوکسی تقویت شده با الیاف و تکنیک های چاپ اکستروژن سه بعدی می تواند به عنوان جایگزینی مصنوعی استفاده گردد. محققان این متدها را برای ایجاد یک اثر لانه زنبوری در متریال های اپوکسی فیبر و کربن استفاده می کنند. نتیجه نهایی چیزی است که می تواند به طور کامل جایگزین چوب بالسا شود که نه تنها ارزان تر هست بلکه مشکلات چوب مثل داشتن دانه ها نامنظم (که در سازه های دقیق، کار را دشوار می کند) را هم حذف کرده است. در شکل 3 یک نمونه از این نوع مصالح ساختمانی مدرن نشان داده شده است.

مصالح ساختمانی مدرن

شکل 3 . فیبر کربن بالسا

بتن ترکیبی سبز یکی از مصالح ساختمانی مدرن

توسعه متریال ساختمانی جدید فقط به دلیل قوی تر کردن یا سبک تر کردن آن ها نیست بلکه می تواند با هدف سازگاری با محیط زیست انجام گیرد. یک تیم از دانشگاه صنعتی در مالزی، متریالی با این هدف ایجاد کرده است که نام اختراع خود را بتن ترکیبی سبز گذاشتند. این متریال با استفاده از مواد تشکیل دهنده معمولی بتن با زباله های مناسب و مواد بازیافتی برای ایجاد یک جایگزین مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست ساخته شده است. برخی از موادی که در این ترکیب استفاده می شود عبارت اند از خاکستر بادی، مصالح بازیافتی بتن و الیاف های قوطی آلومینیومی.

تار عنکبوت مصنوعی یکی از مصالح ساختمانی مدرن

تار عنکبوت یکی از جالب ترین متریال طبیعی با قدرت بسیار بالا و با تراکم نسبتاً پایین در دنیا است که آن را قوی تر از فولاد کرده است. محققان مدت زیادی است که به دنبال ایجاد یک ماده مصنوعی مشابه آن هستند اما ویژگی های آن همچون رازی همچنان باقی مانده است. یک تیم از انستیتو تکنولوژی ماساچوست از پرینتر سه بعدی برای تولید تارعنکبوت مصنوعی به منظور کسب اطلاعات بیشتر در مورد ساختار آن ها استفاده کرده است. آن ها اعتقاد دارند که این گامی به سوی تولید نسخه مصنوعی این تارها است. در شکل 4 یک نمونه از این نوع مصالح ساختمانی مدرن نشان داده شده است.

مصالح ساختمانی مدرن

شکل 3 . تار عنکبوت مصنوعی

چوب بهبود یافته یکی از مصالح ساختمانی مدرن

محققان دانشگاه وارویک و کمبریج به درک جدیدی از ساختار مولکولی چوب رسیدند. این می تواند باعث کاربردهای جدید گیاهان در صنعت ساخت و ساز شود و در واقع باعث بهبود خواص یکی از رایج ترین مصالح ساختمانی در دنیا شود. محققان دریافتند که پلیمر  xylan که حدود یک سوم از ساختار چوب را می سازد، شکل غیرمعمولی دارد. این آنها را کنجکاو کرد که در مورد چگونگی قرار گرفتن و چیدمان مولکول ها و سلول ها در جداره گیاه مطالعه کنند.

پیشنهاد مطالعه : پاورپوینت مصالح نوین در صنعت ساختمان

منبع :

ترجمه نوشتاری از سایت worldbuild365.com توسط شهره مزروعی، از مقالات تحلیلی ترجمه شده توسط گروه آموزشی 808

ارسال دیدگاه
کمک نیاز دارید? مشاوره از طریق واتساپ